KR101334825B1 - Weight conversion apparatus and road surface generating system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량의 하중을 이용하여 압축공기를 생성할 수 있는 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a load converting apparatus and a road generating system using the same, and more particularly, to a load converting apparatus capable of generating compressed air using a load of a vehicle and a road generating system using the same.
최근에 화석연료에서 버려지는 에너지 중에서 에너지 밀도가 상대적으로 큰 폐열을 회수하는 방법이나 기계시스템의 작동으로 인해 불필요하게 발생되는 운동에너지 및 진동으로부터 에너지를 회수하는 에너지 하베스팅 기술에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 그 중에서도 자동차가 노면을 주행할 때 자동차의 하중이나 운동에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 도로 발전 시스템이 여러 가지 형태로 제안되고 있다. Recently, researches on energy harvesting techniques for recovering energy from kinetic energy and vibration generated by the operation of mechanical systems and recovering waste heat having a relatively high energy density among fossil fuels have been actively conducted. It's going on. Among them, road generation systems that can generate electricity by using the load or kinetic energy of the vehicle when the vehicle is traveling on the road have been proposed in various forms.
이러한 노면 발전 시스템 중 가장 많이 알려진 방법으로서, 압전소자를 이용하는 방법 또는 직선운동을 일방향 클러치를 이용하여 플라이휠의 운동에너지로 변환하여 발전기에 연결하는 방법 등이 제안되어 왔다. As the most known method of such a road generation system, a method using a piezoelectric element or a method of converting linear motion into kinetic energy of a flywheel by using a one-way clutch and connecting it to a generator has been proposed.
그러나 4계절의 온도변화 및 차량 통행 충격을 수용할 수 있는 기계적인 내구성 확보 및 저렴한 생산단가가 노면 발전 시스템 설치의 중요한 요소가 되어야 하고, 이러한 내구성과 전력 단가를 만족하기 위해 보다 효율적인 기계장치가 요구된다.However, securing mechanical durability and low production cost to accommodate temperature changes of four seasons and vehicle traffic shocks should be an important factor in the installation of road power generation systems, and more efficient mechanisms are required to satisfy these durability and power costs. do.
본 발명적 개념의 하나 이상의 예시적 실시예에 따르면, 차량의 하중을 이용하여 압축공기를 생성할 수 있는 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템이 제공된다. According to one or more exemplary embodiments of the present inventive concept, there is provided a load conversion device capable of generating compressed air using a load of a vehicle and a road surface power generation system using the same.
본 발명적 개념의 하나 이상의 예시적 실시예에 따르면, 내구성을 향상시키고 전력 단가가 낮은 기계구조의 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템이 제공된다. According to one or more exemplary embodiments of the present inventive concept, there is provided a load converting apparatus of a mechanical structure which improves durability and has a low power unit cost, and a road power generation system using the same.
본 발명적 개념의 예시적인 실시예에 따르면, 차량의 하중에 의한 위치 에너지를 다른 에너지로 변환하는 하중 변환 장치에 있어서, 상기 하중 변환 장치는 노면에 설치되는 하중 변환부를 포함하고, 상기 하중 변환부는, 제1 내지 제3 판상부재; 제1 판상부재를 도로의 지면에 회동가능하게 연결하는 제1 링크; 제1 판상부재와 제2 판상부재를 서로 회동가능하게 연결하는 제2 링크; 제2 판상부재와 제3 판상부재를 서로 회동가능하게 연결하는 제3 링크; 및 제3 판상부재를 도로의 지면에 회동가능하게 연결하는 제4 링크;를 포함하고, 차량의 바퀴가 상기 하중 변환부에 도달하기 전인 초기 상태에서 상기 제2 링크가 노면보다 위로 상승하여 위치하고 있는, 하중 변환 장치가 제공될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, in the load conversion device for converting the potential energy of the vehicle load to other energy, the load conversion device includes a load conversion unit installed on the road surface, the load conversion unit First to third plate-like member; A first link rotatably connecting the first plate member to the ground of the roadway; A second link pivotally connecting the first plate member and the second plate member to each other; A third link pivotally connecting the second plate member and the third plate member to each other; And a fourth link rotatably connecting the third plate member to the ground of the road, wherein the second link rises above the road surface in an initial state before the wheel of the vehicle reaches the load converting portion. , A load converting device may be provided.
본 발명적 개념의 예시적 실시예에 따르면, 차량의 하중에 의한 위치 에너지를 다른 에너지로 변환하는 노면 발전 시스템에 있어서, 상기 하중 변환 장치; 압축 공기를 저장하는 공기 저장 탱크; 상기 각각의 실린더 내부의 공기를 상기 공기 저장 탱크로 유도하는 파이프;를 포함하는 것을 노면 발전 시스템이 제공될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present inventive concept, a road generation system for converting potential energy due to a load of a vehicle into another energy, comprising: the load conversion device; An air storage tank for storing compressed air; A road surface power generation system may be provided, including; a pipe for guiding air inside each cylinder to the air storage tank.
본 발명적 개념의 하나 이상의 예시적 실시예들에 따르면, 차량의 하중을 이용하여 압축공기를 생성하고 이로부터 전기에너지를 발전할 수 있는 효과가 있다.According to one or more exemplary embodiments of the inventive concept, there is an effect of generating compressed air using the load of the vehicle and generating electrical energy therefrom.
본 발명적 개념의 하나 이상의 예시적 실시예에 따르면, 복수개의 판상부재와 이를 연결하는 링크만으로 구성된 하중 변환부를 사용함으로써 내구성을 향상시키고 전력 단가가 낮은 효율적인 기계구조의 하중 변환 장치를 제공하는 이점이 있다. According to one or more exemplary embodiments of the present inventive concept, it is advantageous to provide an efficient mechanical load converting device by improving the durability and lowering the power cost by using a load converting part consisting of only a plurality of plate members and a link connecting the same. have.
도1은 본 발명적 개념의 예시적인 일 실시예에 따른 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템을 개략적으로 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 하중 변환부의 사시도,
도3은 일 실시예에 따른 하중 변환부의 저면 사시도,
도4는 차량 바퀴의 이동에 따른 하중 변환부의 움직임을 설명하기 위한 도면,
도5a 및 5b는 일 실시예에 따른 하중 변환 장치를 개략적으로 설명하는 단면도,
도6은 차량의 이동에 따라 제1 실시예에 따른 길이의 하중 변환부의 움직임을 설명하는 도면, 그리고
도7은 차량의 이동에 따라 제2 실시예에 따른 길이의 하중 변환부의 움직임을 설명하는 도면이다.1 is a view schematically illustrating a load converting apparatus and a road power generation system using the same according to an exemplary embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a load converting unit according to an embodiment;
3 is a bottom perspective view of a load converting unit according to an embodiment;
4 is a view for explaining the movement of the load converter according to the movement of the vehicle wheel;
5A and 5B are cross-sectional views schematically illustrating a load converting apparatus according to an embodiment;
6 is a view for explaining the movement of the load converting part of the length according to the first embodiment according to the movement of the vehicle; and
7 is a view for explaining the movement of the load converting part of the length according to the second embodiment as the vehicle moves.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it can be formed directly on the other element, or a third element may be placed therebetween.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 '포함하는'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used in the specification, 'comprises' and / or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the components mentioned.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 '연결된다'는 표현은 상기 구성요소들 간의 직접적 연결을 의미할 뿐 아니라 다른 제3의 구성요소를 매개로 한 간접적 연결도 포함한다. The expression 'an element is connected to another element' in this specification means not only a direct connection between the elements but also an indirect connection via another third element.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the following specific embodiments, various specific details are set forth in order to explain and understand the invention in more detail. However, those skilled in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are well known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusion in describing the invention.
도1은 본 발명적 개념의 예시적인 일 실시예에 따른 하중 변환 장치 및 이를 이용한 노면 발전 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다. 1 is a view schematically illustrating a load converting apparatus and a road surface power generation system using the same according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 노면 발전 시스템은 하중 변환 장치(100), 공기 저장탱크(40), 및 발전기(50)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a road power generation system according to an embodiment may include a
하중 변환 장치(100)는 하중 변환부(10) 및 실린더(30)를 포함한다. 하중 변환부(10)는 도로의 노면에 설치되고 차량(80)이 하중 변환부(10) 위를 지나감에 따라 차량(80)의 하중에 의한 위치 에너지를 다른 에너지로 변환한다. 도시된 실시예에서 하중 변환부(10)는 실린더(30)와 결합하여 작동할 수 있고, 차량(80)이 하중 변환부(10) 위를 지나갈 때 마다 차량의 하중에 의해 실린더(30)의 피스톤이 상하로 왕복운동하여 압축공기 에너지를 생성할 수 있다. The
도시된 실시예에서 하나의 하중 변환부(10)에 하나의 실린더(30)가 결합되는 것으로 도시하였지만 이는 도면을 간략히 도시하기 위한 것이고, 실시 형태에 따라 하나의 하중 변환부(10)에 하나 이상의 실린더(30)가 연결될 수 있다. Although one
또한 도시된 실시예에는 하나의 하중 변환 장치(100)만을 도시하였지만 실시 형태에 따라 복수개의 하중 변환 장치(100)가 연속하여 노면에 설치될 수 있다. 이 경우 복수개의 하중 변환 장치(100)가 차량 진행 방향을 따라 서로 인접하거나 또는 소정 간격 이격되어 설치될 수 있다. In addition, although only one
공기 저장 탱크(40)는 하중 변환 장치(100)에 의해 생성된 압축공기 에너지를 저장한다. 공기 저장 탱크(40)에 저장된 압축공기 에너지는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서와 같이 공기 저장 탱크(40)에 발전기(50)가 연결될 수 있고, 발전기(50)는 에어터빈을 이용하여 압축공기 에너지로부터 전기 에너지를 생성할 수 있다. 발전기(50)에서 생성된 전기 에너지는 각종 전기 설비(60)를 작동하는데 사용될 수 있다. 전기 설비(60)는 예를 들어 도로의 LED 조명설비, 노면 결빙 방지 장치, 무선센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)의 전원 등 전기를 사용하는 설비 등이 될 수 있다. 또한 공기 저장 탱크(40)의 압축공기 에너지는 압축공기를 직접 이용하는 압축공기 이용설비(70)에 연결될 수도 있다. The
이제 도2 및 도3을 참조하여 일 실시예에 따른 하중 변환부(10)를 설명하기로 한다. 2 and 3, a
도2는 일 실시예에 따른 하중 변환부의 사시도이고 도3은 일 실시예에 따른 하중 변환부의 저면 사시도이다. 도2 및 도3을 참조하면, 하중 변환부(10)는 제1 내지 제3의 판상부재(11,12,13)를 포함할 수 있다. 2 is a perspective view of a load converter according to an embodiment, and FIG. 3 is a bottom perspective view of the load converter according to an embodiment. 2 and 3, the
각 판상부재(11,12,13)는 평면이 대략 직사각형 형상이고 상면과 하면이 평평하게 형성된 판상 부재이고 제1 내지 제3 판상부재 모두가 같은 크기를 가질 수 있다. 그러나 실시 형태에 따라 평면의 형태가 직사각형이 아닐 수도 있고, 상면이나 하면이 평평하지 않고 곡면이나 굴곡부가 형성될 수도 있다. Each of the
각 판상부재(11,12,13)는 이웃하는 판상부재와 링크(21,22,23,24)에 의해 회동가능하게 연결된다. 구체적으로, 제1 링크(21)는 제1 판상부재(11)를 도로의 지면과 연결하면서 제1 판상부재(11)가 회동가능하게 한다. 제2 링크(22)는 제1 판상부재(11)와 제2 판상부재(12)를 회동가능하게 연결하고, 제3 링크(23)는 제2 판상부재(12)와 제3 판상부재(13)를 회동가능하게 연결한다. 그리고 제4 링크(24)는 제3 판상부재(13)를 도로의 지면과 연결하면서 제3 판상부재(13)가 회동가능하게 한다. Each
이와 같이 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)로 구성된 하중 변환부(10)의 크기는 실시 형태에 따라 다양할 수 있다. 일반적으로 승용차의 축거(앞바퀴와 뒷바퀴 사이의 거리)가 2.4m 내지 2.8m 이므로 평균 2.5m로 가정하면, 일 실시예에서 하중 변환부(10)의 전체 길이(L)는 이 평균 축거보다 작은 값을 가질 수 있고, 예컨대 길이(L)가 2m일 수 있다. 이 경우 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 각각의 길이는 대략 0.67m가 될 것이다. As such, the size of the
다른 대안적 실시예에서, 각 판상부재(11,12,13)의 각각의 길이가 승용차의 상기 평균 축거(2.5m) 보다 큰 값을 가질 수 있고, 예컨대 하중 변환부(10)의 전체 길이(L)가 8m이고 이에 따라 각 판상부재(11,12,13)의 길이가 대략 2.67m일 수 있다.In another alternative embodiment, the length of each of the
그리고 일반적으로 도로의 한 개 차선의 폭이 대략 3~3.5m이므로 평균 3.2m로 가정하면, 하중 변환부(10)의 폭(W)은 대략 3.2m로 설정될 수 있다.In general, assuming that the width of one lane of the road is approximately 3 to 3.5 m, an average of 3.2 m, the width W of the
그러나 상술한 하중 변환부(10)의 길이(L)와 폭(W)은 실시 형태나 도로 조건에 따라 얼마든지 변경 가능하고, 본 발명적 개념은 어느 특정 수치나 형상을 갖는 하중 변환부에 제한되지 않음은 물론이다. However, the length L and the width W of the
이제 차량의 움직임에 따른 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 움직임을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Now, the motions of the first to
도4는 차량 바퀴의 이동에 따른 하중 변환부의 움직임을 설명하기 위한 도면으로, 차량이 도로의 노면에 설치된 하중 변환부(10) 위를 차량이 지나갈 때 차량의 바퀴(81)가 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13) 위를 차례로 지나감에 따라 각 판상부재의 움직임을 나타낸다. 4 is a view for explaining the movement of the load converter according to the movement of the wheel, the
도4를 참조하면, 하중 변환부(10)는 예를 들어 도2 및 도3을 참조하여 설명한 구조의 판상부재(11,12,13)로 구성되고 도로의 노면에 설치되어 있다. 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)는 제2 및 제3 링크(22,23)에 의해 서로 연결되고, 제1 판상부재(11)의 한쪽은 제1 링크(21)에 의해 도로의 노면에 회동가능하게 고정되고, 제3 판상부재(13)의 한쪽은 제4 링크(24)에 의해 도로의 노면에 회동가능하게 고정되어 있다. Referring to FIG. 4, the
바퀴(81)가 아직 하중 변환부(10)에 도달하기 전인 시간(T1)에서, 본 발명의 바람직한 실시에에 따라 하중 변환부(10)는 초기 상태에서 제2 링크(22)가 노면보다 위로 약간 상승하여 위치하고 있다. 즉 제1 및 제2 판상부재(11,12)가 노면보다 위로 상승한 채 경사면을 이루고 있다. At a time T1, before the
이 때 상기 하중 변환부의 "초기 상태"는 차량이 하중 변환부(10)에 도달하기 전의 상태이다. 즉 도4의 시간(T1)과 같이 차량의 바퀴(81)가 제1 판상부재(11)의 왼쪽 편에 위치하고 있을 때의 상태를 의미한다. At this time, the "initial state" of the load converter is a state before the vehicle reaches the
그 후 도4의 시간(T2)에서, 차량이 움직임에 따라 바퀴(81)가 하중 변환부(10)의 제1 판상부재(11) 위를 지나감에 따라 바퀴가 제1 판상부재(11)를 누르면, 차량의 하중에 의해 제1 판상부재(11)가 밑으로 눌려지면서 제2 링크(22)가 하강하고 제3 링크(23)를 중심으로 제2 판상부재(12)와 제3 판상부재(13)가 상승한다. Thereafter, at time T2 of FIG. 4, as the vehicle moves, the
그 후 도4의 시간(T3)에서, 바퀴(81)가 제2 판상부재(12)를 지나가는 동안 바퀴(81)의 하중에 의해 제3 링크(23)도 아래로 눌려지게 되므로 제3 링크(23)가 아래쪽으로 하강하기 시작하고 이와 동시에 제2 링크(22)는 위쪽으로 상승하기 시작한다. Thereafter, at time T3 of FIG. 4, the
그리고 시간(T4)에서, 바퀴(81)가 제3 판상부재(13) 위를 지나갈 때, 제3 판상부재(13)는 바퀴의 하중에 의해 수평 위치가 되고, 제2 링크(22)를 중심으로 제1 판상부재(11)와 제2 판상부재(12)가 상승하여 위치하게 된다. 즉 이 시간(T4)에서 하중 변환부(10)는 시간(T1)에서의 초기 상태와 동일한 모습을 갖게 된다. And at time T4, when the
그 후 시간(T5)에서 바퀴(81)가 하중 변환부(10)를 완전히 빠져 나가고 하중 변환부(10)는 상기 초기 상태의 모습을 그대로 유지하고 있다. Thereafter, the
한편 상기 설명한 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 움직임에서, 각 판상부재(11,12,13)의 최대 상승 높이(즉, 링크(22) 또는 링크(23)의 최대 상승 높이)는 실시 형태에 따라 임의의 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어 일 실시예에서 이 최대 상승 높이는 노면에서 대략 5cm 내지 10cm 범위 중 임의의 값이 될 수 있다. Meanwhile, in the above-described movement of the first to
그리고 각 판상부재(11,12,13)는 최대로 하강하더라도 노면과 대략 동일하거나(즉, 수평이거나) 그보다 약간 높은 것이 바람직하다. 따라서 각 판상부재(11,12,13)가 차량의 하중을 받더라도 노면보다 아래로 쳐지는 것을 방지하기 위한 구조가 필요할 수 있다. 예컨대 도시된 일 실시예에서는 각 판상부재(11,12,13)를 연결하는 링크(21,22,23,24)가 각각의 판상부재(11,12,13)의 아래 면에 형성되어 있고, 이러한 링크 연결구조에 의해 판상부재의 쳐짐을 방지할 수 있다. 또한 후술할 도5에 도시한 것처럼, 하중 변환부(10)를 노면에 설치할 때 하중 변환부(10)의 바로 아래의 노면이 하중 변환부(10)의 각 판상부재(11,12,13) 및/또는 링크(22,23)를 지지하도록 설치할 수 있고, 이러한 구조에 의해 판상부재의 쳐짐을 방지할 수도 있다. Each
또한 상기 설명한 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 움직임에서, 도5를 참조하여 후술하는 바와 같이 제2 및 제3 링크(22,23)가 실린더에 연결되어 있으므로, 각 판상부재(11,12,13)가 차량의 갑작스런 하중을 받더라도 급격히 하강하거나 상승하지 않고 천천히 움직일 수 있다. In addition, in the above-described movement of the first to
이제 상기 하중 변환부(10)와 실린더(30)의 연결 구조에 대해 도5를 참조하여 설명하기로 한다. 도5는 일 실시예에 따른 하중 변환 장치를 개략적으로 설명하는 단면도로서 도5a는 하중 변환부(10)의 초기 상태의 모습이고 도5b는 차량이 지나가는 도중의 모습을 나타낸다. Now the connection structure of the
도5의 실시예에서 하중 변환부(10)가 도로의 노면에 설치되고 그 아래에 실린더(31,33)가 설치되어 있다. 제2 링크(22) 및 제3 링크(23)의 각각에는 실린더(31,33)가 각각 연결되어 있다. 제2 링크(22)는 제1 실린더(31)의 피스톤(32)의 단부와 힌지 연결되고 제3 링크(23)는 제2 실린더(33)의 피스톤(34)의 단부와 힌지 연결되어 있다. In the embodiment of Fig. 5, the
도5에 도시한 실시예에는 제2 링크(22) 또는 제3 링크(23)에 실린더(31,33)가 하나씩 설치된 것으로 도시하였지만 하나의 링크에 연결되는 실린더의 개수에는 제한이 없다. 예컨대 실시 형태에 따라, 제2 링크(22) 및 제3 링크(23)의 각각에 두 개씩의 실린더가 설치될 수 있으며, 이 경우 하중 변환부(10)는 총 4개의 실린더를 포함할 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 5, the
도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 바람직한 실시에에 따라 하중 변환부(10)는 초기 상태에서 제2 링크(22)가 노면보다 위로 상승하여 위치하고 있고, 이에 따라 제1 실린더(31)의 피스톤(32)은 피스톤의 상하 왕복운동 범위 내에서 최대 상승 위치에 있을 수 있고, 제2 실린더(33)의 피스톤(34)는 피스톤의 상하 왕복운동 범위 중 최대 하강 위치에 있을 수 있다. As can be seen in the figure, according to a preferred embodiment of the present invention, the
이러한 구성에서, 예컨대 도4의 시간(T2)에서와 같이, 차량이 하중 변환부(10)의 제1 판상부재(11) 위를 지나감에 따라 바퀴가 제1 판상부재(11)를 누르면, 차량의 하중에 의해 제1 판상부재(11)가 밑으로 눌려지면서 제2 링크(22)가 하강하고 제3 링크(23)는 상승한다. 즉 도5b의 상태가 된다. 이 과정에서 제2 링크(22)에 연결된 피스톤(32)이 아래로 하강하고 실린더(31) 내의 공기가 파이프(35)를 통해 공기 저장 탱크(40)로 흘러가며, 이와 동시에, 제3 링크(23)에 연결된 피스톤(34)은 위로 상승하면서 실린더(33) 내로 외부 공기가 유입된다. In this configuration, for example, when the wheel presses the
그 후 도4의 시간(T4)에서와 같이 차량이 제3 판상부재(13) 위를 지나갈 때 하중 변환부(10)는 다시 도5a의 초기 상태로 되돌아갈 것이다. 그리고 이 때 도5b에서 도5a의 상태로 돌아가는 과정에서 제2 링크(22)에 연결된 피스톤(32)은 위로 상승하면서 실린더(31) 내로 외부 공기가 유입되고 제3 링크(23)에 연결된 피스톤(34)은 아래로 하강하면서 실린더(34) 내의 공기를 파이프(35)를 통해 공기 저장 탱크(40)로 보낸다. Then, as at time T4 of FIG. 4, when the vehicle passes over the third plate-
이와 같이, 본 발명적 개념의 일 실시예에 따르면 차량이 하중 변환부(10)의 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)를 순차적으로 누르며 지나감에 따라 제2 및 제3 링크(22,23)에 연결된 피스톤(32,34)이 상승 및 하강 운동을 반복하면서 실린더(31,33)의 공기를 공기 저장 탱크(40)로 보내어 저장할 수 있다. As such, according to an embodiment of the inventive concept, the second and third links are sequentially formed as the vehicle sequentially presses the first to
이제 도6 및 도7을 참조하여, 각기 다른 크기를 갖는 하중 변환부(10)가 노면에 설치되었을 때의 차량 통과에 따른 하중 변환부(10)의 움직임을 설명하기로 한다. 6 and 7, the motion of the
도6은 차량의 이동에 따라 제1 실시예에 따른 길이의 하중 변환부의 움직임을 설명하는 도면으로, 하중 변환부(10)의 전체 길이(L)가 승용차의 평균 축거 보다 작은 값인 대략 2m의 길이를 갖는다고 가정한다. 이 경우 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 각각의 길이는 대략 0.67m가 된다. FIG. 6 is a view for explaining the movement of the load converter of the length according to the first embodiment according to the movement of the vehicle, wherein the total length L of the
도6을 참조하면, 시간(T1)에서 차량(80)은 아직 하중 변환부(10)에 도달하지 않았고, 하중 변환부(10)의 각 판상부재(11,12,13)는 도시된 바와 같은 초기 상태를 유지하고 있다. 6, the
그 후 시간(T2)에서 시간(T4)에 이르는 동안 차량(80)의 앞바퀴(81)는 제1 판상부재(11), 제2 판상부재(12), 및 제3 판상부재(13)를 순차적으로 지나고, 도5를 참조하여 설명한 바와 같이, 이 과정에서 제2 링크(22) 및 제3 링크(23)에 각각 연결된 피스톤(32,34)이 상승 및 하강 운동을 반복함으로써 실린더(31,33) 내의 공기를 압축하여 공기 저장 탱크(40)에 저장한다. Thereafter, the
그 후 시간(T5)에서, 차량(80)의 앞바퀴(81)는 하중 변환부(10)를 완전히 빠져 나가고 차량의 뒷바퀴(82)가 하중 변환부(10)에 도달한다. 하중 변환부(10)의 관점에서 볼 때 이 상태는 시간(T1)의 상태와 동일하다. 즉 앞바퀴(81) 대신 뒷바퀴(82)가 하중 변환부(10)를 지나가게 되지만 뒷바퀴(82)의 하중에 의해 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)가 시간(T2 내지 T4)에서의 움직임을 그대로 반복하게 될 것이다. Then, at time T5, the
이와 같이, 차량의 축거 보다 작은 길이(L)를 갖는 하중 변환부(10)가 설치된 실시예에서, 이 하중 변환부(10) 위를 차량이 지나게 되면 하중 변환부(10)는 시간(T1) 내지 시간(T5)에 따른 사이클을 2번 반복하게 됨을 알 수 있다. As described above, in the embodiment in which the
도7은 차량의 이동에 따라 제2 실시예에 따른 길이의 하중 변환부의 움직임을 설명하는 도면으로, 제1 내지 제3 판상부재(11,12,13)의 각각의 길이가 일반적인 승용차의 축거와 대략 비슷하거나 그보다 긴 경우이다. 일 예로서 하중 변환부(10)의 전체 길이(L)가 대략 8m이고 각 판상부재(11,12,13) 각각의 길이가 대략 2.67m라고 가정할 수 있다. 7 is a view for explaining the movement of the load converting part of the length according to the second embodiment according to the movement of the vehicle, the length of each of the first to third plate-shaped members (11, 12, 13) and Roughly similar or longer. As an example, it may be assumed that the total length L of the
도7을 참조하면, 시간(T1)에서 차량(80)은 아직 하중 변환부(10)에 도달하지 않았고, 하중 변환부(10)의 각 판상부재(11,12,13)는 도시된 바와 같은 초기 상태를 유지하고 있다. Referring to FIG. 7, at time T1, the
차량(80)의 축거가 각 판상부재(11,12,13)의 길이와 대략 비슷하기 때문에, 시간(T2)에서 시간(T4)에 이르는 동안 차량(80)의 앞바퀴(81)와 뒷바퀴(82)가 함께 제1 판상부재(11), 제2 판상부재(12), 및 제3 판상부재(13)를 순차적으로 지나고, 도5를 참조하여 설명한 바와 같이, 이 과정에서 제2 링크(22) 및 제3 링크(23)에 각각 연결된 피스톤(32,34)이 상승 및 하강 운동을 반복함으로써 실린더(31,33) 내의 공기를 공기 저장 탱크(40)로 보낸다. Since the wheelbase of the
그 후 시간(T5)에서, 차량(80)의 뒷바퀴(82)가 하중 변환부(10)를 완전히 빠져 나감에 따라 한 사이클이 완성된다. Then, at time T5, one cycle is completed as the
따라서, 각 판상부재(11,12,13) 각각의 길이가 차량의 축거와 대략 비슷한 길이를 갖는 하중 변환부(10)가 설치된 실시예에서, 이 하중 변환부(10) 위를 차량이 지나게 되면 하중 변환부(10)는 시간(T1) 내지 시간(T5)에 따른 사이클을 1번 반복하게 된다. 그러므로 다른 모든 조건이 동일하다면, 도6의 제1 실시예가 도7의 제2 실시예에 비해 2배의 발전 효율을 얻을 수 있음을 알 수 있다. Therefore, in the embodiment in which the
도로의 조건이나 구체적 실시 형태에 따라 하중 변환부(10)가 상기 제1 및 제2 실시예에 예시한 길이가 아닌 다른 길이를 가질 수도 있으며, 본 발명적 개념은 하중 변환부의 특징 길이에 제한되지 않음을 이해할 것이다. Depending on the conditions of the road and the specific embodiment, the
상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described with reference to the particular embodiments and drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
10: 하중 변환부 30: 실린더
40: 공기 저장 탱크 50: 발전기
60: 전기 설비 70: 압축공기 이용 설비
80: 차량 100: 하중 변환 장치 10: load converter 30: cylinder
40: air storage tank 50: generator
60: electric equipment 70: compressed air equipment
80: vehicle 100: load converter
Claims (18)
상기 하중 변환부는,
제1 내지 제3 판상부재;
제1 판상부재를 도로의 지면에 회동가능하게 연결하는 제1 링크;
제1 판상부재와 제2 판상부재를 서로 회동가능하게 연결하는 제2 링크;
제2 판상부재와 제3 판상부재를 서로 회동가능하게 연결하는 제3 링크; 및
제3 판상부재를 도로의 지면에 회동가능하게 연결하는 제4 링크;를 포함하고,
차량의 바퀴가 상기 하중 변환부에 도달하기 전인 초기 상태에서 상기 제2 링크가 노면보다 위로 상승하여 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. A load converting apparatus for converting potential energy due to a load of a vehicle into another energy, the load converting apparatus includes a load converting unit provided on a road surface,
The load conversion unit,
First to third plate-like members;
A first link rotatably connecting the first plate member to the ground of the roadway;
A second link pivotally connecting the first plate member and the second plate member to each other;
A third link pivotally connecting the second plate member and the third plate member to each other; And
And a fourth link for rotatably connecting the third plate member to the ground of the road.
And the second link is positioned above the road surface in an initial state before the wheel of the vehicle reaches the load converting portion.
차량이 상기 하중 변환 장치 위를 지나감에 따라 차량의 바퀴가 상기 제1 판상부재를 누를 경우, 제1 판상부재가 아래로 하강하고 이와 동시에 상기 제3 링크를 중심으로 상기 제2 판상부재와 제3 판상부재가 상승하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. The method of claim 1,
When the wheel of the vehicle presses the first plate member as the vehicle passes over the load converting device, the first plate member is lowered, and at the same time, the second plate member and the third plate are formed around the third link. 3 The load converting device, characterized in that the plate-like member is raised.
차량의 바퀴가 상기 제3 판상부재 위를 지나갈 때, 상기 제3 판상부재가 아래로 하강하고 이와 동시에 상기 제2 링크를 중심으로 상기 제1 판상부재와 제2 판상부재가 상승함으로써 상기 초기 상태가 되는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. 3. The method of claim 2,
When the wheel of the vehicle passes over the third plate member, the third plate member is lowered and at the same time the first plate member and the second plate member are raised about the second link so that the initial state is reduced. Load converter characterized in that the.
상기 각 판상부재가 최대로 하강했을 때의 높이가 노면과 수평이거나 노면보다 높은 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. The method of claim 3, wherein
And a height when the respective plate-shaped members are lowered to the maximum is horizontal to the road surface or higher than the road surface.
상기 하중 변환부의 바로 아래의 노면이 상기 각 판상부재 및/또는 상기 각 링크를 지지하여, 상기 각 판상부재가 노면보다 아래로 내려가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. 5. The method of claim 4,
The road surface immediately below the load converter supports the respective plate-shaped members and / or the respective links to prevent the plate-shaped members from falling below the road surface.
상기 제2 링크에 연결된 하나 이상의 제1 실린더; 및
상기 제3 링크에 연결된 하나 이상의 제2 실린더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. The load conversion device according to claim 3,
At least one first cylinder coupled to the second link; And
And at least one second cylinder connected to the third link.
상기 제2 링크에 2개의 제1 실린더가 연결되고 상기 제3 링크에 2개의 제2 실린더가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. The method according to claim 6,
Two first cylinders are connected to the second link, and two second cylinders are connected to the third link.
상기 제2 링크는 상기 제1 실린더의 피스톤의 단부와 힌지 연결되고 상기 제3 링크는 상기 제2 실린더의 피스톤의 단부와 힌지 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치.The method according to claim 6,
And the second link is hingedly connected to the end of the piston of the first cylinder and the third link is hinged to the end of the piston of the second cylinder.
상기 초기 상태에서, 상기 제1 실린더의 피스톤은 피스톤의 상하 왕복운동 범위 내에서 최대 상승 위치에 위치하고 상기 제2 실린더의 피스톤은 피스톤의 상하 왕복운동 범위 내에서 최대 하강 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. The method according to claim 6,
In the initial state, the piston of the first cylinder is located in the maximum ascending position within the vertical reciprocating range of the piston and the piston of the second cylinder is located in the maximum falling position within the vertical reciprocating range of the piston Load converter.
차량이 상기 제1 내지 제3 판상부재를 순차적으로 누르며 지나감에 따라 상기 제2 및 제3 링크에 각각 연결된 피스톤이 상승 및 하강 운동을 반복하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치.The method of claim 9,
And a piston connected to the second and third links, respectively, as the vehicle passes through the first to third plate members in sequence to repeat the up and down movements.
차량의 바퀴가 상기 제1 판상부재를 누를 때, 상기 제2 링크가 하강하면서 상기 제1 실린더 내의 공기를 압축하고, 이와 동시에 상기 제3 링크가 상승하면서 상기 제2 실린더 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치. 11. The method of claim 10,
When the wheel of the vehicle presses the first plate member, the second link descends to compress the air in the first cylinder, and at the same time the third link rises to allow the outside air to flow into the second cylinder. A load converter, characterized in that.
차량의 바퀴가 상기 제3 판상부재를 누를 때, 상기 제2 링크가 상승하면서 상기 제1 실린더 내부로 외부 공기가 유입되고, 이와 동시에 상기 제3 링크가 하강하면서 상기 제2 실린더 내의 공기를 압축하는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치.The method of claim 11,
When the wheel of the vehicle presses the third plate member, the second link rises and the outside air flows into the first cylinder, and at the same time the third link descends to compress the air in the second cylinder. A load converter, characterized in that.
상기 하중 변환부의 길이가 상기 차량의 축거 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치.The method of claim 1,
The load conversion device has a length smaller than the wheelbase of the vehicle.
상기 하중 변환부의 각각의 판상부재의 길이가 상기 차량의 축거 보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 하중 변환 장치.The method of claim 1,
The length of each plate-shaped member of the said load conversion part has a value larger than the wheelbase of the said vehicle.
상기 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 하중 변환 장치;
압축 공기를 저장하는 공기 저장 탱크; 및
상기 각각의 실린더 내부의 공기를 상기 공기 저장 탱크로 유도하는 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 발전 시스템. In the road generation system for converting the potential energy of the vehicle load to other energy,
A load converter according to any one of claims 6 to 14;
An air storage tank for storing compressed air; And
And a pipe for guiding the air in each of the cylinders to the air storage tank.
상기 하중 변환 장치를 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 발전 시스템.The method of claim 15,
A road generation system, comprising a plurality of the load conversion device.
상기 복수개의 하중 변환 장치가 노면 상에서 차량 진행 방향을 따라 서로 인접하거나 또는 소정 간격 이격되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노면 발전 시스템. 17. The method of claim 16,
And said plurality of load converting devices are provided adjacent to each other or spaced at predetermined intervals along the vehicle traveling direction on the road surface.
상기 노면 발전 시스템이 상기 공기 저장 탱크에 저장된 압축공기를 이용하는 발전기를 더 포함하고, 상기 발전기가 상기 압축공기 에너지로부터 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 노면 발전 시스템. 17. The method of claim 16,
The road generation system further comprising a generator using compressed air stored in the air storage tank, wherein the generator generates electrical energy from the compressed air energy.
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