KR20100091605A - Generator system on road - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주행하는 차량의 역학적 에너지를 이용하여 발전하는 도상 발전 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation system that generates power using the mechanical energy of a traveling vehicle.
차량 주행의 안전성을 확보하기 위하거나, 보행자를 보호 등 다양한 목적을 위해 과속 방지턱이 도로상에 설치되어 있다.Speed bumps are installed on the road to secure vehicle driving safety or to protect pedestrians for various purposes.
일반적으로, 과속 방지턱을 설치하는 목적은 주택가나 어린이 보호구역에 설치하여 차량의 과속을 방지하여 과속차량으로 인한 소음 및 인명사고를 미연에 방 지하고자 하는데 있다. 그리고 사고 다발 지점인 경사로, 내리막길 및 고갯길에 아스콘을 적층하여 과속 방지턱을 설치하여 효과적으로 차량 속도를 감속시킨다. In general, the purpose of installing the speed bumps is to prevent the speeding of vehicles by installing them in residential or child protection areas to prevent noise and human accidents caused by speeding vehicles. In addition, ascon is stacked on slopes, downhills, and hills, which are points of accidents, and speed bumps are installed to effectively reduce vehicle speed.
도로상에 과속 방지턱이 설치되어 있으면, 상기 과속 방지턱을 지나가기 위하여, 차량은 감속 및 가동을 수행하여야 하므로, 에너지의 낭비를 초래한다. 그러나, 차량의 과속 방지에 따른 안전 효과 및 보행자 보호 효과가 에너지 절감보다 우선하므로, 과속 방지턱의 설치는 불가피하다. If the speed bump is installed on the road, in order to pass the speed bump, the vehicle must perform deceleration and operation, which causes waste of energy. However, since the safety effect and the pedestrian protection effect according to the overspeed prevention of the vehicle have priority over the energy saving, installation of the overspeed bumps is inevitable.
한편, 상기 과속 방지턱을 지나는 차량의 무게는 상당하므로, 이를 이용하여 발전을 수행하면, 과속 방지턱의 존재로 인해 낭비되는 에너지를 상당량 회수할 수 있다.On the other hand, since the weight of the vehicle passing through the speed bumps is considerable, when power generation is performed using the speed bumps, it is possible to recover a considerable amount of energy wasted due to the presence of the speed bumps.
이에 따라, 상기 과속 방지턱을 이용하여 발전을 수행하기 위해 대한민국 실용신안 공보 1993-3686호 기재 발명, 대한민국 특허공보 2004-0051448호 기재의 발명과 같은 발명이 수회 제안되었다.Accordingly, the invention as described in the Korean Utility Model Publication No. 1993-3686 and the Korean Patent Publication No. 2004-0051448 has been proposed several times in order to perform power generation using the speed bumps.
그러나, 현재까지 제안된 발명들은 다음 문제점들을 극복하지 못하였다.However, the inventions proposed to date do not overcome the following problems.
첫째 문제점은, 복잡한 구조로 인한 과속 방지턱의 제조 비용이 증가되는 것이다. The first problem is an increase in the manufacturing cost of the speed bumps due to the complicated structure.
둘째 문제점은, 차량에 의한 기계적 에너지는 간헐적으로 인가됨에 따라, 발전 효율이 낮아지는 것이다. The second problem is that as the mechanical energy by the vehicle is applied intermittently, the power generation efficiency is lowered.
셋째 문제점은, 다른 상용 발전 장치에 비하여 발전에 이용되는 에너지가 작아, 발전 효율이 낮아지는 것이다. The third problem is that the energy used for power generation is smaller than other commercial power generation devices, and the power generation efficiency is lowered.
마지막 문제점은, 발전을 수행하는 과속 방지턱이 도로에 매설되는 형태를 가진 제안의 경우, 도로의 하부를 파내야 하므로 설치 및 유지 관리가 곤란하다는 것이다.The last problem is that, in the case of the proposal in which the speed bumps to generate power are buried in the road, the lower part of the road must be dug, so installation and maintenance are difficult.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 제작 비용이 저렴한 과속 방지턱형 도상 발전 시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an overspeed bump-type phase-generating power generation system with low manufacturing cost.
또한, 본 발명은 발전 효율을 높일 수 있는 과속방지턱형 도상 발전 시스템를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an overspeed bump-type phase-generating power generation system capable of increasing power generation efficiency.
또한, 본 발명은 설치 및 해제가 용이한 과속방지턱형 도상 발전 시스템를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an overspeed bump-type phase-generating power generation system that is easy to install and release.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 도상 발전 시스템은, 차량의 무게에 의한 상하 방향의 힘을 수평 방향 힘으로 전환하고, 과속 방지턱의 복원력을 부여하는 방향 전환용 탄성체; 상기 방향 전환용 탄성체의 수평 방향 힘을 이용하여 공기를 압축하는 공기 압축 유닛; 공기압을 축적하는 공기 탱크; 상기 공기 압축 유닛이 압축한 공기에 의한 공압을 상기 공기 탱크로 주입하기 위한 공기압 주입 유닛; 및 상기 공기 탱크에 축적된 공기압으로 구동하여 전기를 발생시키는 발전기를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, a power generation system according to an aspect of the present invention includes a direction switching elastic body that converts a force in a vertical direction by a weight of a vehicle into a horizontal force and provides a restoring force of a speed bump; An air compression unit for compressing air by using a horizontal force of the direction change elastic body; An air tank for accumulating air pressure; An air pressure injection unit for injecting air pressure by air compressed by the air compression unit into the air tank; And a generator for generating electricity by driving with the air pressure accumulated in the air tank.
상기 구성에 따른 본 발명의 도상 발전 시스템를 실시하면, 과속방지턱형 도상 발전 시스템의 제작 비용을 절감하여, 실용화를 앞당길 수 있다.By implementing the in-phase power generation system of the present invention according to the above configuration, it is possible to reduce the manufacturing cost of the speed bump-type in-phase power generation system, and to advance the practical use.
또는, 본 발명의 도상 발전 시스템은, 발전 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.Or the island-based power generation system of this invention has the advantage which can raise power generation efficiency.
또는, 본 발명의 도상 발전 시스템은, 설치 및 해제가 용이한 이점이 있다.Or the island-based power generation system of this invention has the advantage that it is easy to install and remove.
과속 방지턱의 상부를 통과하는 차량들은, 과속 방지턱에 대하여 중력 방향의 힘을 인가하며, 본 발명의 사상에 따른 도상 발전 시스템은 상기 중력 방향의 힘을 이용하여 발전을 수행하고자 한다.Vehicles passing through the speed bumps apply a force in the direction of gravity to the speed bumps, and the in-phase power generation system according to the spirit of the present invention intends to perform power generation using the force in the direction of gravity.
그런데, 중력 방향의 힘을 원래 방향 그대로 받는 기계적 구조는, 아래방향으로 충분한 크기를 가져야 하므로, 본 발명에서는 상기 중력 방향의 힘을 도로에 평행한 방향으로 전환하는 구조를 제안한다. 여기서 상기 도로에 평행한 방향은 차량이 다니지 않는 방향으로 힘을 전달하기 위해, 차량 진행 방향에 수직인 방향인 것이 바람직하다.By the way, since the mechanical structure that receives the force in the gravity direction as it is, should have a sufficient magnitude in the downward direction, the present invention proposes a structure for converting the force in the gravity direction in a direction parallel to the road. Here, the direction parallel to the road is preferably a direction perpendicular to the vehicle traveling direction, in order to transmit the force in the direction that the vehicle does not travel.
한편, 본 발명의 사상에 따른 도상 발전 시스템의 차량 에너지 수령 장치를 이루는 과속 방지턱은, 차량의 중력에 의해 변형되었다가 차량이 지나가면 다시 원상으로 회복하기 위한 탄성력을 부여하는 구조가 필요하다.On the other hand, the speed bumps constituting the vehicle energy receiving device of the in-vehicle power generation system according to the spirit of the present invention needs a structure that is deformed by the gravity of the vehicle and gives an elastic force to restore to the original state when the vehicle passes.
상기 힘의 방향을 전환하기 위한 구조 및 상기 탄성력 부여 구조를 모두 구비한다면, 상기 과속 방지턱의 제조 비용이 크게 증대되어, 실용화에 큰 장애가 될 것은 자명하다.If both the structure for changing the direction of the force and the elastic force provision structure is provided, it is obvious that the manufacturing cost of the speed bumps is greatly increased, which will be a major obstacle to practical use.
본 발명에서는 상기 힘의 방향을 전환하기 위한 구조 및 상기 탄성력 부여 구조를 하나의 구조물로 저렴하게 구현할 수 있는 방안을 제시한다.The present invention proposes a structure for inexpensively implementing the structure for changing the direction of the force and the elastic force applying structure as a single structure.
도 1a 및 1b는 본 발명의 도상 발전 시스템에 사용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 일 실시예를 도시한다.1A and 1B illustrate one embodiment of a reversible elastomer that can be used in the in-phase power generation system of the present invention.
도시한 방향 전환용 탄성체(1001)는, 탄성 물질로 이루어진 직사각형 판의 일정 영역을 평행한 가로선들로 절개한 다음, 상기 절개에 따라 형성된 띠형 구조물을 상/하 방향으로 교번하는 방식으로 휘어서 구현한 일종의 판 스프링이다. 즉, 판 스프링의 상하방향으로 다수개의 아치형 구조들(1101, 1201)을 가지는 주름형 판 스프링이다. 도시한 1101, 1201 구조는 삼각형에 가깝지만, 반원, 삼각형, 사인파 형상들을 아치형으로 통칭하겠다.The illustrated reversible
상기 방향 전환용 탄성체(1001)는, 다수개의 아치형 구조들(1101, 1201)의 각 아치형 구조의 꺾인 중심점(PP)으로, 상하 방향(PV)으로 인가하는 힘을 접수한다.The reversible
도시한 방향 전환용 탄성체(1001)는, PV 방향으로 힘을 인가하면, PH 방향으로 길이가 확장되며, PV 방향으로 인가된 힘을 제거하면, 자체 탄성에 의해 PH 방향으로 확장된 부분이 원래의 위치로 복귀한다.In the illustrated direction change
보다 구체적으로, 일단(HA)이 고정된 방향 전환용 탄성체(1001)는, PV 방향 힘을 PH 방향의 힘으로 전환하며, 고정되지 않은 경우 방향 전환용 탄성체(1001)는, PV 방향 힘을 PD1 및 PD2 방향의 힘들로 전환한다.More specifically, the direction change
도시한 바와 같이, 상기 과속 방지턱의 상면에 차량의 바퀴가 위치하면 차량의 무게에 의해 과속 방지턱이 납작하게 변형된다. 상기 변형시 상기 과속 방지턱 의 상면은 아래로 이동하고, 이에 따라 과속 방지턱 내의 방향 전환용 탄성체가 아래로 압축되며, 상기 방향 전환용 탄성체와 연결된 중심봉이 도로 바깥쪽으로 돌출된다. 상기 돌출되는 중심봉은 상기 과속 방지턱의 외부로 기계적 에너지를 전달할 수 있다.As illustrated, when the wheel of the vehicle is located on the upper surface of the speed bump, the speed bump is flatly deformed by the weight of the vehicle. In the deformation, the upper surface of the speed bumps is moved downward, thereby compressing the direction change elastic body in the speed bumps downward, and the center rod connected to the direction change elastic body protrudes outward from the road. The protruding center rod may transfer mechanical energy to the outside of the speed bump.
차량의 이동에 따라, 상기 과속 방지턱의 상면에 위치한 차량의 바퀴가 제거되면, 상기 방향 전환용 탄성체의 탄성력에 의해 납작하게 변형된 상기 과속 방지턱의 원래의 형상으로 복원되고, 외부로 돌출된 상기 중심봉은 다시 원래의 위치로 복귀한다.As the vehicle moves, when the wheel of the vehicle located on the upper surface of the speed bump is removed, the center rod is restored to the original shape of the speed bump, which is flatly deformed by the elastic force of the reversing elastic body, and protrudes to the outside. Returns to its original position.
그 결과, 차량이 하나씩 상기 과속 방지턱의 상면을 지날 때마다, 상기 중심봉은 왕복 운동을 하게 된다.As a result, each time the vehicle passes the upper surface of the speed bump, the center rod is reciprocated.
도 2a 및 2b는 본 발명의 도상 발전 시스템에 사용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 다른 실시예를 도시한다.2A and 2B show another embodiment of the reversible elastic body that can be used in the in-phase power generation system of the present invention.
도시한 방향 전환용 탄성체(1002)는, 탄성 물질로 이루어진 직사각형 판의 일정 영역을 평행한 가로선들로 절개한 다음, 상기 절개에 따라 형성된 띠형 구조물을 상향으로 휘는 구조(1102)와, 서로 겹치는 구조(1702, 1802)를 교번하여 구현한 일종의 판 스프링이다. 즉, 다수개의 상향 아치형 구조들을 가지는 주름형 판 스프링이다.The illustrated turning
도 1a/b의 경우와 비교할 때, 도 2a/b에 도시한 방향 전환용 탄성체(1002) 는, 상하 방향으로 힘이 가해지고 제거될 때 중심평면의 위치가 고정되어, 후속 구조의 설치가 용이하다는 장점이 있다.Compared with the case of Fig. 1A / B, the reversible
도 2a/b의 경우와 비교할 때, 도 1a/b에 도시한 방향 전환용 탄성체(1001)는, 내구성이 높은 장점이 있다. As compared with the case of Fig. 2A / B, the direction change
도 3a 및 3b는 본 발명의 도상 발전 시스템에 사용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한다.3A and 3B show another embodiment of a reversible elastic body that can be used in the in-phase power generation system of the present invention.
도시한 방향 전환용 탄성체(1003)는 도 1a/b의 경우와 유사한 구조를 가지나, 각 아치형 구조(1103)의 중심점(PP)에 마찰 감소 수단으로서 롤러(1403) 및 베어링(미도시)을 구비하는 것에 차이가 있다. 상기 베어링은 상기 롤러(1403)의 안쪽 축과의 접촉면에 위치하는 것이 일반적이다. The illustrated reversible
상기 롤러(1403) 및 베어링에 의해, 방향 전환용 탄성체(1003)와, 이를 내장하는 과속 방지턱의 케이스 간의 마찰을 감소시킬 수 있다. By the
도 4는 본 발명의 도상 발전 시스템에 사용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한다.Figure 4 shows another embodiment of the reversible elastic body that can be used in the in-phase power generation system of the present invention.
도시한 방향 전환용 탄성체(1004)는 도 2a/b의 경우와 유사한 구조를 가지나, 각 아치형 구조의 중심점(PP)에 마찰 감소 수단으로서 롤러(1403) 및 베어링(미도시)을 구비하고, 서로 겹치는 부분(1704, 1804)에 이탈 방지 구조(1904, 1724, 1824)를 구비함에 차이가 있다.The illustrated reversible
도 5는 본 발명의 도상 발전 시스템에 사용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한다.Figure 5 shows another embodiment of the reversible elastic body that can be used in the in-phase power generation system of the present invention.
도시한 방향 전환용 탄성체(1005)는, 도 1a/b의 경우와 유사한 구조를 가지나, 각 아치형 구조(1105, 1205)가 사인파 형상을 가지고 있는 점에 차이가 있다.The illustrated turning
방향 전환용 탄성체(1005)의 일단(HA)은 고정되고, 반대편 타단에는 공기 펌프나, 동력 전달 수단을 구동하기 위한 중심봉(1505)이 구비될 수 있다.One end HA of the reversible
도 6은 도 3a/b의 방향 전환용 탄성체를 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 과속 방지턱의 측단면도이다. Figure 6 is a side cross-sectional view of the speed bump according to an embodiment of the present invention having the reversible elastic body of Figure 3a / b.
도시한 과속 방지턱(2001)은, 주행중인 차량을 감속시키며, 차량의 주행에 따라 상승/하강하는 장애면을 형성하며, 상기 방향 전환용 탄성체를 상하 방향으로 가압하는 덮개판(2401)과, 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 차폐막(2601)을 구비하는 외부 프레임을 구비한다.The illustrated
상기 외부 프레임 내부에는, 상기 덮개판(2401)의 상승 및 하강시 이를 떠 받치며, 상승을 위한 탄성력을 부여하는 도 1에 도시한 방향 전환용 탄성체(1000)가 위치한다. 또한, 상기 방향 전환용 탄성체(1000)는 지면에 평행하고, 차량의 진행 방향에 수직인 방향으로 확장 및 축소될 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 방향 전환용 탄성체(1000)가 탄성력을 인가하는 방향은, 상기 덮개판(2401)의 상승 및 하강에 따른 이동 방향과 일치하도록 설치될 수 있다.Inside the outer frame, the
상기 차폐막(2601)은, 합성 섬유로 구성된 천(cloth)이나, 솔(brush) 형태 등 잦은 변형에 대하여 내구성이 높은 재질 및 구조로 구현하는 것이 바람직하다.The
상기 과속 방지턱(2001)의 경우, 차량이 좌측에서 우측으로 진행하고, 도시한 과속 방지턱의 상부에 접한 차량의 무게에 의해, 아래 방향으로 힘이 가해진다. 상기 아래 방향의 힘은 상기 방향 전환용 탄성체(1000)에 의해 도면과 수직인 방향의 힘으로 전환된다. In the case of the
상기 과속 방지턱(2001)의 외부 프레임은, 지면에 설치될 수 있는 하판(2201)과, 상기 덮개판(2401)과 하판(2201)을 연결시키는 핀(2421)을 구비할 수 있다.The outer frame of the
상기 덮개판(2401)과 상기 방향 전환용 탄성체(1000)의 사이, 및 상기 하판(2201)과 상기 방향 전환용 탄성체(1000)의 사이에는 마찰을 감소시키기 위한 롤러(1400) 및 베어링이 구비될 수 있다.A
도 7a는 도 3a/b의 방향 전환용 탄성체를 구비한 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속 방지턱의 측단면도이다. Figure 7a is a side cross-sectional view of the speed bump according to another embodiment of the present invention with the reversible elastic body of Figure 3a / b.
도시한 과속 방지턱(2002)은, 주행중인 차량을 감속시키며, 차량의 주행에 따라 상승/하강하는 장애면을 형성하며, 방향 전환용 탄성체(1000)를 상하 방향으로 가압하는 덮개판(2402)과, 지면에 설치될 수 있는 하판(2202)과, 상기 덮개판(2402)과 하판(2202)을 연결시키는 제1 핀(2422) 및 제2 핀(2442)을 구비할 수 있다. 상기 제1 핀(2422)은 위치가 고정되어 있으며, 상기 제2 핀(2442)은 상기 하판(2202)에 형성된 가이드 홈(2242)을 따라 이동할 수 있다.The illustrated
상기 과속 방지턱(2002)의 경우, 차량이 좌측에서 우측으로 진행하고, 도시한 과속 방지턱의 상부에 접한 차량의 무게에 의해, 아래 방향으로 힘이 가해진다. 그러면, 상기 덮개판(2402)은 그 자체 유연성에 의해 평면에 가깝게 변형되고, 상기 덮개판(2402)의 변형에 의해 상기 제2 핀(2442)의 위치가 변경된다.In the case of the
도 7b는 도 3a/b의 방향 전환용 탄성체를 구비한 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속 방지턱의 측단면도이다. Figure 7b is a side cross-sectional view of the speed bump according to another embodiment of the present invention having the reversible elastic body of Figure 3a / b.
도시한 과속 방지턱(2003)은, 주행중인 차량을 감속시키며, 차량의 주행에 따라 상승/하강하는 장애면을 형성하며, 방향 전환용 탄성체(1000)를 상하 방향으로 가압하는 덮개판(2403)과, 지면에 설치될 수 있는 하판(2203)과, 상기 덮개판(2403)과 하판(2203)을 연결시키는 제1 핀(2423) 및 제2 핀(2443)을 구비할 수 있다. 상기 제1 핀(2423)은 상기 하판(2203)에 형성된 가이드 홈(2223)을 따라 이동할 수 있으며, 상기 제2 핀(2443)은 상기 하판(2202)에 형성된 가이드 홈(2243)을 따라 이동할 수 있다.The illustrated speed bumps (2003), the
도시한 과속 방지턱(2003)은, 차량이 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하거나, 오른쪽에서 왼쪽으로 진행할 때, 모두 적용할 수 있음에 특징이 있다.The illustrated
즉, 상기 과속 방지턱(2003)의 경우, 차량이 좌측에서 우측으로 진행하면, 상기 덮개판(2403)의 변형에 의해 상기 제2 핀(2443)의 위치가 변경되고, 차량이 우측에서 좌측으로 진행하면, 상기 덮개판(2403)의 변형에 의해 상기 제1 핀(2423)의 위치가 변경된다.That is, in the case of the
도 8은 도 3a/b의 방향 전환용 탄성체를 구비한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과속 방지턱의 측단면도이다. FIG. 8 is a side cross-sectional view of the speed bump according to another embodiment of the present invention having the reversible elastic body of FIGS. 3A / B.
도시한 과속 방지턱(2004)은, 주행중인 차량을 감속시키며, 차량의 주행에 따라 상승/하강하는 장애면을 형성하며, 방향 전환용 탄성체(1000)를 상하 방향으로 가압하는 덮개판(2404)과, 지면에 설치될 수 있는 하판(2204)을 구비한다.The illustrated
상기 덮개판(2404)과 하판(2204)의 일측 연결 부분은, 제1 핀(2422), 제3 핀(2424) 및 제1 연결판(2314)을 통해 연결되며, 타측 연결 부분은, 제2 핀(2344), 제4 핀(2454) 및 제2 연결판(2534)을 통해 연결된다.One side connecting portion of the
상기 덮개판(2404)과, 제1 연결판(2314) 및 제2 연결판(2534)은, 탄성력 및 유연성을 가진 소재로 구현되는 것이 바람직하다. 차량이 상기 과속 방지턱(2004)의 왼쪽에서 오른쪽으로 지나가거나, 오른쪽에서 왼쪽으로 지나가면, 상기 덮개판(2404) 및 제1/제2 연결판(2314, 2534)이 상하방향으로 변형되고, 그 결과 과속 방지턱(2004)에 내장된 방향 전환용 탄성체(1000)가 상하방향의 힘을 받게 된다.The
상기 하판(2204)은, 상기 덮개판(2404)과 대칭적으로 변형되는 하부 덮개판(2124) 및 상기 제1 연결판(2314) 및 제2 연결판(2534)의 과도한 변형을 방지하기 위한 제한턱(2214, 2224)을 구비할 수 있다.The
도 9는 도 4의 방향 전환용 탄성체를 구비한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과속 방지턱의 측단면도이다. 9 is a side cross-sectional view of the speed bump according to another embodiment of the present invention having the reversible elastic body of FIG. 4.
도시한 과속 방지턱(2005)의 덮개판(2405)과 하판(2205)의 연결구조는 도 7a의 경우와 유사하므로 상세 설명을 생략한다.Since the connecting structure of the
도시한 과속 방지턱(2005)의 내부에는 방향 전환용 탄성체(1004)가 차량의 주행 방향으로 확장되는 형태로 장착된다. 그 결과, 차량의 진행에 따른 상하 방향으로 가해지는 힘은, 상기 방향 전환용 탄성체(1004)에 의해 차량의 주행 방향의 힘으로 변환된다.In the illustrated
또한, 도시한 과속 방지턱(2005)의 내부에는, 동력 전달 수단으로서 유압 전달관(120)의 일단(119)이 위치할 수 있다. 이는 상기 방향 전환용 탄성체(1004)에 의한 차량의 주행 방향의 힘을 공기 펌프를 설치하기에 적합한 장소로 전달하기 위함이다.In addition, one
도시한 경우, 과속 방지턱의 구조가 복잡해지는 단점이 있으나, 역학적 에너지의 접수 효율이 높고, 과속 방지턱의 외부 케이스 및 내부의 방향 전환용 탄성체의 내구성을 높일 수 있는 이점이 있다.In the illustrated case, there is a disadvantage in that the structure of the speed bump is complicated, but the efficiency of receiving the mechanical energy is high, and there is an advantage in that the durability of the outer case of the speed bump and the reversible elastic body inside is increased.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 과속 방지턱을 이용한 도상 발전 시스템을 도시한다.10 illustrates an in-phase power generation system using a speed bump according to an embodiment of the present invention.
도시한 발전 시스템은, 차량의 무게에 의한 상하 방향의 힘을 수평 방향 힘으로 전환하고, 과속 방지턱(110)의 복원력을 부여하는 방향 전환용 탄성체; 상기 방향 전환용 탄성체의 수평 방향 힘을 이용하여 공기를 압축하는 공기 압축 유닛으로서 공기 펌프(140); 공기압을 축적하는 공기 탱크(160); 상기 공기 펌프(160)가 압축한 공기에 의한 공기압을 상기 공기 탱크로 주입하기 위한 공기압 주입 유닛으로서 상기 공기 압축 수단에서 압축된 공기를 상기 공기 탱크 내부로 분사하는 분사 노즐(164); 및 상기 공기 탱크(160)에 축적된 공기압으로 구동하여 전기를 발생시키는 발전기(190)를 포함할 수 있다. 상기 방향 전환용 탄성체의 수평 방향 힘을 상기 공기 펌프(140)로 전달하기 위한 동력 전달 유닛으로서 유압 전달관(120)을 더 포함할 수 있다.The illustrated power generation system includes a direction switching elastic body that converts a force in a vertical direction due to the weight of the vehicle into a horizontal force and imparts a restoring force of the
도시한 과속 방지턱(110)은, 상기 방향 전환용 탄성체와, 내부에 상기 방향 전환용 탄성체를 구비하며, 과속 방지턱의 외형을 형성하는 외부 프레임을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외부 프레임은, 도로 상부로의 돌출면을 형성하며 상기 방향 전환용 탄성체를 상하 방향으로 가압하는 덮개판과, 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 차폐막을 포함할 수 있다.The illustrated
여기서, 상기 방향 전환용 탄성체는, 상기 상하 방향 힘에 의해 펴지는 형상의 판 스프링 구조, 즉, 도 1a 내지 도 9에 도시한 구조를 가질 수 있다.Here, the direction switching elastic body may have a leaf spring structure of a shape that is unfolded by the vertical force, that is, the structure shown in Figs. 1A to 9.
도시한 상기 공기 펌프(140)는 차량의 무게에 의해 상기 방향 전환용 탄성체가 확장되는 힘을 전달받아 피스톤(144)을 왕복 운동시키며, 상기 피스톤(144)에 의해 압축된 공기가 상기 공기 탱크(160)로 전달된다. 관리의 편의를 위해 공기 펌프(160)를 과속 방지턱(110)에서 거리가 떨어진 지점에 위치시키는 경우, 도시한 바와 같이 유압 전달관(120)을 이용할 수 있다.The illustrated
상기 피스톤(144)은, 차량의 무게에 의한 상기 방향 전환용 탄성체의 확정되는 힘에 의해 공기를 압축하며, 상기 방향 전환용 탄성체의 탄성력에 의해 원 위치로 복귀하는 왕복 운동을 수행하게 된다. 상기 공기 펌프(140)로 압축할 공기를 흡입하기 위한 체크 밸브식 흡기 밸브(148)를 구비할 수 있다.The
상기 피스톤(144)에 의해 압축된 공기는 도시한 분사 노즐(164)을 경유하여, 상기 공기 탱크 내부로 유입된다. 상기 분사 노즐(164)에는 유입된 공기가 역방향으로 누출되지 않도록 차단 구조로서 체크 밸브(168)를 구비한다.The air compressed by the
상기 피스톤(144)의 공기 압축 방향과 수직인 단면적이, 상기 분사 노즐(164)의 끝 부분의 공기 분사 방향과 수직인 단면적 보다 훨씬 넓은 구조를 가지는 것이 바람직하다.(적어도 상기 피스톤(144) 단면적이 상기 분사 노즐(164) 단면적 보다 4배 이상이 것이 적합하다.)It is preferable that the cross-sectional area perpendicular to the air compression direction of the
이에 따라, 상기 공기 펌프(140)는, 상기 공기 펌프(140)의 피스톤(144)을 미는 압력보다 높은 내부 기압을 가지는 상기 공기 탱크(160)의 내부로, 공기를 유입할 수 있다. 이는 상기 공기 펌프(140)의 피스톤(144)의 압축은 넓은 면적으로 수행하므로 작은 힘으로 가능한 반면, 압축되어 노즐(164)을 통과하는 공기의 부피는 작아서 높은 압력을 가지기 때문이다.Accordingly, the
상기 구조의 공기 펌프(140)는 구조가 매우 간단하여 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.The
상기 발전기(190)와 공기 탱크(160) 사이에, 상기 공기 탱크(160) 내부의 압축공기로 회전하는 공기 모터(180)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 공기 탱크(160) 와 공기 모터(180) 사이에 상기 공기 탱크(160) 내부의 압축 공기를 방출/단속하는 공기 밸브(170)가 구비될 수 있다.An
다른 구현에서는, 상기 발전기(190)로부터 생산된 전기를 보관하기 위한 충전용 배터리(미도시)를 더 구비할 수 있다.In another embodiment, the
다른 구현에서는, 상기 공기 펌프(140)로서, 진공 펌프용 등으로 사용되는 로터리 콤프레셔를 적용할 수 있다. 또는, 다른 공기 펌프나 진공 펌프를 적용할 수 있다. 상기 로터리 콤프레셔와 같은 회전식 공기 펌프를 이용하는 경우, 구조가 복잡해지는 단점이 있으나, 상기 공기 탱크에 보다 높은 기압의 공기압을 축적할 수 있는 이점이 있다.In another embodiment, as the
도 11a는 도 10의 도상 발전 시스템에 적용할 수 있는 다른 실시예의 공기 펌프 구동 구조를 도시한다.FIG. 11A illustrates another embodiment of the air pump drive structure applicable to the on-grid power generation system of FIG. 10.
도시한 공기 펌프 구동 구조는, 방향 전환용 탄성체를 구비한 과속 방지턱(110); 공기 펌프(140); 및 상기 방향 전환용 탄성체의 힘을 상기 공기 펌프로 전달하기 위한 동력 전달 수단으로서 유니버셜 커플링(조인트)(4201)를 구비한다. 도시한 공기 펌프 구동 구조는 매우 간단한 구조를 가지고 있으나, 더욱 간단한 구조를 가지는 경우, 상기 유니버셜 커플링(조인트)(4201)를 생략하고, 단순한 막대형 물체로 상기 방향 전환용 탄성체와 공기 펌프(140)를 연결할 수 있다.The illustrated air pump drive structure includes a
도 11b는 도 10의 도상 발전 시스템에 적용할 수 있는 다른 실시예의 공기 펌프 구동 구조를 도시한다. FIG. 11B illustrates another embodiment of the air pump drive structure applicable to the on-grid power generation system of FIG. 10.
도시한 과속 방지턱(110')은 차량의 무게에 의한 힘을 방향 전환용 탄성체의 양단으로 확장되는 방향으로 변환한다. 상기 방향 전환용 탄성체의 양단으로 가해지는 힘은, 3포트형 유압 전달관(4302), 유니버셜 커플링(조인트)(4201), 크랭크 암(4512), 크랭크(4502)를 경유하여, 회전식 공기 펌프(4802)를 구동한다.The illustrated speed bump 110 'converts the force due to the weight of the vehicle into a direction extending to both ends of the direction switching elastic body. The force exerted on both ends of the resilient elastic body is a rotary air pump via the three-port
도 11c는 도 10의 도상 발전 시스템에 적용할 수 있는 또 다른 실시예의 공기 펌프 구동 구조를 도시한다. FIG. 11C illustrates another embodiment of the air pump drive structure applicable to the on-grid power generation system of FIG. 10.
도시한 과속 방지턱(110)은 차량의 무게에 의한 힘을, 방향 전환용 탄성체가 오른쪽을 확장되는 힘으로 변환한다. 상기 방향 전환용 탄성체가 가하는 힘은, 유압 전달관(120), 유니버셜 커플링(조인트)(4203), 크랭크 암(4513), 크랭크(4503)를 경유하여, 회전력으로 변환된다. 상기 회전력은 변속기(4603)에 의해 적당한 회전수로 변환되어 회전식 공기 펌프(4803)를 구동한다.The illustrated
즉, 도시한 공기 펌프 구동 구조는, 상기 회전식 공기 펌프(4803)와 상기 방향 전환용 탄성체 간의 변속비를 조절하기 위한 변속 장치로서 변속기(4603)를 구비한다. 도시한 경우, 상기 유압 전달관(120), 유니버셜 커플링(조인트)(4203), 크랭크 암(4513), 크랭크(4503) 및 변속기(4603)는, 동력 전달 유닛을 구성한다.That is, the illustrated air pump drive structure includes a
상기 변속기(4603)를 이용하면, 상기 공기 탱크 내부의 기압에 따라, 상기 회전식 공기 펌프(4803)를 구동시키는 변속비를 다르게 설정하여, 에너지 축적 효율을 높일 수 있다. 여기서, 상기 공기 탱크는, 그 내부의 기압을 측정하기 위한 기압 센서를 구비할 수 있다.When the
즉, 상기 공기 탱크 내부의 기압이 낮은 경우, 상기 방향 전환용 탄성체의 1회 왕복당 상기 회전식 공기 펌프(4803)의 회전수를 많게 하고, 상기 공기 탱크 내부의 기압이 높은 경우, 상기 방향 전환용 탄성체의 1회 왕복당 상기 회전식 공기 펌프(4803)의 회전수를 적게 제어할 수 있다.That is, when the air pressure inside the air tank is low, the rotation speed of the
다른 구현에서는, 상기 도 10의 왕복식 공기 펌프를 위한 동력 전달 유닛에 변속 장치를 구비할 수 있다.In another implementation, a transmission may be provided in the power transmission unit for the reciprocating air pump of FIG. 10.
도 12a는 도 10의 도상 발전 시스템에서 발전기 구동 구조에 대한 다른 실시예를 도시한다.12A illustrates another embodiment of a generator drive structure in the on-grid power generation system of FIG. 10.
도시한 구조에서는 공기 모터(6201)와 발전기(190) 사이에 변속기(6401)를 구비한다. 이는 공기 탱크(160)에서 분출되는 압축 공기의 압력이 시간에 따라 변동이 심하여, 공기 모터(6201)와 발전기(190)를 직접 연결하면 발전기(190)의 발전 효율을 떨어뜨리는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 변속기(6401)는 상기 공기 탱크(160)의 압력에 따라 발전에 적합한 변속비로 설정될 수 있다.In the illustrated structure, a
도 12b는 도 10의 도상 발전 시스템에서 발전기 구동 구조에 대한 또 다른 실시예를 도시한다.FIG. 12B illustrates another embodiment of a generator drive structure in the on-grid power generation system of FIG. 10.
도 12b에 도시한 구현에서 상기 공기 탱크는 2중 실린더의 구조를 가질 수 있다. 즉, 이 경우 공기 탱크는, 상기 공기 펌프로부터 공기를 유입받는 입력 탱크(7101) 및 상기 공기 모터(180)로 내부 공기를 유출하는 출력 탱크(7201)를 구비하고, 상기 입력 탱크(7101)와 출력 탱크(7201) 사이에는 밸브나 체크 밸브를 구비할 수 있다. 상기 밸브 또는 체크 밸브를 중간 밸브(7301)라 칭하겠다.In the implementation shown in FIG. 12B, the air tank may have a double cylinder structure. That is, in this case, the air tank includes an
공기압을 축적하는 중에는 상기 중간 밸브(7301)를 열어두어, 상기 입력 탱크(7101)와 출력 탱크(7201)의 내부 기압이 동일하다. 상기 출력 탱크(7201)에 축적된 내부 기압이 발전가능한 기준치를 초과하면, 상기 중간 밸브(7301)를 닫은 후, 발전 밸브(170)를 열어서, 공기 모터(180)로 내부 공기를 유출시킨다. 이에 따라, 상기 발전 밸브(170)가 열린 상태에서도 상기 입력 탱크(7101)는 밀폐된 상태를 유지하여, 상기 공기 펌프로부터 유입되는 공기를 계속 축적할 수 있다. 이후, 발전이 종료되면 상기 발전 밸브(170)를 닫은 후 중간 밸브(7301)를 열어둘 수 있다.While accumulating air pressure, the
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above embodiment is for the purpose of illustration and not for the purpose of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1a 및 1b는 본 발명에 적용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 일 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.Figures 1a and 1b is a perspective view and a cross-sectional view showing one embodiment of the direction change elastic body that can be applied to the present invention.
도 2a 및 2b는 본 발명에 적용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 다른 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.Figure 2a and 2b is a perspective view and a cross-sectional view showing another embodiment of the direction change elastic body that can be applied to the present invention.
도 3a 및 3b는 본 발명에 적용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.Figure 3a and 3b is a perspective view and a cross-sectional view showing another embodiment of the direction change elastic body that can be applied to the present invention.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the direction change elastic body that can be applied to the present invention.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 방향 전환용 탄성체의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the direction change elastic body that can be applied to the present invention.
도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 과속 방지턱 구조의 일 실시예를 도시한 단면도.Figure 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of the speed bump structure that can be applied to the present invention.
도 7a 및 7b은 본 발명에 적용될 수 있는 과속 방지턱 구조의 다른 실시예들을 도시한 단면도.Figure 7a and 7b is a cross-sectional view showing other embodiments of the speed bumps structure that can be applied to the present invention.
도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 과속 방지턱 구조의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the speed bumps structure that can be applied to the present invention.
도 9는 본 발명에 적용될 수 있는 과속 방지턱 구조의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the speed bumps structure that can be applied to the present invention.
도 10는 본 발명의 사상에 따른 도상 발전 시스템의 일 실시예를 도시한 블 록도.10 is a block diagram showing an embodiment of an on-grid power generation system according to the spirit of the present invention.
도 11a 내지 11c는 도 10의 도상 발전 시스템에서 공기 펌프 구동 구조에 대한 각 실시예들을 도시한 블록도.11A-11C are block diagrams illustrating respective embodiments of an air pump drive structure in the in-phase power generation system of FIG. 10.
도 12a 및 12b는 도 10의 도상 발전 시스템에서 발전기 구동 구조에 대한 각 실시예들을 도시한 블록도.12A and 12B are block diagrams illustrating respective embodiments of a generator drive structure in the on-grid power generation system of FIG. 10.
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