JP2010531128A - 省電力デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の省電力デバイスは、ケース体と、トルマリン粉末、永久磁石粉末、及び水分(HO)の混合層であり、かつ前記ケース体内に収容されるトルマリン中間層と、前記ケース体内で前記トルマリン中間層の上面及び下面とにそれぞれ位置決めされ、それらの間に挟入される電離板と、前記トルマリン中間層に埋め込まれる導電板と、からなる。
【選択図】図2

Description

本発明は、電流を改善することにより電力を削減するデバイスに関し、特には、永久的電気特性を有するトルマリン鉱物と、永久磁気特性を有する永久磁石粉末と、の混合物を用いて電子の移動と流れを改善することにより電力を削減するデバイスに関する。
最近、環境汚染とエネルギー資源の欠如のために石炭や石油に代わる代替エネルギー資源を開発するための諸研究が積極的に行われている。例えば、原子力、風力、潮力、太陽光、または同種のものを利用したエネルギー資源を開発して効果的に利用する諸研究がなされている。
しかしながら、石炭、石油、または原子力から発生する熱エネルギーは直接に使用することもできるが、ほとんどの熱エネルギーは通常、電気エネルギーに変換されている。加えて、風力、太陽光または潮力から発生するエネルギーを直接に利用することは不可能であり、その発生したエネルギーは風力発電、太陽光発電または潮力発電によって電気エネルギーに変換する必要がある。
従って、人類の便宜上、ほとんどのエネルギーは電気エネルギーに変換されている。電気エネルギーの使用量は毎年増加しており、化石エネルギー資源の価格上昇のために、電気エネルギーの供給価格も上昇する傾向がある。そのため、電気エネルギーの消費を削減するために、さまざまな取り組みが社会的、経済的に行われている。特に、省電力製品を開発し、送電過程を改善し、さらに省電力デバイスを開発することが必要とされている。
かかる省電力デバイス及びその方法に関連しては、遠赤外線を利用する節電方法が特許文献1に開示されており、かかる特開では、遠赤外線を放射するセラミック鉱物をモーターの基軸部に設置して、前記モーター自体の発熱による抵抗負荷の発生を抑制して節電している。加えて、節電方法が特許文献2に開示されており、かかる特開では、絹雲母または「geumgangyakdol」などの遠赤外線放射器から放射される遠赤外線が電線に供給されて共鳴吸収が最大化され、それによって節電している。
しかしながら、すべての従来方法は遠赤外線を利用する方法であり、特定の波長帯域(8〜11μm)の遠赤外線を発生させる必要があり、発生される遠赤外線の量が所定のレベルに達しないと、省電力効果が低くなるという点に問題がある。例えば、前述の絹雲母などの鉱物が粉末化されて特定寸法のボックスに塗布される場合、遠赤外線の放射量は十分でなく、その省電力効果も満足できるものでない。
前述と関連して、省電力デバイスが特許文献3で開示されており、かかる特許では、主物質としての絹雲母からなり、かつ回転電磁波を放出するセラミック層が前記省電力デバイスの内壁に設けられ、そのセラミック層から放出される回転電磁波を繰り返して吸収・放出することで共鳴吸収を行う内部カバー板が前記省電力デバイス内に取り付けられている。前記特許文献では、前記セラミック層から放出される回転電磁波が遊離空間で遠赤外線に変換されるという方法を採用しており、その遠赤外線はハウジング内壁のセラミック層と前記内部カバー板のセラミック層間で共鳴吸収(反射と吸収の繰り返し)を発生し、それによって前記回転電磁波(すなわち、遠赤外線)の発生量を増加させているが、前記方法では、遠赤外線の発生量が十分でなく、前記省電力効果も有意でないので、かかる方法には商業的に有用な省電力効果がない。
従って、遠赤外線を利用する従来の省電力(節電)デバイス及びその方法には解決されるべき諸問題がある。
一方、電力は電圧、電流及び力率の積として定義することができることから、電流の流れを改善することにより電流値を減少させると、電力を削減することが可能である。
そこで、本発明者は電流の流れを改善することができる新材料とデバイスを着想するに至った。つまり、前記発明者は、永久的電気特性を有するトルマリン鉱物を利用すると電子の移動と流れを改善することができるという点に注目した。
よって、前記発明者は永久的電気特性を有するトルマリン鉱物と永久磁気特性を有する永久磁石粉末との混合物を用いて電子の移動と流れを改善することにより省電力を実現するデバイスを着想するに至った。
特開平04-261355公報 韓国特許出願公開第2002-0028862号 韓国特許第10-0419312号
本発明は遠赤外線を利用する従来の省電力(節電)デバイスの問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電流の流れを改善することにより優れた省電力効果を有する省電力デバイスを提供することにある。
具体的には、本発明の目的は、永久的電気特性を有するトルマリン鉱物と、永久磁気特性を有する永久磁石粉末と、の混合物を用いて電子の移動と流れを改善することにより省電力デバイスを提供することにある。
本発明の省電力デバイスは、ケース体と、トルマリン粉末、永久磁石粉末、及び水分(H2O)の混合層であり、かつ前記ケース体内に収容されるトルマリン中間層と、前記ケース体内で前記トルマリン中間層の上面及び下面とにそれぞれ位置決めされて、それらの間に挟入される電離板と、前記トルマリン中間層に埋め込まれる導電板と、からなる。
本発明の省電力デバイスは、前記ケース体の上部内壁と下部内壁とに設けられるモルガナイト粉末からなるモルガナイト粉末層をさらに含むこともでき、この時点で、前記各電離板を前記トルマリン中間層と前記モルガナイト粉末層間の界面に位置決めすることもできる。
本発明の省電力デバイスの一実施形態では、前記ケース体は互いに着脱自在に結合される下部ハウジングと上部カバーとを含むこともでき、前記ハウジングと前記カバーとは、はんだ、溶接または接着剤で互いに結合させることもでき、あるいは、前記カバーと前記ハウジングとは、それらの各コーナーに対応する部分に雌ネジが形成される場合にはネジ結合することもできる。しかしながら、本発明はそれらに限定されるものではない。つまり、前記ハウジングと前記カバーとは、前記ケース体を結合するすべての締結手段によっても互いに結合できることは当業者であれば容易に理解できよう。
本発明の省電力デバイスの一実施形態では、電線を前記導電板に電気的に接続し、かつ前記ケース体の外側に延長するように構成することもできる。好ましくは、前記ケース体の外側に延長している電線の端部は、電力が供給される電力母線を有する電源ターミナル、または配線盤、または回路遮断器に接続することができる。
本発明の省電力デバイスの一実施形態では、前記電離板ないしは前記導電板は、好ましくは、銅やアルミニウムで形成される。
本発明の省電力デバイスは、電力母線の種類に応じて単相2線式、3相3線式、または3相4線式用に構成することもできる。例えば、前記電力母線が単相2線式の場合、2つの省電力デバイス(単体モジュール)をそれぞれ2本の電力線に設け、それらの電力線にそれぞれ電気的に接続することができ、前記電力母線が3相3線式の場合、3つの省電力デバイス(単体モジュール)をそれぞれ3本の電力線に設け、それらの電力線にそれぞれ電気的に接続することができ、さらに、前記電力母線が3相4線式の場合、4つの省電力デバイス(単体モジュール)をそれぞれ4本の電力線に設け、それらの電力線にそれぞれ電気的に接続することができる。
しかしながら、本発明はそれらに限定されるものではない。つまり、複数の導電板と電線とが1つの省電力デバイスにおける電力母線の電力線の数に対応して設けられるので、当該デバイスを単相2線式、3相3線式、または3相4線式用に構成することができることは当業者であれば容易に理解できる。
以下、本発明の省電力デバイスの節電原理を説明する。
本発明の省電力デバイスに含まれるトルマリン中間層はトルマリン粉末と、永久磁石粉末と、水分と、の混合層であり、水分がトルマリン粉末に接触すると、その水分は瞬間的に電解して電子が発生する。さらに、前記省電力デバイスに随意的に含まれる前記モルガナイト粉末層は、一般的な鉱物よりも10〜100倍の量の負イオンを放射するモルガナイト鉱物の粉末層であり、前記モルガナイト粉末層は負のイオンの放射によって電子の移動と流れを間接的に向上させ、導電金属からなる前記電離板は前記トルマリン中間層と前記モルガナイト粉末層とに密着してコンデンサの両金属板としての機能を果たす。従って、前記電離板は、正負の電荷の帯電を誘起し、前記トルマリン中間層で発生した電子の帯電・放電を可能にし、前記トルマリン中間層で生成された電子は、帯電されてから前記電離板のコンデンサ機能のために放電されるので、当該デバイスの内部は導電性を有し、それによって当該デバイスの内部充填材から外部入力ターミナルへの部分が前記導電板を介して導電性を有することができる。よって、本発明の省電力デバイスは、電力の供給を受ける電源ターミナル、または配線盤、または回路遮断器に接続されるので、電流の流れが改善されて、使用する電力量を低減することができる(図7を参照)。
本発明の省電力デバイスは、遠赤外線を利用する従来の省電力(節電)デバイスの問題点を顕著に改善し、永久的電気特性を有するトルマリン鉱物を用いて電子の移動と流れを改善することができる。
特に、本発明の省電力デバイスでは、トルマリン鉱物粉末及び永久磁石粉末の混合層と、電子を帯電・放電する電離板と、の組み合わせによって前記電流の流れが顕著に改善され、それによって電力を削減することが可能である。
さらに、本発明の省電力デバイスは当該デバイス内に収容される導電板などの金属成分の酸化を最小限度に抑えることができるという利点を有するため、当該デバイスの寿命を延長することができる。
そのうえ、本発明の省電力デバイスが単体モジュールとして複数の省電力デバイス・セットに組み込まれる場合には、当該デバイスの絶縁特性、安全性及び省電力効果を最大化できるという利点もある。
本発明の上記及び他の目的と特徴は、当業者であれば、添付図面と併せて好適な実施形態の以下の説明からより明らかになるであろう。
図1は本発明の一実施形態に係る省電力デバイス100の分解斜視図であり、そこでは当該デバイスの内部を見ることができるように当該デバイスの前面部が切り欠かれ、かつ当該デバイスの内部を肉眼で容易に見ることができるように当該デバイスの内部充填材として用いられるトルマリン中間層とモルガナイト粉末層とが説明の便宜上省略されている。 図2は本発明の実施形態に係る省電力デバイス100の断面図である。 図3は、2つの省電力デバイス100及び200を有する単相2線式の省電力デバイス・セット1000を示す斜視図である。 図4は、図3の単相2線式の省電力デバイス・セットを示す結線図であり、そこでは前記2つの省電力デバイスが、電源ターミナルに設けられた2本の電力線にそれぞれ設けられて電気的に接続されている。 図5は、4つの省電力デバイス100、200、300及び400を有する3相4線式の省電力デバイス・セット1000を示す斜視図である。 図6は、図5の3相4線式の省電力デバイス・セットを示す結線図であり、そこでは前記4つの省電力デバイスが、電源ターミナルに設けられた4本の電力線にそれぞれ設けられて電気的に接続されている。 図7は、本発明の省電力デバイス利用時に使用電力量が低減されている実験的なデータに関連する表とグラフを示すものである。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明するが、当該図面は本発明の範囲を限定するものではなく、例示目的のみに提供されているにすぎない。
まず第一に、本発明の一実施形態に係る省電力デバイス100の構成と機能を図1及び図2を参照して説明する。
図1及び図2に示したように、本発明の実施形態に係る省電力デバイス100は、ケース体10と、トルマリン粉末、永久磁石粉末、及び水分(HO)の混合層である前記ケース体10内に収容されるトルマリン中間層20と、前記ケース体10内で前記トルマリン中間層20の上面及び下面とにそれぞれ位置決めされ、それらの間に挟入される電離板30と、モルガナイト粉末からなり、前記ケース体10の上部内壁と下部内壁とにそれぞれ位置決めされるモルガナイト粉末層50と、前記トルマリン中間層20に埋め込まれる導電板40と、からなる。
前記ケース体10は、互いに着脱自在に結合される上部カバー12と下部ハウジング14とからなり、本発明の実施形態では前記カバー12と前記ハウジング14とを、はんだ、溶接または接着剤で互いに結合させることができる。具体的には図示していないが、雌ネジが前記カバー12と前記ハウジング14との各コーナーに対応する部分に形成されていて、それらをネジ結合することもできるようになっている。
前記ケース体10では、前記カバー12と前記ハウジング14とが、それらを水やほこりから保護できる材料で形成されている。例えば、前記カバー12と前記ハウジング14とは、鉄、アルミニウムまたはプラスチックなどの材料で形成されるが、絶縁特性と安定性を確保するために非導電体を使用することが好ましく、プラスチック材料の使用がより好ましい。例えば、前記カバー12と前記ハウジング14とは最も好ましくは、PC/ABSプラスチック材料で形成される。前記PC/ABSプラスチック材料は鉄と同様の強度を有するとともに難燃材料であることから、前記PC/ABSプラスチック材料は本発明の省電力デバイス100のケース体10の材料としての最適条件を有する。
なお、図1及び図2では具体的に図示していないが、プラスチック材料が使用される場合は、前記ケース体10の内壁に亜鉛めっきを施すこともできる。前記亜鉛めっきを施すことが困難な場合は、前記ケース体10の内壁に亜鉛成分(50%以上)を含有する塗料を塗布することが可能である。亜鉛塗料が塗布される場合、その亜鉛塗料の厚さは好ましくは、1ミリ以下とする(図示せず)。好ましくは、前記カバーと前記ハウジングとを互いに結合する際に、前記カバー12の縁部と前記ハウジング14との接合部16をシリコンでシールすることで前記ケース体10を確実に防水する。特に、前記カバー12と前記ハウジング14とがネジ締結される場合、それらの縁部は互いに正確に密着しないことがあるので、シリコンによる防水処理を施すことは必要不可欠である。
所定の厚さに積層され、かつ前記ケース体10内に収容される前記トルマリン中間層20はトルマリン粉末と、永久磁石粉末と、水分(HO)と、の混合層であり、本発明では、トルマリンが最も重要な成分である。
トルマリンは六方昌系の結晶構造を有し、摩擦で電気を起こす鉱物であり、トルマリンの結晶面で電荷(電気)が生成されることを1880年にピエール・キュリー博士が発見以来、トルマリンは電気石とも呼ばれている。トルマリンは、可能な限り微小に粉砕しても各トルマリン結晶に正負の極性が存在し、最大で約1000℃まで加熱しない限り、永久的に減衰しない電極を有することが見出されている。前記トルマリン結晶の正負の極性が接続されと、0.06mA程度の微弱な電流が流れることは公知である。
トルマリンが0.3μmの粒度を有する微粉に粉砕されるときでさえも、各トルマリン結晶の両端では正負の極性が存在する。従って、本発明の省電力デバイス100のトルマリン中間層20に含まれたトルマリン粉末は電気的特性をそのまま維持する。本発明の省電力デバイス100では、トルマリン粉末は外部から電場が加えられなくても始めから電気分極をしている極性結晶体であり、トルマリン粉末の各結晶の両端部に電極が形成されているが、トルマリン粉末結晶の陽陰極は必ずしも平衡状態にあるとは限らず、常に不安定な状態なので、電子が継続的にその陽極から陰極に向かって流れるようになっている。従って、本発明の省電力デバイス100では、トルマリン粉末は微弱電流を継続的に発生し、前記トルマリン中間層20に含有される水分がトルマリン粉末に接触すると、その水分は瞬間的に電解して電子を発生させる。
永久磁石は、外部からの電気エネルギーの供給なしに安定した磁場を発生・維持できる磁石であり、本発明の省電力デバイス100では、任意の市販されている永久磁石の粉末をその永久磁石粉末として利用することができるが、好ましくは磁石粉末を永久磁石粉末として使用する。本発明の省電力デバイス100では、前記トルマリン中間層20に含まれた永久磁石粉末が、トルマリン粉末による水分の電解と電子の発生とに役立つことが考慮されている。
なお、好ましくは、325メッシュ以上のトルマリン粉末が本発明の省電力デバイス100のトルマリン中間層20に使用され、また、325メッシュ以上の永久磁石粉末がその中で使用される。
前記モルガナイト粉末層50は、一般的な鉱物よりも10〜100倍の量の負のイオンを放射するモルガナイト鉱物の粉末層であり、上部モルガナイト粉末層50aは前記カバー12の上部内壁に向かって所定の厚さに積層されるように位置決めされ、下部モルガナイト粉末層50bは前記ハウジング14の下部内壁に向かって所定の厚さに積層されるように位置決めされる。モルガナイトは河川の砂中や煙水晶に大量に含有される鉱物(BeAlSi18)であり、モルガナイトは多量の負イオンを放射する特性を有し、種々の生活必需品および同種のものに応用されている。また、天然のままのモルガナイトも放射線を放出するので、焼結粉末として325または80メッシュの粉末状態で使用され、前記モルガナイト粉末層50は負イオンの放射によって、電子の移動と流れの改善に間接的に寄与する。
前記電離板30は、前記ケース体10内で前記トルマリン中間層20の上面及び下面とに位置決めされ、それらの間にそれぞれ挟入され、上部電離板30aは、前記トルマリン中間層20と前記上部モルガナイト粉末層50a間に位置決めされ、前記カバー12が前記ケース体10のハウジング14から分離すると、前記上部電離板30aは前記カバー12とともに前記ハウジング14から脱出し、その一方、下部電離板30bは前記トルマリン中間層20と前記下部モルガナイト電力層50b間に位置決めされる。前記カバー12が前記ケース体10のハウジング14から分離すると、前記下部電離板30bは前記ハウジング14内に位置決めされる。
すべての前記上部電離板30aと下部電離板30bとは銅やアルミニウムなどの導電金属からなり、導電金属からなる前記電離板30a及び30bは前記トルマリン中間層20と、前記モルガナイト粉末層50a及び50bと、に密着してコンデンサの両金属板として機能するので、前記トルマリン中間層20で生成された電子は帯電され、次いで前記電離板30のコンデンサ機能のために放電され、後述するように、当該デバイスの内部充填材から外部入力ターミナルへの部分が前記導電板40を介して導電性を有することを可能にする。
前記導電板40は前記トルマリン中間層20内に埋め込まれ、好ましくは、前記導電板40の材料は銅(99.9%の純度)とし、前記導電板40は、水分を含有する前記トルマリン中間層20内に埋め込まれるので、その水分のために酸化されることもあるが、その水分による酸化は、上記のように前記電離板30の電気放電で伝達される電子の減少過程で最小限度に抑えられる。よって、本発明の省電力デバイス100は、当該デバイスに含まれた導電板などの金属成分の酸化が最小限度に抑えられ、それによって当該デバイスの寿命を延長することができるという利点を持つ。
前記導電板40を電源ターミナル80の電力母線に接続する電線60としては、任意の市販されている電線を使用することができるが(図4及び図6を参照)、安全規格に準拠する径の電線が前記電線60として使用される。前記電線60の一端60aを前記導電板40に接続するターミナル70は、それらの間に間隙が生じないように締め付ける必要がある。
電線ホルダー62は、前記電線60に適応される規格を使用し、前記ケース体10のハウジング14の前記電線60への接続時に当該デバイス内の水分が漏出しないように、シリコンまたは接着剤を用いて前記ハウジングに密封(ハーメチックシール)接着させる役割を果たす。
図3及び図4に示したように、前記電線60は各省電力デバイス100または200の外側に延長し、その外側に延長する前記電線60の他端60bは、それを介して電力が供給される電力母線を有する前記電源ターミナル80、または配線盤、または回路遮断器に接続され、本発明の省電力デバイス・セット1000が、前記電源ターミナル80、または配線盤、または回路遮断器(図示せず)に電気的に接続されると、電流の流れが改善されて使用する電力量は低減する。
図7は、本発明の省電力デバイス利用時に使用電力量が低減されている実験的なデータを示すものであり、図7の表とグラフで確認されるように、本発明の省電力デバイスが人工的な電圧降下なしに電流の流れのみを改善することで電流の低減を介して電力を削減することがわかる。
一般的に、発電所から供給される電気は電力母線を介してユーザーに送られるが、送電線のインピーダンスや他のさまざまな要因のために正弦波の波形が歪曲されて、電気エネルギーの損失が発生する。上記のように、前記省電力デバイスは電流の流れを改善し、前記歪曲した正弦波の波形を補正して、電気の使用者(家庭、工場、オフィス、店舗および同種のもの)が使用する消費電力を削減することができる。
なお、前記省電力デバイスは、実際の電気の使用者に供給される電力母線の種類に応じて単相2線式、3相3線式、または3相4線式用に構成する必要があるので、図1及び図2の省電力デバイス100は、1つの単体モジュールからなり、かかる単体モジュール100、200、300及び400は省電力デバイス・セット1000に組み込まれて電力母線に接続される。
図3、図4、図5及び図6に示したように、前記電力母線が単相2線式の場合、2つの省電力デバイス100及び200は前記電源ターミナル80で提供されている2本の電力線(図4のL及びN)にそれぞれ電気的に接続され(図3及び図4を参照)、前記電力母線が3相4線式の場合、4つの省電力デバイス100、200、300及び400は前記電源ターミナル80で提供されている4本の電力線(図6のR、S、T及びN)にそれぞれ電気的に接続される(図5及び図6を参照)。かかる構成により、本発明の前記省電力デバイス・セット1000の絶縁特性、安全性及び省電力効果を最大化できるという利点が得られる。
なお、具体的には図示していないが、図1に示した単一の省電力デバイス100での複数の導電板40と電線60とは、電力母線における電力線の数に対応して設けることができるので、前記省電力デバイスを前記電源ターミナル80、または前記配線盤や回路遮断器に接続することができる。
例えば、前記電源ターミナル80が単相2線式の場合、2つの導電板40と、前記2つの導電板40に接続された2本の電線60とは図1の省電力デバイス100にそれぞれ設けられる。つまり、前記2本の電線60の一端は2つのターミナル70を用いて前記2つの導電板40にそれぞれ接続され、前記2本の電線60の他端は前記ケース体10の外側に延長して単相2線式の前記電源ターミナル80に接続される。前記電源ターミナル80が3相3線式、または3相4線式の場合には、前記省電力デバイス100を単相2線式の場合と同じように構成することができる。
以上では本発明を前記添付図面と当該実施形態に関連して説明したが、本発明は前記添付図面と開示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的に応じてさまざまな変更形態及び変更をなし得ることや、かかる変更形態及び変更が本発明の範囲に包含されることは当業者であれば容易に理解できよう。

Claims (7)

  1. 省電力デバイスにおいて、ケース体と、前記ケース体内に収容されるトルマリン中間層において、前記トルマリン中間層がトルマリン粉末、永久磁石粉末、及び水分(HO)の混合層であるトルマリン中間層と、前記ケース体内で前記トルマリン中間層の上面及び下面とにそれぞれ位置決めされて、それらの間に挟入される電離板と、前記トルマリン中間層に埋め込まれる導電板と、からなることを特徴とする省電力デバイス。
  2. モルガナイト粉末からなるモルガナイト粉末層を前記ケース体の上部内壁と下部内壁とにさらに含み、そこで前記各電離板が前記トルマリン中間層と前記モルガナイト粉末層間の界面に位置決めされることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記省電力デバイスの単体モジュールが電力母線の種類に応じて省電力デバイス・セットに組み込まれるとともに、前記電力母線に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。
  4. 前記電力母線が単相2線式の場合に前記省電力デバイスの2つの単体モジュールが2本の電力線にそれぞれ設けられて電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記電力母線が3相4線式の場合、前記省電力デバイスの4つの単体モジュールが4本の電力線に設けられてそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載のデバイス。
  6. 前記電力母線が3相3線式の場合、前記省電力デバイスの3つの単体モジュールが3本の電力線に設けられてそれぞれ電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載のデバイス。
  7. 前記ケース体は下部ハウジングと上部カバーとからなり、それらが互いに分離・接合することを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。
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