KR20200132122A - Energy generator and smart and road system using the same - Google Patents

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KR20200132122A
KR20200132122A KR1020190057075A KR20190057075A KR20200132122A KR 20200132122 A KR20200132122 A KR 20200132122A KR 1020190057075 A KR1020190057075 A KR 1020190057075A KR 20190057075 A KR20190057075 A KR 20190057075A KR 20200132122 A KR20200132122 A KR 20200132122A
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Abstract

According to the present invention, an energy generation unit is buried in a moving path and generates power by the principle of piezoelectric elements. The energy generation unit comprises: an upper plate member pressed by a pedestrian or a vehicle; a piezoelectric member provided on a lower portion of the upper plate member; a first spring member to elastically support the upper plate member; a pressing member of which one end comes in contact with the piezoelectric member and presses the piezoelectric member if the upper plate member descends; a rod member to support the pressing member; and a second spring member to elastically support the rod member. Accordingly, a link support force by the rod member and an elastic support force by the second spring member act on the pressing member, and a bearing support force by the rod member supported by an elastic support force by the first spring member and an elastic support force by the second spring member acts on the upper plate member which is a road surface. Through such a multi-buffer structure, the pressing member can press the piezoelectric member only by a required amount, thereby reducing an unnecessary external force applicable to the piezoelectric member to maximally guarantee the durability and life of the piezoelectric member. Also, according to the present invention, a smart road system includes the energy generation unit described above. Accordingly, a piezoelectric self-generating road with excellent durability and reliability can be provided.

Description

에너지 발전부 및 이를 이용한 스마트 도로 시스템{Energy generator and smart and road system using the same}Energy generator and smart and road system using the same}

본 발명은 에너지 발전부 및 이를 이용한 스마트 도로 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도로에 매설되고 압전소자 원리를 이용하여 에너지를 발생시키는 에너지 발전부 및 상기 에너지 발전부를 이용하여 자가 발전이 구현되도록 한 도로인 스마트 도로 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy generation unit and a smart road system using the same, and more particularly, an energy generation unit that is buried in a road and generates energy using the piezoelectric element principle, and a self-power generation unit using the energy generation unit. It relates to a smart road system that is a road.

근래에는 에너지 자원의 부족에 따라 다양한 에너지 생산 방법들이 연구되고 있는데, 특히 최근에는 에너지 하베스트(Energy Harvest)라는 개념으로 일상 생활에서 버려지는 에너지를 회수하는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, various energy production methods are being studied according to the lack of energy resources. In particular, research on a system for recovering energy discarded in daily life under the concept of energy harvest has been actively conducted.

보다 상세하게는, 에너지 하베스트는 진동, 빛, 열, 전자파 등 일상 생활에서 버려지는 에너지를 모아 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 기술을 의미한다.In more detail, energy harvest refers to a technology that collects energy discarded from daily life such as vibration, light, heat, and electromagnetic waves and converts them into usable electrical energy.

이러한 에너지 하베스팅 기술의 한 종류로서, 압전소자를 이용한 기술이 개발되고 있으며, 이러한 압전소자(Piezo)는 반복적으로 전달되는 외부 압력을 전기 에너지로 변환하는 소재이다.As one type of energy harvesting technology, a technology using a piezoelectric element has been developed, and the piezoelectric element is a material that converts an external pressure repeatedly transmitted into electric energy.

그리고, 최근에는, 인구수의 증가에 대응되는 보행로, 도로 등 이동로의 증가량에 주 관점을 두어 상술한 압전 소자 기반 에너지 하베스팅 기술을 도로에 접목시키는 방안에 대한 연구가 증가하고 있는 추세이다.And, in recent years, there is a trend of increasing research on a method of incorporating the above-described piezoelectric element-based energy harvesting technology into roads by focusing on the amount of increase in moving roads such as pedestrian paths and roads corresponding to an increase in the number of people.

이에 따라, 증가하는 인구로 인해 증가하게 되는 보행자와 차량 등의 증가량에 대응하여 자가 에너지 발전을 구축할 수 있다는 장점이 발생하게 된다.Accordingly, there is an advantage of being able to build self-energy power generation in response to an increase in the amount of pedestrians and vehicles, etc., which increases due to the increasing population.

그러나, 이와 같은 도로 시스템은 통행량 대비 그 내구성이 비교적 낮아, 이로 인해 압전소자에 가해지는 부하가 증가하게 되어 압전소자의 수명을 충분히 활용할 수 없거나, 압전 하베스팅 장치 자체가 파손되기 쉽다는 문제점이 존재하는 실정이다.However, such a road system has a relatively low durability compared to the amount of traffic, and as a result, the load applied to the piezoelectric element increases, so that the life of the piezoelectric element cannot be fully utilized, or the piezoelectric harvesting device itself is easily damaged. It is a reality.

상술한 과제 해결의 일환으로, 본 발명은 통행량 증가에 의한 부하가 최소화되도록 설계된 이동로용 압전방식 에너지 생성 장치인 에너지 발전부 및 이를 이용한 스마트 도로 시스템을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.As a part of solving the above problems, an object of the present invention is to provide an energy generation unit, which is a piezoelectric energy generating device for a moving path, and a smart road system using the same, designed to minimize a load caused by an increase in traffic volume.

본 발명에 의한 에너지 발전부는, 이동로에 매설되며 압전소자 원리를 통해 전력을 발생시키는 에너지 발전부로서, 이동로에 매설되며 상부가 개구된 내부 중공구조로 형성되는 플레이트 부재, 상기 플레이트 부재의 상부에 구비되는 상부판 부재, 일단은 상기 플레이트 부재의 내측 하부면과 접촉되고 타단은 상기 상부판 부재의 하부면을 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 제 1 스프링 부재, 상기 제 1 스프링 부재 각각의 내측에 구비되고 말단이 상기 상부판 부재로부터 소정 거리 이상 이격되는 적어도 하나 이상의 지지부재, 상기 플레이트 부재의 내측에 구비되고 압전소자 구조로 형성되는 적어도 하나 이상의 압전부재 및 일단이 상기 압전부재와 접촉하며 상기 상부판 부재가 하강하는 경우 상기 압전부재를 가압하는 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.The energy generation unit according to the present invention is an energy generation unit that is buried in a movement path and generates power through a piezoelectric element principle, a plate member buried in the movement path and formed of an internal hollow structure with an open top, and an upper portion of the plate member At least one first spring member provided in the upper plate member, one end in contact with the inner lower surface of the plate member and the other end elastically supporting the lower surface of the upper plate member, provided inside each of the first spring members At least one support member having an end spaced apart from the upper plate member by a predetermined distance or more, at least one piezoelectric member provided inside the plate member and formed in a piezoelectric element structure, and one end contacting the piezoelectric member, and the upper plate And a pressing member for pressing the piezoelectric member when the member descends.

그리고, 상기 가압부재는, 타단이 상기 상부판 부재와 대향하며, 상기 에너지 발전부는, 상기 가압부재의 타단에 결합되는 제 1 핀과, 일단은 상기 제 1 핀에 결합되며 일단으로부터 타단으로 갈수록 소정의 기울기를 갖고 상기 플레이트 부재의 내측 하부를 향해 하강하는 로드부재와, 상기 로드부재의 타단에 결합되며 위치가 고정되는 제 2 핀과, 상기 로드부재를 탄성지지하는 제 2 스프링부재를 포함하여 구성되는 완충부재를 더 포함하는 것을 특징으로 그리고, 상기 에너지 발전부는, 상기 압전부재와, 상기 가압부재와, 상기 제 1 핀과, 상기 로드부재와, 상기 제 2 스프링 부재 각각은 상기 제 2 핀을 축으로 한 쌍이 상호 대향하게 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the pressing member, the other end faces the upper plate member, the energy generating unit, a first pin coupled to the other end of the pressing member, one end is coupled to the first pin, and a predetermined value goes from one end to the other end. A rod member having an inclination of and descending toward the inner bottom of the plate member, a second pin coupled to the other end of the rod member and fixed in position, and a second spring member elastically supporting the rod member And the energy generating unit, wherein the piezoelectric member, the pressing member, the first pin, the rod member, and the second spring member, each of the second pin It is characterized in that a pair of shafts are provided to face each other.

본 발명에 의한 스마트 도로 시스템은, 이동로에 구비되며, 압전소자 원리를 이용해 전력을 생성하는 적어도 하나 이상의 에너지 발전부, 상기 각각의 에너지 발전부에 의해 생성된 전력을 상용 가능하도록 변환하는 전력 변환부 및 상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The smart road system according to the present invention includes at least one energy generation unit that is provided on a moving path and generates power using a piezoelectric element principle, and power conversion that converts power generated by each of the energy generation units to be commercially available. And a power storage unit for storing the power converted by the unit and the power conversion unit.

본 발명에 의한 에너지 발전부는, 이동로에 매설되며 압전소자 원리를 통해 전력을 발생시키는 에너지 발전부로서, 보행자나 차량 등에 의해 가압되는 상부판 부재와, 상부판 부재 하부에 구비되는 압전부재와, 상기 상부판 부재를 탄성지지하는 제 1 스프링 부재와, 일단이 상기 압전부재와 접촉하며 상기 상부판 부재가 하강하는 경우 상기 압전부재를 가압하는 가압부재와, 상기 가압부재를 지지하는 로드부재와, 상기 로드부재를 탄성지지하는 제 2 스프링 부재를 포함한다.The energy generation unit according to the present invention is an energy generation unit that is buried in a moving path and generates power through a piezoelectric element principle, and includes an upper plate member pressed by a pedestrian or vehicle, and a piezoelectric member provided under the upper plate member, A first spring member elastically supporting the upper plate member, a pressing member having one end in contact with the piezoelectric member and pressing the piezoelectric member when the upper plate member descends, a rod member supporting the pressing member, And a second spring member elastically supporting the rod member.

이에 따라, 가압부재에는 로드부재에 의한 링크 지지력 및 상기 제 2 스프링 부재에 의한 탄성 지지력이 작용하게 되고, 도로면인 상부판 부재에는 제 1 스프링 부재에 의한 탄성 지지력 및 상기 제 2 스프링 부재의 탄성 지지력에 의해 뒷받침되는 상기 로드부재에 의한 받침 지지력이 작용할 수 있게 되어, 이와 같은 다중 완충 구조를 통해, 가압부재는 압전부재를 필요한 양 만큼만 가압할 수 있게 되어, 이에 따라 압전부재에 가해질 수 있는 불필요한 외력이 감소되어 압전부재의 내구성 및 수명이 최대한 보장되는 효과가 발생한다.Accordingly, the link support force by the rod member and the elastic support force by the second spring member act on the pressing member, and the elastic support force by the first spring member and the elasticity of the second spring member are applied to the upper plate member, which is a road surface. The support support force by the rod member supported by the support force can act, and through such a multi-buffer structure, the pressing member can press the piezoelectric member only in a required amount, and accordingly, unnecessary pressure that can be applied to the piezoelectric member As the external force is reduced, the durability and life of the piezoelectric member are guaranteed as much as possible.

또한, 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템은 상술한 바와 같은 에너지 발전부를 포함한 것으로, 이를 통해 그 내구 신뢰도가 우수한 압전방식 자가 발전 도로를 제공할 수 있게 된다.In addition, the smart road system according to the present invention includes the energy generation unit as described above, and through this, it is possible to provide a piezoelectric self-powered road with excellent durability.

도 1은 본 발명에 의한 에너지 발전부를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 발전부를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 에너지 발전부를 나타내는 평단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 에너지 발전부가 도로에 매설된 상태의 일 예를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템을 나타내는 구성도이다.1 is a front cross-sectional view showing an energy generating unit according to the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the energy generating unit shown in FIG. 1.
3 is a plan cross-sectional view showing the energy generating unit shown in FIG. 1.
4 is a photograph showing an example of a state in which the energy generation unit is buried in a road according to the present invention.
5 is a block diagram showing a smart road system according to the present invention.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면에 포함되어 있고, 명세서 전체에 걸쳐 기재된 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Prior to the specific description of the present invention, specific matters for carrying out the present invention are included in the following embodiments and drawings, and the same reference numerals described throughout the specification refer to the same components.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 에너지 발전부 및 이를 이용한 스마트 도로 시스템에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an energy generating unit according to the present invention and a smart road system using the same will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 의한 에너지 발전부를 나타내는 정단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 에너지 발전부를 나타내는 측단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 에너지 발전부를 나타내는 평단면도이다.1 is a front cross-sectional view showing an energy generating unit according to the present invention, Fig. 2 is a side cross-sectional view showing the energy generating unit shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a plan sectional view showing the energy generating unit shown in Fig. 1.

도 4는 본 발명에 의한 에너지 발전부가 도로에 매설된 상태의 일 예를 나타내는 사진이며, 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 에너지 발전부(100)에 대해 설명하도록 한다.4 is a photograph showing an example of a state in which the energy generating unit according to the present invention is buried in a road. First, the energy generating unit 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 에너지 발전부(100)는 플레이트 부재(110), 상부판 부재(120), 제 1 스프링 부재(130), 지지부재(140), 압전부재(150), 가압부재(160) 및 완충부재(170)를 포함한다.1 to 4, the energy generation unit 100 according to the present invention includes a plate member 110, an upper plate member 120, a first spring member 130, a support member 140, and a piezoelectric element. It includes a member 150, a pressing member 160 and a buffer member 170.

상기 플레이트 부재(110)는 이동로에 매설되며, 상부가 개구된 내부 중공구조로 형성된다.The plate member 110 is buried in a moving path and has an inner hollow structure with an open top.

그리고, 상기 상부판 부재(120)는 상부면이 이동로의 표면상에 노출되도록, 상기 플레이트 부재(110)의 상부에 구비된다.In addition, the top plate member 120 is provided on the top of the plate member 110 so that the top surface is exposed on the surface of the moving path.

이때, 상기 상부판 부재(120)는 상부 방향을 향해 상기 플레이트 부재(110)의 상부로부터 소정 거리 이상 이격될 수 있다.In this case, the upper plate member 120 may be spaced apart by a predetermined distance or more from the upper portion of the plate member 110 toward the upper direction.

이 경우, 상기 상부판 부재(120)가 이동로를 지나는 보행자 또는 차량 등에 의해 가압될 시, 상기 상부판 부재(120)는 상기 플레이트 부재(110)의 하부를 향해 하강하게 된다.In this case, when the upper plate member 120 is pressed by a pedestrian or a vehicle passing through the moving path, the upper plate member 120 descends toward the lower portion of the plate member 110.

그리고, 상기 제 1 스프링 부재(130)의 경우, 탄성체로서 스프링 구조로 형성되며, 일단은 상기 플레이트 부재(110)의 내측 하부면과 접촉되고 타단은 상기 상부판 부재(120)의 하부면을 탄성지지한다.And, in the case of the first spring member 130, it is formed in a spring structure as an elastic body, one end is in contact with the inner lower surface of the plate member 110, and the other end is elastic to the lower surface of the upper plate member 120 Support.

이때, 상기 제 1 스프링 부재(130)는 상기 상부판 부재(120)의 무게에 대응되는 무게에는 압축되지 않도록 제조될 수 있다.In this case, the first spring member 130 may be manufactured so as not to be compressed by a weight corresponding to the weight of the upper plate member 120.

또한, 상기 제 1 스프링 부재(130)는 통행량 등 각종 요인에 따라 상기 플레이트 부재(110)의 내측에 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.In addition, the first spring member 130 may be provided with at least one or more inside the plate member 110 according to various factors such as a traffic amount.

그리고, 상기 지지부재(140)는 상기 각 제 1 스프링 부재(130)의 내측 마다 구비되고, 말단이 상기 상부판 부재(120)로부터 소정 거리 이상 이격된다.In addition, the support member 140 is provided on each inner side of each of the first spring members 130, and an end thereof is spaced apart from the upper plate member 120 by a predetermined distance or more.

이에 따라, 상기 상부판 부재(120)에 보행자 등에 의한 가압력이 작용하는 경우, 상기 상부판 부재(120)가 하강함과 동시에 상기 제 1 스프링 부재(130)에는 압축 작용이 발생하게 된다.Accordingly, when a pressing force by a pedestrian or the like acts on the upper plate member 120, a compression action occurs on the first spring member 130 as the upper plate member 120 descends.

이때, 상기 지지부재(140)가 상기 상부판 부재(120)를 지지하게 됨으로써, 상부판 부재(120)의 하강 및 제 1 스프링 부재(130)의 압축 작용은 더 이상 발생하지 않게 된다.At this time, since the support member 140 supports the upper plate member 120, the lowering of the upper plate member 120 and the compressing action of the first spring member 130 no longer occur.

덧붙여, 상기 플레이트 부재(110)의 경우, 상부 개구 구간의 내측 벽면에는 받침돌부(111)가 연장형성될 수 있고, 상기 받침돌부(111)의 상부면과 상기 지지부재(140)의 상부면은 상호 평행하게 구비될 수 있다.In addition, in the case of the plate member 110, a support protrusion 111 may be extended on the inner wall surface of the upper opening section, and the upper surface of the support protrusion 111 and the upper surface of the support member 140 are It may be provided parallel to each other.

이에 따라, 상기 상부판 부재(120)는 하강할 시 상기 받침돌부(111)와 상기 지지부재(140)에 의해 이중 지지될 수 있게 된다.Accordingly, the upper plate member 120 can be double supported by the support protrusion 111 and the support member 140 when descending.

덧붙여, 상기 상부판 부재(120)에 가압력이 해제되는 경우, 상기 상부판 부재(120)는 상기 제 1 스프링 부재(130)의 탄성 복원 작용에 의해 다시 원위치로 상승하게 된다.In addition, when the pressing force on the upper plate member 120 is released, the upper plate member 120 is raised back to its original position by the elastic restoration action of the first spring member 130.

그리고, 상기 압전부재(150)는 플레이트 부재(110)의 내측에 구비되고 압전소자(Piezo) 구조로 형성된다.In addition, the piezoelectric member 150 is provided inside the plate member 110 and is formed in a piezoelectric element (Piezo) structure.

그리고, 상기 가압부재(160)는 일단이 상기 압전부재(150)와 접촉하고 타단은 상기 상부판 부재(120)와 대향하며, 상기 상부판 부재(120)가 하강하는 경우, 상기 압전부재(150)를 가압함으로써 상기 압전부재(150)에 전류가 형성되도록 한다.In addition, when the pressing member 160 has one end in contact with the piezoelectric member 150 and the other end facing the top plate member 120, and the top plate member 120 descends, the piezoelectric member 150 ) To form a current in the piezoelectric member 150.

그리고, 상기 완충부재(170)는 제 1 핀(171)과, 로드부재(172)와, 제 2 핀(173)과, 받침부재(175)와, 제 2 스프링 부재(176)와, 핀 고정부재(174)를 포함한다.In addition, the buffer member 170 has a first pin 171, a rod member 172, a second pin 173, a support member 175, a second spring member 176, and a pin fixing Including member 174.

상기 제 1 핀(171)의 경우, 상기 가압부재(160)의 타단에 결합되며, 이를 통해 상기 가압부재(160)는 상기 제 1 핀(171)을 축으로 회전할 수 있게 된다.In the case of the first pin 171, it is coupled to the other end of the pressing member 160, through which the pressing member 160 can rotate the first pin 171 in an axis.

보다 상세하게는, 상부판 부재(120)에 가압력이 작용하는 경우, 그 가압력은 상기 제 1 핀(171) 측에 전달되어 상기 제 1 핀(171)은 하강하게 된다.More specifically, when a pressing force acts on the upper plate member 120, the pressing force is transmitted to the first pin 171 so that the first pin 171 descends.

이에 따라, 가압부재(160)에는 제 1 핀(171)의 하강 운동력이 전달되어 가압부재(160)는 제 1 핀(171)을 축으로 회전하게 되고, 그 일단이 상기 압전부재(150)와의 접촉면에서 슬라이드되며 상기 압전부재(150)를 가압하게 된다.Accordingly, the downward motion force of the first pin 171 is transmitted to the pressing member 160 so that the pressing member 160 rotates about the first pin 171, and one end thereof is connected to the piezoelectric member 150. It slides on the contact surface and presses the piezoelectric member 150.

덧붙여, 바람직하게는, 상기 가압부재(160)는 상기 상부판 부재(120)에 가압력이 작용하지 않는 상태를 기준으로 일단이 타단에 비해 플레이트 부재(110)의 벽면과 소정 거리 이상 더 가깝도록 비스듬하게 구비될 수 있다.In addition, preferably, the pressing member 160 is at an angle so that one end is closer to the wall surface of the plate member 110 than the other end by a predetermined distance or more based on a state in which no pressing force is applied to the upper plate member 120. It can be provided.

이 경우, 상기 가압부재(160)는 상술한 기울어진 구조에 대응되는 만큼 압전부재(150)의 외주면을 슬라이딩 가압할 수 있게 된다.In this case, the pressing member 160 can slide and press the outer circumferential surface of the piezoelectric member 150 as much as corresponding to the inclined structure described above.

이와 같은 슬라이딩 방식 가압 작용을 통해, 상기 가압부재(160)가 상기 압전부재(150)의 상부면에 대해 수직하게 구비된 경우 대비, 상기 압전부재(150)에 작용할 수 있는 가압부재(160)의 가압 작용에 의한 압축 변형 내지 파손율이 감소하게 되어, 이를 통해 압전부재(150)의 내구성 및 수명이 향상되는 효과가 발생한다.Through such a sliding type pressing action, compared to the case where the pressing member 160 is provided perpendicular to the upper surface of the piezoelectric member 150, the pressing member 160 capable of acting on the piezoelectric member 150 The compression deformation or damage rate due to the pressing action is reduced, thereby improving the durability and life of the piezoelectric member 150.

그리고, 상기 로드부재(172)의 경우, 일단은 상기 제 1 핀(171)에 결합되며, 일단으로부터 타단으로 갈수록 소정의 기울기를 갖고 상기 플레이트 부재(110)의 내측 하부를 향해 하강하는 구조로 형성된다.In addition, in the case of the rod member 172, one end is coupled to the first pin 171, has a predetermined inclination from one end to the other end, and descends toward the inner lower portion of the plate member 110 do.

그리고, 상기 제 2 핀(173)은 상기 로드부재(172)의 타단에 결합되며, 이를 통해 상기 로드부재(172)는 상기 제 2 핀(173)을 축으로 회전할 수 있게 된다.In addition, the second pin 173 is coupled to the other end of the rod member 172, through which the rod member 172 can rotate the second pin 173 in an axis.

그리고, 상기 핀 고정부재(174)는 플레이트 부재(110)의 내측바닥면에 돌출형성되며, 상기 핀 고정부재(174)에 상기 제 2 핀(173)이 결합됨으로써 상기 제 2 핀(173)의 위치가 고정될 수 있다.In addition, the pin fixing member 174 is formed to protrude from the inner bottom surface of the plate member 110, and the second pin 173 is coupled to the pin fixing member 174 so that the second pin 173 The position can be fixed.

이에 따라, 상부판 부재(120)에 가압력이 작용하는 경우, 제 1 핀(171)은 하강하게 되고, 가압부재(160)는 하강함과 동시에 제 1 핀(171)과의 연결점을 축으로하여 회전 및 슬라이딩하게 된다.Accordingly, when a pressing force acts on the upper plate member 120, the first pin 171 descends, and the pressing member 160 descends and at the same time, the connection point with the first pin 171 as an axis It will rotate and slide.

또한, 이 경우 상기 로드부재(172)의 일단은 제 1 핀(171)의 하강에 대응하여 회전하되, 그 타단은 상기 제 2 핀(173)과의 연결을 통해 그 위치가 고정된다.In addition, in this case, one end of the rod member 172 rotates in response to the lowering of the first pin 171, but the other end thereof is fixed in position through connection with the second pin 173.

그리고, 상기 받침부재(175)는 길이축의 어느 일측이 상기 로드부재(172)의 길이축 어느 일측과 고정되며, 일단은 상기 상부판 부재(120)와 대향하고, 일단으로부터 타단으로 갈수록 상기 플레이트 부재(110)의 내측 하부를 향해 하강하는 구조로 형성된다.In addition, the support member 175 has one side of the length axis fixed to one side of the length axis of the rod member 172, and one end faces the top plate member 120, and the plate member goes from one end to the other end. It is formed in a structure that descends toward the inner bottom of (110).

즉, 상기 받침부재(175)와 상기 로드부재(172)는 일체 연결된 구조로 형성되는 것이며, 이에 따라 상부판 부재(120)의 상하강에 대응하여 상기 로드부재(172)가 회전하는 경우, 상기 받침부재(175) 또한 상하강하게 된다.That is, the support member 175 and the rod member 172 are formed in an integrally connected structure, and accordingly, when the rod member 172 rotates in response to the vertical movement of the upper plate member 120, the The support member 175 is also moved up and down.

덧붙여, 상기 로드부재(172)의 길이축 어느 일측에는 고정돌부(172-1)가 연장형성 될 수 있고, 받침부재(175)의 길이축 어느 일측에 상기 고정돌부(172-1)가 결합됨으로써 상술한 받침부재(175)와 로드부재(172)간의 일체 연결 구조가 구현될 수 있다.In addition, the fixing protrusion 172-1 may be extended to one side of the longitudinal axis of the rod member 172, and the fixing protrusion 172-1 is coupled to any one side of the longitudinal axis of the support member 175 An integral connection structure between the support member 175 and the rod member 172 described above may be implemented.

그리고, 상기 제 2 스프링 부재(176)는 탄성체로서 스프링 구조로 형성되며, 일단이 상기 플레이트 부재(110)의 내측 하부면과 접촉되고, 타단은 상기 받침부재(175)의 타단을 탄성지지한다.In addition, the second spring member 176 is formed in a spring structure as an elastic body, one end is in contact with the inner lower surface of the plate member 110, the other end elastically supports the other end of the support member 175.

이에 따라, 상부판 부재(120)가 가압되는 경우, 상술한 로드부재(172)의 회전에 대응하여 받침부재(175)는 하강하게 되고, 이와 동시에 제 2 스프링 부재(176)는 압축된다.Accordingly, when the upper plate member 120 is pressed, the support member 175 descends in response to the rotation of the rod member 172 described above, and at the same time, the second spring member 176 is compressed.

즉, 상부판 부재(120)가 하강하는 경우, 제 1 핀(171)과 가압부재(160)를 지지하는 로드부재(172)는 상술한 제 2 스프링 부재(176)의 압축 탄성력에 의해 지지되는 것이다.That is, when the upper plate member 120 descends, the rod member 172 supporting the first pin 171 and the pressing member 160 is supported by the compressive elastic force of the second spring member 176 described above. will be.

전술한 내용들을 종합하면, 상부판 부재(120)에 가압력이 작용하는 경우, 상부판 부재(120)는 받침돌부(111)와 지지부재(140) 각각의 상부면에 대응되는 위치만큼 하강하게 된다.In summary, when the pressing force acts on the upper plate member 120, the upper plate member 120 is lowered by a position corresponding to the upper surface of each of the support protrusion 111 and the support member 140. .

또한, 가압부재(160)는 상부판 부재(120)의 하강에 대응하여 하강 및 회전함으로써 압전부재(150)의 상부면을 슬라이딩 방식으로 고르게 가압하게 된다.In addition, the pressing member 160 lowers and rotates in response to the lowering of the upper plate member 120 to evenly press the upper surface of the piezoelectric member 150 in a sliding manner.

이때, 가압부재(160)는 제 1 핀(171)을 매개로 하여 로드부재(172)와의 일단과 연결된 상태이다.At this time, the pressing member 160 is connected to one end of the rod member 172 via the first pin 171.

또한, 이 경우, 로드부재(172)는 제 2 핀(173)에 의해 타단이 고정된 채 회전하게되는 바, 이를 통해 가압부재(160)의 하강 및 회전은 상기 로드부재(172)의 회전 반경에 대응되는 만큼 지지 및 단속될 수 있게 된다.In addition, in this case, the rod member 172 is rotated while the other end is fixed by the second pin 173, through which the lowering and rotation of the pressing member 160 is a rotation radius of the rod member 172 It can be supported and cracked as much as it corresponds to.

또한, 상기 로드부재(172)는 상술한 제 2 스프링 부재(176)에 의해 탄성지지되는 바, 이로써 가압부재(160)는 로드부재(172) 및 제 2 스프링 부재(176)에 의해 이중적으로 지지될 수 있게 되는 것이다.In addition, the rod member 172 is elastically supported by the above-described second spring member 176, whereby the pressing member 160 is dually supported by the rod member 172 and the second spring member 176 It will be possible.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압전부재(150)와, 상기 가압부재(160)와, 상기 제 1 핀(171)과, 상기 로드부재(172)와, 받침부재(175)와, 상기 제 2 스프링 부재(176) 각각은 상기 제 2 핀(173)을 축으로 한 쌍이 상호 대향하게 구비될 수 있다.And, as shown in Figure 1, the piezoelectric member 150, the pressing member 160, the first pin 171, the rod member 172, the support member 175, Each of the second spring members 176 may be provided with a pair of the second pins 173 facing each other.

이에 따라, 상술한 복수 구성에 대응되는 만큼 전력 생성율이 향상될 수 있다.Accordingly, the power generation rate may be improved as it corresponds to the above-described plurality of configurations.

무엇보다도, 이 경우 대향하는 한 쌍의 로드부재(172)는 상호 일체된 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라 상부판 부재(120)에 가해지는 가압력은 상기 한 쌍의 로드부재(172) 각각으로 고르게 분포되어, 이를 통해 부하 또는 응력의 집중이 최소화될 수 있다.Above all, in this case, the pair of rod members 172 facing each other may be formed in an integrated structure, and accordingly, the pressing force applied to the upper plate member 120 is applied to each of the pair of rod members 172. It is evenly distributed, so that the concentration of load or stress can be minimized.

덧붙여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 핀(173)을 축으로 하여 상호 대향하는 한 쌍으로 구비된 구성들은 상기 플레이트 부재(110)의 길이 또는 폭 중 적어도 어느 하나 이상의 방향을 따라 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the configurations provided as a pair facing each other with the second pin 173 as an axis are at least along at least one of the length or width of the plate member 110. It may be provided in more than one.

도 5는 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템을 나타내는 구성도이며, 이를 더 참조하여 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템(1000)에 대해 설명하도록 한다.5 is a block diagram showing a smart road system according to the present invention, and with further reference thereto, the smart road system 1000 according to the present invention will be described.

도 5를 더 참조한 바와 같이, 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템(1000)은 에너지 발전부(100), 전력 변환부(200) 및 전력 저장부(300)를 포함한다.5, the smart road system 1000 according to the present invention includes an energy generation unit 100, a power conversion unit 200, and a power storage unit 300.

상기 에너지 발전부(100)의 경우, 전술한 본 발명에 의한 에너지 발전부(100)와 동일한 구성인 바, 이에 대한 설명은 생략한다.The energy generating unit 100 has the same configuration as the energy generating unit 100 according to the present invention, and a description thereof will be omitted.

그리고, 상기 전력 변환부(200)는 상기 에너지 발전부(100)에 의해 생성된 전력을 상용 가능하도록 변환하며, 이를 위해 인버터 또는 컨버터 중 적어도 어느 하나 이상의 다양한 회로 구조가 포함될 수 있다.In addition, the power conversion unit 200 converts the power generated by the energy generation unit 100 to be commercially available, and to this end, at least one of an inverter or a converter may include various circuit structures.

그리고, 상기 전력 저장부(300)는 상기 전력 변환부(200)에 의해 변환된 전력을 저장하며, 이로써 상기 에너지 발전부(100)에 의해 생성되고 상기 전력 변환부(200)에 의해 변환된 상용 전력이 각종 전자기기로 전달될 수 있게 된다.In addition, the power storage unit 300 stores the power converted by the power conversion unit 200, thereby generating a commercial power generated by the energy generation unit 100 and converted by the power conversion unit 200 Electric power can be transferred to various electronic devices.

이상과 같이 본 발명은 에너지 발전부 및 이를 이용한 스마트 도로 시스템을 제공하고자 하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허 청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시 예에도 미친다 할 것이다.As described above, the main technical idea of the present invention is to provide an energy generation unit and a smart road system using the same, and the embodiment described above with reference to the drawings is only one embodiment, and the true rights of the present invention The scope is based on the claims, but it will also extend to equivalent embodiments that may exist in various ways.

1000 : 본 발명에 의한 스마트 도로 시스템
100 : 에너지 발전부
110 : 플레이트 부재
111 : 받침돌부
120 : 상부판 부재
130 : 제 1 스프링 부재
140 : 지지부재
150 : 압전부재
160 : 가압부재
170 : 완충부재
171 : 제 1 핀
172 : 로드부재
172-1 : 고정돌부
173 : 제 2 핀
174 : 핀 고정부재
175 : 받침부재
176 : 제 2 스프링 부재
200 : 전력 변환부
300 : 전력 저장부1000: Smart road system according to the present invention
100: Energy Generation Department
110: plate member
111: support protrusion
120: upper plate member
130: first spring member
140: support member
150: piezoelectric member
160: pressure member
170: buffer member
171: first pin
172: rod member
172-1: Fixed protrusion
173: second pin
174: pin fixing member
175: support member
176: second spring member
200: power conversion unit
300: power storage unit

Claims (4)

이동로에 매설되며 압전소자 원리를 통해 전력을 발생시키는 에너지 발전부로서,
이동로에 매설되며 상부가 개구된 내부 중공구조로 형성되는 플레이트 부재;
상기 플레이트 부재의 상부에 구비되는 상부판 부재;
일단은 상기 플레이트 부재의 내측 하부면과 접촉되고 타단은 상기 상부판 부재의 하부면을 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 제 1 스프링 부재;
상기 제 1 스프링 부재 각각의 내측에 구비되고 말단이 상기 상부판 부재로부터 소정 거리 이상 이격되는 적어도 하나 이상의 지지부재;
상기 플레이트 부재의 내측에 구비되고 압전소자 구조로 형성되는 적어도 하나 이상의 압전부재; 및
일단이 상기 압전부재와 접촉하며 상기 상부판 부재가 하강하는 경우 상기 압전부재를 가압하는 가압부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 발전부.
As an energy generation unit that is buried in a moving path and generates power through the principle of a piezoelectric element,
A plate member buried in the moving path and formed in an internal hollow structure with an open top;
An upper plate member provided above the plate member;
At least one first spring member having one end in contact with the inner lower surface of the plate member and the other end elastically supporting the lower surface of the upper plate member;
At least one support member provided inside each of the first spring members and having an end spaced apart from the upper plate member by a predetermined distance or more;
At least one piezoelectric member provided inside the plate member and formed in a piezoelectric element structure; And
A pressing member having one end in contact with the piezoelectric member and pressing the piezoelectric member when the upper plate member descends; Energy generation unit comprising a.
 제 1 항에 있어서,
상기 가압부재는,
타단이 상기 상부판 부재와 대향하며,
상기 에너지 발전부는,
상기 가압부재의 타단에 결합되는 제 1 핀과, 일단은 상기 제 1 핀에 결합되며 일단으로부터 타단으로 갈수록 소정의 기울기를 갖고 상기 플레이트 부재의 내측 하부를 향해 하강하는 로드부재와, 상기 로드부재의 타단에 결합되며 위치가 고정되는 제 2 핀과, 상기 로드부재를 탄성지지하는 제 2 스프링부재를 포함하여 구성되는 완충부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 발전부.
The method of claim 1,
The pressing member,
The other end faces the upper plate member,
The energy generation unit,
A first pin coupled to the other end of the pressing member, and a rod member having one end coupled to the first pin and having a predetermined inclination toward the other end from one end and descending toward the inner lower portion of the plate member; and A buffer member comprising a second pin coupled to the other end and fixed in position, and a second spring member elastically supporting the rod member; Energy generation unit, characterized in that it further comprises.
 제 2 항에 있어서,
상기 에너지 발전부는,
상기 압전부재와, 상기 가압부재와, 상기 제 1 핀과, 상기 로드부재와, 상기 제 2 스프링 부재 각각은 상기 제 2 핀을 축으로 한 쌍이 상호 대향하게 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 발전부.
The method of claim 2,
The energy generation unit,
The piezoelectric member, the pressing member, the first pin, the rod member, and the second spring member, wherein a pair of each of the piezoelectric member, the pressing member, the first pin, the rod member, and the second spring member is provided to face each other with the second pin as an axis.
 이동로에 구비되며, 압전소자 원리를 이용해 전력을 생성하는 적어도 하나 이상의 에너지 발전부;
상기 각각의 에너지 발전부에 의해 생성된 전력을 상용 가능하도록 변환하는 전력 변환부; 및
상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력을 저장하는 전력 저장부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 도로 시스템.At least one energy generating unit provided in the moving path and generating electric power using a piezoelectric element principle;
A power conversion unit converting the electric power generated by each of the energy generating units to be commercially available; And
A power storage unit for storing power converted by the power conversion unit; Smart road system comprising a.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090058099A1 (en) * 2007-04-12 2009-03-05 Faramarz Frank Ghassemi Electro Gravity Plates for Generating Electricity from Passage of Vehicles Over the Plates
KR20100073199A (en) * 2008-12-23 2010-07-01 김봉선 Electric power generating and supplying apparatus with piezoelectric element
KR101927906B1 (en) * 2017-08-10 2018-12-12 한국과학기술원 Piezoelectric Power Generating Apparatus Laid Underground

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090058099A1 (en) * 2007-04-12 2009-03-05 Faramarz Frank Ghassemi Electro Gravity Plates for Generating Electricity from Passage of Vehicles Over the Plates
KR20100073199A (en) * 2008-12-23 2010-07-01 김봉선 Electric power generating and supplying apparatus with piezoelectric element
KR101927906B1 (en) * 2017-08-10 2018-12-12 한국과학기술원 Piezoelectric Power Generating Apparatus Laid Underground

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