KR200490439Y1 - 매립형 발전장치. - Google Patents

Abstract

본 고안은 도로를 주행하는 차량의 하중을 이용한 매립형 발전장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 발판 하단에 본체가 매립되는 지하시설의 규모를 최소로 하여 구축비용 및 시간을 최소화하면서, 구조적인 한계를 극복하여 보다 더 향상된 발전량을 도모할 수 있는 매립형 발전장치에 관한 것이다.

Description

매립형 발전장치.{ELECTRIC POWER GENERATING APPARATUS BY USING CAR IMPACT ENERGY}

본 고안은 도로를 주행하는 차량의 하중을 이용한 매립형 발전장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 발판 하단에 본체가 매립되는 지하시설의 규모를 최소로 하여 구축비용 및 시간을 최소화하면서, 구조적인 한계를 극복하여 보다 더 향상된 발전량을 도모할 수 있는 매립형 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 인구가 증가하고 산업이 발달하면서 화석 연료에 대한 수요가 늘어나게 되었고, 이에 따라 급격한 자원의 고갈로 가격 상승과 지구 온난화 등의 문제를 불러오면서, 현재는 반복 재사용할 수 있는 신 재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있게 되었다.

참고로 신 재생 에너지는 기존의 화석 연료를 재활용하거나, 혹은 재생 가능한 에너지를 변환하여 사용하는 에너지를 말하며, 대표적으로 태양 에너지나 지열 에너지 혹은 풍력 에너지 등이 있다.

그러나 이러한 신 재생에너지는 환경오염에 대해 안전하고, 자연으로부터 무한히 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 일반 화석에너지 시설에 비해 몇 배 이상의 시설 투자 비용이 요구되고, 그 효율도 화석에너지 시설에 비해 좋지 않다는 단점이 있다.

따라서 국내등록특허 제10-1091097호와 국내등록특허 10-1312363호와 같이, 도로 상부에 승/하강되는 발판을 설치하고, 이의 하단에는 상하방향으로 길게 매립되는 축압기를 설치하여, 상기 발판이 차량의 하중에 의해 움직일 때 지하에 매립된 축압기의 유체를 이동시켜 발전하는, 차량 하중을 이용한 매립형 발전장치가 개발되게 된 것이다.

그러나 이러한 발전장치는, 도로 하단에 상당한 규모의 지하시설을 구축하고, 상기 지하시설 내측에 발전장치와 함께 유압회로를 구축하면서 많은 시간과 비용이 투입되게 되는 단점이 있었고,

특히 축압기가 상하방향으로 길게 설치되더라도 차량의 하중에 의해 움직이는 발판의 높이는 차량사고를 방지하기 위하여 이동시 방해가 되지 않을 정도의 높이로 설치되어야 하기 때문에,

통상적으로 피스톤이 움직이는 거리가 대략 10cm 정도에 불과하다는 구조적인 한계에 의해 발전 량이 적고, 항상성이 떨어지는 단점이 있었던 것이다.

KR 10-1091097 B1 KR 10-1312363 B1 KR 10-0774380 B1 KR 10-1074509 B1

이에 본 고안은 도로를 주행하는 차량의 하중을 이용한 매립형 발전장치에 있어서, 지하 시설의 규모를 최소로 하여 그 비용과 시간을 절감하면서, 구조적인 한계를 극복하여 보다 더 향상된 발전량을 도모하기 위한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 주행중인 차량의 하중에 의해 탄성지지되는 발판과, 상기 발판 하단에 발판의 움직임에 맞춰 승하되는 피스톤과, 상기 피스톤 하단에 헤드를 수용하고 있는 실린더와, 상기 실린더의 배출홀에 연결되어 실린더의 유체 압력을 받아주는 어큐물레이터와, 일측은 상기 어큐물레이터와 연결파이프를 통해 연결되고 타측은 실린더의 유입홀과 연결된 유압탱크가,

일체로 조립되어 모듈화된 상태로 지하시설의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 어큐물레이터가 실린더보다 상대적으로 작은 단면적을 유지하고 있으면서 측방향으로 길게 형성하여, 베이누이의 원리에 따라 실린더 밖으로 나온 유체가 측방향으로 보다 더 빠른 속도로 이동되게 구성하고,

상기 어쿠물레이터의 팬은 어큐물레이터를 따라 측방향으로 길게 스크류 형상으로 형성되어 유체 이동시 연속하여 회전되게 구성하는 한편, 상기 피스톤 헤드는 일측으로 경사지게 형성되어 하강시 실린더의 유입홀을 가리면서 어큐물레이터의 배출홀로 유체가 이동되게 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 충방전 컨트롤러는 불 규칙적으로 생산되는 전력을 버퍼링하고 있다가 배터리로 인가하는 슈퍼콘텐서와, 배터리의 충전 전압보다 낮아 버려지게 되는 전력를 상승시켜 상기 배터리 또는 슈퍼콘텐서에 충전되게 하는 판별부 및 승압부를 포함하여 이루어지고, 상기 슈퍼콘덴서에 펄스 입력되게 하기 위한 충전부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 고안은 일체로 조립되어 모듈화된 상태로 지하시설에 시공되면서, 지하시설의 규모 및 시간비용을 최소화할 수 있고, 특히 상기 지하시설에 별도로 유압회로를 구축할 필요가 없는 만큼 시공시간과 비용을 절감할 수 있는 것이다.

또한, 본 고안은 어큐물레이터의 스크류와 경사진 헤드에 의해, 발판이 눌려진 후 완전히 승강되어질 때까지, 시간차를 두고 일정량 이상의 유압을 유지한 상태로 팬이 연속하여 회전할 수밖에 없음에 따라, 향상된 발전량을 도모할 수 있는 것이다.

또한, 본 고안의 충방전 컨트롤러는 슈퍼콘덴서 및 판별부와 승압부와 충전부를 포함하여 이루어져, 고속으로 안전하게 향상된 발전량을 도모할 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 발전장치의 사시도.
도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 발전장치의 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 고안의 실시 예에 따른 발전장치의 작동상태도.
도 6은 도 1의 컨트롤러의 구성도

이하, 본 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 본 고안은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 해당 기술분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 형태로 변형될 수 있을 것으며, 구체적인 권리범위는 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 것이다.

또한, 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 발전장치의 전체 구성을 예를 들어 간략하게 보여주는 것이고, 도 2는 본 고안의 실시 예에 따라 발전장치가 지하시설에 시공된 모습을 간략하게 예를 들어 보여주는 것이고, 도 3 내지 도 5는 차량 이동에 따라 발전장치가 동작하는 모습을 보여주는 것이고, 도 6은 충방전 컨트롤러의 구성을 보여주는 것이다.

도시된 바와 같이, 본 고안은 주행중인 차량의 하중을 이용한 도로 지하에 매립되는 발전장치에 관한 것으로, 특히 지하시설(2)의 규모를 최소로 하여 건설비용 및 시간을 절감하면서도, 향상된 발전량을 도모한 것이다.

즉, 본 고안의 실시 예에 따른 발전장치(1)는, 도로를 주행중인 차량의 하중에 의해 탄성지지되는 발판(10)과, 상기 발판 하단에 발판의 움직임에 맞춰 승하되는 피스톤(20)과, 상기 피스톤 하단에 헤드를 수용하고 있는 실린더(30)와, 상기 실린더의 배출홀에 연결되어 실린더의 유체 압력을 받아주는 어큐물레이터(50)와, 일측은 상기 어큐물레이터와 연결파이프를 통해 연결되고 타측은 실린더의 유입홀과 연결된 유압탱크(90)를 일체로 조립하여 모듈화된 상태로 지하시설에 설치하는 것이다.

그리고 상기 어큐물레이터(50)는 발전기(70)를 연결하고, 상기 발전기는 충방전 컨트롤러(80)와 연결하고, 상기 충방전 컨트롤러는 배터리(83)와 연결하여 인버터(100)를 통해 외부로 출력 가능하게 구성하는 것이다.

이때 발전장치(3)는, 차량이 일 방향으로 저속 주행하는 고속도로 톨게이트 주변에 설치되는 것이 바람직하고,

특히 상기 발판(10)은 하나의 평판으로 이루어질 수 있지만, 차량 이동시 이의 하중에 의해 복수의 발판이나 돌기체가 눌려지면서 각각의 발판 또는 돌기체 하단에 매립된 피스톤이 승하강되게 구성할 수도 있는 것이다.

더불어 지하시설(2)에 매립된 실린더(30)에는, 실린더 밖으로 유체를 이동시키기 위한 배출홀(32)과, 피드백되는 유체를 다시 실린더(30) 안쪽으로 유입시키기 위한 유입홀(31)이 형성되어 있고,

상기 피스톤(20)의 헤드(21)는 일측으로 경사지게 형성되어,

상기 피스톤(20)이 하강할 때, 경사면에 의해 어큐물레이터(50)의 배출홀(32)로 유체가 용이하게 이동되게 하고,

더불어 상기 피스톤(20)의 헤드(21)에 의해 실린더(30)의 유입홀(31)이 차단되면서, 발판이 눌려진 후 피스톤이 완전히 승강되어질 때까지 어큐물레이터로 유체를 가압하여,

시간차를 두고 일정량 이상의 유압을 유지한 상태로 어큐물레이터의 팬이 연속하여 회전할 수밖에 없게 구성하여, 향상된 발전량을 얻도록 하는 것이다.

이때 어큐물레이터(50)는 차량(1)의 하중에 대응하는 만큼의 유체 압력을 받아주는 것으로써,

특히 상기 어큐물레이터(50)는 피스톤(20)이나 실린더(30)의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 유지하면서 측방향으로 길게 형성하여,

지하시설의 규모를 최소화하면서, 베이누이의 원리에 따라 유체가 보다 더 향상된 속도로 이동되게 구성하는 것이다.

이때 어큐물레이터(50)에 설치되는 팬(60)이나 유압모터는, 향상된 속도로 이동하는 유체에 의해 보다 더 빠른 속도로 오랜시간 안정적으로 회전되게 하기 위하여, 복수의 날개를 가진 임펠러일 수도 있지만, 스크류 형상의 팬이 바람직하다.

더불어 충방전 컨트롤러(80)는 발전기(70)가 생산한 전력을 배터리(83) 쪽으로 흘러가도록 가이드 하는 한편, 실시 예에 따라서는 배터리(83)의 충전된 전원을 부하 쪽으로 인가하거나 인버터(100)를 통해 외부 전력망에 공급한다.

이때 충방전 컨트롤러(80)는 불 규칙적으로 생산되는 전력을 임시저장하고 있다가 배터리(83)로 인가하기 위한 슈퍼 콘텐서(84)와, 상기 발전기가 저속으로 회전하여 이의 전력이 배터리(83)의 충전 전압보다 낮아지게 되어 버리더라도 상기 배터리와 슈퍼콘텐서에 강제로 충전되게 하기 위한 판별부(81) 및 승압부(82), 그리고 저전압의 전원 또는 정상전압의 전원을 발진시켜 슈퍼콘덴서(84)에 펄스 입력되게 하기 위한 충전부(85)를 포함하여 이루어지게 된다.

이때 충전부는 저전압일 경우 1초에 400 hz로 발진시키고, 정상전압일 경우에는 1초에 500 hz 이상으로 발진시키는 것이 바람직하며, 특히 상기 충전부는 충전전압을 높여서 충전시 플러스 접지하고 마이너스만 가지고 펄스를 형성하여 안전하게 충전되게 하는 것이 바람직하다.

그리고 유압탱크(90)는 주행중인 차량(1)이 발판(10)을 통과하면서 탄성지지되고 있는 발판(10)이 원상태로 복귀되면서, 유입홀(31)이 개방되었을 때, 유체를 실린더(30) 안쪽으로 이동되게 한다.

그리고 이러한 발전장치(3)는 실시 예에 따라서는 톨게이트 주변의 엔트리 주변에 설치되어 있는 솔라셀과 연결되어, 좀더 유효한 발전량을 도모할 수도 있는 것이다.

따라서 본 고안은 일체로 조립되어 모듈화된 상태로 지하시설에 시공되면서, 지하시설의 규모 및 시간비용을 최소화할 수 있고, 특히 상기 지하시설에 별도로 유압회로를 구축할 필요가 없는 만큼 시공시간과 비용을 절감할 수 있는 것이다.

더불어 본 고안은 어큐물레이터의 스크류와 경사진 헤드에 의해, 발판이 눌려진 후 완전히 승강되어질 때까지, 일정량 이상의 유압을 유지한 상태로 팬이 연속하여 회전할 수밖에 없음에 따라, 향상된 발전량을 도모할 수 있는 것이다.

또한, 본 고안의 충방전 컨트롤러는 슈퍼콘덴서 및 판별부와 승압부와 충전부에 의해, 고속으로 안전하게 향상된 발전량을 도모할 수 있는 것이다.

지금까지 본 고안에 대해 첨부된 도면을 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형 및 균등이론에 의해 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1:차량 2:지하시설
3:발전장치 10:발판
11:판스프링 12:장착편
20:피스톤 21:헤드
30:실린더 31:유입홀
32:배출홀
50:어큐물레이터 51:연결파이프
60:팬
70:발전기 80:충방전 컨트롤러
81:판별부 82:승압부
83:배터리 84:슈퍼콘덴서
85:충전부
90:유압탱크 100:인버터

Claims (2)

1. 차량이 이동하는 도로 하단에 지하시설이 시공되어졌을 때, 상기 지하시설에 설치되어 도로를 주행하는 차량의 하중을 이용해 발전기가 전력을 생산하는 매립형 발전장치에 있어서,
   상기 매립형 발전장치는 도로를 주행중인 차량의 하중에 의해 탄성지지되는 발판과 상기 발판 하단에 발판의 움직임에 맞춰 승하되는 피스톤과 상기 피스톤 하단에 헤드를 수용하고 있는 실린더와 상기 실린더의 배출홀에 실린더보다 상대적으로 작은 단면적을 유지하고 있으면서 측방향으로 길게 연결되어 실린더의 유체 압력을 받아주는 어큐물레이터와 일측은 상기 어큐물레이터와 연결파이프를 통해 연결되고 타측은 실린더의 유입홀과 연결된 유압탱크가 일체로 조립되어 모듈화된 상태로 지하시설의 내측에 설치되면서
   상기 지하시설의 규모를 축소시켜 구축비용 및 시간을 감소시키는 동시에 상기 어큐물레이터가 베이누이의 원리에 따라 실린더 밖으로 나온 유체가 측방향으로 보다 더 빠른 속도로 길게 이동하게 되면서 향상된 발전량을 도모할 수 있게 구성되고,
   상기 어큐물레이터의 일측단에 연결된 발전기는 충방전 컨트롤러와 연결되고,
   상기 충방전 컨트롤러는 불 규칙적으로 생산되는 전력을 버퍼링하고 있다가 배터리로 인가하는 슈퍼콘덴서와, 상기 배터리의 충전전압보다 낮은 저전압인지 아니면 정상전압인지 판별하기 위한 판별부와, 상기 판별부를 통해 확인된 전압이 저전압일 경우 충전전압 이상으로 승압시켜 강제 충전되게 하기 위한 승압부와, 저전압의 전원 또는 정상전압의 전원을 발진시켜 슈퍼콘덴서로 펄스 입력되게 할 때 플러스는 접지하고 마이너스만 가지고 펄스를 형성하는 충전부를 포함하여 이루어져 고속으로 안전하게 충전되어 향상된 발전량을 도모할 수 있는 매립형 발전장치.
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