KR102579092B1

KR102579092B1 - 차량용 전기발생장치

Info

Publication number: KR102579092B1
Application number: KR1020210106327A
Authority: KR
Inventors: 정산
Original assignee: 정산; (주)그리닉스
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2023-09-15
Also published as: KR20230024156A

Abstract

본 발명은 차량용 전기발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 운행 중에 로어암의 상하 진동에 의한 운동에너지를 이용하기 위해 로어암과 연결되는 작동연결부가 구비되는 피스톤이 실린더 안에서 상하 왕복직선운동을 하여 발생되는 오일압력의 변화로 실린더에 연결되는 오일배관으로의 체크밸브를 개방시키고 발전기와 연결된 회전장치를 회전시켜 발전함으로써, 자동차 배터리의 무게와 크기를 감소시키고, 오일 순환이 구동수단없이 이루어져 지속적인 전기 생산이 가능하고 밸브 제어가 없어 고장위험이 적은 차량용 전기발생장치에 관한 것이다.

Description

차량용 전기발생장치{Electricity generators for vehicles}

일반 자동차는 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등을 사용하며 시동시 점화 플러그를 통해 자동차의 엔진을 구동하여 자동차의 화석 연료(경유, 휘발유, 가스, LPG 등)의 연소로부터 ECU(Electronic Control Unit)의 제어에 의해 차축의 구동 모터를 구동하여 주행하며 배기 가스가 발생하여 매연과 공해 등의 환경 문제가 발생한다. 따라서, 가솔린 엔진, 디젤 엔진을 사용하는 일반 자동차는 엔진 출력, 연비 향상, 배기가스 저감 기술이 필요하다.

내연기관 자동차(ICV:Internal Combustion Vehicle)는 탄화수소계 연료를 엔진의 내부에서 압축, 발화, 폭발, 팽창시켜 발생하는 에너지를 사용하여 석유 상태에서의 화학적 에너지가 산화(연소)되면서 발생되는 열, 압력, 소리의 에너지 중 압력 에너지를 차륜의 바퀴를 구동하는 운동 에너지에 의해 작동한다.

전기자동차(EV, Electric Vehicle)는 1873년 가솔린 엔진을 사용하는 자동차보다 먼저 제작되었으나 전기자동차 배터리의 무거운 중량, 전기 자동차 배터리 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 석유 자원 고갈과 배기가스 공해 등의 환경 문제가 제기되면서 다시 개발되고 있다.

전기자동차(EV)는 엔진을 사용하지 않고 전기자동차 배터리로부터 축전되어 있는 화학 에너지가 방전될 때 전기에너지를 공급받아 ECU의 제어에 의해 전기 모터를 구동하여 동작되고, 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다.

전기자동차는 자동차 엔진이 전기자동차 배터리와 전기 모터로 대체된 것 외에 내연기관 자동차들과 차이가 있으나, 전기자동차를 실용화하기 위해서는 에너지의 공급원인 전기자동차 배터리의 경량·소형화 및 배터리의 보다 짧은 충전시간이 요구됐다.

전기자동차 배터리는 Cell 단위의 다수의 배터리가 모여진 전기자동차용 배터리 팩에는 전지의 온도, 전압, 전류를 관리하는 BMS(Battery Management System), 전기 자동차의 구동을 제어하고 고장을 진단하고 제어하는 ECU(Electronic Control Unit), 공랭식 또는 수냉식으로 전기자동차용 배터리 팩에 온도를 유지하는 냉각팬과 냉각 시스템을 구비한다.

전기자동차는 차체와, 차체의 바닥부에 다수의 배터리를 연결하여 구성된 배터리 모듈과, 배터리 모듈에서 공급되는 전원으로 자동차를 구동하여 차축을 회전시켜 자동차의 주행이 이루어지도록 하는 구동모터로 구성되며, 배터리 모듈의 충전을 위한 충전장치가 별도로 구비된다. 전기 자동차의 배터리로부터 공급된 전기의 힘으로 전기모터를 구동시키고, 전기모터의 구동력을 이용하여 트랜스미션(Transmission, 변속기)에 의해 전기모터의 회전 운동에 의해 차축의 바퀴들을 회전시켜 차량의 주행이 이루어진다.

그러나, 전기자동차는 배터리 모듈의 축전지에 충전되어 있던 전력이 차량주행에 의하여 완전히 소모된 후, 별도의 전기충전소에서 전기자동차의 배터리 모듈과 연결된 충전 플러그에 전기충전소의 외부전원을 연결하여 재충전시켜야 하는 번거로움이 있으며, 배터리 모듈의 충전시간이 길 뿐만 아니라 실질적으로 주행하면서 축전지를 충전시키는 것은 거의 불가능하다. 또한, 전기자동차의 배터리 모듈은 한 번의 충전으로 200㎞ 내외의 짧은거리, 최고 시속 150km/h으로 주행할 수 있으나, 전기자동차의 배터리의 전기가 부족시 또는 장거리 주행시 여러 번에 걸쳐 주행을 멈추지않도록 배터리를 충전해야 하지만 전기자동차 배터리 충전시간이 8시간 정도 소요되어 실용성이 많이 떨어지므로 엔진(Engine)과 전기 모터(M)를 공동으로 사용하는 하이브리드 전기자동차가 연구개발 되었다.

한편, 자동차는 차체가 흔들리지 않게 하기 위해 차륜과 차체간에 스프링과 쇽업소버라는 현가장치를 이용하여 차체의 흔들림을 방지하고 승차감도 좋게 한다.

이와 같은 현가장치는 차체와 차축 사이에 위치하며 노면의 요철이나 단차, 차량의 선회나 급제동시 차체의 상하 또는 좌우 움직임을 허용하고 충격 완화의 역할을 수행한다.

이처럼 자동차가 주행할 때 스프링과 쇽업소버가 지속적으로 상하 운동을 하게 되는데 이와 같은 현가장치에 의한 차량의 진동을 전기에너지로 변화시키는 것에 대한 다양한 연구가 이루어지고, 이를 이용해 자동차를 발전하는 기술이 개발되어왔으나 발전 양이 적어 효용성이 부족한 단점이 있다.

KR 10-1998-084439 (공개번호) 1998.12.05. KR 10-2005-0018449 (공개번호) 2005.02.23. KR 10-1348113 (등록번호) 2013.12.30.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,

차량의 운행 중에 자동차 본체와 바퀴를 연결하는 로어암의 상하 진동에 의한 운동에너지를 이용하기 위해 로어암과 연결되는 작동연결부가 구비되는 피스톤이 실린더 안에서 상하 왕복직선운동을 하여 발생되는 오일압력의 변화로 오일 배관을 막고 있던 체크밸브를 개방시키고 발전기와 연결된 회전장치를 회전시켜 발전함으로써, 자동차 배터리의 무게와 크기를 감소시키는 차량용 전기발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 로어암의 진동에 의해 상하운동을 하면서 발생되는 오일 압력의 변화에 의해 체크밸브의 개폐가 이루어져 오일이 일방향 이동하고, 로어암의 진동에 따른 구동력으로 피스톤을 밀고 당김으로써 별도의 구동수단없이 오일 순환이 강제적으로 이루어지는 차량용 전기발생장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구동력을 상하 진동하는 로어암이 제공하고 압력에 의해 오일이 이동하므로 밸브 제어가 없어 고장위험이 적은 차량용 전기발생장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도로를 주행하면서 전기를 발생시켜 운행거리를 확대할 수 있고, 전기 차량은 물론 하이브리드 차량에도 적용할 수 있는 차량용 전기발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 노면이 불규칙적일 때 진동이 많이 발생되므로 더욱 많이 충전가능한 차량용 전기발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피스톤이 삽입되어 상하로 이동하는 실린더 내부에서 오일이 이동하게 함으로써 오일 압력 변화를 촉진시켜 오일 이동을 더욱 신속하게 하는 차량용 전기발생장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량 본체와 바퀴를 연결하는 로어암(10)의 차체진동을 이용하여 발전하는 차량용 전기발생장치에 있어서, 상기 로어암(10)의 상하 진동에 따라 피스톤(100)이 내부에서 상하이동되고, 차체에 고정결합되는 실린더(200)와; 상기 로어암(10)이 설치되는 작동연결부(110)가 하부에 구비되는 기둥형태이며, 수직으로 상판(120)과 하판(130)이 이격 설치되어 상기 실린더(200) 내에서 상기 상판(120)의 상부에 상부챔버(125), 상판(120)과 하판(130) 사이에 중앙챔버(115), 하판(130)의 하부에 하부챔버(135)를 형성하고, 상기 상판(120)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로만 오일이 이동되는 제1체크밸브(121)가 구비되며, 상기 하판(130)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로만 오일이 이동되는 제2체크밸브(131)가 구비되는 피스톤(100)과; 상기 실린더(200)의 일측에서 연결되되 실린더(200) 안에서 상하 왕복직선운동을 하는 피스톤(100)에 의해 발생되는 오일 압력으로 상부관(310)의 제3체크밸브(311)와 하부관(320)의 제4체크밸브(321)가 개방되어 오일이 일방향 이동하는 오일배관(300)과; 상기 오일배관(300)에 연결되고, 상기 제3, 4체크밸브(311, 321)를 통해 유입되는 오일에 의해 한 방향으로 회전되며, 그 축이 발전기와 연결되는 회전장치(400)와; 상기 회전장치(400)에서 오일이 유입되고, 상부가 개방되며, 오일이 저장되는 오일탱크(500)와; 상기 중앙챔버(115)와 오일탱크(500)를 연결하고, 상기 피스톤(100)이 상부 또는 하부로 이동했을 때에 상기 오일탱크(500)에서 이송되는 오일을 중앙챔버(115)로 이동시키는 제5체크밸브(610)가 설치되는 오일배출관(600);을 포함하며, 상기 상판(120)은 상기 실린더(200) 내부에서 제1체크밸브(121)의 높이 이하로 상승하고, 상기 하판(130)은 제2체크밸브(131)의 높이 이상으로 하강하며; 하판(130)과 이격되어 실린더(200) 내부에 배치되는 상판(120)은 최대 상승 위치가 실린더(200) 외부에 연결되는 오일배관(300)의 상부관(310)보다 낮게 배치되고; 피스톤(100)의 하판(130)은 최대 하강 위치가 실린더(200) 외부에 연결되는 오일배관(300)의 하부관(320) 보다 높게 배치되며; 상기 실린더(200)로 오일을 공급하는 오일배출관(600)은 이격되어 배치되는 상판(120)과 하판(130) 사이 위치에서 실린더(200)와 결합된다.

본 발명은 상기 로어암(10)이 평형상태에서 상기 상부챔버(125), 중앙챔버(115) 및 하부챔버(135)의 오일 압력이 동일하며; 상기 로어암(10)이 평형상태에서 상승시에, 상부챔버(125), 중앙챔버(115), 하부챔버(135) 순서로 오일의 압력이 작아지며, 오일배관(300)의 제3체크밸브(311) 및 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 개방되고; 상기 로어암(10)이 하강시에, 상부챔버(125), 중앙챔버(115), 하부챔버(135) 순서로 오일의 압력이 커지며, 오일배관(300)의 제4체크밸브(321)와 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 개방된다.

본 발명은 상기 피스톤(100)이 상승시에 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 닫히고, 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 개방되어 오일이 하판(130)을 관통하며 이동하며; 상기 피스톤(100)이 하강시에 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 닫히고, 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 개방되어오일이 상판(120)을 관통하며 이동한다.

본 발명은 상기 제3체크밸브(311) 또는 제4체크밸브(321)를 통해 오일이 오일배관(300)으로 이동시에, 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125) 또는 하부챔버(135)로 이동되어 오일탱크(500)에서 오일배출관(600)의 제5체크밸브(610) 까지의 오일 압력이 중앙챔버(115)의 오일 압력보다 크게 되어 제5체크밸브(610)가 개방된다.

삭제

본 발명의 상기 실린더(200)는 상부의 지지대(210)에 차체와 결합되는 지지볼트(211)가 구비된다.

본 발명의 상기 회전장치(400)는 오일유입에 의해 회전하는 날개(410)와, 발전기와 연결되는 중심축(420)으로 구비되며, 상기 날개(410)가 한 방향으로 회전가능하도록 구부러진 형태로 이루어진다.

본 발명은 상기 상판(120)과 하판(130)의 외주연에는 제1,2고무패킹(122, 132)이 구비되고, 상기 실린더(200)의 피스톤 삽입구(201)에 삽입된 피스톤(100) 외주면에 오일씰(220)이 구비된다.

따라서, 본 발명의 차량용 전기발생장치는 차량의 운행 중에 자동차 본체와 바퀴를 연결하는 로어암의 상하 진동에 의한 운동에너지를 이용하기 위해 로어암과 연결되는 작동연결부가 구비되는 피스톤이 실린더 안에서 상하 왕복직선운동을 하여 발생되는 오일압력의 변화로 오일 배관을 막고 있던 체크밸브를 개방시키고 발전기와 연결된 회전장치를 회전시켜 발전함으로써, 자동차 배터리의 무게와 크기를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 로어암의 진동에 의해 상하운동을 하면서 발생되는 오일 압력의 변화에 의해 체크밸브의 개폐가 이루어져 오일이 일방향 이동하고, 로어암의 진동에 따른 구동력으로 피스톤을 밀고 당김으로써 별도의 구동수단없이 오일 순환이 강제적으로 이루어지는 효과가 있다

그리고, 본 발명은 구동력을 상하 진동하는 로어암이 제공하고 압력에 의해 오일이 이동하므로 밸브 제어가 없어 고장위험이 적은 장점이 있다.

한편, 본 발명은 도로를 주행하면서 전기를 발생시켜 운행거리를 확대할 수 있고, 전기 차량은 물론 하이브리드 차량에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 노면이 불규칙적일 때 진동이 많이 발생되므로 더욱 많이 충전가능한 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 피스톤이 삽입되어 상하로 이동하는 실린더 내부에서 오일이 이동하게 함으로써 오일 압력 변화를 촉진시켜 오일 이동을 더욱 신속하게 하는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 전기발생장치의 평형상태 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 전기발생장치에서 피스톤이 반상승된 상태를 나타낸 구성도이고,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 전기발생장치에서 피스톤이 상부끝까지 상승된 상태를 나타낸 구성도이고,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 전기발생장치에서 피스톤이 반하강된 상태를 나타낸 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 전기발생장치에서 피스톤이 하부끝까지 하강된 상태에서 오일이 순환하는 것을 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 차량 본체와 바퀴를 연결하는 로어암(10)의 차량 운행 중 차체진동에 의한 운동에너지를 이용하여 발전하는 차량용 전기발생장치에 있어서,

상기 로어암(10)의 상하 진동에 따라 피스톤(100)이 내부에서 상하이동되고, 차체에 고정결합되는 실린더(200)와;

상기 로어암(10)이 설치되는 작동연결부(110)가 하부에 구비되는 기둥형태이며, 수직으로 상판(120)과 하판(130)이 이격 설치되어 상기 실린더(200) 내에서 상기 상판(120)의 상부에 상부챔버(125), 상판(120)과 하판(130) 사이에 중앙챔버(115), 하판(130)의 하부에 하부챔버(135)를 형성하고, 상기 상판(120)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로만 오일이 이동되는 제1체크밸브(121)가 구비되며, 상기 하판(130)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로만 오일이 이동되는 제2체크밸브(131)가 구비되는 피스톤(100)과;

상기 실린더(200)의 일측에서 연결되되 실린더(200) 안에서 상하 왕복직선운동을 하는 피스톤(100)에 의해 발생되는 오일 압력으로 상부관(310)의 제3체크밸브(311)와 하부관(320)의 제4체크밸브(321)가 개방되어 오일이 일방향 이동하는 오일배관(300)과;

상기 오일배관(300)에 연결되고, 상기 제3, 4체크밸브(311, 321)를 통해 유입되는 오일에 의해 한 방향으로 회전되며, 그 축이 발전기와 연결되는 회전장치(400)와;

상기 회전장치(400)에서 오일이 유입되고, 상부가 개방되며, 오일이 저장되는 오일탱크(500)와;

상기 중앙챔버(115)와 오일탱크(500)를 연결하고, 상기 피스톤(100)이 상부 또는 하부로 이동했을 때에 상기 오일탱크(500)에서 이송되는 오일을 중앙챔버(115)로 이동시키는 제5체크밸브(610)가 설치되는 오일배출관(600);을 포함한다.

본 발명은 로어암(10)과 연결되어 주행중에 피스톤(100)의 상하 작동에 의해 오일 압력의 변화를 이용하여 회전장치(400)를 회전시키고, 상기 회전장치(400)에 연결되는 발전기를 이용하여 차량에 필요한 전원을 공급하도록 한다. 차량의 로어암(10)은 이동시에 지속적으로 상하 1~4cm 내외에서 진동하며, 본 발명은 이러한 로어암의 상하 진동을 이용하는 것이다.

본 발명의 전기발생장치는 차량에 1개 이상으로 설치하여 전기 생산을 보다 많이 할 수 있다.

종래의 2차 전지차량은 충전한 용량만큼 운행되나 본 발명의 차량용 전기발생장치는 주행중에 계속적으로 전기를 발생시켜 운행거리를 확대할 수 있게 된다.

한편, 상기 회전장치(400)와 연결되는 발전기는 자동차의 각 전기 장치에 전기를 공급하는 전원 발생 장치와 연결되고, 자동차에 장착한 배터리에 충전하기 위한 전기를 생산한다.

상기 피스톤(100)은 하부에 로어암(10)과 연결되는 작동연결부(110)가 구비되는 기둥의 상부에서 수직으로 연결되는 상판(120)과 하판(130)을 일정간격 이격되게 형성하여 실린더(200) 내부에 삽입되되, 상기 실린더(200) 내부에서 이격 형성된 상판(120)과 하판(130)에 의해 상판(120) 상부, 상판(120)과 하판(130) 사이인 중간부, 하판(130) 하부에 분리된 세 개의 공간을 형성하게 된다.

본 발명은 실린더(200) 내부에서 상판(120)의 상부를 상부챔버(125), 상판(120)과 하판(130) 사이를 중앙챔버(115), 하판(130) 하부를 하부챔버(135)라고 한다.

상기 피스톤(100)은 상하로 왕복직선운동을 하기 위한 구동력을 아래에 결합된 로어암(10)에 공급받으며 실린더(200) 내부에서 펌프동작을 하여 오일이 강제적으로 순환된다. 이러한 로어암(10)의 상하 이동은 차량의 이동에 따른 자연스러운 결과물로, 본 발명은 오일 이동에 별도의 구동수단이 없어도 차량이동으로 구동력을 공급받는다. 이러한 구동력의 공급으로 피스톤(100)이 상하 운동하고, 피스톤의 상하 운동으로 오일의 압력이 변화되어 오일 배관(300), 오일배출관(600)으로의 이동은 물론 전기를 발생시키는 축과 결합된 회전장치(400)의 이동과, 압력조정을 위한 상판(120)과 하판(130)을 관통하는 오일의 이동력도 발생한다.

한편, 상기 상판(120)은 상판(120)을 관통하는 제1체크밸브(121)가 형성되어 상기 상판(120) 상부와 중간부를 연결하고 차단할 수 있게 된다.

또한, 상기 상판(120)에는 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로만 오일이 이동되는 제1체크밸브(121)가 설치되며, 상기 하판(130)에는 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로만 오일이 이동되는 제2체크밸브(131)가 설치된다.

상기 제1체크밸브(121)와 제2체크밸브(131)는 각각 상판(120)과 하판(130)을 관통하여 오일이 흐르게 하여 실린더(200) 내부에서 피스톤(100)의 상하 이동에 따른 오일 압력을 조정하여 평형상태를 지향시키고, 오일탱크(500)에서 실린더(200)로의 오일 이동을 유도한다.

도 1과 같이, 피스톤(100)이 실린더(200) 내부에서 상부로 또는 하부로 이동하지 않은 상태가 상기 로어암(10)이 평형상태이며, 차량이 정지했을때에 대표적인 평형상태이다. 로어암(10)이 평형상태에서 상기 상부챔버(125), 중앙챔버(115) 및 하부챔버(135)의 오일 압력이 동일하다.

이러한 로어암(10)의 평형상태는 진동에 의하여 깨어지며, 피스톤(100)의 위치 변화에 따른 오일 압력의 변화를 유발한다.

상기 제1체크밸브(121)는 체크밸브로, 내부에 삽입된 제1개폐수단(121a)에 의하여 개방시에 오일이 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로만 이동할 수 있다. 상기 제2체크밸브(131)는 체크밸브로 제2개폐수단(131a)에 의하여 개방시에 오일이 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로만 이동한다. 즉, 오일은 중앙챔버(115)에서 상판(120)을 관통하여 상부챔버(125)로만 이동하거나, 중앙챔버(115)에서 하판(130)을 관통하여 하부챔버(135)로만 이동한다.

이러한 제1체크밸브(121) 및 제2체크밸브(131)를 통한 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로, 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로의 오일 이동은 중앙챔버(115)의 오일 압력을 제5체크밸브(610)에서 오일탱크(500)까지의 오일배출관(600)의 오일 압력보다 낮게 하여 제5체크밸브(610)를 개방시키고, 상부가 개방된 오일탱크(500)가 상부로 폭기하지 않고, 실린더(200) 내부로의 오일 이동을 쉽게 이루어지게 한다.

이와 같이 상기 제1체크밸브(121)와 제2체크밸브(131)는 일방향 개구부가 형성되고, 상판(120) 및 하판(130)에 형성되는 오일이 유입되는 제1개방구(120a)와 제2개방구(130a)를 쉽게 열 수 있도록 제1개방구(120a)와 제2개방구(130a) 방향으로 제1개폐수단(121a) 및 제2개폐수단(131a)이 구비된다. 그리고 제1체크밸브(121)와 제2체크밸브(131) 내부에서 개폐수단이 상하로 이동가능하도록 공간이 구비되고 개방구 반대측 오일 배출구가 개폐수단보다 그 폭이 좁게 구비되며 배출구와 개폐수단 사이에 탄성수단이 구비되어 개폐수단이 오일 압력에 의해 개방구를 열고 닫을 수 있도록 개폐수단을 이동시키며 개폐수단을 밀어서 개방된 개방구와 배출구로 오일이 이동할 수 있게 된다.

한편, 상기 피스톤(100)이 삽입되는 실린더(200)는 일측의 상하에 오일배관(300)이 연결되고, 반대측에 오일배출관(600)이 연결설치되어 오일이 순환될 수 있는 구조로 형성된다. 오일배출관(600)으로 유입되는 오일관은 상하로 형성된 오일배관(300) 사이에 배치된다.

도 2와 같이, 상기 피스톤(100)은 상기 로어암(10)에 의해 상승시 상판(120) 상부 챔버(125)가 고압이 되면서 상부챔버(125)에 있던 오일이 오일배관(300)의 상부관(310)에 구비되는 제3체크밸브(311)를 개방시켜 실린더(200)를 빠져나가 상부챔버(125)가 고압에서 약고압이 되고 도 3과 같이 최고점에서 다시 중압으로 변한다. 도 4와 같이 피스톤(100)의 하강시 하판(130) 하부의 하부챔버(135)가 고압으로 되면서 하부챔버(135)에 있던 오일이 하부관(320)에 구비되는 제4체크밸브(321)를 빠져나가며 그 공간이 고압에서 약고압이 되고, 도 5와 같이 최저점에서 다시 중압으로 변하게 된다. 이때 로어암(10)이 신속하게 하강하거나 상승하면 상부챔버 또는 하부챔버가 중압이 되기 전에 다음 단계로 피스톤(100)이 이동할수도 있다.

이처럼 상기 실린더(200) 내부에서 상부챔버(125) 또는 하부챔버(135)는 처음 중압에서 피스톤(100)의 상승 또는 하강으로 고압이 되고, 제3체크밸브(311) 및 제4체크밸브(321)를 통해 오일이 약간 빠져나가며 약고압으로 변하며, 오일이 어느정도 빠져나가 중압으로 변하게 된다. 결국 실린더(200) 상부챔버(125), 중앙챔버(115) 및 하부챔버(135)에서 오일 압력이 평형을 이루게 된다. 중앙챔버(115) 내부의 오일 압력의 변화는 아래의 설명과 같다.

상기 제3체크밸브(311)가 개방될 때 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 개방되고, 상기 제4체크밸브(321)가 개방될 때 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 개방되어 실린더(200) 내부에 오일이 제3체크밸브(311)와 동시 또는 약간 늦게 제2체크밸브(131)로 그리고 제4체크밸브(321)와 동시 또는 약간 늦게 제1체크밸브(121)로 이동되게 된다.

이는 상기 실린더(200) 내부에서 피스톤(100)의 상승으로 상부챔버(125)가 고압이 됨과 동시에 하부챔버(135)가 저압이 되므로 제2체크밸브(131)가 개방되어 중앙챔버(115)에 있던 중압의 오일이 하부챔버(135)로 유입되고, 피스톤(100)의 하강으로 하부챔버(135)가 고압이 됨과 동시에 상부챔버(125)가 저압이 되므로 제1체크밸브(121)가 개방되어 중앙챔버(115)에 있던 중압의 오일이 상부챔버(125)로 유입되는 것이다.

이때, 상기 피스톤(100)이 상승시 상기 제1체크밸브(121)가 고압의 상부챔버(125)에서 중압의 중앙챔버(115)로 직접 오일이 이동하지 못하도록 차단하고, 상기 피스톤(100)이 하강시 상기 제2체크밸브(131)가 고압의 하부챔버(135)에서 중압의 중앙챔버(115)로 직접 오일이 이동하지 못하도록 차단하여, 오일이 오일배관(300)을 경유하여 회전장치(400)를 통과하도록 강제함과 동시에, 오일탱크(500)에서 실린더(200)로의 오일 회전을 유도하기 위하여 중앙챔버(115) 내에서의 오일 압력을 변화시킨다.

피스톤(100) 하부로 오일 들어오지 못하도록 오일을 차단하여 피스톤(100) 하부가 중압이 되도록 한다.

이와 같이 상기 제3체크밸브(311) 또는 제4체크밸브(321)를 통해 오일이 오일배관(300)으로 유출되어 실린더(200) 내부의 중앙챔버(115)가 약중압(저압과 중압 사이)이 되면 오일배출관(600)의 제5체크밸브(610)가 개방되어 실린더(200)로, 즉 상기 상판(120)과 하판(130) 사이 중앙챔버(115)로 오일이 유입되어 약 고압이 된다.

정리하면, 피스톤(100)이 상승하면, 상부챔버(125)가 고압이 된 이후 제3체크밸브(311)가 개방되어 점차 중압으로 변화되고, 이때 중앙챔버(115)의 중압 오일이 하부챔버(135)의 저압 오일로 제2체크밸브(131)를 통하여 이동하여 중앙챔버(115)와 하부챔버(135)는 약중압이 된다.

반대로, 피스톤(100)이 하강하면, 하부챔버(135)가 고압이 된 이후 제4체크밸브(321)가 개방되어 점차 중압으로 변화되고, 이때 중앙챔버(115)의 중압 오일이 상부챔버(125)의 저압 오일로 제1체크밸브(121)를 통하여 이동하여 중앙챔버(115)와 상부챔버(125)는 약중압이 된다.

이와 같이 피스톤(100)의 상하 이동에 의하여 중앙챔버(115)와 반대쪽 챔버의 약중압은 오일탱크(500)에서 제5체크밸브(610)를 통과하여 유입되는 오일에 의하여 채워지고, 중앙챔버(115)는 다시 하부챔버 또는 상부챔버로 오일이 이동하여 실린더(200) 전체가 중압이 된다.

로어암(10)의 상하 진동이 충분히 천천히 이루어진다면, 피스톤(100)이 실린더의 중앙에 위치하는 경우와, 최고점이나 최저점에 위치하는 경우에도 평형상태가 이루어진다. 그러나, 로어암(10)의 상하 진동이 빠르게 이루어지면 리플이 발생하여 최저점이나 최고점에서 평형상태가 이루어지지 않는다.

상기 제3체크밸브(311) 및 제4체크밸브(321)는 상부관(310)과 하부관(320)에 설치되고, 제1체크밸브(121) 및 제2체크밸브(131)와 동일한 일방향으로만 개방되도록 이루어진다. 제3체크밸봐와 제4체크밸브는 전방부의 압력이 후방부의 압력보다 크면 개방되며 오일이 이동하고, 반대이면 폐쇄되어 오일 이동을 차단한다.

한편, 상기 오일배출관(600)은 상기 실린더(200)에서 피스톤(100)의 상판(120)과 하판(130) 사이인 중앙챔버(115)과 연통되며 상기 제5체크밸브(610)를 통해 배출되어 실린더(200) 내부로 유입된 오일을 제1체크밸브(121) 또는 제2체크밸브(131)를 통해 순환할 수 있도록 구비된다.

따라서, 상기 실린더(200) 내부, 즉 상부챔버(125) 또는 하부챔버(135)가 저압이 되면 오일탱크(500)의 오일을 오일배출관(600)을 통해 중앙챔버(115)로 끌어와서 실린더(200) 내부가 전체적으로 동일한 압력이 되도록 하므로 오일이 빠르게 회전된다.

이와 같이 본 발명은 외부의 구동력에 의하여 피스톤이 상하로 이동하고, 이러한 피스톤의 이동에 따른 오일 압력의 고저에 의해 오일을 이동시켜 막힘이 없이 쉽고 빠르게 순환할 수 있게 하며, 이 중간에 전기 발전을 할 수 있게 된다.

한편, 상기 피스톤(100)은 상판(120)에 제1체크밸브(121)가 형성되고 하판(130)에 제2체크밸브(131)가 형성되며, 상판(120)은 상기 실린더(200) 내부에서 제1체크밸브(121)의 높이 이하로만 상승하고, 하판(130)은 제2체크밸브(131)의 높이 이상으로만 하강한다.

상기 실린더(200)는 상기 피스톤(100)이 왕복 운동을 하는 속이 빈 원통 모양의 장치로, 펌프역할을 하게 되고, 상부에 지지대(210)가 구비되며, 상기 지지대(210)에는 지지볼트(211)가 구비되어 차체와 결합된다.

또한, 상기 실린더(200)은 하부에 형성되는 피스톤 삽입구(201)에 피스톤(100)이 삽입되되, 피스톤(100) 외주면에 펌프용 패킹인 리데나 또는 오일씰(220)이 설치되어 피스톤의 수직 이동을 보조하고, 피스톤 삽입구(201)에서의 오일 누수를 막도록 한다.

본 발명은 상기 실린더(200) 중앙챔버(115)의 오일압력이 저압일 경우 오일탱크(500)의 오일을 끌어당기게 된다. 그리고 상기 상판(120)과 하판(130) 사이 중앙챔버(115)에 오일배출관(600)을 통해 유입된 오일이 제1체크밸브(121)를 통해 상판(120) 상부로 올라가던지 제2체크밸브(131)를 통해 하판(130) 하부로 내려가면 상판(120)과 하판(130) 사이 중앙챔버(115)가 중압이 되어 오일탱크(500)로부터 오일을 끌어당겨 약간 고압이 되며, 다시 오일이 상부 또는 하부로 이동하면 중압이 되도록 하므로 오일이 빠르게 순환되도록 구비된다.

이와 같이 어느 한 부분의 오일압력이 높아지면(고압인 부분) 오일을 받아들여야할 부분(저압 인 부분)에서 끌어당기게 되어 오일 압력의 고저에 의해 강제적으로 순환되므로 순환이 쉽고 빠르게 이루어진다. 그리고, 오일의 순환은 오일 압력의 고저에 의해서 이동한다.

본 발명에서 오일이 이동하는 구동력은 로어암(10)이 제공하고, 피스톤(100)에는 체크밸브가 설치되되, 상판(120)에 있는 제1체크밸브(121)는 상부로만 이동하고 하판(130)에 있는 제2체크밸브(131)는 하부로만 이동하여 실린더(200)에 연결되는 두 개의 관으로 이루어진 오일배관(300), 오일배관(300)과 연결되는 회전장치(400), 회전장치(400)와 연결되는 오일탱크(500) 및 오일탱크(500)와 연결되는 오일배출관(600)을 통해 다시 실린더(200)로 오일이 이동하며 순환되도록 한다.

그리고, 상기 상판(120)과 하판(130)의 외주연에는 기밀성을 유지하기 위해 각각 제1,2고무패킹(122, 132)이 구비되고, 상기 실린더(200)의 피스톤 삽입구(201)에 삽입된 피스톤(100) 외주면에 오일씰(220)이 구비되어 오일의 누수를 막게 된다.

상기 오일배관(300)과 연결되어 오일배관(300)으로부터 고속, 고압의 오일을 받아서 회전하는 날개(410)와, 상기 날개(410)의 중심에서 발전기와 연결되는 중심축(420)으로 이루어지는 상기 회전장치(400)는 상기 중심축(420)이 날개(410)의 회전에 의해 회전하며 발전기에서 전력을 생산하도록 한다.

이때, 상기 날개(410)는 한 방향으로 회전가능하도록 반달처럼 구부러진 형태로 이루어지게 된다.

한편, 상기 오일탱크(500)는 상기 회전장치(400)에서 오일탱크 연결부(430)로 연결되어 상기 오일탱크 연결부(430)를 통과한 오일이 유입되는 탱크로 이루어지되, 상부가 개방되어 외부에서 오일을 공급하고 과열로 인한 증발 등으로 줄어든 오일을 보충할 수 있게 구비된다. 또한, 오일 배관 또는 실린더의 과열시에 오일탱크(500)에서 위로 폭기하여 순환하는 오일의 양을 감소시켜 폭발의 위험을 낮춘다. 그리고, 상기 오일탱크(500)의 하부에서 실린더(200)와 연결하기 위한 오일배출관(600)이 설치된다.

이러한 오일탱크(500)는 오일탱크(500)에서 배출된 오일을 받아드리는 중앙챔버(115)보다 높은 위치에 배치되어, 오일탱크(500)에서 중앙챔버(115)로 오일 이동이 용이하게 한다. 또한, 실린더(200) 주변에 배치되는 제3체크밸브(311), 제4체크밸브(321), 제5체크밸브(610)은 실린더(200)에 최대한 근접하게 배치하여 실린더(200) 내부의 각 챔버와 오일배관(300) 및 오일배출관(600) 사이의 오일 압력차를 신속하게 인지하여 개폐하도록 하여, 오일 이동에 방해를 최소로 한다.

이와 같이 본 발명의 차량용 전기발생장치는 로어암(10)의 운동에너지를 이용해 실린더(200) 내의 피스톤(100)의 펌프작용으로 오일탱크(500)로 유입된 오일을 오일배출관(600)과 실린더(200), 오일배관(300), 회전장치(400)를 통과하며 빠르게 순환시켜 전기를 발생하도록 한다.

또한, 본 발명은 차체진동에 의해 상하운동을 하면서 발생되는 오일압력에 의해 체크밸브의 개폐가 이루어져 오일이 이동하고, 피스톤(100)을 밀면서 동시에 당김으로써 오일 순환이 강제적으로 이루어져 쉽고 빠른 효과가 있다

그리고, 본 발명은 구동력을 로어암(10)이 제공하고 압력에 의해 오일이 이동하므로 밸브 제어가 없어 고장위험이 적은 장점이 있다.

한편, 본 발명은 도로를 주행하면서 전기를 발생시켜 운행거리를 확대할 수 있고, 하이브리드 차량에도 적용할 수 있다.

그리고, 본 발명은 도로 요철에 의한 노면 마찰 손실을 전기에너지화함으로써 연료를 절약하고, 친환경적인 장점도 있다.

10 : 로어암
100 : 피스톤 110 : 작동연결부
120 : 상판 120a : 제1개방구
121 : 제1체크밸브 121a : 제1개폐수단
122 : 제1고무패킹
130 : 하판 130a : 제2개방구
131 : 제2체크밸브 131a : 제2개폐수단
132 : 제2고무패킹
200 : 실린더 201 : 피스톤 삽입구
210 : 지지대 211 : 지지볼트
220 : 오일씰
300 : 오일배관 310 : 상부관
311 : 제3체크밸브 320 : 하부관
321 : 제4체크밸브
400 : 회전장치 410 : 날개
420 : 중심축 430 : 오일탱크 연결부
500 : 오일탱크
600 : 오일배출관 610 : 제5체크밸브

Claims

차량 본체와 바퀴를 연결하는 로어암(10)의 차체진동을 이용하여 발전하는 차량용 전기발생장치에 있어서,
상기 로어암(10)의 상하 진동에 따라 피스톤(100)이 내부에서 상하이동되고, 차체에 고정결합되는 실린더(200)와;
상기 로어암(10)이 설치되는 작동연결부(110)가 하부에 구비되는 기둥형태이며, 수직으로 상판(120)과 하판(130)이 이격 설치되어 상기 실린더(200) 내에서 상기 상판(120)의 상부에 상부챔버(125), 상판(120)과 하판(130) 사이에 중앙챔버(115), 하판(130)의 하부에 하부챔버(135)를 형성하고, 상기 상판(120)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125)로만 오일이 이동되는 제1체크밸브(121)가 구비되며, 상기 하판(130)에 설치되어 중앙챔버(115)에서 하부챔버(135)로만 오일이 이동되는 제2체크밸브(131)가 구비되는 피스톤(100)과;
상기 실린더(200)의 일측에서 연결되되 실린더(200) 안에서 상하 왕복직선운동을 하는 피스톤(100)에 의해 발생되는 오일 압력으로 상부관(310)의 제3체크밸브(311)와 하부관(320)의 제4체크밸브(321)가 개방되어 오일이 일방향 이동하는 오일배관(300)과;
상기 오일배관(300)에 연결되고, 상기 제3, 4체크밸브(311, 321)를 통해 유입되는 오일에 의해 한 방향으로 회전되며, 그 축이 발전기와 연결되는 회전장치(400)와;
상기 회전장치(400)에서 오일이 유입되고, 상부가 개방되며, 오일이 저장되는 오일탱크(500)와;
상기 중앙챔버(115)와 오일탱크(500)를 연결하고, 상기 피스톤(100)이 상부 또는 하부로 이동했을 때에 상기 오일탱크(500)에서 이송되는 오일을 중앙챔버(115)로 이동시키는 제5체크밸브(610)가 설치되는 오일배출관(600);을 포함하며,
상기 상판(120)은 상기 실린더(200) 내부에서 제1체크밸브(121)의 높이 이하로 상승하고, 상기 하판(130)은 제2체크밸브(131)의 높이 이상으로 하강하며;
하판(130)과 이격되어 실린더(200) 내부에 배치되는 상판(120)은 최대 상승 위치가 실린더(200) 외부에 연결되는 오일배관(300)의 상부관(310)보다 낮게 배치되고;
피스톤(100)의 하판(130)은 최대 하강 위치가 실린더(200) 외부에 연결되는 오일배관(300)의 하부관(320) 보다 높게 배치되며;
상기 실린더(200)로 오일을 공급하는 오일배출관(600)은 이격되어 배치되는 상판(120)과 하판(130) 사이 위치에서 실린더(200)와 결합되는;
차량용 전기발생장치.
제1항에 있어서,
상기 로어암(10)이 평형상태에서 상기 상부챔버(125), 중앙챔버(115) 및 하부챔버(135)의 오일 압력이 동일하며;
상기 로어암(10)이 평형상태에서 상승시에, 상부챔버(125), 중앙챔버(115), 하부챔버(135) 순서로 오일의 압력이 작아지며, 오일배관(300)의 제3체크밸브(311) 및 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 개방되고;
상기 로어암(10)이 하강시에, 상부챔버(125), 중앙챔버(115), 하부챔버(135) 순서로 오일의 압력이 커지며, 오일배관(300)의 제4체크밸브(321)와 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 개방되는 차량용 전기발생장치.
제2항에 있어서,
상기 피스톤(100)이 상승시에 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 닫히고, 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 개방되어 오일이 하판(130)을 관통하며 이동하며;
상기 피스톤(100)이 하강시에 하판(130)의 제2체크밸브(131)가 닫히고, 상판(120)의 제1체크밸브(121)가 개방되어오일이 상판(120)을 관통하며 이동하는;
차량용 전기발생장치.
제2항에 있어서,
상기 제3체크밸브(311) 또는 제4체크밸브(321)를 통해 오일이 오일배관(300)으로 이동시에, 중앙챔버(115)에서 상부챔버(125) 또는 하부챔버(135)로 이동되어 오일탱크(500)에서 오일배출관(600)의 제5체크밸브(610) 까지의 오일 압력이 중앙챔버(115)의 오일 압력보다 크게 되어 제5체크밸브(610)가 개방되는 차량용 전기발생장치.
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제1항에 있어서,
상기 실린더(200)는 상부의 지지대(210)에 차체와 결합되는 지지볼트(211)가 구비되는 차량용 전기발생장치.
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