KR102070808B1 - Pressure generator system and power generation method using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중압 발전 시스템 및 이를 이용한 발전 방법로서, 이를 보다 상세히 설명하면 보행 중인 사람 또는 주행 중인 차량 등의 순간 하중으로 중압 발전기의 압전소자와 터빈구동용 유체를 가압하여 전기를 발생시키는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a medium-voltage power generation system and a power generation method using the same, which will be described in more detail. The present invention relates to a system for generating electricity by pressurizing a piezoelectric element and a turbine driving fluid of a medium-voltage generator under an instantaneous load such as a person walking or driving a vehicle. will be.
현대 사회에서는 전기가 없으면 생활이 마비될 정도로 전기에 대한 의존도가 매우 높다.In modern society, there is a high degree of dependence on electricity in the absence of electricity.
전기가 없다면 인류는 큰 불편을 경험하게 될 것이므로 전기를 지속적으로 생산하는 발전 설비를 설치하고 장기간 운영하고 있다.Without electricity, humans will experience great inconvenience, so they have installed and operated long-term power generation facilities that produce electricity continuously.
발전의 방식에는 대중화된 화력발전, 풍력발전, 수력발전, 태양광발전, 지열발전, 원자력 발전 뿐만 아니라 파력발전, 바이오매스 발전 등 신기술을 이용한 발전소도 꾸준히 연구되고 사용되고 있다.In the method of power generation, power plants using new technologies such as wave power generation, biomass power generation, as well as popular thermal power generation, wind power generation, hydro power generation, solar power generation, geothermal power generation, nuclear power generation, etc. are being researched and used steadily.
하지만 발전소는 시설의 수명과 전력 생산량에 한계가 있으므로, 발전소를 추가로 건설하는 것으로 전력 소비량을 감당하게 되는데, 발전소를 많이 짓는 것은 그만큼 비용도 많이 들어갈 뿐만 아니라, 환경오염 등의 문제 발생 가능성도 높아지는 것이다.However, since power plants have a limited lifespan and power output, the construction of additional power plants covers the power consumption. Building a large power plant is not only expensive but also more likely to cause problems such as environmental pollution. will be.
비단 원자력 발전소의 사고뿐만 아니라, 화력발전에 의한 대기오염, 원자력 발전용 냉각수에 의해 해양 생태계 변화 등이 그것이다.Not only are the accidents of nuclear power plants, but also air pollution from thermal power generation and changes in marine ecosystems by cooling water for nuclear power generation.
일상 생황에 밀접하면서도 안전하고 자연친화적인 방법으로 전기를 만들어 낼 수 있다면, 발전소에 대한 의존도를 줄임과 동시에 환경을 보호하고 인류의 삶을 보다 윤택하게 할 수 있다.If you can generate electricity in a way that is close to everyday life, safe and natural, you can reduce dependence on power plants, protect the environment, and make human life better.
특히 자동차의 주행을 이용하여 전기를 만들어 내는 방법에 대해 여러 가지 개발되고 있다.In particular, various methods of generating electricity by driving a car have been developed.
종래 기술 중 대한민국 공개특허 2010년 제0060633호(2010년 06월 07일자 공개)에 게재된 바와 같이 전·후진 주행하는 차량의 바퀴가 도로에 매설되는 운동변환장치에 하중에너지를 전달할 수 있도록 플레이트를 운동변환장치 상부에 설치하는 단계, 자동차가 플레이트 상면을 통과할 때 발생하는 자동차의 하중에너지를 전달하기 위해 플레이트 하단에 연결링크를 힌지 결합하고 그 하단에 기어 스트랩이 구비된 연결 로드를 설치하는 단계, 플레이트가 도로와의 수평위치에서 초기의 경사위치로 복원되도록 복원력을 제공하는 기능을 수행하는 스프링장치를 기어 스트랩 하단부 또는 플레이트 하단부에 설치하는 단계, 기어 스트랩과 동력축의 래체트 기어를 결합되게 하여 기어 스트랩에 전달되는 자동차의 직하방 운동 에너지를 래체트 기어의 회전운동으로의 변환을 통해 동력을 전달하는 단계, 동력축에 발전기를 직접 연결하거나 펌프를 통해 압축된 공기를 에어저장조를 거쳐 에어터빈에 의해 전기를 생산하는 단계로 이루어진 것이 개발되어 있다.As disclosed in Korean Patent Publication No. 0060633 (published June 07, 2010) of the prior art, a plate may be used to transfer load energy to a motion conversion device embedded in a road by a wheel of a vehicle traveling forward and backward. Installing on the upper part of the motion converter, hinge coupling the connecting link at the bottom of the plate to transfer the load energy of the vehicle generated when the vehicle passes through the upper surface of the plate and installing a connecting rod with a gear strap at the bottom Installing a spring device to the lower end of the gear strap or the lower plate of the plate to provide a restoring force so that the plate is restored to the initial inclined position from the horizontal position with the road, so that the gear strap and the ratchet gear of the power shaft The direct and downward kinetic energy of the car transmitted to the gear strap That the step of transmitting the power through the conversion to, directly connecting the generator to the power shaft or to the compressed air through the pump through the air reservoir comprising the steps of generating electricity by an air turbine has been developed.
하지만 상기 기술은 힌지와 스프링과 기어의 조합으로 구동하는 것으로 복잡한 기계장치 조합에 의해 수명이 짧고, 고장이 날 확률이 높으며, 노면을 달리는 차량의 승차감을 크게 저해하는 문제가 있다.However, the above technique is driven by a combination of a hinge, a spring, and a gear, and has a problem of shortening the life due to a complicated mechanical combination, a high probability of failure, and greatly inhibiting the riding comfort of a vehicle on a road surface.
또 다른 종래 기술 중 대한민국 등록특허 제1179107호(2012년 08월 28일자 공고)에 게재된 바와 같이 자동차의 주행도로 노면에 차량의 하중에서 나오는 위치에너지와 운동에너지를 흡수할 수 있는 유공압축기를 매설하여 주 동력원인 중력에너지를 유압으로 변환시키고 변환된 유압은 공압 피스톤을 작동시켜 발생된 압축공기로 공압모터나 에어터빈을 회전시켜 발전하게 하는 기술이 개발되어 있다.Among other conventional technologies, as disclosed in Korean Patent No. 1179107 (announced on August 28, 2012), a pore compressor for absorbing potential energy and kinetic energy from the load of the vehicle is installed on the road of the vehicle. Therefore, a technology is developed to convert gravity energy, which is the main power source, to hydraulic pressure, and to generate the converted hydraulic pressure by rotating the pneumatic motor or air turbine with the compressed air generated by operating the pneumatic piston.
하지만 상기 기술은 스프링 탄성에 의한 압착 방식으로 소음이 발생하고, 상기 소음은 수명이 도래할수록 점점 커서 소음공해가 발생하며, 복잡한 기계 구성품이 높은 하중을 갖는 차량에 의해 지속적으로 밟히게 되므로 피로파괴 등에 의해 고장이 날 확률이 큰 문제가 있다.However, the technology is a noise generated by the crimping method by the spring elasticity, the noise is increased as the life of the life is large, noise pollution occurs, and the complicated mechanical components are continuously stepped on by a vehicle having a high load fatigue fatigue, etc. There is a problem with a high probability of failure.
종래 기술 중 대한민국 등록특허 제1757065호(2017년 07월 26일자 공고)에 게재된 바와 같이 내부가 비어있는 중공 튜브구조의 공기압 타이어와 상기 타이어의 내면에 형성되는 링 형상의 내면 벽과 상기 내면 벽을 지지하기 위하여 타이어의 중심 및 내면 벽의 내면을 연결하는 지지 프레임과 상기 내면 벽의 외주면 전체에 고정 장착되어, 상기 타이어가 지면과 접하여 수축될 시, 상기 내면 벽과 타이어 내면의 공간이 좁아짐으로써 압력을 받아 발전하는 플렉서블 압전소자를 포함하되, 상기 지지 프레임은, 신축성의 고분자 합성수지재로 구비되어, 상기 타이어가 지면과 접하여 수축되어 상기 내면 벽과 접촉 시, 같이 수축됨으로써, 타이어의 내면을 압박하되, 타이어의 노면 충격 흡수 기능을 저해하지 않으면서, 내면 벽의 위치를 지지하도록 하고, 상기 내면 벽은, 다층으로 형성되고, 각 내면 벽과 내면 벽사이의 공간에는 상기 플렉서블 압전소자를 개재하여, 상기 타이어가 지면과 접하여 수축됨으로써 상기 다수의 내면 벽과 내면 벽 사이에 개재된 다수의 상기 플렉서블 압전소자가 동시에 가압되어 다중으로 전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 기술이 있다.As disclosed in Korean Patent No. 1757065 (announced on July 26, 2017), a pneumatic tire having a hollow tube structure and a ring-shaped inner wall and an inner wall formed on an inner surface of the tire are disclosed. It is fixed to the support frame connecting the center of the tire and the inner surface of the inner wall to support the entire outer peripheral surface of the inner wall, when the tire contracts in contact with the ground, the space between the inner wall and the tire inner surface is narrowed A flexible piezoelectric element is generated under pressure, wherein the support frame is made of a flexible polymer synthetic resin material, and the tire contracts when the tire contacts the ground and contracts with the inner wall, thereby compressing the inner surface of the tire. To support the position of the inner wall without impairing the road surface shock absorbing function of the tire, The inner wall is formed in multiple layers, and the space between each inner wall and the inner wall is interposed between the plurality of inner walls and the inner wall by the tire being contracted in contact with the ground through the flexible piezoelectric element. Flexible piezoelectric element is a technology characterized in that the pressure is simultaneously pressed to generate power in multiple.
하지만 상기 기술은 타이어에 개별적인 장치를 설치해야하므로 비용이 증가하고, 소모품인 타이어에 전부 설치하는 것은 극히 효율이 낮은 행위이며, 결정적으로 타이어에 의해 생성되는 전기는 차량의 내부에만 쓰일 뿐, 차량 외부에서 사용하기 상당히 어려게 된다.However, the above-described technology increases the cost of installing individual devices on the tires, and installing them on all of the consumable tires is extremely inefficient, and consequently, the electricity generated by the tires is used only inside the vehicle. It becomes quite difficult to use in.
더군다나 차량은 주행에 의한 축전되는 전력만으로도 자체 구동이 가능함에도 불구하고, 차량에 불필요한 발전 구조를 더하는 것은 차량 하중을 높여 연비를 떨어트려 가스 또는 기름연료만 낭비하게 될 뿐인 것이다.In addition, although the vehicle can be driven by itself only by the electric power stored by the driving, adding an unnecessary power generation structure to the vehicle only increases the vehicle load, lowers fuel consumption, and wastes only gas or oil fuel.
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 보행 중인 사람 또는 주행 중인 차량 등의 순간 하중을 이용하여 중압 발전기 내부의 주머니에 포함된 압전소자와 유체를 가압하고, 가압된 압전소자는 즉시 전기를 발생시키고, 전기를 발생시키고, 가압된 유체는 플루오르화 케톤액으로서 터빈을 구동시켜 전기를 발생시키고 잔여 플로오르화 케톤액은 주머니를 다시 팽창시킨다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is to pressurize the piezoelectric element and the fluid contained in the pocket inside the medium-pressure generator using the instantaneous load, such as a person walking or driving a vehicle. The pressurized piezoelectric element immediately generates electricity, generates electricity, and the pressurized fluid drives the turbine as fluorinated ketone liquid to generate electricity, and the remaining fluorinated ketone liquid expands the bag again.
플루오르화 케톤액을 이용하여 지속적인 차량의 하중에도 긴 수명을 보장하고 기계장치적인 구성은 간소화하여 고장률을 낮추며, 동시에 주행중인 차량의 승차감을 방해하지 않도록 함을 발명의 목적으로 한다.It is an object of the invention to ensure a long service life under continuous vehicle load by using a fluorinated ketone solution, and to simplify the mechanical configuration to reduce the failure rate and not to disturb the riding comfort of the vehicle in operation.
이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되는 것이다.Along with this, although not separately described, other objects within the range that can be inferred in consideration of the specific contents and claims for carrying out the invention are included in the overall problem of the present invention.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 중압 발전기를 구성함에 있어서, 중량체에 의해 눌려지는 지면에서 돌출된 호형의 탄성 가압부를 갖는 케이스와, 가압부의 하부에 형성되어 유체로 액화된 플루오르화 케톤을 담은 유체주머니와, 유체주머니와 단일의 왕복라인에서 분배부를 경유하는 공급라인과 연통되어 가압부와 유체주머니가 압착될 때 이송되는 유체가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크로부터 공급되는 유체의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브와, 유량조절밸브를 통해 정량으로 흐르는 유체가 통과하여 전기를 발생시키는 터빈과, 터빈을 통과한 유체가 회수라인에서 분배부를 경유하는 왕복라인을 통하여 다시 유체주머니로 회수되도록 하는 공급탱크와, 터빈에서 발생한 전기를 저장하는 축전기와, 유체주머니에 내장되어 플루오르화 케톤에 의해 산화가 방지되며 유체주머니가 압착될 때 함께 압착되어 발생하는 전기를 축전기에 저장토록 하는 압전소자가 포함된 것을 특징으로 한다.In the present invention as a specific means for solving the problems of the present invention, in the construction of a medium-pressure generator, a case having an arc-shaped elastic pressing portion protruding from the ground pressed by the weight body, and formed in the lower portion of the pressing portion liquefied into a fluid A storage tank in which the fluid bag containing the fluorinated ketone, the fluid bag and the supply line via the distribution part in a single reciprocating line are stored, and the fluid transferred when the pressurizing part and the fluid bag are compressed are supplied from the storage tank. A flow control valve for controlling the flow rate of the fluid to be flowed, a turbine through which the fluid flowing in a quantitative flow through the flow control valve to generate electricity, and the fluid passing through the turbine in the return line through the reciprocating line through the distribution section again A supply tank for return to the fluid bag, a capacitor for storing electricity generated from the turbine, A built-in pocket to prevent oxidation by the fluorinated ketone is characterized by containing a piezoelectric element which ever storing electricity generated is pressed together when the fluid bag squeezed to a capacitor.
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상기 중압 발전기를 이용하여, 중량체에 의해 유체주머니가 눌려져, 유체주머니 내부의 유체 또는 압전소자가 가압되는 가압단계와, 가압된 유체가 이송되는 유체이송단계와, 이송되는 유체가 저장탱크에 압축 저장되는 저장단계와, 저장탱크로부터 유체를 공급받아 유체조절밸브에서 유량을 조절하는 유체조절단계와, 유체조절밸브에 의해 정량으로 공급되는 유체가 터빈을 회전시키는 터빈구동단계와, 터빈을 구동하고 남은 유체가 유체주머니로 보내지는 회수단계와, 유체주머니가 원래 상태로 부풀어 오르는 원형복구단계로 이루어진 중압 발전기를 이용한 시스템에서, 가압단계에서 가압된 압전소자 또는 터빈구동단계에서 유체에 의해 회전하는 터빈에 의해 발생되는 전력을 축전기에 저장하는 축전단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.By using the medium-pressure generator, the fluid bag is pressed by the weight body to pressurize the fluid or the piezoelectric element in the fluid bag, the fluid transfer step of the pressurized fluid is transported, and the transported fluid is compressed in the storage tank A storage step for storing the fluid, a fluid control step for adjusting the flow rate at the fluid control valve by receiving the fluid from the storage tank, a turbine driving step for rotating the turbine with the fluid supplied in a fixed amount by the fluid control valve, and driving the turbine, In a system using a medium-pressure generator consisting of a recovery step in which the remaining fluid is sent to the fluid bag, and a circular recovery step in which the fluid bag is inflated to its original state, the turbine rotated by the fluid in the piezoelectric element or turbine driving step pressurized in the pressurization step Characterized in that it further comprises a power storage step of storing the power generated by the capacitor.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 자체적으로 전기를 생산하여 공공시설물 등에 전력을 공급할 수 있으므로 발전소에 전력 의존도를 낮추고 부하가 감소하기 때문에 사회적 측면에서 비용이 감소하여 경제성이 높아지게 된다.According to the specific means for solving the above-mentioned problems, since it can generate electricity by itself to supply power to public facilities, etc., the power dependency on the power plant is reduced and the load is reduced, so the cost is reduced and the economical efficiency is increased in the social aspect.
천재지변에 의해 주요 전력공급이 어려운 비상시 주변 지역에 전력공급이 가능하다.In case of emergency, it is possible to supply power to the surrounding area due to natural disasters.
중량체로서 차량을 이용하는 경우에는 차량 승차감을 해치지 않으면서도, 과속방지턱처럼 안전운행 유도하여 교통안전에 도움이 된다.In the case of using a vehicle as a heavy body, it is helpful for traffic safety by inducing safe driving like a speed bump without impairing the ride comfort.
기계적인 움직임이 거의 없으므로, 소음이 적고, 고장 날 확률이 적어 수명이 길어 유지비용이 감소되는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.Since there is almost no mechanical movement, the invention has a great effect such as low noise, low probability of failure, long life, and low maintenance cost.
도 1은 본 발명의 일례가 적용된 중압 발전기의 입체도
도 2는 본 발명이 도로에 적용된 평면도
도 3은 본 발명의 정면도와 발전부를 보인 예시도
도 4는 본 발명의 측단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중압 발전기를 이용한 시스템을 나타낸 블록도1 is a three-dimensional view of a medium voltage generator to which an example of the present invention is applied;
2 is a plan view of the present invention applied to the road
Figure 3 is an exemplary view showing a front view and a power generation unit of the present invention
4 is a side cross-sectional view of the present invention.
5 is a front view showing another embodiment of the present invention
6 is a block diagram showing a system using a medium voltage generator according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 중압 발전 시스템 및 이를 이용한 발전 방법을 제공코자 하는 것으로서, 이를 하기에서 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명토록 하며, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 사용되는 용어들 역시 실시 예를 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐 해당 용어에 국한되어 해석해서는 아니 되는 것이다.The present invention is to provide a medium-voltage power generation system and a power generation method using the same, which will be described in more detail below with reference to the drawings, the accompanying drawings are an illustration for easily explaining the contents and scope of the technical idea of the present invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.
상기한 본 발명의 중압 발전기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 바퀴와 같은 중량체(200)에 의해 가압될 호형의 가압부(11)가 형성된 케이스(1)가 구성되고, 상기 케이스(1)에 내입되고 가압부(11)의 하측에 위치하는 유체주머니(2)가 형성된다.As illustrated in FIG. 1, the
상기 유체주머니(2)의 내부에는 압전소자(21)가 내입되게 형성되고, 유체주머니의 잔여 공간에는 유체(F)가 가득 담겨있다.The
상기 유체(F)는 물 등의 여러 가지를 사용할 수 있으나, 액화시킨 플루오르화 케톤을 사용하는 것이 바람직하다.The fluid F may be any of various materials such as water, but it is preferable to use a liquefied fluorinated ketone.
플루오르화 케톤은 케톤의 분자에 수소 원자를 불소로 치환해 생성한 것으로 CF₃CF₂(O)CF(CF₃)₂의 화학식을 갖는 물질로서, 물의 1.7배의 밀도를 가지고 절연력이 질소의 2배 이상 커 비전도성을 띠며, 접촉한 물질과 산화 반응을 일으키기 않는다.Fluorinated ketones are produced by substituting hydrogen atoms with fluorine in ketone molecules, and have a chemical formula of CF₃CF₂ (O) CF (CF₃) ₂, which is 1.7 times more dense than water and more than twice as large as nitrogen. It is non-conductive and does not cause oxidation reactions with contacted materials.
따라서 유체(F)로서의 플루오루화 케톤은 중량체(200)에 쉽게 압축되지 않아 유체주머니(2)가 과도에게 눌려지는 것을 방지하여 수명을 늘리고, 고장률을 낮추며, 후술할 발전부(3)에서의 고효율을 기대할 수 있다.Therefore, the fluorinated ketone as the fluid F is not easily compressed by the
또한 플루오르화 케톤의 비전도성과 비산화성으로 인해, 플루오르화 케톤에 담겨 있는 압전소자(21)를 부식시키지 않기 때문에 압전소자(21)가 압착되는 유체주머니(2)의 내부에 형성하기 적합한 것이다.In addition, due to the non-conductivity and non-oxidizing property of the fluorinated ketone, since the
플루오르화 케톤에 의해 압전소자(21)에 외부의 수분이 침투되는 것을 방지하는 방수 기능도 함께 한다.The waterproof function also prevents external moisture from penetrating into the
상기 중량체(200)는 케이스(1)를 소형화시키고, 사람의 도보에 의한 족답에 따른 순간 하중을 이용하는 등의 중량체(200)의 종류에 따라 크기와 모양이 다양하게 변형 실시 될 수 있으나, 본 실시예에서는 하기 도면과 같이 차량의 하중을 이용하는 경우를 예시로 설명토록 한다.The
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(1)에서 가압부(11)의 위치는 차량의 하중이 작용하는 바퀴의 위치에 맞도록 한 쌍이 형성이 되어, 중압 발전기(100)가 도로에 설치되었을 때 중량체(200)인 차량이 마치 과속방지턱을 통과하듯이 호형으로 가압하며 넘어가게 된다.
설치방향은 과속방지턱과 같이 차량의 주행 방향과 직교되는 길이방향으로 설치된다.2 to 3, the position of the pressurizing
The installation direction is installed in the longitudinal direction orthogonal to the driving direction of the vehicle like the speed bumps.
한 쌍의 가압부(11) 하부에는 압전소자(21)와 유체(F)가 내입된 한 쌍의 유체주머니(2)가 각각 형성된다.A pair of
관체인 왕복라인(L1)이 개략 T형으로 형성되어, 왕복라인(L1)의 일측에 형성된 양단이 각각 한 쌍의 유체주머니(2)에 연통되게 결합되어, 각 유체주머니(2)의 유체(F)는 왕복라인(L1)을 통하여 인출될 수 있으며, 왕복라인(L1)의 나머지 끝단인 분배부(L1-1)에서 연장되어 발전부(3)와 연통되게 형성된다.The reciprocating line L1, which is a pipe, is formed in a rough T shape, and both ends formed on one side of the reciprocating line L1 are connected to each other in communication with a pair of
발전부(3)는 왕복라인(L1)의 끝단인 분배부(L1-1)에서 공급라인(L2)과 회수라인(L3)이 연통되게 결합된다.The
공급라인(L2)과 회수라인(L3)에는 각각 체크밸브(C)가 형성되어 유체(F)가 서로 반대방향으로 흐르도록 강제하고 유체(F)가 역류하는 것을 방지한다.A check valve C is formed in each of the supply line L2 and the recovery line L3 to force the fluids F to flow in opposite directions and to prevent the fluids F from flowing back.
공급라인(L2)의 체크밸브(C)는 개폐밸브(V) 없이 단일로 구성할 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 체크밸브(C) 외에 여분의 체크밸브(C)를 병렬로 형성함으로써, 체크밸브(C)의 고장에 대응할 수 있다.The check valve (C) of the supply line (L2) may be configured as a single without the on-off valve (V), but as shown in Figure 3 in addition to one check valve (C) in excess of the check valve (C) in parallel By forming, the failure of the check valve C can be coped.
공급라인(L2)에는 체크밸브(C)에 이어서 순차적으로 저장탱크(31)와, 유량조절밸브(32)와, 터빈(33)이 형성된다.In the supply line L2, a
터빈(33)에는 순간적으로 과도한 유체(F)의 압력이 가해지면 터빈(33)의 팬 또는 축 또는 제너레이터가 파손 내지 손상이 발생하여 수명이 감소할 우려가 있으므로, 터빈(33)에는 적절한 압력을 갖도록 정량의 유체(F)가 흐르도록 하기 위해 유량조절밸브(32)가 형성된다.If excessive pressure of fluid F is momentarily applied to the
유량조절밸브(32)는 개폐밸브(V) 없이 단일로 구성할 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 유량조절밸브(32) 외에 여분의 유량조절밸브(32)를 병렬로 형성함으로써, 하나의 유량조절밸브(32)가 고장이 나더라도 중압 발전기(100)를 사용하지 못하는 상황을 방지한다.
유량조절밸브(32)에 의해 유체(F)가 조절되는 동안 유체(F)를 일시적으로 보관하기 위해 저장탱크(31)가 형성된다.A
터빈(33)에는 전선으로 연결되는 전력라인(L4)이 연결되고 상기 전력라인(L4)의 타단에 축전기(34)가 형성되어 터빈(33)에서 발생한 전기를 축전기(34)에 저장하게 된다.A power line L4 connected to the
축전기(34)는 상기 유체주머니(2)의 내부에 형성된 압전소자(21)와도 전력라인(L4)으로 결합되게 형성되어, 압전소자(21)에서 생성되는 전기도 축전기(34)로 저장된다.
발전을 위해 터빈(33)을 회전시킨 유체(F)는 터빈(33)의 팬을 통과하여 회수라인(L3)을 통해 흐르게 된다.Fluid F, which rotates the
회수라인(L3)에는 수개의 체크밸브(C)가 형성되어 유체(F)가 공급라인(L2)으로 역류하는 것을 방지한다.Several check valves C are formed in the recovery line L3 to prevent the fluid F from flowing back to the supply line L2.
회수라인(L3)에는 유체(F)의 보충을 위한 공급탱크(35)가 형성되다.A
추가로 도 5에 도시된 바와 같이 케이스(1)를 제작함에 있어서, 가압부(11)를 연질부(M1)로 형성하고, 가압부(11)를 제외한 나머지 부분을 경질부(M2)로 제작하여, 가압부(11)는 중량체(200)에 의해 보다 쉽게 압착되고, 비 가압부(11)는 케이스(1)의 형상을 견고히 유지하는데 도움이 되도록 복합적으로 형성할 수 있다.In addition, in manufacturing the
상기의 구성을 작용을 도 6에 도시된 바와 같이 단계별로 자세히 살펴보면 하기와 같다.Looking at the operation of the configuration in detail as shown in Figure 6 step by step as follows.
1) 가압단계(S1)1) Pressurization step (S1)
도 2에 도시된 바와 같이 중량체(200)인 차량이 도로에서 전방으로 주행할 때를 예시로 보면 다음과 같다.As shown in FIG. 2, when the vehicle that is the
차량이 중압 발전기(100)의 케이스(1)를 지나갈 때 도 4에 도시된 바와 같이 바퀴가 케이스(1)의 가압부(11)의 상면으로 구름 작용을 하고 동시에 가압부(11)를 중량체(200)의 하중으로 순간적으로 강하게 누르게 된다.As the vehicle passes through the
가압부(11)가 압착되면, 케이스(1)의 내부에서 가압부(11)의 하부에 형성된 유체주머니도 함께 눌려지게 된다.When the
2-1) 유체이송단계(S2-1)2-1) Fluid Transfer Step (S2-1)
유체주머니(2)의 내부에는 유체(F)가 가득 차 있으므로, 가압단계(S1)를 통해 압착되는 유체주머니(2)가 눌려지는 체적만큼의 유체(F)는 유체주머니(2)의 일측으로 연통되게 형성된 왕복라인(L1)을 통해 인출되어 분배부(L1-1)를 통해 빠져나간다.Since the fluid F is filled inside the
체크밸브(C)에 의해 방향이 강제되는 유체는 회수라인(L3)으로는 진입하지 않고, 공급라인(L2)으로만 진입하게 된다.The fluid whose direction is forced by the check valve C does not enter the recovery line L3, but only enters the supply line L2.
체크밸브(C)는 메인이 되는 체크밸브(C)와 여분의 체크밸브(C)가 병렬로 형성되어 있을 수 있으며, 이 경우 메인이 되는 체크밸브(C)의 양측에 형성된 개폐밸브(V)는 열림 상태가 되고, 여분의 체크밸브(C)의 양측에 형성된 개폐밸브(V)는 닫힘 상태가 되어, 여분의 체크밸브(C)의 수명을 온전히 유지토록 한다.The check valve (C) may be formed in parallel with the main check valve (C) and the extra check valve (C), in this case, the opening and closing valve (V) formed on both sides of the main check valve (C) Is in an open state, and the on / off valves V formed on both sides of the extra check valve C are in a closed state, so that the life of the extra check valve C is maintained intact.
만약 메인이 되는 체크밸브(C)에 고장이 발생했을 경우, 메인이 되는 체크밸브(C)의 양측에 개폐밸브(V)를 닫고, 여분의 체크밸브(C)의 양측에 개폐밸브(V)를 열어서 유체의 이송이 계속되도록 하며, 중압 발전기(100)가 계속 작동하는 동안에도 메인이 되는 체크밸브(C)를 수리할 수 있는 것이다.If a failure occurs in the main check valve (C), close the open / close valve (V) on both sides of the main check valve (C), and open and close the valve (V) on both sides of the redundant check valve (C). Open to allow the transfer of fluid to continue, it is possible to repair the check valve (C) that is the main while the medium-pressure generator (100) continues to operate.
2-2) 압전소자가압단계(S2-2)2-2) Piezoelectric element pressing step (S2-2)
가압단계(S1)를 통해 압착되는 유체주머니(2)의 내부에는 압전소자(21)가 형성되어 있으므로, 유체주머니(2)가 눌려지는 높이만큼 압전소자(21)가 눌려지는 힘을 받는다.Since the
압전소자(21)는 기계적 일그러짐에 의해 유전 분극을 일으켜 전압이 발생되므로, 유체주머니(2)의 내부에서 눌려진 압전소자(21)는 즉시 전압을 발생시켜, 압전소자(21)에 연결된 전력라인(L4)을 통해 축전기(34)로 전기를 보내어 하기의 축전단계(S8)로 이어진다.Since the
3) 저장단계(S3)3) Save step (S3)
유체이송단계(S2-1)를 통해 공급라인(L2)으로 흐른 유체는 저장탱크(31)에 압축되어 저장된다.The fluid flowing to the supply line (L2) through the fluid transfer step (S2-1) is compressed and stored in the storage tank (31).
4) 유량조절단계(S4)4) Flow control step (S4)
저장단계(S3)를 통해 저장된 유체는 유량조절밸브(32)에서 허용하는 유량만큼만 저장탱크(31)로부터 흘러들어오게 되어 터빈(33)으로 갑작스럽게 많은 유체(F)가 흐르는 것을 방지한다.The fluid stored through the storage step (S3) flows from the
5) 터빈구동단계(S5)5) Turbine driving stage (S5)
유량조절단계(S4)를 통해 유체(F)가 미리 세팅된 일정한 유량으로 터빈(33)을 통과하게 되면 터빈(33)의 팬을 회전시키고, 팬에 연동된 축은 제네레이터를 회전시켜 전기를 발생시키게 된다.When the fluid F passes through the
터빈(33)에 연결된 전력라인(L4)을 통해 축전기(34)로 전기를 보내어 하기의 축전단계(S8)로 이어진다.Electricity is sent to the
6) 회수단계(S6)6) Recovery step (S6)
터빈구동단계(S5)를 통해 터빈(33)을 통과한 유체(F)는 회수라인(L3)을 통해 흐르게 된다.The fluid F passing through the
상기 회수라인(L3)에는 공급탱크(35)가 형성되어 있고, 공급탱크(35)는 외부로부터 모자른 유체(F)를 추가로 공급 받거나, 회수라인(L3)을 통해 흐르는 유체(F)에 추가적인 압력을 가해 회수라인(L3)의 끝단에서 분배부(L1-1)를 통해 연통된 왕복라인(L1)으로 유체(F)가 재주입되도록 한다.A
7) 원형복구단계(S7)7) Circular recovery step (S7)
회수단계(S6)를 통해 왕복라인(L1)으로 유입된 유체(F)는 유체주머니(2)로 내입되어 유체주머니(2)를 다시 부풀리게 되어, 상기 가압단계(S1)를 대기하게 된다.The fluid F introduced into the reciprocating line L1 through the recovery step S6 is introduced into the
8) 축전단계(S8)8) Storage step (S8)
압전소자가압단계(S2-2)와 터빈구동단계(S5)에서 각각 발생되는 전기는 축전기(34)로 모여 축전기(34)를 충전하여 저장하게 되고, 이후 축전기(34)에 저장된 전기는 연동된 전력라인(L4)을 통해 신호등, 가로등 등의 공공시설물을 비롯하여 필요에 따라 다양하게 사용되는 것이다.The electricity generated in the piezoelectric element pressing step (S2-2) and the turbine driving step (S5), respectively, are gathered into the
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.As described above in the detailed description of the present invention has been described with respect to the most preferred embodiment of the present invention, various modifications will be possible within the scope without departing from the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above embodiments, but the scope of protection from the technologies described in the claims and the equivalent technical means will be recognized.
100:중압 발전기
200:중량체
1:케이스 11:가압부
2:유체주머니 21:압전소자
3:발전부 31:저장탱크 32:유량조절밸브 33:터빈
34:축전기 35:공급탱크
C:체크밸브 F:유체
L1:왕복라인 L1-1:분배부
L2:공급라인 L3:회수라인 L4:전력라인
M1:연질부 M2:경질부
V:개폐밸브
S1:가압단계
S2-1:유체이송단계 S2-2:압전소자가압단계
S3:저장단계
S4:유량조절단계
S5:터빈구동단계
S6:회수단계
S7:원형복구단계
S8:발전단계100: medium voltage generator
200: weight
1: case 11: pressure
2: fluid bag 21: piezoelectric element
3: Generator 31: Storage tank 32: Flow control valve 33: Turbine
34: capacitor 35: supply tank
C: Check valve F: Fluid
L1: Round-trip Line L1-1: Distribution
L2: Supply Line L3: Recovery Line L4: Power Line
M1: soft part M2: hard part
V: Opening and closing valve
S1: Pressurization stage
S2-1: Fluid transfer step S2-2: Piezoelectric element pressurization step
S3: Save Step
S4: flow control step
S5: Turbine driving stage
S6: Recovery Step
S7: Circular Recovery Step
S8: Development stage
Claims (3)
가압부(11)의 하부에 형성되어 유체(F)로 액화된 플루오르화 케톤을 담은 유체주머니(2);
유체주머니(2)와 단일의 왕복라인(L1)에서 분배부(L1-1)를 경유하는 공급라인(L2)과 연통되어 가압부(11)와 유체주머니(2)가 압착될 때 이송되는 유체(F)가 저장되는 저장탱크(31);
저장탱크(31)로부터 공급되는 유체(F)의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(32);
유량조절밸브(32)를 통해 정량으로 흐르는 유체(F)가 통과하여 전기를 발생시키는 터빈(33);
터빈(33)을 통과한 유체(F)가 회수라인(L3)에서 분배부(L1-1)를 경유하는 왕복라인(L1)을 통하여 다시 유체주머니(2)로 회수되도록 하는 공급탱크(35);
터빈(33)에서 발생한 전기를 저장하는 축전기(34);
유체주머니(2)에 내장되어 플루오르화 케톤에 의해 산화가 방지되며, 유체주머니(2)가 압착될 때 함께 압착되어 발생하는 전기를 축전기(34)에 저장토록 하는 압전소자(21)
가 포함된 것을 특징으로 하는 중압 발전 시스템..
A case (1) having an arc-shaped elastic pressing portion (11) projecting from the ground pressed by the weight body (200);
A fluid bag 2 formed in the lower part of the pressurizing part 11 and containing the fluorinated ketone liquefied with the fluid F;
Fluid conveyed when the pressurization section 11 and the fluid bag 2 are compressed by communicating with the supply line L2 via the distribution section L1-1 in the fluid bag 2 and the single reciprocating line L1. A storage tank 31 in which (F) is stored;
A flow regulating valve 32 for regulating the flow rate of the fluid F supplied from the storage tank 31;
A turbine 33 for generating electricity by passing the fluid F flowing quantitatively through the flow regulating valve 32;
The supply tank 35 which allows the fluid F passing through the turbine 33 to be recovered to the fluid bag 2 through the reciprocating line L1 via the distribution part L1-1 in the recovery line L3. ;
A capacitor 34 for storing electricity generated in the turbine 33;
Piezoelectric element 21 embedded in the fluid bag (2) to prevent oxidation by the fluorinated ketone, and when the fluid bag (2) is pressed together to store the electricity generated by the compression to the capacitor (34)
Medium-voltage power generation system characterized in that it includes.
유체주머니(2)의 내부에서 가압된 유체(F)가 유체주머니(2)의 외부로 이송되는 유체이송단계(S2-1) 또는 유체주머니(2)의 내부의 압전소자(21)가 가압되는 압전소자가압단계(S2-2);
이송되는 유체(F)가 저장탱크(31)에 압축 저장되는 저장단계(S3);
저장탱크(31)로부터 유체(F)를 공급받아 유량조절밸브(32)에서 유량을 조절하는 유량조절단계(S4);
유량조절밸브(32)에 의해 정량으로 공급되는 유체(F)가 터빈(33)을 회전시키는 터빈구동단계(S5);
터빈(33)을 구동하고 남은 유체(F)가 유체주머니(2)로 보내지는 회수단계(S6);
유체주머니(2)가 원래 상태로 부풀어 올라 가압단계(S1)를 준비하는 원형복구단계(S7);
유체이송단계(S2-1)를 거쳐서 터빈구동단계(S5)에서 유체(F)에 의해 회전하는 터빈(33)에 의해 발생되는 전력 또는 압전소자가압단계(S2-2)에서 가압된 압전소자(21)에 의해 발생되는 전력을 축전기(34)에 저장하는 축전단계(S8);
를 포함하는 중압 발전 시스템을 이용한 발전 방법.A pressurizing step S1 of pressing the fluid bag 2 by the weight body 200 to pressurize the fluid bag 2;
The fluid transfer step (S2-1) in which the fluid F pressurized in the fluid bag 2 is transferred to the outside of the fluid bag 2 or the piezoelectric element 21 in the fluid bag 2 is pressurized. Piezoelectric element pressing step (S2-2);
A storage step (S3) in which the transported fluid F is compressed and stored in the storage tank 31;
A flow rate adjusting step (S4) of receiving the fluid (F) from the storage tank (31) to adjust the flow rate at the flow rate control valve (32);
A turbine driving step (S5) of rotating the turbine (33) the fluid (F) supplied in a fixed quantity by the flow control valve (32);
A recovery step S6 of driving the turbine 33 and sending the remaining fluid F to the fluid bag 2;
Circular recovery step (S7) for preparing the pressurizing step (S1) to swell the fluid bag (2) in its original state;
The piezoelectric element pressurized in the power or piezoelectric element pressing step S2-2 generated by the turbine 33 rotating by the fluid F in the turbine driving step S5 through the fluid transfer step S2-1 ( Power storage step (S8) for storing the power generated by the 21 in the capacitor 34;
Power generation method using a medium-voltage power generation system comprising a.
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|---|---|---|---|
| KR1020190093540A KR102070808B1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Pressure generator system and power generation method using it |
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