KR20150081586A - 도로용 압전 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치가 개시되고, 더 구체적으로는 도로상에 설치되어 전력을 발생시킴으로써 버려지는 에너지를 이용할 수 있는 도로용 압전 발전 장치가 개시된다.
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치는 지면상에 배치되고 외부 힘에 의하여 변형 가능한 변형부, 변형부의 하측에 배치되고, 압전체를 포함하는 발전부, 일 단은 상기 변형부에 연결되고, 타 단은 상기 지지부재의 일 단을 타격하는 타격부재 및 상기 압전체와 연결된 발광부를 포함하고, 상기 타격부재의 타격시 상기 압전체로부터 생성된 전력이 상기 발광부로 전달될 수 있다.

Description

도로용 압전 발전 장치{PIEZOELECTRIC POWER GENERATING DEVICE FOR ROAD}
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치가 개시되고, 더 구체적으로는 버려지는 에너지를 이용하여 전력을 생성하고, 발광체를 포함하여 외부로 빛을 발생시킬 수 있는 도로용 압전 발전 장치가 개시된다.
압전기는 어떤 종류의 결정판에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양, 음의 전하가 나타나는 현상이다. 압전소자는 압전기 현상을 나타내는 소자이며, 압전 발전기는 압전소자를 이용하여 전력을 발생시키는 장치이다.
과속방지턱은 차량의 주행 속도를 낮추기 위하여 도로상에 특정한 높이로 돌출되도록 설치된다. 반사물질이 포함된 페인트로 과속방지턱을 도포하여 운전자가 과속방지턱을 쉽게 감지할 수 있다. 하지만 자동차 바퀴와의 마찰 등에 의하여 반사물질이 사라지면 특히 야간에 과속방지턱을 감지하기 어려운 문제가 발생하고 차량을 급정거하게 되는 문제가 발생한다.
신호등은 도로에 설치되어 교통 안전 확보 또는 교통의 흐름을 원활히 하기 위하여 진행, 정지등의 신호를 나타내는 장치이다. 교통신호제어기는 교차로 및 횡단보도에 설치되어 신호등을 제어하는 장치로서 제어부, 신호구동부 등으로 구성된다. 배전반은 전기의 배부, 개폐등을 지시 및 감독하기 위하여 개폐기, 차단기 등을 설치해놓은 판을 말한다.
예를 들어 공개특허 제 10-2011-0017708호에는 외부의 힘에 의해 진동하는 진동판과 진동판에 설치된 캔틸레버에 압전소자를 설치하여 외부에서 힘이 가해졌을 때 진동판의 진동은 물론 캔틸레버의 진동까지 압전소자에 전달되어 압전소자의 기계적 변형이 지속되게 함으로써 전기의 발생 효율을 높인 압전 발전 장치가 개시된다.
일 실시예에 따른 목적은 차량이 도로에 가하는 힘을 전기에너지로 변환함으로써 버려지는 에너지를 이용하는 도로용 압전 발전 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 과속방지턱 주변의 램프를 밝힘으로써 운전자에게 과속방지턱이 잘 보이도록 하는 도로용 압전 발전 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 생성된 에너지를 신호등의 배전반에 전달하여 배전반의 전력을 보충할 수 있는 도로용 압전 발전 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 일 실시예의 목적은, 다음과 같은 도로용 압전 발전 장치를 제공함으로써 달성된다.
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치는 지면상에 배치되고 외부 힘에 의하여 변형될 수 있는 변형부, 변형부의 하측에 배치되고, 압전체 및 지지부재를 포함하는 발전부, 일 단은 상기 변형부에 연결되고, 타 단은 상기 발전부의 일 단을 타격하는 타격부재 및 상기 발전부와 연결된 발광부를 포함할 수 있고, 상기 타격부재의 타격시 상기 발전부로부터 생성된 전력이 상기 발광부로 전달될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 발전부의 일 단은 고정부재와 연결되어 고정되고 상기 발전부의 타 단은 비고정되는 외팔보 형식으로 구성되고 상기 타 단은 상기 타격부재의 타 단과 인접하게 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 압전 발전 장치는 상기 발전부와 연결될 수 있는 전력 저장부를 더 포함하고, 상기 전력 저장부는 상기 발광부와 상기 발전부 사이에 배치되어, 상기 발전부는 상기 발광부와 직접 연결되거나 상기 전력 저장부를 거쳐 연결될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 발광부는 차량의 주행 속도를 낮추기 위하여 바닥에 돌출되도록 설치된 과속방지턱 상에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 변형부는 차량이 상기 과속방지턱을 넘기 전에 상기 변형부에 압력을 가할 수 있도록 과속방지턱의 전방에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 발광부는 신호등 장치에 포함되고 상기 전력 저장부는 상기 신호등 장치를 제어할 수 있는 배전반에 포함될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 변형부는 차량이 우회전하는 지점 또는 횡단보도의 전방에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치는 차량이 도로에 가하는 힘을 전기에너지로 변환함으로써 버려지는 에너지를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치는 과속방지턱 주변의 램프를 밝힘으로써 운전자에게 과속방지턱이 잘 보이도록 할 수 있다.
일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치는 생성된 에너지를 신호등의 배전반에 전달하여 배전반의 전력을 보충할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치가 과속방지턱에 사용되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치의 타격부재가 발전부를 타격하는 형태를 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치가 신호등에 사용되는 형태를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 여러 태양 중 하나이며, 하기의 기술은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치가 과속방지턱에 사용되는 형태를 도시하는 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치의 타격부재가 발전부를 타격하는 형태를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치(1)는 차량의 주행 속도를 낮추기 위하여 바닥에 돌출되도록 설치된 과속방지턱(100)과 사용될 수 있다.
도로용 압전 발전 장치(1)는 변형부(110), 발전부(120), 타격부재(130) 및 발광부(160)를 포함할 수 있다. 도로용 압전 발전 장치(1)의 상세한 구성 및 작동은 도 2와 함께 설명하기로 한다.
과속방지턱(100)에 반사물질이 포함된 페인트가 칠해지지만, 시간이 경과하면서 주위 환경에 따라 반사물질이 사라지면서 특히 야간에 과속방지턱(100)을 식별하는데 어려움이 발생할 수 있다. 따라서 과속방지턱(100) 상에 빛을 발생시키는 발광부(160)를 배치함으로써 과속방지턱(100)을 용이하게 식별할 수 있다.
변형부(110)는 차량이 과속방지턱(100)을 넘기 전에 변형부(110)에 압력을 가할 수 있도록 과속방지턱(100)의 전방에 배치될 수 있다. 변형부(110)는 외부의 힘에 의해 변형되거나, 지면 안쪽으로 들어감으로써 발전부(120)가 전력을 생성할 수 있다.
즉, 과속방지턱(100)을 넘기 전에 차량이 변형부(110)를 밟아서 전력이 생성되면, 상기 생성된 전력으로 과속방지턱(100) 상의 발광부(160)가 주위에 빛을 낼 수 있다.
따라서 차량이 과속방지턱(100)을 지나기 전에 발광부(160)를 빛나게 함으로써, 운전자는 미리 과속방지턱(100)을 식별할 수 있다.
도 2를 참조하여, 이하 도로용 압전 발전 장치(1)의 상세한 구성 및 작동에 대하여 설명하기로 한다. 도로용 압전 발전 장치(1)는 변형부(110), 발전부(120), 타격부재(130) 및 발광부(160)를 포함할 수 있다.
변형부(110)는 지면상에 배치되고 외부 힘에 의하여 변형될 수 있다. 예를 들어, 변형부(110)는 지면 상에 돌출되어 차량이 지나가면서 변형부(110)를 밟으면 변형부(110)가 지면 방향으로 들어가는 형태로 구성될 수 있다. 변형부(110)는 차량의 하중에 쉽게 파손되지 않도록 단단한 재질로 구성될 수 있다.
다만, 변형부(110)의 형태는 이에 한정되지 않고, 변형부(110)가 지면 아래 방향으로 들어갈 수 있는 형태라면 다양하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 변형부(110)가 지면과 평행하게 배치되어 차량이 변형부(110) 위를 지나가는 경우 변형부(110)가 지면 아래로 들어가는 형태로 구성될 수도 있다. 또한 변형부(110)가 탄성력 있고 단단하지 않은 재질로 구성되어 변형부(110)가 차량의 하중에 의하여 수축되면서 타격부재(130)를 지면 아래 방향으로 누르는 형태로 구성될 수도 있을 것이다.
발전부(120)는 변형부(110)의 하측에 배치되고, 압전체(121) 및 지지부재(122)를 포함할 수 있다. 압전체(121)는 지지부재(122) 상에 부착될 수 있는데 그 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 압전체(121)는 지지부재 상측 또는 하측에 부착될 수 있고, 상측 및 하측에 부착될 수도 있으며 지지부재(122) 자체가 압전소자로 구성될 수도 있다.
발전부(120)는 일 단이 고정부재(140)와 연결되어 고정되고, 타 단은 비 고정되는 외팔보 형태로 구성될 수 있다. 발전부(120)가 고정부재(140)와 연결된 부분은 지지부재(122)일 수 있다. 고정부재(140)는 지면으로부터 지면 아래쪽으로 연장될 수 있고 발전부(120)를 지면과 수평하도록 고정할 수 있다. 발전부(120)는 타격부재(130)가 발전부(120)를 잘 타격할 수 있도록 지면과 수평을 이루도록 유지되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하여, 도 3(a)는 타격부재(130)와 발전부(120)가 이격된 상태를 도시하고, 도 3(b)는 타격부재(130)와 발전부(130)가 접하는 상태를 도시한다.
타격부재(130)는 지면으로부터 연장되고 고정부재(140)와 평행하게 배치될 수 있다. 타격부재(130)의 일 단은 변형부(110)와 연결되고, 타 단은 발전부(120)의 일 단을 타격할 수 있다. 타격부재(130)는 변형부(110)가 변형되지 않은 상태에서 발전부(120)와 이격되고 변형부(110)가 변형된 상태에서 발전부(120)와 접하도록 구성될 수 있다.
예를 들어 타격부재(130)가 발전부(120)와 이격된 간격보다 변형부(110)가 지면상에 돌출되어 있는 길이가 더 클 수 있다. 따라서, 변형부(110)가 변형되기 전 도 3(a)에 도시된 것과 같이 타격부재(130)와 발전부(120)는 이격되었다가, 변형부(110)가 변형되면 도 3(b)에 도시된 것처럼 변형부(110)가 지면 아래로 들어간 길이만큼 타격부재(130)가 발전부(120) 방향으로 이동함으로써 타격부재(130)와 발전부(120)가 접할 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 지지부재(122)는 탄성 있는 재질로 구성되어 타격부재(130)가 발전부(120)와 접하고 이격되는 것이 반복되는 동안, 지지부재(122)는 고정부재(140) 의하여 고정된 일 단을 중심으로 상하 진동할 수 있다. 지지부재(122)의 진동에 의하여 압전체(121)는 지속적으로 전력을 생성할 수 있다. 이러한 구조로 인하여 발전부(120)를 단순하게 타격하는 것보다 높은 전력을 생성할 수 있다.
발광부(160)는 빛을 방출하는 기구로서 다양한 전구의 형태를 포함하는 발광체일 수 있다.
도로용 압전 발전 장치(1)는 발전부(120)와 연결될 수 있는 전력 저장부(150)를 더 포함하고, 전력 저장부(150)는 발광부(160)와 발전부(120) 사이에 배치되어, 발전부(120)는 발광부(160)와 직접 연결되거나 전력 저장부(150)를 거쳐 연결될 수 있다. 따라서, 발전부(120)에서 생성된 전력은 전력 저장부(150)에 저장되거나, 전력을 필요로 하는 다양한 부하장치에서 즉각적으로 사용될 수 있다.
상기 외부 저장장치는 발광부(160)일 수 있다. 즉, 발광부(160)는 발전부(120)와 직접 연결되거나 전력 저장부(150)를 거쳐 연결됨으로써 발전부(120)에서 생성된 전력을 이용하여 외부로 빛을 방출할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 도로용 압전 발전 장치(2)가 신호등에 사용되는 형태를 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하여, 도로용 압전 발전 장치(2)는 도로상에 배치되어 차량의 하중으로 전력을 생성하여 신호등 장치(200)를 작동시키는데 사용할 수 있다. 앞서 설명한 도로용 압전 발전 장치(1) 유사한 구성요소를 포함할 수 있기 때문에 설명의 간략화를 위해 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
발광부(260)는 신호등 장치에 포함되고, 전력 저장부(250)는 신호등 장치(200)를 제어할 수 있는 배전반(255)에 포함될 수 있다. 배전반(255)은 전기의 배부, 개폐 등을 지시 및 감독하는 장치로서 교통신호제어기를 포함하여 신호등 장치(200)를 제어할 수 있다. 도로용 압전 발전 장치(2)에서 생성된 전력은 배전반(255)에 사용될 수 있다.
즉, 발전부(220)는 직접 발광부(260)를 포함하는 신호등 장치(200)를 작동시킬 수 있거나, 배전반(255)에 전력을 공급하여 배전반(255)의 전력을 보충할 수 있다.
변형부(210)는 차량이 우회전하는 지점 또는 횡단보도의 전방에 배치되어 차량의 브레이크시 내는 힘을 이용하여 전력을 생성할 수 있고, 이것은 통상의 배치보다 높은 전력을 생성할 수 있다.
다만, 변형부(210)를 포함한 도로용 압전 발전 장치(2)의 배치는 이것에 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 형태로 다양한 장소에 배치될 수 있다.
상기와 같은 도로용 압전 발전 장치(1, 2)로 인하여 차량이 도로에 가하는 힘을 전기에너지로 변환함으로써 버려지는 에너지를 이용할 수 있고, 과속방지턱 주변의 램프를 밝힘으로써 운전자에게 과속방지턱이 잘 보이도록 할 수 있고, 생성된 에너지를 신호등의 배전반에 전달하여 배전반의 전력을 보충하거나 신호등 장치를 작동시킬 수 있다.
이상 설명한 본 발명은, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 고안에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정하여야 할 것이다.
1 도로용 압전 발전 장치
100 과속방지턱
110 변형부
120 발전부 121 압전체
122 지지부재
130 타격부재 140 고정부재
150 전력 저장부 160 발광부
2 도로용 압전 발전 장치
200 신호등 장치
210 변형부
220 발전부
250 전력 저장부
255 배전반
260 발광부

Claims (7)

  1. 지면상에 배치되고 외부 힘에 의하여 변형될 수 있는 변형부;
    상기 변형부의 하측에 배치되고, 압전체 및 지지부재를 포함하는 발전부;
    일 단은 상기 변형부에 연결되고, 타 단은 상기 발전부의 일 단을 타격하는 타격부재; 및
    상기 발전부와 연결된 발광부;
    를 포함하고,
    상기 타격부재의 타격시 상기 발전부로부터 생성된 전력이 상기 발광부로 전달될 수 있는 도로용 압전 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부의 일 단은 고정부재와 연결되어 고정되고,
    상기 발전부의 타 단은 비고정되는 외팔보 형식으로 구성되고,
    상기 타 단은 상기 타격부재의 타 단과 인접하게 배치되는 도로용 압전 발전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부와 연결될 수 있는 전력 저장부를 더 포함하고,
    상기 전력 저장부는 상기 발광부와 상기 발전부 사이에 배치되어, 상기 발전부는 상기 발광부와 직접 연결되거나 상기 전력 저장부를 거쳐 연결될 수 있는 도로용 압전 발전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광부는 차량의 주행 속도를 낮추기 위하여 바닥에 돌출되도록 설치된 과속방지턱 상에 배치되는 도로용 압전 발전 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 변형부는 차량이 상기 과속방지턱을 넘기 전에 상기 변형부에 압력을 가할 수 있도록 상기 과속방지턱의 전방에 배치되는 도로용 압전 발전 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 발광부는 신호등 장치에 포함되고,
    상기 전력 저장부는 상기 신호등 장치를 제어할 수 있는 배전반에 포함되는 도로용 압전 발전 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 변형부는 차량이 우회전하는 지점 또는 횡단보도의 전방에 배치되는 도로용 압전 발전 장치.



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