KR20120071215A - 도로 상 요철을 이용한 발전장치 - Google Patents

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KR20120071215A
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Abstract

본 발명은 도로 위를 주행하는 차량이 가지고 있는 이용되지 못하고 버려지는 에너지인 압축압력을 효율적으로 이용하기 위한 장치를 개발하는데 있어서, 차량의 출입이 빈번한 나들목, 교차로, 신호대 등에 설치하여 차량이 지나가는 댓수 만큼 액체상태의 유체를 이용하여 압축압력을 발생시키고 이 압축에너지를 이용하여 발전기와 연결된 유체터빈을 돌려 전기를 발전하여 주변의 신호장치, 가로등 등 나아가서는 산업에 이용할 수 있는 전기를 발전시키는 장치이다.

Description

도로 상 요철을 이용한 발전장치{The Generating Equipment used bumpy Road}
본 발명은 차량의 통행이 많고 속도를 줄여야 되는 곳에 설치해야 되는 요철에 스프링이 채용된 실린더형 압축펌프를 설치하여 액체상태의 유체를 일정한 압력의 공기가 충전되어 있는 압축탱크에 보내어 압축압력이 탱크가 견딜 수 있는 최적의 압력에서 출구를 열어 이때 배출되는 액체상태의 유체로 유체터빈과 연결된 발전기를 돌려 전기를 발생시키도록 하는 발전장치이다.
터빈을 돌려 전기를 생산하는 기술로는 원자력, 화력, 풍력, 수력, 조력, 파력에너지 등 여러 가지의 기술이 있으며 특히 원자력과 화력발전은 전 세계의 전기발전량의 대부분을 차지하고 있으나, 1997년 교토의정서가 발의되고 난 이후 지구온난화 방지를 위한 이산화탄소 발생억제가 지구상의 이슈가 되고 있어 화석연료를 이용한 발전 방식은 향후 점점 줄어들어야 될 전망이다.
또한, 원자력에너지의 경우에는 선진국의 경우에는 구 소련의 체르노빌 원전사고를 반면교사로 삼아 자국 내 설치를 반대하고 있는 상황이고, 국내에서도 역시 지역적인 이기주의로 인하여 설치가 용이하지 못한 상황이다.
풍력, 수력, 조력, 파력에너지에서의 터빈의 역할은 바람과 물을 받아들이는 회전체와 동일한 축으로 연결되어 에너지를 만들어 내고 있어 장치를 설치하는데 까다로운 단점이 있다.
도로상을 주행하는 차량은 중량을 포함하고 있으며, 주행하는 동안 사람, 화물 등을 실어 나르는 역할을 하는 이외에 사용되지 못하고 버려지는 에너지를 포함하고 있다.
그 중 움직이는 차량이 가지고 있는 에너지는 앞, 뒤로 움직이는 속도에너지와 중력을 받아 지면을 누르는 압축에너지를 들 수 있다.
속도에너지는 차량이 에너지를 이용하여 사용자가 원하는 작업을 하는데 사용되어 지는 에너지라고 볼 수 있지만, 지면을 누르는 압축에너지는 차량이 위로 날아오르지 못하도록 유지하는 의미 이외에는 에너지로서의 사용이라고 볼 수 없으나 본 발명은 이 에너지를 어떻게 효율적으로 이용할 수 있을까 하는데 의미를 둔 발명이다.
상기 한 압축에너지의 효율적인 사용을 위하여 도로 위에 차량의 속도를 줄이기 위한 구간에 필수적으로 설치되는 요철구간에 본 발명을 적용하도록 한다면 차량의 속도를 저하를 유도하는 한편으로 차량이 가지고 있는 압축에너지를 효율적으로 사용하여 전기를 발전할 수 있다고 볼 수 있다.
본 발명의 구성은 액체상태의 유체를 받아 두는 (100)주탱크, 액체상태의 유체를 모자람 없이 보충 해줄 수 있는 (101)이송펌프, 중력에 의하여 자연적으로 보급할 수 있는 (200)보조탱크, 차량의 무게를 압축에너지로 바꾸어 주는 (300)압축펌프,
(300)압축펌프에 체결되어 있는 (301)스프링 엔드 플레이트, (302)스프링, (303)피스톤 헤드, ((304)실린더, (305)O-링, (306)흡입 밸브, (307)배출 밸브, (400)압축탱크, (401)액체상태 유체, (402)공기상태 유체, (403)역류방지 밸브, (404)콘트롤 밸브,(405)유압센서, (406)레벨센서, (500)콘트롤러, (600)유체터빈, (700)발전기로 이루어져 있다.
움직이는 차량의 중량이 본 장치를 지나갈 때 액체상태 유체의 전달순서를 보면, (301)스프링 엔드 플레이트가 눌리면 (304)실린더 내부에 채워진 액체상태 유체는 (303)피스톤 헤드가 내려가면서 (307)배출밸브를 열고 나가 (400)압축탱크로 들어가게 되고, 일정한 압축압력과 액체상태 유체의 높이에 이르게 되면, (405)유압센서, (406)레벨센서에서 신호를 받은 (500)콘트롤러가 (404)콘트롤 밸브를 열어 (700)발전기와 연결되어 있는 (600)유체터빈을 돌려주게 되고, 액체상태의 유체는 에너지를 전달하고 난 뒤 (100)주탱크로 들어가게 된다. (101)이송펌프는 (200)보조탱크 내에 항상 액체상태 유체를 보충하는 역할을 하여 준다.
에너지의 이동경로를 보면 (301)스프링 엔드 플레이트가 차량의 무게에 의하여 눌리게 되면 액체상태 유체가 채워져 있는 (304)실린더 내부에 채워진 액체상태 유체는 (303)피스톤 헤드가 내려가면서 압축압력을 형성시키고, 이 압력에 의하여 (307)배출밸브가 열리고 (308)유압파이프를 따라 연결된 (403)역류방지 밸브를 열고 (400)압축탱크로 밀고 들어가 (401)공기를 압축하면서 체적을 형성하고, 유체상태의 액체상태 유체의 체적이 늘어나면 공기는 점점 압축이 되면서 압축에너지를 머금게 된다. 압축에너지가 (500)콘트롤러에서 지정된 압력에 이르면 (404)콘트롤 밸브가 열리게 되고 압축에너지를 함축하고 있는 유체상태의 액체는 무게와 속도를 가지고 (600)유체터빈을 돌려주고 에너지를 상실한 후 (100)주탱크로 되돌아가게 된다.
유체상태의 액체는 공기보다 무거우므로 (400)압축탱크의 하부에 머무르게 되는데 (404)콘트롤 밸브 이하로 유체상태 액체의 레벨이 내려가면 미리 충전 된 기체가 빠져 나가게 되어 추후 재 충전될 경우 압축압력을 형성시키는 것이 늦어지게 되고 (500)콘트롤러에서 지정된 레벨에 이르렀을 때 이전의 압축압력이 형성되지 않으므로 (404)콘트롤 밸브 이하로 내려가지 않도록 (500)콘트롤러에 지정하여 콘트롤하여야 된다.
본 발명이 여태까지 아무런 의미 없이 여겨지고 있던 움직이는 차량 자체의 무게를 압축에너지라는 의미를 만들어 내고 이를 이용하여 실 생활에 유용한 전기를 발전하여 도로 주변에 사용되는 가로등, 신호대 등에 이용되는 전원으로 사용될 수 있어 효과적이다.
도 1 도로 상 요철을 이용한 발전장치의 구성도
본 발명은 차량의 바퀴 각각의 지점에 설치하도록 하는데, 차량의 주행방향과 직면하는 도로상의 요철이 설치되는 폭 방향으로 설치된다.
요철 또는 도로의 지면과 지중에 설치된 스프링이 장착되고, 이 스프링과 함께 체결된 피스톤과 실린더, 흡입, 토출밸브로 구성되어 있는 압축펌프는 스프링의 탄성으로 인하여 차량의 중량에 눌리는 힘으로 액채상태의 유체를 일정한 압력으로 공기가 충전된 압축탱크에 보내도록 하고, 차량의 바퀴가 지나가면 다시 복원되어 실린더 내부로 외부에 있는 액체상태의 유체를 흡입하여 다음의 압축에 대비하도록 하여 준다.
압축탱크는 일정하게 세팅 된 압력의 공기와 탱크의 내부를 확인하고 조절할 수 있는 압력센서, 유량레벨센서 그리고 센서에서 오는 신호를 수집하여 압축탱크의 출구를 개폐할 수 있도록 조절하는 콘트롤러로 이루어져 있고, 압축탱크로 들어온 액체상태의 유체가 일정한 레벨과 압축압력이 되면 콘트롤러에서는 출구의 밸브를 열어주어 액체상태의 유체를 분출하게 되는데 이때 분출되는 액체상태의 유체는 무게와 속도를 지니고 있으므로 이와 연결되는 지점에 발전기와 연결된 유체터빈을 설치하면 이 에너지를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
또한, 여기에 조성되는 압축에너지는 속도와 연계되는 것이 아니라 실린더에 결합된 피스톤의 왕복횟수와 관계되어 있으므로 연속적으로 지나가는 차량의 댓수, 실린더 용량에 관계가 있다.
전국에 그물망처럼 구성되어 있는 도로에는 24시간 차량의 통행이 끊이지 않고 있고, 특히 차량의 통행이 끊이지 않는 나들목, 교차로 등에는 속도를 줄여야만 되는 구간이 있으므로 본 발명을 이용한 장치를 설치하게 되면 주위에 있는 교통제어장치, 가로등 등에 들어가는 전기로 이용하는 것은 물론 장치의 설치 수량에 따라서는 추가로 전기를 발생시킬 수 있으므로 산업상으로 아주 유용하게 이용될 수 있다.
100 주탱크, 101 액체 이송펌프,
200 보조탱크,
300 압축펌프, 301 스프링 엔드 플레이트, 302 스프링, 303 피스톤 헤드, 304 실린더, 305 O-링, 306 흡입밸브, 307 배출밸브, 308 유압파이프
400 유압탱크, 401 액체상태 유체, 402 기체상태 유체, 403 역류방지 밸브, 404 콘트롤 밸브, 405 유압센서, 406 레벨센서
500 콘트롤러
600 유체터빈
700 발전기

Claims (4)

  1. 도로 상에 요철 또는 평탄한 지면에 고정되는 실린더와 피스톤, 피스톤의 상, 하 운동을 수행할 수 있도록 하는 스프링으로 체결되고, 피스톤에는 2개 이상의 O-링이 설치되어 액체상태의 유체가 실린더 외부로 나가지 못하도록 하고, 실린더는 하부에 유체의 흡입, 토출을 강제할 수 있는 밸브로 체결되고 이 밸브는 외부의 유체 탱크와 연결되도록 되어 있고, 상부에는 피스톤이 왕복할 수 있는 구멍이 뚫려 있는 커버로 구성되며, 피스톤은 실린더의 내부에서 위치하고 있으며 실린더의 외부와는 실린더 외부로 나 있는 구멍을 통해서 피스톤로드로 외부에 연결되어 있으며 피스톤로드는 실린더 외부에서 스프링을 피스톤로드 외부에 체결하고 스프링이 이탈되지 않도록 피스톤로드 상부 끝단에 엔드플레이트로 스프링을 지지하도록 구성되었으며, 실린더의 흡입 측은 피스톤이 압축될 때 밸브가 자동으로 닫혀 압축압력이 새나가지 않도록 구성되고, 출구 측은 피스톤이 상부로 다시 올라갈 때 자동으로 닫혀 유체가 흡입되는데 방해되지 않도록 구성되며, 출구 측의 끝단에는 일정한 공기압으로 충전된 압축탱크와 연결되어 있으며, 입구 측의 끝단에는 액체상태의 유체가 들어 있는 보조탱크로 연결되어 있고 작동하는 액체상태의 유체는 폐루프 사이클을 가지는 도로 상 요철을 이용한 발전장치
  2. 제 1항에 있어서 압축탱크는 대기압 이상의 지정된 압축압력의 공기로 충전되어 있으며, 액체상태의 유체가 유입되는데 이를 확인할 수 있도록 압력센서, 레벨센서가 체결되어 있으며, 여기서 나오는 신호를 확인하고 조절할 수 있도록 하는 컨트롤러가 외부에 설치되고, 압축탱크의 입구는 탱크의 압력이 역류하지 않도록 하는 역류방지 밸브가 체결되어 있고, 출구 측에는 컨트롤러와 연결되어 컨트롤이 가능한 개폐장치가 달린 밸브가 체결된 도로 상 요철을 이용한 발전장치
  3. 제 1항에 있어서 압축탱크에서 나온 액체상태의 유체가 유체터빈을 돌려주고 나온 유체를 받아 줄 수가 있는 주 탱크와 주 탱크에 채워진 액체상태의 유체를 보조탱크로 보내도록 연결된 파이프라인에 체결된 이송펌프로 구성된 도로 상 요철을 이용한 발전장치
  4. 제 1항에 있어서 유체터빈의 축에는 회전센서가 부착되어 발전기의 용량에 맞추어 일정한 회전속도를 유지시키기 위하여 압축탱크에서 오는 유체의 양을 조절하도록 압축탱크에 연결된 컨트롤러에 신호를 전달하도록 하고, 유체터빈으로 들어가는 분출구는 1 개에서 수 개의 분출구를 가지게 되며, 각각의 분출구는 컨트롤러에 의해 조절이 가능한 자동개폐장치를 부착하도록 한 도로 상 요철을 이용한 발전장치
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