KR100949146B1 - 마찰전기를 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰전기를 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체A와, 상기 물체A와 마찰에 의해 대전되는 물체B와, 상기 물체A와 접해 있는 도체A와, 상기 물체B와 접해 있는 도체B와, 상기 도체A에 연결되어 있는 인출선A와, 상기 도체B에 연결되어 있는 인출선B를 갖되, 상기 물체A와 상기 물체B는 서로 마찰될 수 있도록 근접하게 위치시켜 발전을 하도록 하므로써 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 아주 약한 바람이 불거나 난류(亂流)가 발생하는 곳 또는 바람의 풍속이 수시로 바뀌는 상태에서도 발전을 할 수 있으며, 통상의 블레이드의 회전에 의해 발전을 하는 발전장치보다 발전량이 많은 효과가 있는 마찰전기를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

마찰전기, 정전기, 발전

Description

마찰전기를 이용한 발전장치{GENERATOR USING FRICTIONAL ELECTRICITY}

본 발명은 마찰전기를 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체A와, 상기 물체A와 마찰에 의해 대전되는 물체B와, 상기 물체A와 접해 있는 도체A와, 상기 물체B와 접해 있는 도체B와, 상기 도체A에 연결되어 있는 인출선A와, 상기 도체B에 연결되어 있는 인출선B를 갖되, 상기 물체A와 상기 물체B는 서로 마찰될 수 있도록 근접하게 위치시켜 발전을 하도록 하므로써 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 아주 약한 바람이 불거나 난류(亂流)가 발생하는 곳 또는 바람의 풍속이 수시로 바뀌는 상태에서도 발전을 할 수 있으며, 통상의 블레이드의 회전에 의해 발전을 하는 발전장치보다 발전량이 많은 효과가 있는 마찰전기를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

기존에는 마찰전기를 이용한 풍력 발전장치는 없으며, 어느 속도 이상의 바람이 불때 블레이드를 회전시키고, 블레이드의 회전력을 발전기의 회전자로 전달하 여 발전을 하는 기술들이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 블레이드를 회전시켜 발전하는 기술은 상당한 속력의 바람이 불어야 발전이 가능하여, 일정한 속도 이상의 바람이 상시로 부는 지역(대관령, 제주도, 바닷가 등)에 설치가 가능하며, 바람의 속도가 낮은 곳에서는 난류(亂流)가 발생하여 블레이드가 제대로 회전하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명에서는 바람의 속도가 낮거나, 난류가 발생하거나, 바람의 속도가 수시로 바뀌는 곳에서도 발전을 할 수 있는 발전장치를 개발하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 발전장치는,

물체A와, 상기 물체A와 마찰에 의해 대전되는 물체B와, 상기 물체A와 접해 있는 도체A와, 상기 물체B와 접해 있는 도체B와, 상기 도체A에 연결되어 있는 인출선A와, 상기 도체B에 연결되어 있는 인출선B를 갖되, 상기 물체A와 상기 물체B는 서로 마찰될 수 있도록 근접하게 위치시켜 발전을 한다.

상기 인출선A와 상기 인출선B에 연결되어 있는 축전지를 갖는 것이 바람직하다.

상기 인출선A와 상기 축전지 사이 또는 상기 인출선B와 상기 축전지 사이에 는 전류 또는 전자를 한 방향으로만 흐르게 하는 다이오드가 개재되어 있는 것이 바람직하다.

상기 다이오드는 정류다이오드인 것이 바람직하다.

상기 물체A와 물체B 중 적어도 어느 하나는 실이 직조되거나 얇게 성형되어 바람에 흩날리는 재질인 것이 바람직하다. 상기 직조되거나 얇게 성형된 물체A 또는 물체B와 접해있는 도체A 또는 도체B도 직조되거나 얇게 성형되어 바람에 흩날리는 재질인 것이 바람직하다.

상기 물체A는 실이 직조된 것이며 상기 물체A의 중심부에는 도체A가 코어로 들어 있거나, 물체B는 실이 직조된 것이며 상기 물체B의 중심부에는 도체B가 코어로 들어 있는 것이 바람직하다. 상기 물체A 또는 물체B는 중간중간이 파여 상기 도체A 또는 도체 B가 외부로 노출되어 있는 것이 바람직하다.

상기 물체A는 실로 되어 있으며, 상기 물체A에는 상기 도체A가 중심부에 코어로 위치하며, 상기 물체A는 다수가 회전축에 연결되어 있으며, 상기 회전축에는 날개가 연결되어 바람에 의해 회전하는 것이 바람직하다. 상기 물체A는 중간중간이 파여 상기 도체A가 외부로 노출되어 있는 것이 바람직하다. 상기 물체B는 상기 회전축으로부터 소정 거리 이격된 외곽에 관의 형태로 상기 물체A를 감싸고 있는 것이 바람직하다.

상기 물체A는 2장의 물체B의 사이에 위치하며, 상기 물체A는 직조되거나 얇게 성형되어 바람에 흩날리는 재질이며, 상기 2장의 물체B는 판 형상인 것이 바람직하다. 상기 물체A는 실이 직조된 것이며, 상기 실의 중심부에는 도체A가 코어로 들어있거나, 상기 물체A는 2장의 직조물로 이루어져 있으며, 상기 2장의 직조물 사이에는 도체A가 개재되어 있는 것이 바람직하다. 상기 2장의 물체B는, 상기 판의 면과 수직으로 통공이 형성된 것이 바람직하다.

상기 물체A는 실의 형태이며 상기 물체A의 중심부에는 도체A가 코어로 들어 있거나, 상기 물체B는 실의 형태이며 상기 물체B의 중심부에는 도체B가 코어로 들어 있는 것이 바람직하다. 상기 물체A 또는 물체B는 중간중간이 파여 상기 도체A 또는 도체B가 외부로 노출되어 있는 것이 바람직하다.

상기 물체A는 실의 형태이며 상기 물체A가 상기 도체A를 외부에서 감싸고 있거나, 상기 물체B는 실의 형태이며 상기 물체B가 상기 도체B를 외부에서 감싸고 있는 것이 바람직하다.

여기서, '물체A' 또는 '물체B'에서 '물체'는, 다른 물체와의 마찰에 의해서 마찰전기가 생성되는 것을 의미한다. 마찰전기와 관련된 것으로는 '대전열'이 있으며, 대전열은 (+)털가죽-상아-수정-유리-명주-나무-솜-고무-유황-에보나이트(-)이며, 좌측에 위치한 물체와 우측에 위치한 물체를 마찰시키면, 좌측에 위치한 물체는 +로 대전되고 우측에 있는 물체는 -로 대전되는 것으로 알려져 있다.

'물체A'와 '물체B'는, 대전열상에서 서로 다른 곳에 위치하는 물체를 가리키며, 상기 대전열에 기재되지 않은 것이라도 다른 물체와 마찰에 의해 마찰전기가 생성되는 모든 물체를 의미한다.

이하, 본 명세서에서 동일하게 사용된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 바람에 의해 회전하는 회전날개가 없어도 발전을 할 수 있으며, 아주 약한 바람이 불거나 난류(亂流)가 발생하는 곳 또는 바람의 풍속이 수시로 바뀌는 상태에서도 발전을 할 수 있으며, 통상의 블레이드의 회전에 의해 발전을 하는 발전장치보다 발전량이 많은 효과가 있다.

이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도1은 본 발명의 개략적인 개념도이다.

도1을 살펴보면, 본 발명은 물체A(10), 물체B(20), 도체A(12), 도체B(22), 인출선A(14), 인출선B(24), 축전지(30), 다이오드(40)로 구성된다.

물체A(10)와 도체A(12)는 접촉되어 있다. 필요에 따라서는 물체A(10)와 도체A(12)는 접착되어 있을 수도 있다.

물체B(20)와 도체B(22)도 접촉되어 있다. 필요에 따라서는 물체B(20)와 도체B(22)도 접착되어 있을 수도 있다.

도체A(12)와 도체B(22)에는 각각에 인출선A(14), 인출선B(24)이 있다.

인출선A(14), 인출선B(24)는 축전지(30)에 전기적으로 연결(도체로 연결)되 어 있으며, 중간에 다이오드(40)가 삽입되어 있다.

물체A(10)와 도체A(12) 또는 물체B(20)와 도체B(22) 중 적어도 어느 하나는 바람에 의해 흩날릴 수 있는 직조물, 실 등의 형태로 되어 있다.

바람이 불면, 물체A(10)와 물체B(20)는 마찰이 일어난다. 이때, 도체A(12)는 물체B(20)와 접촉되지 않으며, 도체B(22)는 물체A(10)와 접촉되지 않는다. 당연히 도체A(12)와 도체B(22)도 직접 접촉되지 않도록 되어 있다.

물체A(10)와 물체B(20)가 마찰되면, 어느 한 쪽은 (+)로 대전되고, 다른 한 쪽은 (-)로 대전된다.

정전기는 물체의 표면을 따라 확산되므로, 물체A(10)와 물체B(20)에 축적된 전하는 각각 도체A(12)와 도체B(22)를 대전시킨다. 즉, 도체A(12)와 도체B(22) 중 어느 한 쪽은 전자밀도가 높아지고, 다른 한쪽은 정공밀도가 높아(전자밀도가 낮아짐)진다. 도체A(12)와 도체B(22)에는 전위차가 발생하여, 도체A(12)와 도체B(22)에 인출선A(14), 인출선B(24)를 통해 연결된 축전지(30)를 충전시킨다.

인출선A(14), 인출선B(24)에는 가로등과 같은 부하가 연결되어 직접 전구를 켜는 등의 일을 하도록 할 수도 있다. 또한, 인출선A(14), 인출선B(24)에서 전선을 연결하여 외부로 송전을 할 수도 있다.

다이오드(40)는 정류다이오드로서 어느 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 한다. 다이오드(40)를 사용하는 것은 전류가 반대로 흘러 축전지(30)가 방전되는 것을 방지하기 위함이다.

도면에서 물체A(10), 도체A(12), 물체B(20), 도체B(22)는 공중에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이므로 개략적으로 도시한 것이며, 실제로는 물체A(10), 도체A(12), 물체B(20), 도체B(22)는 상부 또는 하부에 지지대가 있어 고정되며, 적어도 어느 하나는 바람에 의해 움직일 수 있는 형태로 고정되어 있다.

도2는 도1에서 물체A(10), 도체A(12), 물체B(20), 도체B(22)를 입체적으로 본 분해사시도이다.

도2에서 물체A(10)와 도체A(12)는 서로 떨어져 있는 것으로 도시되어 있으나 실제로는 접촉되거나 부착되어 있으며, 물체B(20)와 도체B(22)도 서로 접촉되거나 부착되어 있다.

물체A(10)와 물체B(20)은 바람이 불지 않을 때는 소정 간격 이격되어 있거나 근접하여 있을 수 있으나, 바람이 불면 물체A(10)와 물체B(20)는 계속 마찰이 발생하도록 서로 대향하고 있어야 한다.

도1 또는 도2에서 물체A(10)와 물체B(20) 평면의 형상을 하고 있으나, 필요에 따라서는 실(선)의 형태, 입체적인 형태를 할 수 있다.

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도3은 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 사시도이다.

도3을 살펴보면, 물체B(20)가 도체B(22)와 부착되어 있으며, 이러한 물체B(20) 2장이 서로 대향하고 있다. 2장의 물체B(20)의 사이에 2장의 물체A(10)와 그 사이에 도체A(12)가 접착된 형태로 위치하고 있다.

물체B(20)은 판상이며, 물체A(10)는 직조물 형태이다.

물체B(20)와 도체B(22)의 판에는 통공(28)이 형성되어 있다.

바람이 불면, 2장의 물체B(20)의 사이 또는 통공(28)으로 통과하며, 물체A(10)와 도체A(12)의 결합체를 흩날리게 하고, 물체A(10)와 물체B(20)가 마찰을 일으키게 한다.

물체A(10), 물체B(20)에 축적된 마찰전기(정전기)는 표면을 따라 도체A(12)와 도체B(22)로 확산되며, 도체A(12)와 도체B(22)에 하전된 전기는 축전지(30)를 충전시킨다.

물체B(20)와 도체B(22)에 한겹의 물체B(20)을 추가하여 물체B(20)-도체B(22)-물체B(20)의 결합체를 만들고, 상기 결합체를 다수개 적층하고, 상기 결합체의 사이에 물체A(10)-도체A(12)-물체A(10)의 결합체를 위치시켜 제작할 수도 있다.

도면에서 물체B(20)-도체B(22)의 결합체와, 물체A(10)-도체A(12)-물체A(10)의 결합체는 상부 또는 하부가 다른 지지대에 고정되어 제작되어야 한다. 특히 물체A(10)-도체A(12)-물체A(10)의 결합체는 직물제이므로 상부에 고정되어야 한다.

도4는 본 발명에 따른 제3실시예를 도시한 사시도이다.

도4는 도4에서 물체A(10)-도체A(12)-물체A(10)의 결합체를 변형시킨 것이다.

도4에서는 상부에 접속부재(16)을 위치시키고, 상기 접속부재(16)에 물체A(10)가 도체A(12)를 감싼 실 형태의 결합체가 부착되어 있다.

접속부재(16)와 도체A(12)는 도6에 도시된 바와같이 연결부재(17)에 의해 연결되어 물체A(10)와 도체A(12)의 결합체가 자유롭게 운동(흩날림)할 수 있도록 되어 있다.

도체A(12)로부터 인출선(14)까지는 전기적으로 연결(도체)되어 있어야 한다.

도체A(12)에는 물체A(10)가 촘촘히 감싸고 있어 도체A(12)가 물체B(20) 또는 도체B(22)와 접촉할 기회가 차단되어야 한다.

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도5는 본 발명에 따른 제4실시예를 도시한 사시도이다.

도5는, 물체A(10)와 도체A(12)의 결합체 및 물체B(20)와 도체B(22)의 결합체를 모두 실의 형태로 한 실시예이다.

도5를 살펴보면, 물체A(10)와 도체A(12)의 결합체는 도체A(12)를 물체A(10)가 직조되어 감싸는 형태를 하고 있다. 물체B(20)와 도체B(22)의 결합체는 물체B(20)의 내부에 도체B(22)가 코어로 들어 있으며, 물체B(20)에 구멍이 뚫려 외부로 도체B(22)가 외부로 노출된 형태를 하고 있다.

물체A(10)와 도체A(12)의 결합체는 접속부재(16)에 걸려 있으며, 물체B(20)와 도체B(22)의 결합체는 접속부재(26)에 걸려 있다.

물체A(10)와 도체A(12)의 결합체와 접속부재(16)의 결합관계는 도6에 도시된 바와같이 연결부재(17)에 의해 연결되어 상기 결합체의 운동이 자유롭게 되어 있으며, 물체B(20)와 도체B(22)의 결합체와 접속부재(26)의 결합관계도 도6과 동일하거나 유사한 방법을 사용할 수 있다.

필요에 따라서는 접속부재(16)와 도체A(12)를 직접 연결하거나, 접속부재(26)와 도체B(22)를 직접 연결할 수도 있다. 이런 경우는 도체A(12)나 도체B(22)가 연성이 높은 것이 바람직하다.

접속부재(16, 26)는 도체인 것이 바람직하며, 접속부재(16, 26)가 도체가 아닌 경우에는 도체A(12)와 인출선A(14), 도체B(22)와 인출선B(24)가 전기적으로 연결되어 있어야 한다.

도5와 같이 구성한 상태에서, 바람이 불면 물체A(10)와 물체B(20)가 흔들려 서로 마찰이 일어나고, 물체A(10)와 물체B(20) 사이에 대전된 정전기는 도체A(12)와 도체B(22)에 확산되고, 인출선들(14, 24)을 통하여 축전지로 충전된다.

도6은 접속부재와 도체A가 서로 자유롭게 움직일 수 있는 연결 상태를 도시한 예시도이다.

접속부재(16) 또는 도3의 축(50)에 도체A(12)가 연결되기 위해 연결부재(17)이 고리형태로 위치한다.

연결부재의 한쪽 끝은 접속부재(16) 또는 축(50)에 연결되어 있다.

연결부재(17)와 접속부재(16), 축(50)은 도체인 것이 바람직하다. 연결부재(17)가 도체가 아닌 경우에는 도체A(12)를 인출선A(14)까지 전기적으로 연결시켜야 한다.

도6은 물체B(20), 도체B(22), 접속부재(26)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도1 내지 도6에 도시된 내용은 필요에 따라 다양한 형태로 조합되어 새로운 실시예가 만들어질 수 있다.

도1은 본 발명의 개략적인 개념도.

도2는 도1에서 물체A, 도체A, 물체B, 도체B를 입체적으로 본 분해사시도.

도3은 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 사시도.

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도4는 본 발명에 따른 제3실시예를 도시한 사시도.

도5는 본 발명에 따른 제4실시예를 도시한 사시도.

도6은 접속부재와 도체A가 서로 자유롭게 움직일 수 있는 연결 상태를 도시한 예시도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ***

10. 물체A 12. 도체A 14. 인출선A

16. 접속부재 17. 연결부재

20. 물체B 22. 도체B 24. 인출선B

26. 접속부재 28. 통공

30. 축전지 40. 다이오드

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Claims (18)

1. 발전장치에 있어서,

   물체A와,

   상기 물체A와 서로 마찰될 수 있도록 근접하여 위치하며, 상기 물체A와 마찰에 의해 서로 대전되는 물체B와,

   상기 물체A와 상기 물체B 중 상기 물체A와 접하도록 위치한 도체A와,

   상기 물체A와 상기 물체B 중 상기 물체B와 접하도록 위치한 도체B를 갖되,

   상기 물체A와 상기 물체B 중 적어도 어느 하나는 실의 형태 또는 직조물 형태이거나 얇게 성형되어 바람에 흩날리는 재질이며,

   상기 물체A와 상기 물체B 중 적어도 어느 하나가 바람에 흩날려 서로 마찰됨에 따라 상기 물체A와 상기 물체B는 서로 반대 극성으로 대전되고,

   상기 물체A와 상기 물체B에서 상기 도체A와 상기 도체B로 전자 또는 정공이 확산되므로써, 상기 도체A와 상기 도체B의 사이에 전기가 발생하는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도체A에는 인출선A를 통하여 연결되고, 상기 도체B에는 인출선B를 통하여 연결되어 있는 축전지를 포함하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 인출선A와 상기 축전지 사이 또는 상기 인출선B와 상기 축전지 사이에 는 전류 또는 전자를 한 방향으로만 흐르게 하는 다이오드가 개재되어 있는 마찰전기를 이용한 발전장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 다이오드는 정류다이오드인 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 물체A는 실이 직조된 것이며 상기 물체A의 중심부에는 도체A가 코어로 들어 있거나, 물체B는 실이 직조된 것이며 상기 물체B의 중심부에는 도체B가 코어로 들어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 물체A 또는 물체B는 중간중간이 파여 상기 도체A 또는 도체B가 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 물체A는 2장의 물체B의 사이에 위치하며,

   상기 물체A는 직조되거나 얇게 성형되어 바람에 흩날리는 재질이며,

   상기 2장의 물체B는 판 형상인 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 물체A는 실이 직조된 것이며, 상기 실의 중심부에는 도체A가 코어로 들어있거나,

   상기 물체A는 2장의 직조물로 이루어져 있으며, 상기 2장의 직조물 사이에는 도체A가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 2장의 물체B는, 상기 판의 면과 수직으로 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 2장의 물체B는, 상기 판의 면과 수직으로 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 물체A는 실의 형태이며 상기 물체A의 중심부에는 도체A가 코어로 들어 있거나, 상기 물체B는 실의 형태이며 상기 물체B의 중심부에는 도체B가 코어로 들어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 물체A 또는 물체B는 중간중간이 파여 상기 도체A 또는 도체B가 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 물체A는 실의 형태이며 상기 물체A가 상기 도체A를 외부에서 감싸고 있거나, 상기 물체B는 실의 형태이며 상기 물체B가 상기 도체B를 외부에서 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 발전장치.
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