KR100980460B1 - 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스는 압전소자가 내부에 수용되는 제1하우징과, 제1하우징과 조립되며 외부로부터 인가되는 외력을 상기 압전소자에 전달하기 위한 소자접촉부를 갖는 제2하우징을 포함하되, 제1하우징은 소자접촉부와 접촉하는 압전소자의 반대측에 유격홈을 더 구비하여 외력 인가 시 압전소자가 밴딩될 수 있도록 하기 때문에, 종래와 장착 케이스의 사이즈가 동일하더라도 보다 큰 전기에너지를 효과적으로 형성할 수 있다.

Description

전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스{Housing for securing piezoelectric element generating electric energy}

본 발명은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기에너지 발생용 압전소자를 산업 제품에 쉽게 활용하기 위한 장착 케이스에 관한 것이다.

통상 압전소자는 외부 압력이 가해졌을 때 전압을 발생시키며, 전계가 인계되면 기계적인 변형이 일어나는 소자이다. 수정, 전기석, 로셸염 등이 일찍부터 압전소자로서 이용되었으며, 근래에 개발된 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등의 인공결정도 압전성이 뛰어나다고 알려져 있다.

이러한 압전소자는 그 응용범위가 다양하지만 단독으로 사용하기는 곤란하기 때문에, 실제 사용할 때는 압전소자를 안전하게 실장할 수 있는 케이스가 필수적으로 요구된다.

압전소자 케이스의 일례로 본 발명자가 출원한 한국 등록실용신안 제20-434043호에 기재되어 있는 전류-전압 발생용 적층형 압전소자 장착용 케이스를 들 수 있다. 이 장착용 케이스는 내부에 압전소자가 실장되는 상부 하우징과, 상부 하 우징과 결합되며 외부의 하중을 내부 압전소자로 전달하기 위한 외부하중 인가판이 장착되는 하부 하우징을 구비하고 있다.

그런데, 종래 압전소자 장착용 케이스들은 통상 다른 제품에 부품용으로 사용될 수 있도록 사이즈가 콤팩트하기 때문에 내부에 실장되는 압전소자에 부가되는 외력이 그리 크지 않으며, 이로 인해 출력되는 전기에너지도 약할 수밖에 없다는 구조적 단점이 존재한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 콤팩트한 사이즈에서 보다 큰 전기에너지를 발생시킬 수 있는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스는 압전소자가 내부에 수용되는 제1하우징과, 제1하우징과 조립되며 외부로부터 인가되는 외력을 상기 압전소자에 전달하기 위한 소자접촉부를 갖는 제2하우징을 포함하고, 제1하우징은 소자접촉부와 접촉하는 압전소자의 반대측에 압전소자의 밴딩을 위한 유격홈을 더 구비한다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 소자접촉부의 사이즈는 적어도 유격홈의 사이즈보다 작다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 제1하우징은 적어도 하나 이상의 관통홀을 구비하고, 관통홀에는 압전소자에서 발생되는 전기에너지를 외부로 전달하기 위한 길이가변성 전도성부재가 삽입된다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 전도성부재는 코일 스프링을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 제1하우징은 외부에 도전플레이트를 구비하고, 도전플레이트는 상기 전도성부재와 접촉된다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 제1하우징의 내부는 절연몰딩재로 충진된다.

또한 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 제2하우징은 소자접촉부의 반대측에 밴딩홈을 구비한다.

본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스는 압전소자에 외력을 전달하는 소자접촉부와, 압전소자가 실장되는 하우징에 형성되는 유격홈을 이용하여 외력 인가 시 압전소자가 밴딩되기 때문에, 종래와 사이즈가 동일하더라도 보다 큰 전기에너지를 형성할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스를 도시한 분해사시도이며, 도 2는 도 1의 결합단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 장착 케이스는 압전소자(10)가 내부에 수용되는 제1하우징(20)과, 제1하우징(20)과 조립되는 제2하우징(30)을 구비한다.

제1하우징(20)은 상부가 개방된 원통형 몸체를 가지며, 내부에 압전소자(10)를 실장할 수 있도록 공간을 구비한다. 제1하우징(20)의 바닥에는 실장되는 압전소자(10)의 요동을 방지하기 위한 안착홈(22)이 마련되어 있으며, 압전소자(10)를 제외한 제1하우징(20)의 내부 공간에는 습기 방지를 위한 실리콘이나 에폭시와 같은 절연몰딩재가 충진된다.

제2하우징(30)은 제1하우징(20)의 개방된 상부에 결합되며, 내부에는 외부로부터 인가되는 외력을 압전소자(10)에 전달하기 위한 소자접촉부(32)를 갖는다. 또한, 제2하우징(30)은 외력을 소자접촉부(32)를 통해 압전소자(10)에 전달할 수 있도록 제1하우징(20)과 어느 정도 유격을 가지고 결합해야 하는데, 이러한 결합방식은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 돌기(34)와 홈(24)을 이용하거나 그외 다양하게 변형될 수 있다. 자세한 것은 후술한다.

제1하우징(20)의 안착홈(22)과 제2하우징(30)의 소자접촉부(32)에 의해 상하부가 지지되는 압전소자(10)는 제2하우징(30)을 통해 외력이 인가되면 기계적 변형이 발생하고, 이는 다시 전기에너지를 변환된다. 발생된 전기 에너지는 제1하우징(20)에 적어도 하나 이상 마련되는 관통홀(26)에 삽입되는 전도성부재(40)를 통해 외부로 전달된다.

전도성부재(40)로는 외적 변형이 발생하는 압전소자(10)에 대응할 수 있도록 길이가 가변되는 코일 스프링 등이 바람직하다. 코일 스프링은 스프링 자체로 설치되거나 또는 시계핀과 같이 내부에 스프링이 내장되어 양단의 길이가 가변되는 형태도 적용될 수 있다.

일단이 압전소자(10)에 전기적으로 접촉되어 있는 전도성부재(40)의 타단은 제1하우징(20)의 외부에 마련되는 도전 플레이트(50)와 전기적으로 접촉된다. 도전 플레이트(50)는 본 발명의 압전소자 장착 케이스가 각종 산업 제품에 쉽게 응용될 수 있도록 제1하우징(20)의 외형을 크게 벗어나지 않는 정도 예컨대, 제1하우징(20)에 슬라이딩 장착되는 호 형상의 판으로 마련된다.

본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스는 한정된 공간에서 압전소자(10)의 기계적 변형량을 증가시킬 수 있도록 제2하우징(30)의 소자접촉부(32)가 외측으로부터 내측으로 테이퍼지게 마련된다. 즉, 실질적으로 압전소자(10)와 접촉하는 사이즈(면적)가 작아지도록 되어 있다. 그리고, 소자접촉부(32)와 접촉하는 압전소자의 반대측인 제1하우징(20) 바닥에 마련되는 안착홈(22)에는 압전소자(10)의 외곽을 제외한 밑면이 제1하우징(20) 바닥과 접촉하지 않도록 도 2에 도시된 바와 같은 유격홈(28)이 마련되어 있다.

따라서, 외력이 인가되면 소자접촉부(32)는 압전소자(10)의 중심측을 국부적으로 가압하게 되고, 그에 따라 압전소자(10)는 유격홈(28)과 접촉하는 측의 일면이 아래쪽으로 눌리면서 밴딩되어, 결과적으로 압전소자(10)의 기계적 변형량이 늘어나게 된다.

압전소자(10)의 밴딩이 용이하게 이루어질 수 있도록 유격홈(28)의 사이즈(H)는 소자접촉부(32)의 사이즈(L)보다 적어도 작은 것이 바람직하며, 나아가 외력을 효과적으로 전달할 수 있도록 소자접촉부(32)의 반대측인 제2하우징(30)의 외측 중심에는 밴딩홈(36)이 마련된다. 밴딩홈(36)은 외력 증가 시 체적이 감소하면 서 증가된 힘이 소자접촉부(32)에 집중되도록 한다.

여기서, 상기 실시예에서는 압전소자(10)를 내장하는 제1,2하우징(20,30)이 원통 형상을 가진 것으로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 마찬가지로, 제1하우징(20)과 제2하우징(30)을 결합하는 돌기(34)와 홈(24)의 결합 방식도 이에 한정되지 않고 억지끼워맞춤, 회전 끼움(조립한 후 일방향으로 회전시킴으로서 락이 걸리는 형태), 삼각형 돌기(조립은 용이하지만 해체가 어려운 형태) 등 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.

아울러, 상기와 같이 구성되는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 실제 사용례는 도면으로 도시하지는 않았지만, 예를 들어 신발에 설치될 경우 워킹 시 체중 이동에 의해 발생하는 하중을 외력으로 전달받아 전기에너지로 변환시킴으로써 휴대폰의 충전이나 물리적 치료 등에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 결합 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명*

10..압전소자 20..제1하우징

22..안착홈 26..관통홀

30..제2하우징 32..소자접촉부

36..밴딩홈 40..전도성부재

50..도전플레이트

Claims (8)

1. 상부가 개방된 원통형 몸체를 가지며 내부에는 압전소자가 수용되는 공간을 구비하고 공간의 바닥에는 압전소자의 하부를 지지하는 안착홈을 마련하고 있는 제1하우징과, 상기 제1하우징의 개방된 상부에 유격을 가지고 결합하며 외부로부터 인가되는 외력을 상기 압전소자에 전달하기 위해 상기 압전소자의 상부를 지지하는 소자접촉부를 갖는 제2하우징을 포함하되,

   상기 제1하우징의 안착홈에는 외력에 의한 압전소자의 밴딩 시 상기 압전소자의 외곽을 제외한 밑면이 제1하우징 바닥과 접촉하지 않도록 하는 유격홈이 더 마련하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소자접촉부의 면적은 적어도 유격홈의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1하우징은 적어도 하나 이상의 관통홀을 구비하고,

   상기 관통홀에는 압전소자에서 발생되는 전기에너지를 외부로 전달하기 위한 길이가변성 전도성부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전도성부재는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제1하우징은 외부에 도전플레이트를 구비하고,

   상기 도전플레이트는 상기 전도성부재와 접촉되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1하우징의 내부는 절연몰딩재로 충진되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제2하우징은 소자접촉부의 반대측 외측 중심에 밴딩홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.
8. 제 1항 내지 제7항 중 어느 하나로 이루어진 압전소자 장착 케이스는 신발에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스.

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