KR20090045181A

KR20090045181A - 차량 통과를 이용한 자가발전장치

Info

Publication number: KR20090045181A
Application number: KR1020090032623A
Authority: KR
Inventors: 김관섭
Original assignee: 김관섭
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

본 발명은, 차량 통과시에 발생하는 상하 방향으로의 진동을 이용하여 효과적으로 발전을 하는 발전장치를 제공한다.

본 발명은, 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치에 있어서,

일측이 회전축(51)에 회전 가능하도록 고정되고, 탄성 장치(52)에 의해 타측이 복원력을 가지며, 걸림턱(53)에 의해 상기 타측의 상승이 억제되는 발판(50); 측면에 기어 구조를 가지고 있고, 상기 발판(50)의 상기 타측의 하부에 고정 설치되어 차량이 통과시에 상하로 이동하는 날개(60); 상기 날개(60)의 기어 구조와 맞물려져서 상기 날개(60)의 상하 이동을 회전운동으로 변환하는 기어(70); 상기 기어(70)의 회전수를 증대시키는 가속기(80, 90); 상기 가속기(80, 90)의 출력 축에 연결되어 상기 가속기(80, 90)의 회전 운동에 의해 기전력을 형성하는 모터(100); 상기 모터(100)의한 기전력을 충전하는 충전장치(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 차량 통과시의 진동을 이용한 발전장치를 사용하면, 경량의 차량 통과시에도 충분한 회전수를 얻을 수가 있어서 발전이 가능하게 되고, 특히 가속기에 의해 회전력이 감소되기 때문에 작은 용량의 모터(100)에 의해 발전을 하는 것이 가능하게 되어 제조 비용이 상당히 절감되게 된다.

발전장치, 도로, 차량, 통과, 가속기

Description

차량 통과를 이용한 자가발전장치{Self Electric Generating Apparatus Using Passing of Automobile}

본 발명은 일반도로에서 차량이 통과할 때에 발생하는 상하 진동을 이용하여 효과적으로 자가 발전을 하는 장치에 관한 것이다.

유가가 급등함에 따라 에너지 비용이 상승하여, 태양광이나 풍력을 이용하여 발전을 하는 발전장치가 널리 보급되고, 심지에는 차량의 통과시의 기전력을 이용하여 발전하기 위한 발전장치가 개발되고 있는 실정이다.

그래서, 도1과 같은 종래기술의 차량용 발전장치에서는 차량(n)이 통과시에 코일(10)에 유기되는 기전력을 이용하고 있지만, 이 방법에서는 차량(n)의 통행에 방해를 주지 않기 위해서는 코일(10)이 설치되는 구조물이 차량(n)과 이격될 수 밖에 없어서, 충분한 기전력이 코일(10)에 유기되지 않는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도2와 같은 종래기술에서는 차량이 통과시에 스프링이 장착된 발판(30)이 상하로 진동하여 이 발판(30)에 연결된 영구자석(20)이 상하로 진동함에 따라서, 코일(40)에 기전력이 발생하게 하는 방식을 사용하지만, 이 방식에서는 상하로 진동하는 진폭이 아주 작아서 제대로 기전력이 발생하지 않고, 작은 진폭에 의해 큰 기전력을 형성하기 위하여 큰 영구자석(20)과 코일(40)이 필요하게 되어 제조 단가가 상승하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여, 차량 통과시에 발생하는 상하 방향으로의 진동을 이용하여 효과적으로 발전을 하는 발전장치를 제공한다.

이상과 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은,

도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치에 있어서,

이제, 도3을 참고로 하여 본 발명의 차량 통과를 이용한 발전장치에 대해 설명하기로 한다. 도3은 본 발명의 차량 통과를 이용한 발전장치의 전체적인 구성을 나타내는 측면도이고, 도4는 본 발명의 차량 통과를 이용한 발전장치가 도로에 설치되는 경우에 발판들의 배치를 도시한다.

도3과 같은 발전장치를 도4에서와 같이 도로의 좌우측 바퀴가 지나가는 부위에 각각 설치한다.

발판(50)은 회전축(51)을 중심으로 상하로 회전가능하고 스프링(52)에 의해 평상시에는 도3과 같이 돌출되게 되고, 걸림턱(53)이 금속판(54)에 걸려서 더 이상 상승되지 않은 상태로 유지된다.

이때 발판(50)은 도4에서와 같이, 발판의 간격(a)이 소형 차량의 타이어의 단면폭 보다 작게 하여, 어떤 크기의 차량도 좌측 바퀴가 발판(50-1, 50-2, 50-3)의 적어도 하나를 밟게 되고, 우측 바퀴도 발판(50-4, 50-5, 50-6)의 적어도 하나를 밟게 하며, 각각의 발판(50-1, 50-2, 50-3) 및 발판(50-4, 50-5, 50-6)이 하부 에서 일체화되어 있어서, 좌측 발판(50-1, 50-2, 50-3) 중의 어느 하나라도 좌측 바퀴가 밟게 되면 발판(50-1, 50-2, 50-3)이 모두 같이 하강한다(물론 우측바퀴도 동일하다).

이제, 차량이 본 발명의 발전장치 쪽으로 진행하면 발판(50)을 누르기 시작하여 발판(50)이 하부로 내려가게 되어, 발판(50)에 고정된 날개(60)가 하부로 이동하게 된다.

날개(60)의 내측에는 기어 구조의 톱니(61)가 만곡되게 설치되어 있어서, 날개(60)가 하부로 내려가면 이 톱니(61)에 의해 기어(70)가 시계방향으로 회전하게 된다.

이 작은 기어(70)에는 동축의 큰 기어(80)가 고정되어 있고, 이 큰 기어(80)에 는 다시 작은 기어(90)가 물려 있어서, 결국 작은 기어(70)의 회전수가 작은 기어(90)에서는 상당히 가속되게 된다. 이하에서는 이러한 구성을 가속기라고 칭한다.

예를 들어, 큰 기어(80)와 작은 기어(90)의 회전비가 1:10이면, 차량 통과로 인하여 상기 발판(50)이 내려감에 따라서, 기어(70)가 1회전하면, 기어(90)는 10회전하게 된다.

그리고, 기어(90)의 축에는 모터(100)의 축이 연결되어 있으므로, 결국 차량이 통과하여 발판(50)이 눌러져서 기어(70)가 1회전하면, 모터(100)는 10회전하고, 이 모터(100)의 회전력에 의해 기전력이 발생한다.

그리고, 이 기전력이 충전장치(110)에 저장되며, 교류 전원이 필요한 경우에는 통상의 직류/교류 변환기(120)를 이용하면 교류가 발생하여 교류용 전기기기(130)에 전기를 공급하게 된다.

이때, 탄성장치(52)는 도2에서와 같이 스프링으로 구성하고, 이 탄성장치(52)는 소형 차량의 중량에 의해서도 상기 발판(50)이 완전히 내려가고, 차량 통과 후에는 즉시 도3과 같은 상태로 복원되도록 탄성을 정한다.

그러면, 소형 차량의 통과의 경우에도 발판(50)이 완전히 내려가서 가속기에 의해 모터(100)가, 예를 들면 10회 회전을 하여 기전력을 발생시킨다.

또한, 차량이 통과 완료하면, 스프링(52)의 복원력에 의해 발판(50)이 상부로 향하게 되어 날개(60)가 상부로 향하게 되므로, 기어(70)가 반시계 방향으로 회전하여, 다시 반대 방향으로 모터(100)가 10회 회전하여 기전력을 발생시킨다.

즉, 1대의 차량 통과시에 모터(100)가 20회 회전하는 기전력을 발생시키게 된다. 여기서, 차량의 앞바퀴가 발판(50)을 통과한 후에 발판(50)이 상승하면서 기전력이 발생하고, 다시 뒷바퀴가 발판을 밟은 경우에도 기전력이 발생하게 된다.

결국, 이상과 같은 본 발명의 차량 통과시의 발전장치를 이용하면, 경량의 차량 통과시에도 충분한 회전수를 얻을 수가 있어서 발전이 가능하게 되고, 특히 가속기에 의해 회전력이 감소되기 때문에 작은 용량의 모터(100)에 의해 발전을 하는 것이 가능하게 되어 발전 장치의 제조 비용이 상당히 절감되게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점을 유의해야 한다.

예를들면, 상기의 차량 통과용 발전장치는 도로의 과속방지턱에도 사용가능하다. 도로의 과속방지턱은 차량을 감속시키는 것이 목적이므로 운전자가 상기 발판을 보면 속도를 줄이게 되고, 일반 과속 방지턱과 상이하게 통과시에 발판이 하강하여 충격이 거의 없기 때문에, 과속 방지의 효과와 함께 차량에 충격이 없는 발전장치가 가능해진다.

또한, 도4에서는 다수의 발판(50-1, 50-2, 50-3, 50-4, 50-5, 50-6)이 분리된 구조로 되어 있어서, 차량 하중이 발판들 사이의 금속판(54)에 의해 지지되어 차량이 금속판(54)의 표면 이하로 내려가는 것을 방지하고 있으나, 분리된 구조가 아니라 과속 방지턱과 같은 일체화된 긴 구조인 경우에는 차량 통과시에 도3의 발판(50)이 최대로 하강하더라도 발판(50)의 상부가 금속판(54)의 표면 정도가 되도록 발판(50)의 하부에 발판 지지구조를 형성해야 한다.

그리고, 도3의 경우에는 발판(50)이 하강시와 상승시에 모두 기어(90)가 시계방향과 반시계 방향으로 회전하여 발전을 하는 것으로 기재를 하였으나 이 경우에는 기어(90)가 시계방향으로 돌다가 바로 반시계 방향으로 돌아야 하므로 기어(90)에 무리가 갈 수가 있으므로, 도5에서와 같이 기어(90)와 동축으로 회전 가능하게 설치되고 내측에 비대칭 기어 구조(94)가 형성된 기어(91)와, 이 기어(90)가 어느 한 방향으로 회전시에만 기어(90)와 기어(91)가 물리도록 하는 클러치(92)를 설치하며, 모터(100)가 기어(91)에 물려 있도록 하여, 원하는 방향의 회전시에 만 클러치(92)의 날개(93)가 외측으로 벌어져서 기어(91)의 내측 기어 구조(94)에 걸려서 기어(90)와 기어(91)가 물리게 되어서 이 기어(91)에 물려진 모터(100)의 축이 회전하게 되는 구조도 가능하다.

또한, 도3에서는 회전력을 전기로 변환하기 위하여 모터(100)를 사용하는 것으로 기재하였으나, 모터와 동일한 발전 원리를 가지는 다른 장치(예를들면, 모터처럼 부러쉬가 없으며 회전자에 코일이 감겨있고 고정자에 영구자석을 가지는 구조)도 가능하다.

도1은 종래기술에서 차량이 코일을 통과하는 경우에 발생하는 기전력을 이용하는 발전장치를 도시함.

도2는 종래기술에서 차량이 통과시의 발판의 상하진동을 이용하는 단순한 발 전장치를 도시함.

도3은 본 발명에서 가속기를 사용하는 차량 통과용 발전장치의 전체적인 구성을 도시함.

도4는 본 발명의 차량 통과용 발전장치의 발판들이 배치를 설명하는 상면도.

도5는 본 발명의 차량 통과용 발전장치에서 특정 방향 회전시에만 발전이 되게 하는 클러치 구조를 더 포함하는 발전장치를 도시함.

Claims

도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치에 있어서,

일측이 회전축(51)에 회전 가능하도록 고정되고, 탄성 장치(52)에 의해 타측이 복원력을 가지며, 걸림턱(53)에 의해 상기 타측의 상승이 억제되는 발판(50);

측면에 기어 구조를 가지고 있고, 상기 발판(50)의 상기 타측의 하부에 고정 설치되어 차량이 통과시에 상하로 이동하는 날개(60);

상기 날개(60)의 기어 구조와 맞물려져서 상기 날개(60)의 상하 이동을 회전운동으로 변환하는 기어(70);

상기 기어(70)의 회전수를 증대시키는 가속기(80, 90);

상기 가속기(80, 90)의 출력 축에 결합되어 상기 가속기(80, 90)의 회전 운동에 의해 기전력을 형성하는 모터(100);

상기 모터(100)에 의한 기전력을 충전하는 충전장치(110)를 포함하는 것을 특징으로 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 발판(50)은 차량의 바퀴의 단면폭을 고려하여 좌우 바퀴마다 다수개가 설치되고, 좌우측 발판 각각은 하부에서 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 발판(50)이 일체화되어 있고, 하부에 상기 발판(50)의 하강 깊이를 정하는 지지구조를 가지는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성 장치는, 소형 차량이 진입시 상기 발판(50)이 충분히 하부로 내려가고, 차량이 통과 후에는 상기 발판(50)을 원상태로 복원시키기에 충분한 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 가속기(80, 90)는 기어비가 상이한 기어 어셈블리로 구성되는 것을 특 징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

교류 전원을 위하여, 상기 충전장치(110)에 직류/교류 변환기(120)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 결합은 가속기(80, 90)의 출력 축에 모터(100) 축이 직접 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.
제1항에 있어서,

상기 가속기(80, 90)의 출력 축에 고정되어 가속기(80, 90)의 특정 방향의 회전시에만 상기 가속기(80, 90)의 출력 축이 모터(100)의 축에 물려지도록 하는 클러치 구조(91, 92, 93, 94)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로에 설치되는 차량 통과용 발전장치.