KR101212997B1 - 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력에 의하여 전기가 발생되는 압전소자를 도로에 매설하여 압전소자에서 발생되는 방전전류를 열로 변환시켜 동절기에 강설 등에 의하여 도로가 결빙되지 않도록 하는 도로 결빙 방지장치에 관한 것으로, 일정의 내부 체적을 갖는 케이스와, 케이스 내에 삽입되어 압축스프링으로 탄성 지지되고 케이스 상단으로 돌출된 버튼과, 상기 케이스 내측 바닥에 위치되어 버튼의 가압력에 의하여 전기에너지를 발생하는 압전소자와, 상기 압전소자와 버튼 사이에 개재된 전극에 연결된 도전체를 포함하여 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 압전기; 상기 압전기가 삽입되는 하나 이상의 삽입공이 형성되고 압전기에서 인가되는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 저항블록, 및 상기 압전기가 결합된 저항블록 측면을 제외한 외주면을 감싸 기밀을 유지하는 방수패드를 포함하고, 상기 방수패드가 결합된 저항블록을 도로 표면에 일정 깊이 및 일정 간격으로 형성된 그루브에 삽입하여 고정 설치하는 것이다. 본 발명에 따르면, 도로의 노면 아래에 일정 간격으로 설치되어 도로를 주행하는 차량에 의하여 압전소자가 압전되어 발생되는 전기에너지의 방전전류를 이용하여 저항블록에서 발열이 이루어지도록 함으로써, 외부에서 별도의 전기에너지를 공급하지 않고도 동절기에 강설 등에 의하여 노면의 결빙을 방지할 수 있어 차량의 안전사고를 예방할 수 있고, 간단한 구조와 더불어 설치 및 시공이 간편하여 설치에 따른 비용을 절감한 것이다.

Description

압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치{Apparatus for Preventing Road Freezing using Piezoelectric Element}
본 발명은 압전소자를 이용하여 도로의 결빙을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력에 의하여 전기가 발생되는 압전소자를 도로에 매설하여 압전소자에서 발생되는 방전전류를 열로 변환시켜 동절기에 강설 등에 의하여 도로가 결빙되지 않도록 하는 도로 결빙 방지장치에 관한 것이다.
종래에 도로 위에 강설이나 강우 등의 우수에 의하여 노면이 결빙되면 도로를 통행하는 차량의 바퀴가 결빙된 노면 사이의 마찰력 감소로 미끄러짐이 발생된다. 이로 인하여 동절기에 노면의 결빙에 의한 안전사고가 빈번하게 발생된다.
이러한 노면의 결빙을 방지하기 위하여 노면 아래에 온수파이프를 설치하거나 지열을 이용하거나 또는 열선 등의 발열체를 설치하는 경우가 있었다. 또는 질소나 염화물을 노면에 분사하여 결빙을 방지하는 등의 기술이 등장하였다.
또한, 종래에 압전소자를 이용하여 발생된 전기에너지로 노면을 발열하는 종래기술이 있었다. 일반적으로 압전소자(Piezoelectric Element)는 기계적 압력을 인가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 생기는 압전기 현상을 나타낸 압전 효과를 지닌 소자이다. 즉 외력을 가하면 전기 분극이 일어나서 전위차가 생기고, 반대로 전압을 가하면 변형이나 변형력이 생기는 성질을 가진 소자를 말한다. 압전기란 어떤 종류의 결정판에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양과 음의 전하가 나타나는 현상이다. 이후 한 장의 결정판에 나타나는 압전기는 미약하지만 금속박을 삽입하면서 여러 장을 겹칠 경우 그 양이 크게 증대된다는 것이 알려졌다.
압전소자를 이용하여 노면의 결빙을 방지하기 위한 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0954542호의 노면결빙방지장치는 다수의 열로 설치되어 차량의 통행시 가해지는 연속충격에 의해 전기를 발생시키는 압전장치(1)와 ; 도로에 설치되어 상기 압전장치(1)에서 발생된 전기에 의해 발열하는 전기열선(2)을 포함하여 구성되고, 상기 압전장치(1)와 전기열선(2) 사이에는 축전지(3)가 더 연결되며, 상기 압전장치(1)는 적층된 압전소자(11) 사이에 전극(111)을 설치하여 구성되고, 상부에는 노면으로 노출되어 차량에 의한 연속충격을 압전소자(11)에 전달하는 충격돌기(12)가 설치되어 있으며, 상기 전기열선(2)은 도로에 일부가 매설되는 보호커버(22)의 내부에 설치하여 구성된 것을 개시하고 있다. 이는 압전소자에서 발생되는 전기에너지를 저장하기 위한 축전지가 구비되어 있고, 축전지의 전기에너지를 제어기를 통해 전기열선에 인가되도록 하고 있어 축전지 및 제어기의 설치로 인한 설치비용의 상승과 전기에너지의 전송을 위한 복잡한 배선과 더불어 단선의 문제 등이 내재된 문제가 있었다.
또한, 종래기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0060396호의 자가 발전을 이용한 도로의 노면 결빙방지 및 제설 장치와, 이를 구비한 스마트 도로 구조는 도로 포장(2)의 하부에 설치되어 차량의 주행 압력 및 진동에 의해 가압되어 전기를 발생시키는 압전소자(10) 및 전극활성고분자 소자(20)와; 도로 포장(2)에 배치되고 전기를 공급받아 열을 발생시켜 도로 포장(2)을 가열하는 열선(30)과; 도로 포장(2)에 설치되어 노면의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 센서(40)와; 상기 온습도 센서(40)의 측정 결과에 따라 결빙 방지 및 제설 작동이 필요한 경우에 상기 열선(30)에 전기 공급을 허용하는 마이크로프로세서와; 상기 압전소자(10) 및 전극활성분자 소자(20)에 의해 발전된 전기를 저장하고 열선(30)에 전기를 공급하는 축전기를 포함하여 구성되는 것을 개시하고 있다. 이는 도로 포장 내에 압전소자와 전극활성고분자 소자 및 열선의 설치, 그리고 도로 포장 노면에 온습도 센서의 설치 등으로 설치에 따른 시공이 복잡하고, 온습도 센서의 감지에 따라 전기 공급을 제어하는 마이크로프로세서 등과 배선의 어려움과 더불어 시공에 따른 설치비용이 증가하는 문제가 있었고, 도로 포장의 재시공 때에 관련 구성을 재활용할 수 없는 등의 문제도 있었다.
또한, 종래기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0108201호의 압력에 의한 미세 자가발전의 효율증대 패키징 구조 및 이를 이용한 결빙감지 장치는 압전소자를 원형으로 감을 수 있도록 바(bar) 역할을 하며, 외부 압력에 의하여 압전소자가 눌려서 미세 발전(Micro Energy Harvesting)이 가능하도록 하는 원형 중심봉(21)과; 원형 중심봉에 스프링과 같이 나선형으로 감겨져 외부 압력에 의하여 미세 발전이 되는 압전소자(20)와; 나선형으로 감겨진 압전소자 외부에 비닐, 박판 알루미늄 등과 같이 감겨져 압전소자와 패키징 외장재를 분리시키는 역할을 하는 얇은 박리층(22)과; 고무, 폴리우레탄 등으로 상기 압전소자를 외부 자극으로부터 보호하고, 외부 압력을 압전소자로 전달하는 역할을 수행하는 패키징 외장재(23)로 구성된 것을 개시하고 있다. 이는 도로 등에 압전소자를 감은 원형 중심봉에 박리층을 감고 여기에 패키징 외장재가 설치된 것으로, 구조가 복잡하고 설치에 따른 비용의 상승 및 시공이 불리한 문제가 있었다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0057441호의 노면 가열 장치는 도로에 설치되어 상기 도로를 주행하는 차량의 하중을 입력받아 전하를 발생시키는 압전 소자; 상기 압전 소자에서 발생한 전하를 저장하는 축전 장치; 상기 도로에 설치되며 상기 축전 장치에 저장된 전하를 이용하여 열을 발생시키는 히터; 상기 노면 상의 강설, 강우 및 결빙 중 적어도 하나를 감지하는 센서; 및 상기 센서로부터의 신호에 따라 상기 축전 장치와 상기 히터 사이의 연결을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 개시하고 있다. 이는 압전 소자에서 발생된 전기에너지를 축전하는 축전 장치와 발열하는 히터, 및 노면의 강설, 강우, 결빙을 감지하는 센서, 그리고 이를 제어하는 제어부가 포함되어 구성의 복잡성과 설치비용의 상승 및 시공에 따른 어려움이 예상되는 단점이 있었다.
이와 같이 종래에 압전소자를 이용하여 노면의 결빙을 방지하는 장치들은 그 구조나 구성이 복잡하고 배선의 문제와 더불어 설치 및 시공에 어려움과 비용이 증가하는 문제점들이 노출되었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0954542호 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0060396호 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0108201호 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0057441호
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도로에 매설된 압전소자가 차량의 주행으로 바퀴로부터 가압되는 압력에 의하여 생성된 전기에너지의 방전전류를 열로 변환시켜 발열함으로써 동절기에 강설 등에 의하여 도로가 결빙되지 않도록 하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 태양전지판으로부터 전기에너지를 공급받아 도로 노면이 결빙되지 않도록 하기 위한 것이 다른 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 도로 결빙 방지장치에 있어서, 일정의 내부 체적을 갖는 케이스와, 케이스 내에 삽입되어 압축스프링으로 탄성 지지되고 케이스 상단으로 돌출된 버튼과, 상기 케이스 내측 바닥에 위치되어 버튼의 가압력에 의하여 전기에너지를 발생하는 압전소자와, 상기 압전소자와 버튼 사이에 개재된 전극에 연결된 도전체를 포함하여 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 압전기; 상기 압전기가 삽입되는 하나 이상의 삽입공이 형성되고 압전기에서 인가되는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 저항블록, 및 상기 압전기가 결합된 저항블록 측면을 제외한 외주면을 감싸 기밀을 유지하는 방수패드를 포함하고, 상기 방수패드가 결합된 저항블록을 도로 표면에 일정 깊이 및 일정 간격으로 형성된 그루브에 삽입하여 고정 설치하는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 저항블록 좌측면에는 돌출된 제1결합돌기와 오목한 한 쌍의 제1결합홈이 형성된 제1결합부와, 저항블록의 우측면에는 돌출된 한 쌍의 제2결합돌기와 오목한 제2결합홈이 형성된 제2결합부가 형성되어 저항블록의 좌측과 우측에 다른 저항블록을 연속적으로 연결 결합한 후에 고정부재로 고정할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 방수패드 평면에는 돌출된 버튼을 수용하는 돌출부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 도전체는 저항블록에 접촉되어 전기에너지를 저항블록으로 인가하거나 또는 도전체는 저항블록과 일정 간격으로 두고 비접촉되어 도전체에서 저항블록으로 아크방전에 의한 스파크를 일으켜 저항블록이 발열되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 저항블록 사이에 양측이 연결 결합되는 고정블록이 개재되고, 고정블록에 형성된 관통공을 통해 고정부재로 그루브 바닥면에 고정 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 도로 일측에 설치되어 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판; 상기 태양전지판에서 발생된 전기에너지를 축전하는 축전지, 및 상기 축전지에 축전된 전기에너지를 저항블록에 인가하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 도로의 노면에 결빙 여부를 감지하여 전기적인 감지신호로 변환하여 제어기로 출력하는 결빙센서, 및 상기 제어기를 통해 인가된 전기에너지를 고압의 방전전류로 변환시켜 저항블록에 인가하는 고압방전기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도로의 노면 아래에 일정 간격으로 설치되어 도로를 주행하는 차량에 의하여 압전소자가 압전되어 발생되는 전기에너지의 방전전류를 이용하여 저항블록에서 발열이 이루어지도록 함으로써, 외부에서 별도의 전기에너지를 공급하지 않고도 동절기에 강설 등에 의하여 노면의 결빙을 방지할 수 있어 차량의 안전사고를 예방할 수 있고, 간단한 구조와 더불어 설치 및 시공이 간편하여 설치에 따른 비용을 절감한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로, 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치에 방수패드를 결합한 것을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 복수로 결합한 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 도로에 설치한 것을 나타낸 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로, 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치에 관한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에서, 도로의 노면 결빙을 방지하기 위한 장치로 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 압전기(10)와, 압전기를 수용하고 압전기에서 발생된 전기에너지로 저항열을 발생하는 저항블록(20)이 구성된다.
도 2에서, 압전기(10)는 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로, 압전기(10)는 일정의 내부 체적을 갖는 케이스(11)가 구비된다. 케이스는 금속재로 평면이 개방되어 있다. 버튼(12)은 케이스(11) 상부로부터 삽입되어 케이스 상단으로 돌출되고 내부에 압축스프링(13)으로 탄성 지지된다. 압전소자(14)는 케이스(11) 내측 바닥에 위치되어 버튼(12)의 가압력에 의하여 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 것이다. 그리고 압전소자(14) 위에는 도전체(15)가 위치되어 압전소자에서 발생된 전기에너지를 방전시킨다. 도전체(15)는 전기전도성이 우수한 재질이 적용되고, 도전체는 케이스(11)를 관통하여 저항블록에 접촉 연결된다. 그리고 저항블록(20)에 접촉된 도전체(15)를 통해 전도되는 전기에너지를 케이스(11)를 통과하여 저항블록(20)으로 인가된다. 이때, 도전체(15)는 별도의 전선을 통해 저항블록(20) 내부로 연결될 수 있고, 저항블록(20) 내측면에 일정 간격을 두고 비접촉으로 연결되어 도전체(15)와 저항블록(20) 사이에 아크방전에 의한 스파크가 발생되도록 할 수 있다. 도전체(15)와 저항블록(20) 사이의 아크방전에 의하여 저항블록(20)은 열저항에 의한 발열이 이루어진다.
저항블록(20) 상부에는 압전기(10)가 삽입되는 하나 이상의 삽입홈(21)이 형성되고 압전기(10)에서 인가되는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 것이다. 즉 저항블록(20)은 인가된 전기에너지를 열저항으로 변환시킨다. 저항블록(20)은 대략 직육면체 형상의 전도성 재질로 좌측면과 우측면에 동일한 형상의 저항블록을 연속적으로 연결 결합할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 즉 저항블록(20) 좌측면에는 제1결합부(22)가 형성되고, 저항블록(20) 우측면에는 제2결합부(23)가 형성된다. 제1결합부(22)는 좌측면 중앙부가 돌출된 제1결합돌기(22a)가 형성되고 좌측면 양측에 오목한 한 쌍의 제1결합홈(22b)이 형성되어 있다. 제2결합부(23)는 우측면 양측에 돌출된 한 쌍의 제2결합돌기(23a)가 형성되고 우측면 중앙부가 오목한 제2결합홈(23b)이 형성된다.
따라서 도 4에서, 저항블록(20) 좌측면에 형성된 제1결합부가 제2의 저항블록 우측면에 형성된 제2결합부와 결합되고, 저항블록(20) 우측면에 형성된 제2결합부는 제3의 저항블록 좌측면에 형성된 제1결합부와 결합된다. 그러므로 저항블록은 좌측 및 우측으로 연속적으로 연결 결합된다. 이와 같이 하나 이상의 저항블록(20)을 연속적으로 연결 결합한 후에 결합 부위에 형성된 제1결합공(22c)과 제2결합공(23c)을 관통하여 고정부재(24)로 각각 고정한다. 저항블록(20)은 도로의 횡방향으로 설치되도록 하는 것이 좋지만, 도로의 종방향이나 도로의 주요 부위에 개별적으로 설치될 수도 있다.
또한, 연속적으로 연결 결합된 저항블록(20) 사이에 고정블록(25)이 개재된다. 고정블록(25)은 저항블록(20)과 동일 또는 유사한 형상으로 중앙에 수직으로 관통된 관통공(26)이 형성되어 있다. 관통공(26)에는 고정부재(27)가 체결되어 고정블록(25)이 그루브 바닥면에 나사 결합되어 고정된다. 고정블록(25)은 저항블록(20) 사이에 각각 결합될 수도 있지만, 복수의 저항블록(20) 사이, 예를 들어 5개의 저항블록(20) 사이에 하나의 고정블록(25)이 결합되도록 한다. 고정블록(25)의 양측에도 저항블록(20)과 동일한 제1결합부(22)와 제2결합부(23)가 형성되어 있다. 고정블록(25)도 저항블록(20)과 동일한 열저항이 발생되는 재질이 적용되는 것이 좋지만, 저항블록(20)들을 그루브의 바닥면에 고정시키기 위하여 강성을 가진 재질이 적용될 수 있다.
도 3a 및 도 3에서, 방수패드(30)는 압전기(10)가 결합된 저항블록(20) 좌측면과 우측면을 제외한 정면, 평면, 배면 및 저면의 외주면을 감싸 기밀을 유지하는 것이다. 방수패드(30)는 저항블록(20)의 삽입홈(21)에 삽입 고정된 압전기(10)에 이물질이나 수분이 유입되지 않도록 방수기능을 도모하고, 방수패드(30)는 발열하는 저항블록(20)의 열이 포장된 도로로 잘 전달되도록 함과 더불어 방수패드(30)에 접촉되는 자동차 바퀴의 마찰에 의한 내마모성이 좋은 재질이 적용되는 것이 좋다. 더욱이 방수패드(30) 위에는 내마모성이 뛰어난 쿠션재질이 적층될 수 있다. 또한, 방수패드(30) 평면에는 압전기(10)의 돌출된 버튼(12)을 수용하는 돌출부(31)가 형성되는 것이 좋다. 이는 방수패드(30)에 의하여 버튼(12)이 무단으로 눌려지지 않도록 하는 것이다. 또한, 방수패드(30)는 탄성을 갖고 있어 눌렸을 때에 버튼(12)의 복원력에 의하여 돌출부(31)가 복원되는 것이 좋다.
또한, 도 5에서, 상기 방수패드(30)가 일체 결합된 저항블록(20)을 도로 노면(1)에 일정 깊이 및 일정 간격으로 형성된 그루브(2)에 삽입한다. 그리고 하나 이상의 저항블록(20) 사이에 연결 결합된 고정블록(25)을 이용하여 고정부재(27)로 그루브(2) 바닥면에 고정 설치된다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치의 작용을 설명한다.
하나 이상의 압전기(10)가 결합되어 방수패드(30)로 일체화된 저항블록(20)을 복수로 연결 결합한 후에 결빙이 예상되는 도로, 특히 경사진 도로의 노면 아래에 형성된 그루브(2)에 배치하고, 하나 이상의 저항블록(20) 사이에 연결 결합된 고정블록(25)을 이용하여 고정부재(27)로 저항블록(20)들을 그루브(2) 내측에 견고하게 고정시킨다. 이때, 그루브(2)에 설치된 저항블록(20)들 위에 탄성을 갖는 쿠션재를 설치할 수 있다. 쿠션재는 바퀴의 마찰력에 의하여 쉽게 마모되지 않는 내마모성을 갖되, 바퀴의 가압력을 압전기(10)의 버튼(12)에 전달되도록 하는 것이 좋다.
상기 저항블록(20)들이 도로 노면(1)의 그루브(2)에 설치된 후에 도로를 주행하는 차량의 바퀴가 그루브(2)를 지날 때마다 돌출된 압전기(10)의 버튼(12)을 가압하게 되고, 버튼(12)은 눌러지면서 케이스(11) 바닥에 위치된 압전소자(14)를 누르게 된다. 버튼(12)이 압전소자(14)를 누르면 압전소자(14)는 전기에너지를 생성하게 되고, 전기에너지는 압전소자(14)의 전극에 접촉된 도전체(15)를 통해 방전된다.
도전체(15)에서 방전된 전류는 삽입홈(21) 내측에 접촉된 저항블록(20)으로 인가되고, 저항블록(20)은 인가된 전류를 열저항에 의하여 발열된다. 따라서 저항블록(20)에 복수의 삽입된 압전기(10)에서 발생된 방전전류에 의하여 저항블록(20)은 발열되고, 저항블록의 발열로 도로의 노면을 데우게 되어 노면의 결빙을 방지할 수 있다.
상기 압전기(10)가 차량의 바퀴(3)에 의하여 눌러진 후에 케이스(11) 내에 압축스프링(13)의 탄성에 의하여 버튼(12)을 복원되고, 다시 차량의 바퀴가 지나가면 버튼(12)은 눌러져 압전소자(14)에서 전기에너지가 생성되도록 함으로써, 저항블록(20)의 발열이 도로의 노면에 전달되도록 한다. 따라서 차량이 도로를 주행하는 동안 반복적으로 버튼(12)의 눌림과 복원이 되풀이되면서 압전기(10)에서 발생된 전기에너지로 도로가 발열되게 된다.
한편, 압전기(10)의 도전체(15)가 저항블록(20)의 삽입홈(21)에 비접촉으로 결합된 경우에는 도전체(15)와 저항블록(20) 사이에 아크방전에 의한 스파크가 발생되고, 스파크의 발생으로 저항블록(20)은 발열될 수 있도록 하여도 좋다.
본 발명의 다른 실시예로, 도 6에서, 태양 등의 빛에너지를 전기에너지로 변환한 후에 저항블록(20)에 인가하는 구성이다. 이는 도로 일측에 설치된 태양전지판(40)으로 빛에너지를 전기에너지로 변환한 후에 태양전지판(40)에서 발생된 전기에너지를 축전지(41)에 축전시킨다. 그리고 축전지(41)에 축전된 전기에너지를 저항블록(20)에 인가하는 제어기(42)가 구성되고, 제어기(42)에는 결빙센서(43)가 연결되어 결빙센서(43)에서 도로 노면의 결빙 여부를 감지하여 전기적인 감지신호로 변환하여 제어기(42)로 출력한다. 따라서 제어기(42)는 결빙센서(43)의 감지신호로 축전지(41)의 전기에너지를 저항블록(20)으로 인가시킨다.
그러므로 저항블록(20)은 압전기(10)의 압전작용에 의하여 발생된 전기에너지를 공급받아 저항열을 발생시켜 도로 노면의 결빙을 해빙시킬 수 있도록 하고 있지만, 차량이 통행이 적은 야간에는 결빙이 완전히 해빙시킬 수 없으므로 제어기(42)가 도로 노면의 결빙 여부를 결빙센서(43)로부터 감지하여 축전지(41)에 축전된 전기에너지가 저항블록(20)에 인가되도록 한다. 또한, 제어기(42)는 저항블록(20)이 인가된 전원에 의하여 온도가 무단으로 상승하는 것을 방지하기 위하여 저항블록(20)의 온도를 감지한다. 제어기(42)는 저항블록(20)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승하게 되면 축전지(41)에서 인가되는 전원을 차단시킨다.
또한, 축전지(41)에는 태양전지판(40)으로부터 지속적으로 전기에너지를 공급받지 못할 때에 외부로부터 전원을 공급받아 축전할 수 있도록 하는 것이 좋다.
또한, 도 7에서, 제어기(42)를 통해 인가된 전기에너지를 고압의 방전전류로 변환시켜 저항블록(20)에 인가하는 고압방전기(44)가 더 포함될 수 있다. 고압방전기(44)는 점화플러그와 같이 제어기(42)를 통해 공급받은 전원을 고압의 전원으로 변환시킨 후에 아크방전에 의한 스파크를 일으켜 저항블록(20)이 발열되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치는 차량이 주행하는 도로뿐만 아니라 보행자가 보행하는 인도나 골목길 등에도 설치될 수 있다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1: 노면 2: 그루브 3: 바퀴 10: 압전기 11: 케이스 12: 버튼 13: 압축스프링 14: 압전소자 15: 도전체 20: 저항블록 21: 삽입홈 22: 제1결합부 23: 제2결합부 24, 27: 고정부재 25: 고정블록 26: 관통공 30: 방수패드 31: 돌출부 40: 태양전지판 41: 축전지 42: 제어기 43: 결빙센서 44: 고압방전기

Claims (7)

  1. 도로 결빙 방지장치에 있어서,
    일정의 내부 체적을 갖는 케이스와, 케이스 내에 삽입되어 압축스프링으로 탄성 지지되고 케이스 상단으로 돌출된 버튼과, 상기 케이스 내측 바닥에 위치되어 버튼의 가압력에 의하여 전기에너지를 발생하는 압전소자와, 상기 압전소자와 버튼 사이에 개재된 전극에 연결된 도전체를 포함하여 압력에너지를 전기에너지로 변환하는 압전기;
    상기 압전기가 삽입되는 하나 이상의 삽입공이 형성되고 압전기에서 인가되는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 저항블록, 및
    상기 압전기가 결합된 저항블록 측면을 제외한 외주면을 감싸 기밀을 유지하는 방수패드를 포함하고,
    상기 방수패드가 결합된 저항블록을 도로 표면에 일정 깊이 및 일정 간격으로 형성된 그루브에 삽입하여 고정 설치하는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항블록 좌측면에는 돌출된 제1결합돌기와 오목한 한 쌍의 제1결합홈이 형성된 제1결합부와, 저항블록의 우측면에는 돌출된 한 쌍의 제2결합돌기와 오목한 제2결합홈이 형성된 제2결합부가 형성되어 저항블록의 좌측과 우측에 다른 저항블록을 연속적으로 연결 결합한 후에 고정부재로 고정하는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방수패드 평면에는 돌출된 버튼을 수용하는 돌출부가 형성된 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전체는 저항블록에 접촉되어 전기에너지를 저항블록으로 인가하거나 또는 도전체는 저항블록과 일정 간격으로 두고 비접촉되어 도전체에서 저항블록으로 아크방전에 의한 스파크를 일으켜 저항블록이 발열되도록 한 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저항블록 사이에 양측이 연결 결합되는 고정블록이 개재되고, 고정블록에 형성된 관통공을 통해 고정부재로 그루브 바닥면에 고정 설치되는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  6. 제1항에 있어서, 도로 일측에 설치되어 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판;
    상기 태양전지판에서 발생된 전기에너지를 축전하는 축전지, 및
    상기 축전지에 축전된 전기에너지를 저항블록에 인가하는 제어기를 더 포함하는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
  7. 제6항에 있어서, 도로의 노면에 결빙 여부를 감지하여 전기적인 감지신호로 변환하여 제어기로 출력하는 결빙센서, 및
    상기 제어기를 통해 인가된 전기에너지를 고압의 방전전류로 변환시켜 저항블록에 인가하는 고압방전기를 더 포함하는 압전소자를 이용한 도로 결빙 방지장치.
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