KR101189089B1 - Road piezoelectric generator using pressure and vibration forwarder and road harversting system using the same - Google Patents

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KR101189089B1 KR1020100140351A KR20100140351A KR101189089B1 KR 101189089 B1 KR101189089 B1 KR 101189089B1 KR 1020100140351 A KR1020100140351 A KR 1020100140351A KR 20100140351 A KR20100140351 A KR 20100140351A KR 101189089 B1 KR101189089 B1 KR 101189089B1
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(주)진우소프트이노베이션
(주) 센불
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Abstract

본 발명은 압력 및 진동 전달자를 이용한 도로용 압전 발전기 및 이를 이용한 도로용 하베스팅 시스템에 관한 것으로, 차도를 가로지르는 방향으로 구비되고, 상기 차도의 표면에 매립되어 차량으로부터 전달되는 압력 또는 진동을 상기 차도 밖으로 전달하도록 구비되는 전달자 및 상기 전달자의 에지부에 연결되고, 상기 압력 또는 진동을 전달 받아서 전원을 발생시키는 압전 발전부를 포함하는 도로용 압전 발전기를 제공하고, 상기 도로용 압전 발전기에서 발생되는 전원을 수집하거나, 수집된 상기 전원을 분배하는 컨트롤기 및 상기 컨트롤기에 연결되는 도로용 전기 시설물을 도로용 하베스팅 시스템을 제공하는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric generator for a road using a pressure and vibration transmitter and a road harvesting system using the same, the pressure or vibration is provided in the direction across the roadway, embedded in the surface of the roadway and transmitted from the vehicle And a piezoelectric generator for a road, the piezoelectric generator being connected to an edge portion of the transmitter and the transmitter, the piezoelectric generator generating power by receiving the pressure or vibration, and the power generated by the piezoelectric generator for the road. The present invention relates to a road harvesting system for a road controller and a road electrical facility connected to the controller and a controller for distributing the collected power.

Figure R1020100140351
Figure R1020100140351

Description

압력 및 진동 전달자를 이용한 도로용 압전 발전기 및 이를 이용한 도로용 하베스팅 시스템{ROAD PIEZOELECTRIC GENERATOR USING PRESSURE AND VIBRATION FORWARDER AND ROAD HARVERSTING SYSTEM USING THE SAME}ROAD PIEZOELECTRIC GENERATOR USING PRESSURE AND VIBRATION FORWARDER AND ROAD HARVERSTING SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 압력 및 진동 전달자를 이용한 도로용 압전 발전기 및 이를 이용한 도로용 하베스팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차도를 가로지르는 형태의 전달자를 차도에 매립한 후 차도의 외측에 압전 발전기를 매립함으로써, 차도의 절개면을 최소로 한 상태에서 최대의 압전 효율을 얻을 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric generator for roads using pressure and vibration transmitters and a road harvesting system using the same, and more particularly, to embed a piezoelectric generator on the outside of a roadway after embedding a forwarder having a cross-driven shape in the roadway. Thus, the present invention relates to a technique for obtaining maximum piezoelectric efficiency in a state where the cutaway surface of the roadway is minimized.

에너지 하베스팅 기술은 태양광 발전, 열전소자의 지백(Zeeback) 효과를 이용하여 온도 차로부터 전기 에너지를 얻는 열전 발전 및 압전체를 이용하여 주변의 진동이나 충격으로부터 전기 에너지를 얻는 압전 발전으로 나눌 수 있다.Energy harvesting technology can be divided into photovoltaic power generation, thermoelectric power generation that obtains electrical energy from temperature difference using the Zeeback effect of thermoelectric elements, and piezoelectric power generation that obtains electrical energy from surrounding vibration or shock using piezoelectric elements. .

여기서, 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 압전체에 기계적 변형이 인가될 경우, 전기 에너지가 발생하는 효과를 이용하여 주위의 버려지는 힘, 압력, 진동 등의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주는 것을 말한다.Here, the energy harvesting technology using a piezoelectric means converting energy such as force, pressure, vibration, etc. that is thrown away by using the effect of generating electrical energy when mechanical deformation is applied to the piezoelectric material.

압접체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 다른 발전 방식 보다 작은 진동을 전기 에너지로 변환하는데 용이할 뿐만 아니라 에너지의 변환 효율 또한 높은 장점을 가지고 있다.The energy harvesting technology using the pressure welding body is not only easy to convert small vibration into electrical energy than other power generation methods, but also has a high conversion efficiency of energy.

또한, 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 태양광이 없는 어두운 곳이나 밤에도 발전을 할 수 있는 이점을 가지고 있다. 그래서 항상 진동이 있거나, 압력이나 힘이 작용하는 곳, 그리고 물의 흐름이 있거나 바람이 부는 곳에서도 사용될 수 있다.In addition, the energy harvesting technology using a piezoelectric material has the advantage of generating power even in dark places or at night without sunlight. So it can always be used where there is vibration, where pressure or force is applied, and where there is water flow or wind.

그러나, 보다 큰 압전을 위해서는 자동차 또는 기차가 지나가는 하부에 압전 발전기를 직접 내장하여야 하는 불편함이 있다.However, there is an inconvenience in that a piezoelectric generator must be directly embedded in a lower portion through which a car or a train passes for a larger piezoelectric body.

특히 도로의 경우에는 압전 발전기를 내장하기 위해서 노면을 절개하여야 하는데, 이와 같은 원인에 의해서 도로가 손상될 경우 도로의 수명이 짧아지고 잦은 보수의 원인이 되는 등의 부작용이 발생하게 된다.
Particularly, in the case of roads, the road surface must be cut in order to embed a piezoelectric generator. If the road is damaged by such a cause, side effects such as shortening the life of the road and causing frequent repairs occur.

본 발명은 차도의 절개면을 최소화 하기 위하여 압력 및 진동을 차도 박으로 전달시킬 수 있는 막대 형태의 전달자를 이용하고, 상기 전달자를 도로에 매립한 후 도로 외측에 압전 발전부를 연결함으로써, 압전 발전이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하는 도로용 압전 발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention uses a rod-shaped transmitter that can transmit pressure and vibration to the car gambling in order to minimize the incision surface of the driveway, and the piezoelectric power generation by connecting the piezoelectric power generator to the outside of the road after embedding the transmitter on the road It is an object of the present invention to provide a piezoelectric generator for a road that can be easily made.

아울러, 본 발명은 상기 도로용 압전 발전기를 다양한 형태로 도로에 매립함으로써, 도로용 전기 시설물 등에 용이하게 활용할 수 있는 도로용 하베스팅 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a road harvesting system that can be easily utilized for road electric facilities by embedding the road piezoelectric generator in various forms.

본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전기는 차도를 가로지르는 방향으로 구비되고, 상기 차도의 표면에 매립되어 차량으로부터 전달되는 압력 또는 진동을 상기 차도 밖으로 전달하도록 구비되는 전달자 및 상기 전달자의 에지부에 연결되고, 상기 압력 또는 진동을 전달 받아서 전원을 발생시키는 압전 발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The piezoelectric generator for a road according to an embodiment of the present invention is provided in a direction crossing the roadway, and the edge of the forwarder and the forwarder is embedded to the surface of the roadway to transmit pressure or vibration transmitted from the vehicle to the outside of the roadway It is connected to the unit, characterized in that it comprises a piezoelectric power generation unit for generating a power by receiving the pressure or vibration.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 하베스팅 시스템은 상술한 도로용 압전 발전기를 포함하고, 상기 도로용 압전 발전기에서 발생되는 전원을 수집하거나, 수집된 상기 전원을 분배하는 컨트롤기 및 상기 컨트롤기에 연결되는 도로용 전기 시설물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the road harvesting system according to an embodiment of the present invention includes the above-described road piezoelectric generator, a controller for collecting the power generated from the road piezoelectric generator, or to distribute the collected power and the It characterized in that it comprises a road electrical facility connected to the controller.

본 발명은 진동 전달자를 포함하는 압전 발전기를 제공함으로써, 차도의 절개면을 최소화 하고, 도로의 손상을 최소화 시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.The present invention provides an piezoelectric generator including a vibration transmitter, thereby providing an effect of minimizing the cut surface of the roadway and minimizing damage to the road.

또한, 본 발명에 따른 압전 발전기는 압전 발전부를 도로 분리 블록 등 필요에 따라서 다양한 형태로 적용할 수 있으며, 그 발전 용량도 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 다향한 형태의 도로에 용이하게 적용할 수 있으므로, 최소 비용으로 최대의 발전 효과를 얻을 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the piezoelectric generator according to the present invention can be applied in various forms, such as a piezoelectric power generation unit road separation block as needed, the power generation capacity can be easily adjusted. Therefore, the present invention can be easily applied to various types of roads, thereby providing an effect of obtaining a maximum power generation effect at a minimum cost.

아울러, 본 발명은 상기 압전 발전기를 다양한 형태로 도로에 매립한 도로용 하베스팅 시스템을 제공함으로써, 도로에 설치된 각종 전기 시설물의 전원으로 용이하게 사용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
In addition, the present invention provides the road harvesting system for embedding the piezoelectric generator in various forms on the road, thereby providing an effect that can be easily used as a power source of various electrical facilities installed on the road.

도 1은 본 발명에 대응되는 비교예에 따른 도로용 압전 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전기를 나타낸 단면도 이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로용 압전 발전기를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 도로용 압전 발전기에 포함되는 전달자의 다양한 형태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 하베스팅 시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a piezoelectric device for a road according to a comparative example corresponding to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a piezoelectric generator for a road according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a piezoelectric generator for a road according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing various forms of the transmitter included in the piezoelectric generator for the road of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing a road harvesting system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력 및 진동 전달자를 이용한 도로용 압전 발전기 및 이를 이용한 도로용 하베스팅 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a road piezoelectric generator using a pressure and vibration transmitter according to a preferred embodiment of the present invention and a road harvesting system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 대응되는 비교예에 따른 도로용 압전 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a piezoelectric device for a road according to a comparative example corresponding to the present invention.

도 1을 참조하면, 차도(30)에 중앙선(40)을 사이에 두고, 두 가지 타입의 도로용 압전 장치가 내장된 것을 개략적으로 나타낸 것을 알 수 있다. 실제로 도시된 바와 같이 장치가 설치되는 경우는 거의 없으나 설명을 편의를 위해서 두 가지 타입을 동시에 도시한 것이다.Referring to FIG. 1, it can be seen that a schematic representation of two types of piezoelectric devices for roads is provided with a centerline 40 interposed between the roadway 30. In fact, as shown, the device is rarely installed, but the two types are shown simultaneously for convenience of description.

아울러, 하기 설명에서 사용되는 '도로'라는 용어는 엄밀하게 차도(30)와 차도 밖으로 형성되는 도로용 분리 블록(50) 및 인도(미도시) 등을 모두 포함하는 용어가 되겠으나, 주로 차도(30)의 개념으로 사용될 수 있는 것으로 한다.In addition, the term 'road' used in the following description will be strictly a term including both the driveway 30 and the road separation block 50 and sidewalks (not shown) formed outside the driveway, but mainly the roadway ( It may be used in the concept of 30).

먼저, 차도(30)의 일방향 차로들 전체에 걸쳐서 매립되는 블록타입 도로용 압전 장치(10)가 사용될 수 있다.First, a block-type road piezoelectric device 10 that is embedded over all one-way lanes of the driveway 30 may be used.

이 경우에는 높은 효율의 발전을 할 수 있는 장점이 있으나, 도로 설계 단계에서부터 대규모로 압전 장치를 매립하는 공사를 해야 하므로 시설 투자 비용이 많이 들고, 곡선형 도로나 경사면 등 다양한 도로면의 상황에 용이하게 적용할 수 없는 단점이 있다.In this case, there is an advantage that high efficiency can be developed. However, since the construction of the piezoelectric device is embedded in a large scale from the road design stage, the facility investment cost is high, and it is easy for various road surfaces such as curved roads and slopes. There is a disadvantage that can not be applied.

따라서, 상기 블록타입의 압전 장치(10)보다는 설치가 용이한 도트타입 도로용 압전 장치(20)를 사용할 수 있다.Therefore, it is possible to use a dot-type road piezoelectric device 20 that is easier to install than the block-type piezoelectric device 10.

그러나, 이 경우에는 도로면의 절개면적이 증가하게 되면서 도로가 손상될 위험이 더 높아지고, 도로의 수명이 단축될 위험이 높다.However, in this case, as the incision area of the road surface increases, the risk of damage to the road increases, and the risk of shortening the life of the road is high.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 압전 장치를 개선하여 다음과 같은 도로용 압전 발전기를 제공한다.
Therefore, the present invention improves the piezoelectric device as described above to provide a piezoelectric generator for the following road.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전기를 나타낸 단면도 이다.2 is a cross-sectional view showing a piezoelectric generator for a road according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 도로용 압전 발전기(190)로서 먼저 도로의 절개면을 최소화하면서도, 차량의 움직임에 의한 진동 및 압력을 압전 발전부(120)에 용이하게 전달 할 수 있는 전달자(100)가 구비된다.Referring to Figure 2, as a piezoelectric generator 190 for the road according to the present invention, while minimizing the cut surface of the road first, the transmitter can easily transmit the vibration and pressure caused by the movement of the vehicle to the piezoelectric power generation unit 120 100 is provided.

이때, 전달자(100)는 진동 및 압력을 원활하게 전달 할 수 있도록 하부에 스프링 장치와 같은 탄성부재(110)를 더 포함할 수 있다.At this time, the transmitter 100 may further include an elastic member 110 such as a spring device in the lower portion so as to smoothly transmit the vibration and pressure.

아울러, 압전 발전부(120)와 연결되는 에지부에는 도로에서 발생되는 압력 및 진동을 더 용이하게 전달 할 수 있도록 하는 진동자(115)를 더 포함할 수 있다.In addition, the edge portion connected to the piezoelectric power generation unit 120 may further include a vibrator 115 to more easily transfer the pressure and vibration generated in the road.

여기서는 본 발명에 따른 일 실시예로서 전달자(100)의 에지부가 헤머 형태가 되도록 하는 것을 도시하였으나, 이에 제한 되는 것은 아니며 압전 발전 유닛(150, 155)에 진동을 더 잘 전달할 수 있는 형태라면 어느 것이든 무방하게 사용될 수 있다.Here, as an embodiment according to the present invention, the edge portion of the transmitter 100 is shown to be in the shape of a hammer, but is not limited thereto, which is a form that can better transmit vibration to the piezoelectric power generation units 150 and 155. Anything can be used.

다음으로, 진동자(115)의 상부 및 하부에는 압전 발전을 위한 제1발전 유닛(150)과 제2발전 유닛(155)이 구비된다. Next, first and second power generation units 150 and 155 for piezoelectric power generation are provided at upper and lower portions of the vibrator 115.

이때, 발전 유닛(150)은 전원을 직접적으로 생산하는 압전체(140)와 압전체(140)의 형상 변형을 복원시키는 탄성체인 동시에 전극의 역할도 수행할 수 있는 금속판(130)이 결합된 형태로 구비될 수 있다.At this time, the power generation unit 150 is provided in a form in which the piezoelectric body 140 which directly produces the power and the metal plate 130 which is also an elastic body for restoring the shape deformation of the piezoelectric body 140 and may also serve as an electrode. Can be.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 진동자(115)를 중심으로 2개의 발전 유닛(150, 155)이 구비된 예를 도시하였으나, 항상 이에 제한 되는 것은 아니다.In the present embodiment, for the convenience of description, an example in which two power generation units 150 and 155 are provided around the vibrator 115 is illustrated, but is not always limited thereto.

그리고, 이와 같이 2 이상의 발전 유닛이 구비되는 경우에는 발전 유닛들 사이에 별도의 완충부(160)가 더 구비될 수 있다.In addition, when two or more power generation units are provided as described above, a separate buffer unit 160 may be further provided between the power generation units.

또한, 압전 효율을 향상시킬 수 있는 압전체(140, 145) 소재로서 본 발명에서는 PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질이 사용될 수 있다. 그 구체적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질 등이 있으며, (Na, K)NbO3계 또는 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스를 포함하는 물질 들이 사용될 수 있다. 그러나 항상 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, in the present invention, a material including at least one of PZT-based, lead-free ceramic, and piezoelectric polymer may be used as the piezoelectric materials 140 and 145 capable of improving piezoelectric efficiency. Specific examples thereof include Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + PDFDF polymer, Pb A substance containing at least one of (Zr, Ti) O 3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti) O 3 + epoxy polymer, and the like (Na, K) NbO 3 system or (Na, K, Li) NbO Materials including tertiary lead-free ceramics can be used. However, this is not always the case.

아울러, 본 발명에 따른 압전체(140, 145)에 대한 다른 실시예로서 바이몰프형 압전체가 사용될 수도 있다.In addition, a bimorph type piezoelectric body may be used as another embodiment of the piezoelectric bodies 140 and 145 according to the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 발전기는 차도의 절개면을 최소화 하면서 매립될 수 있는 압력 및 진동 전달자를 이용하고, 차도 밖에 구비되는 압전 발전부를 포함한다.As described above, the piezoelectric generator according to the present invention uses a pressure and vibration transmitter that can be embedded while minimizing the cut surface of the driveway, and includes a piezoelectric power generation unit provided outside the driveway.

이때, 압전 발전부는 기본적으로 압전 발전 유닛에서 발생되는 교류전류를 직류 전류로 변환시키는 정류부(170)와 정류부(170)에서 발생된 전원을 저장시킬 수 있는 콘덴서 등을 포함하는 충전부(180)를 더 포함한다.At this time, the piezoelectric power generation unit further includes a charging unit 180 including a rectifier 170 for converting an alternating current generated from the piezoelectric power generation unit into a direct current and a capacitor capable of storing power generated by the rectifying unit 170. Include.

아울러, 본 발명에 따른 압전 발전부는 압전 효율을 증가시키기 위하여 다양한 형태로 변형될 수 있는데, 그에 대한 일례를 살펴보면 다음과 같다.
In addition, the piezoelectric power generation unit according to the present invention may be modified in various forms in order to increase the piezoelectric efficiency.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로용 압전 발전기를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a piezoelectric generator for a road according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로용 압전 발전기(290)로서 압력 및 진동 전달자(200) 및 압전 발전부(220)를 포함하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the road piezoelectric generator 290 according to another embodiment of the present invention includes a pressure and vibration transmitter 200 and a piezoelectric generator 220.

이때, 압전 발전부(220)는 박스형의 외부 케이스를 갖고, 외부 케이스 내측에 고정되면서, 전달자(200)에 의해서 용이하게 진동이 이루어 질 수 있는 형태로 고정되는 압전 발전 유닛(250)을 포함한다.At this time, the piezoelectric power generation unit 220 has a box-shaped outer case, and is fixed inside the outer case, and includes a piezoelectric power generation unit 250 fixed in a form that can be easily vibrated by the transmitter 200. .

여기서, 먼저 박스형 외부 케이스는 도로면에 완전히 매립될 수도 있고, 일부만 매립될 수도 있으며, 항상 박스형이 아닌 다양한 형태로 변형되어 사용될 수 있다.Here, the box-type outer case may be completely embedded in the road surface, may be partially embedded in the road surface, may be used in various forms not always box-shaped.

이에 대한 실시예들로서, 압전 발전부(220)는 차도와 인도를 분리하는 도로용 분리 블록에 포함되거나 블록 일체형으로 구비될 수 있다.As an embodiment thereof, the piezoelectric power generator 220 may be included in a road separating block for separating a roadway and a sidewalk, or may be integrally provided with a block.

또한, 본 발명에 따른 압전 발전부(220)는 차도를 분리하는 중앙 분리 블록 및 인도용 블록에도 용이하게 적용될 수 있다.In addition, the piezoelectric power generator 220 according to the present invention can be easily applied to the central separation block and the delivery block for separating the roadway.

이때, 압전 발전부(220)는 도로면의 크기나 도로 상황에 제한을 받지 않기 때문에 그 내부에 포함되는 발전 유닛(250)은 자유롭게 확장이 가능하다.At this time, since the piezoelectric generator 220 is not limited to the size of the road surface or the road situation, the power generation unit 250 included therein may be freely expanded.

그리고, 이와 같은 경우 모든 발전 유닛(250)에 균일하게 압력 및 진동이 전달 될 수 있도록 하는, 망치형 진동자(235) 및 진동자 지지대(230)가 더 구비될 수 있으나, 항상 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the hammer type vibrator 235 and the vibrator support 230 may be further provided to uniformly transmit pressure and vibration to all the power generation units 250, but the present invention is not limited thereto.

그 다음으로, 본 발명에서는 상기 압전 발전부의 다양한 형태 및 각 도로면의 상태에 따라서 다양한 전달자의 형태를 가질 수 있는데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
Next, according to the present invention, the piezoelectric generator may have various types of transmitters according to various forms and states of each road surface, which will be described in detail below.

도 4는 본 발명의 도로용 압전 발전기에 포함되는 전달자의 다양한 형태를 나타낸 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing various forms of the transmitter included in the piezoelectric generator for the road of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전달자의 형태로서 (a) 단면이 원형 또는 타원형인 봉 타입(Rod type) 전달자(300)와, (b) 단면이 각형인 빔 타입(Beam type) 전달자(360) 및 (c) 단면이 원형 또는 타원형인 관 타입(Tube type) 전달자(370)가 사용될 수 있다.Referring to Figure 4, in the form of a transmitter according to the present invention (a) a rod type transmitter 300 having a circular or oval cross section, and (b) a beam type transmitter having a square cross section ( 360) and (c) Tube type transmitters 370 having a circular or elliptical cross section may be used.

이때, 봉 타입 전달자(300) 및 관 타입 전달자(370)의 경우 차도(340)가 V자형 또는 쐐기 형태로 절개된 부분에 삽입된 형태로 사용됨을 볼 수 있으며, 탄성부재(310, 375)로서는 스프링 형태의 부재가 사용됨을 알 수 있다.At this time, in the case of the rod-type transmitter 300 and the tube-type transmitter 370 can be seen that the driveway 340 is used in the form inserted into the cut portion in the form of a V-shaped or wedge, as the elastic members (310, 375) It can be seen that a spring shaped member is used.

아울러, 단면이 사각형 형태로 구비되는 빔 타입 전달자(360)의 경우에는 도시된 바와 같이 차도(340)에 형성되는 사각형 홈에 삽입된 형태로 사용되며, 탄성부재(365)가 매트형 부재가 사용될 수 있음을 알 수 있다.In addition, in the case of the beam type transmitter 360 having a cross section in the form of a square, it is used in a form inserted into a rectangular groove formed in the driveway 340 as shown, and the elastic member 365 is a mat member It can be seen that.

여기서, 본 발명에 따른 전달자(300, 360, 370)는 차도(340)에 2개의 차선에 의하여 구획되는 차로 전체를 가로지르는 길이로 형성되거나, 차도(340)의 중앙선까지만 가로 지르는 길이로 형성될 수 있다.Here, the transmitters 300, 360, and 370 according to the present invention may be formed to have a length that crosses the entire roadway divided by two lanes on the roadway 340, or may be formed to have a length that crosses only the centerline of the roadway 340. Can be.

이 경우에는 전달자(300, 360, 370) 양에지부에 압전 발전부(320)가 연결되는 구조로 본 발명에 따른 도로용 압전 발전기가 형성될 수 있다.In this case, a piezoelectric generator for a road according to the present invention may be formed in a structure in which the piezoelectric generator 320 is connected to both edges of the transmitters 300, 360, and 370.

또한, 본 발명에 따른 전달자(300, 360, 370)는 차도(340)에 2개의 차선에 의하여 구획되는 한 차로 폭에 대응되는 길이로 형성되거나, 상기 한 차로 폭의 절반 크기에 대응되는 길이로 형성될 수 있다.In addition, the transmitters 300, 360, and 370 according to the present invention may be formed to have a length corresponding to the width of a lane divided by two lanes on the roadway 340, or to a length corresponding to half the width of the width of the one lane. Can be formed.

이때, 한 차로 폭에 대응되는 길이는 차량의 2바퀴 전체에 대응되는 발전 효율을 얻을 수 있는 형태이며, 상기 절반 크기는 1바퀴에만 대응되는 발전 효율을 얻는 형태가 된다.At this time, the length corresponding to the width of the lane is a form that can obtain the power generation efficiency corresponding to the entire two wheels of the vehicle, the half size is a form to obtain the power generation efficiency corresponding to only one wheel.

아울러, 상기와 같은 경우 양에지부에 압전 발전부(320)를 연결할 수도 있으며, 차도(340) 방향에 매립되는 전달자(300, 360, 370)의 에지부에 진동 및 압력을 더 용이하게 수용할 수 있도록 하는 루프형 확장 전달자(미도시)를 더 연결할 수도 있다.In addition, in the above case, the piezoelectric power generation unit 320 may be connected to both edge portions, and vibration and pressure may be more easily received at the edge portions of the transmitters 300, 360, and 370 embedded in the roadway 340. It is also possible to further connect a looped extension forwarder (not shown).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로용 압전 발전기는 다양한 실시예들로 형성함으로써, 차도의 일부면만을 절개하는 최소 시공 비용으로 도로에 적용할 수 있으며, 곡선형 도로 및 경사면 등 다양한 도로 상황에 용이하게 적용할 수 있다.As described above, the piezoelectric generator for a road according to the present invention is formed in various embodiments, and can be applied to a road with a minimum construction cost of cutting only a part of a roadway, and various road situations such as curved roads and slopes. It can be easily applied to.

다음으로, 이와 같은 도로용 압전 발전기를 이용한 본 발명의 하베스팅 시스템에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Next, the harvesting system of the present invention using the piezoelectric generator for the road will be described in detail as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로용 하베스팅 시스템을 나타낸 개략도이다.Figure 5 is a schematic diagram showing a road harvesting system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 왕복 4차로 차도(500)에 상술한 도로용 압전 발전기들이 적용된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the above-described piezoelectric generators for roads are applied to the reciprocating four-lane roadway 500.

여기서, 압전 발전기 중 전달자에 대한 설명의 편의를 위해서 차도(500)에 형성되는 차로 전체를 가로지르는 길이로 형성된 전달자(400a)와, 차도(500)의 중앙선(510)까지만 가로 지르는 길이로 형성된 전달자(400b)와, 차도(500)에 형성된 한 차로 폭에 대응되는 길이로 형성된 절달자(400c) 및 한 차로 폭의 절반 크기에 대응되는 길이로 형성된 전달자(400d)들이 동시에 적용된 실시예를 도시하였으나, 항상 이에 제한되는 것은 아니다.Here, for the convenience of description of the forwarder of the piezoelectric generator, the forwarder 400a formed to have a length that crosses the entire roadway formed in the driveway 500, and the forwarder formed to have a length only crossing the centerline 510 of the roadway 500. 400B, an embodiment in which the passer 400c formed in the length corresponding to the width of the lane formed in the driveway 500 and the transmitter 400d formed in the length corresponding to the half size of the width of the lane are simultaneously applied. However, this is not always the case.

다음으로, 상기 전달자들은 서로 평행하게 배치시키거나 중앙선(510)을 중심으로 대칭이 되는 형태로 배치시키고, 도로용 분리 블록(520) 외측 부분으로 연결되는 각 전달자의 에지 부분에 각각 압전 발전부(420)를 연결한다.Next, the forwarders may be arranged in parallel with each other or in a symmetrical form around the center line 510, and each piezoelectric generator may be disposed at an edge of each forwarder connected to an outer part of the road separation block 520. 420 is connected.

이때, 압전 발전부(420)는 각각 정류부 및 충전부를 포함한 형태에서 연결될 수 있으며, 하나의 정류부 및 충전부를 공유한 형태로 연결될 수도 있다.In this case, the piezoelectric generator 420 may be connected in a form including a rectifier and a charger, respectively, or may be connected in a form of sharing one rectifier and a charger.

다음으로, 본 발명에 따른 하베스팅 시스템은 각 압전 발전기에서 발생되는 전원을 수집하거나, 수집된 전원을 분배하는 컨트롤기(450)를 포함할 수 있다.Next, the harvesting system according to the present invention may include a controller 450 for collecting the power generated from each piezoelectric generator or distributing the collected power.

이때, 컨트롤기(450)는 도로용 전기 시설물에 전원을 공급하거나, 각 시설물을 제어하는 역할을 수행할 수 있는데, 상기 기능을 원활하게 수행하기 위하여 각 컨트롤기(450)는 수집된 전원을 저장하는 충전부를 더 포함할 수 있다.At this time, the controller 450 may serve to supply power to the electrical facilities for the road, or to control the respective facilities, in order to smoothly perform the function, each controller 450 stores the collected power. The charging unit may further include a.

그 다음으로, 본 발명에 따른 하베스팅 시스템의 컨트롤기(450)에 충전된 전원은 도로용 전기 시설물의 일례가 되는 신호등(470) 및 가로등(460)에 공급되어 도로 시스템이 원활히 작동될 수 있도록 한다.
Next, the power charged in the controller 450 of the harvesting system according to the present invention is supplied to the traffic light 470 and the street lamp 460, which is an example of the electric facility for the road, so that the road system can operate smoothly. do.

상술한 바와 같이, 본 발명은 진동 전달자를 포함하는 압전 발전기를 제공함으로써, 차도의 절개면을 최소화 하고, 도로의 손상을 최소화 하면서도 최대의 발전 효율을 올릴 수 있다.As described above, the present invention by providing a piezoelectric generator including a vibration transmitter, it is possible to minimize the cutting surface of the roadway, while minimizing the damage of the road and increase the maximum power generation efficiency.

또한, 본 발명에 따른 압전 발전기는 압전 발전부를 도로 분리 블록 등 필요에 따라서 다양한 형태로 활용하고, 그 발전 용량도 용이하게 조절함으로써, 다향한 형태의 도로에 용이하게 적용할 수 있는 활용성을 제공할 수 있다.In addition, the piezoelectric generator according to the present invention utilizes the piezoelectric power generation unit in various forms as necessary, such as a road separation block, and also easily adjust the power generation capacity, thereby providing an easy application to various types of roads. can do.

아울러, 본 발명은 상기 압전 발전기를 다양한 형태로 도로에 매립한 도로용 하베스팅 시스템을 제공함으로써, 도로에 설치된 각종 전기 시설물의 전원으로 용이하게 사용할 수 있다.
In addition, the present invention provides a road harvesting system for embedding the piezoelectric generator in various forms on the road, it can be easily used as a power source of various electrical installations installed on the road.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

10 : 블록타입 도로용 압전 장치
20 : 도트타입 도로용 압전 장치
30, 340, 500 : 차도
40, 510 : 중앙선
50, 520 : 도로용 분리 블록
100, 200, 300, 360, 370, 400a, 400b, 400c, 400d : 전달자
110, 310, 365, 375 : 탄성부재
115, 235 : 진동자
120, 220, 320, 420 : 압전 발전부
130, 135 : 금속판
140, 145 : 압전체
150, 155, 250 : 발전 유닛
160 : 완충부
170 : 정류부
180 : 충전부
190, 290 : 도로용 압전 발전기
230 : 진동자 지지대
450 : 컨트롤기
460 : 가로등
470 : 신호등10: Piezoelectric device for block type road
20: Piezoelectric device for dot type road
30, 340, 500: driveway
40, 510: center line
50, 520: Separation block for roads
Forwarder: 100, 200, 300, 360, 370, 400a, 400b, 400c, 400d
110, 310, 365, 375: elastic member
115, 235: Oscillator
120, 220, 320, 420: piezoelectric power generation unit
130, 135: metal plate
140, 145: piezoelectric
150, 155, 250: Power Generation Unit
160: buffer unit
170: rectifier
180: charging unit
190, 290: road piezoelectric generator
230: vibrator support
450: controller
460: street light
470: traffic light

Claims (20)

차도를 가로지르는 방향으로 구비되고, 상기 차도의 표면에 매립되어 차량으로부터 전달되는 압력 또는 진동을 상기 차도 밖으로 전달하도록 구비되는 전달자; 및
상기 전달자의 에지부에 연결되고, 상기 압력 또는 진동을 전달 받아서 전원을 발생시키는 압전 발전부;를 포함하며,
상기 압전 발전부는 박스형 외부 케이스와, 상기 외부 케이스 내측에 고정되고, 상기 전달자에 의해서 진동될 수 있는 형태로 구비되는 금속판과, 상기 금속판 상부에 형성되는 압전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
A forwarder provided in a direction crossing the driveway and provided to transmit the pressure or vibration transmitted from the vehicle embedded in the surface of the driveway to the outside of the driveway; And
And a piezoelectric power generation unit connected to an edge of the transmitter and generating power by receiving the pressure or vibration.
The piezoelectric power generation unit includes a box-shaped outer case, a metal plate fixed in the outer case and provided in a form that can be vibrated by the transmitter, and a piezoelectric body formed on the metal plate. .
제1항에 있어서,
상기 전달자는
단면이 원형 또는 타원형인 봉 타입(Rod type), 단면이 각형인 빔 타입(Beam type) 및 단면이 원형 또는 타원형인 관 타입(Tube type) 중 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The forwarder
A piezoelectric generator for a road, characterized in that it is provided in one of a rod type having a circular or oval cross section, a beam type having a rectangular cross section, and a tube type having a circular or oval cross section.
제2항에 있어서,
상기 전달자는
상기 차도의 표면에 형성되는 V자형 홈 또는 사각형의 홈에 매립되는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 2,
The forwarder
The piezoelectric generator for a road, characterized in that the buried in the V-shaped groove or the square groove formed on the surface of the driveway.
제3항에 있어서,
상기 전달자는
상기 홈 바닥면과의 사이에 삽입되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 3,
The forwarder
The piezoelectric generator for a road further comprising an elastic member inserted between the groove bottom surface.
제1항에 있어서,
상기 전달자는
상기 전달자의 에지부에 결합되며, 상기 압전 발전부 내부에서 압전체를 진동시키기 위한 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The forwarder
Coupled to the edge of the transmitter, the piezoelectric generator for a road, characterized in that it further comprises a vibrator for vibrating a piezoelectric element in the piezoelectric power generation unit.
제1항에 있어서,
상기 전달자는
상기 차도 전체를 가로지르는 길이, 상기 차도의 중앙선까지 가로 지르는 길이, 상기 차도의 한 차로 폭에 대응되는 길이 및 상기 한 차로 폭의 절반 크기에 대응되는 길이 중 하나 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The forwarder
A road crossing the entire roadway, a length crossing the centerline of the driveway, a length corresponding to one lane width of the driveway, and a length corresponding to half the size of the one lane width Piezoelectric generator.
제6항에 있어서,
상기 차도 전체를 가로지르는 전달자 또는 상기 차도의 중앙선까지 가로지르는 전달자는
양에지부에 상기 압전 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method according to claim 6,
A forwarder that crosses the entire driveway or a forwarder that crosses the centerline of the driveway
A piezoelectric generator for a road, characterized in that it comprises the piezoelectric power generation portion in both edge portions.
제6항에 있어서,
상기 차도의 한 차로 폭에 대응되는 길이를 갖는 전달자 또는 상기 한 차로 폭의 절반 크기에 대응되는 길이 갖는 전달자는
상기 차도 방향에 매립되는 에지부에 루프형 확장 전달자가 더 연결된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method according to claim 6,
The forwarder having a length corresponding to the width of one lane of the roadway or the forwarder having a length corresponding to half the width of the one lane width
The piezoelectric generator for a road, characterized in that it has a form further connected to the loop type expansion transmitter to the edge portion embedded in the driveway direction.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압전 발전부는
상기 압전체와 연결되어 상기 압전체에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시키는 정류부; 및
상기 정류부에서 출력되는 직류 전류를 저장하는 충전부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The piezoelectric power generation unit
A rectifier connected to the piezoelectric body to convert an alternating current generated in the piezoelectric body into a direct current; And
The piezoelectric generator for a road further comprising a charging unit for storing the direct current output from the rectifier.
제1항에 있어서,
상기 박스형 외부 케이스는
차도와 인도를 분리하는 도로용 분리 블록, 차도를 분리하는 중앙 분리 블록 및 인도용 블록 중 하나 이상에 포함되는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The box type outer case
Road piezoelectric generator characterized in that it is included in at least one of the road separation block for separating the roadway and sidewalk, the central separation block for separating the roadway and the delivery block.
제1항에 있어서,
상기 압전체는
바이몰프형 압전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The piezoelectric body
A piezoelectric generator for a road, comprising a bimorph type piezoelectric body.
제1항에 있어서,
상기 압전체는
PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
The piezoelectric body
A piezoelectric generator for a road, comprising at least one of PZT-based, lead-free ceramic, and piezoelectric polymers.
제1항에 있어서,
상기 압전체 및 상기 금속판 한 쌍을 하나의 발전 유닛으로 할 때,
상기 압전 발전부는 둘 이상의 발전 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
The method of claim 1,
When using the piezoelectric body and the pair of metal plates as one power generation unit,
The piezoelectric generator is a piezoelectric generator for a road, characterized in that it comprises two or more power generation units.
제14항에 있어서,
상기 압전 발전기는
일 발전 유닛과 타 발전 유닛 사이를 매립하는 완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 압전 발전기.
15. The method of claim 14,
The piezoelectric generator is
A piezoelectric generator for a road, characterized in that it comprises a buffer for embedding between one power generation unit and another power generation unit.
제1항 내지 제8항, 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항의 도로용 압전 발전기;
상기 도로용 압전 발전기에서 발생되는 전원을 수집하거나, 수집된 상기 전원을 분배하는 컨트롤기; 및
상기 컨트롤기에 연결되는 도로용 전기 시설물을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 하베스팅 시스템.
A piezoelectric generator for a road according to any one of claims 1 to 8 and 10 to 15;
A controller for collecting power generated from the road piezoelectric generator or distributing the collected power; And
Road harvesting system comprising a road electrical facility connected to the controller.
제16항에 있어서,
상기 도로용 압전 발전기는
둘 이상이 상기 차도에 서로 평행하게 매립되는 것을 특징으로 하는 도로용 하베스팅 시스템.
17. The method of claim 16,
The road piezoelectric generator is
Road harvesting system, characterized in that two or more are buried parallel to each other in the driveway.
제16항에 있어서,
상기 도로용 압전 발전기는
둘 이상이 상기 차도의 중앙 분리선을 기준으로 대칭이 되는 형태로 매립되는 것을 특징으로 하는 도로용 하베스팅 시스템.
17. The method of claim 16,
The road piezoelectric generator is
Road harvesting system, characterized in that more than one is buried in a symmetrical form with respect to the center dividing line of the driveway.
제16항에 있어서,
상기 컨트롤기는
수집된 전원을 저장하는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 하베스팅 시스템.
17. The method of claim 16,
The controller
Road harvesting system comprising a charging unit for storing the collected power.
제16항에 있어서,
상기 도로용 전기 시설물은
신호등 및 가로등을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 하베스팅 시스템.17. The method of claim 16,
The road electrical facility
Road harvesting system comprising a traffic light and a street light.
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