KR101015259B1

KR101015259B1 - 전기 에너지 개선 장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101015259B1
Application number: KR1020100080452A
Authority: KR
Inventors: 서성민; 배창한; 이덕형
Original assignee: 주식회사 튜풀테크놀러지; 배창한; 서성민
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2011-02-16
Also published as: WO2012023677A1; CN102377181A

Abstract

본 발명에 따른 전류 에너지 개선장치는 간격을 두고 서로 나란히 배치된 구리로 된 한쌍의 도전판; 상기 도전판의 양단을 지지하기 위한 고정바; 상기 도전판을 몰딩하여 상기 도전판에 전기가 인가될 경우에 전기장이 원활하게 발생되게 하는 세라믹 유전체; 상기 고정바와 상기 도전판을 지지하고 상기 세라믹 유전체의 몰딩형상을 유지하기 위한 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 있는 상기 도전판을 하우징 외부의 전원측에 연결하기 위한 인입선으로 구성되고, 상기 세라믹 유전체는 SiO₂50 내지 80 중량비와, Al₂O₃10 내지 30 중량비, Fe₂O₃2 내지 5중량비와, K₂O 2 내지 5중량비와, CaO 1 내지 4중량비와, MgO 1 내지 4중량비와, Na₂O 2 내지 5중량비와, BaO 0.01 내지 3중량비와, TiO₂0.01 내지 3중량비로 이루어진 것이다.

Description

전기 에너지 개선 장치 및 그 제조방법{ DEVICE FOR IMPROVEMENT OF VOLTAIC ENERGY AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 상용 교류전원을 이용하는 가정이나 산업체에서 전기의 흐름을 개선하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 소자를 이용하여 부하측으로 흐르는 전기흐름을 개선함으로써 전원에 존재하는 잡음을 제거하고 안정화시킬 수 있는 전기 에너지 개선 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

각 가정이나 산업체에서 에너지원으로 사용하는 상용 교류전기는 발전소로부터 송전용 변전소와 배전용 변전소를 거쳐 일반 수용가에게 전송되기까지의 송전환경에 따라 다양한 형태의 잡음과 변동이 포함되어 있다. 따라서 양질의 전기를 공급하기 위한 노력이 계속되고 있으나 수용가측의 부하 특성이 다양하고, 송전환경이 워낙 다양하다 보니 최적으로 조건을 맞추기 어려운 문제점이 있다.

그리고 인입되는 전기에 잡음이 많이 포함될 경우에는 효율이 떨어져 전기 에너지의 낭비가 발생되고, 전자파 발생에 따른 유해한 환경이 조성되며, 각종 장비의 오동작을 일으키는 원인이 되기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 가정이나 산업체에서 사용되는 전기의 흐름을 개선할 수 있는 전기 에너지 개선장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 간격을 두고 서로 나란히 배치된 구리로 된 한쌍의 도전판; 상기 도전판의 양단을 지지하기 위한 고정바; 상기 도전판을 몰딩하여 상기 도전판에 전기가 인가될 경우에 전기장이 원활하게 발생되게 하는 세라믹 유전체; 상기 고정바와 상기 도전판을 지지하고 상기 세라믹 유전체의 몰딩형상을 유지하기 위한 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 있는 상기 도전판을 하우징 외부의 전원측에 연결하기 위한 인입선으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징 내부에는 구리 재질의 메쉬망이 부착되어 있고, 상기 하우징의 내부 빈 공간은 세라믹 유전체가 꽉 채워져 몰딩된 구조로 되어 있으며,

상기 세라믹 유전체는 SiO₂50 내지 80 중량비와, Al₂O₃10 내지 30 중량비, Fe₂O₃2 내지 5중량비와, K₂O 2 내지 5중량비와, CaO 1 내지 4중량비와, MgO 1 내지 4중량비와, Na₂O 2 내지 5중량비와, BaO 0.01 내지 3중량비와, TiO₂0.01 내지 3중량비로 이루어진 것이다.

또한, 상기 전기 에너지 개선장치의 용량은 10pF 내지 1000pF이며, 상기 하우징은 프라스틱이나 철로 이루어진 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 전선을 준비하는 단계; 세라믹 분말을 준비하는 단계; 하부 케이스를 준비하는 단계; 하부 케이스에 기구물을 안착시키는 단계; 기구물과 전선을 연결하는 단계; 혼합비표에 의해 광물질을 투입하면서 세라믹 분말을 몰딩수지와 함께 교반하여 세라믹 반죽을 형성하는 단계; 세라믹 반죽을 하부 케이스에 주입량표에 따라 주입하여 몰딩하는 단계; 몰딩된 세라막 반죽을 경화시키는 단계; 및 하부 케이스와 상부 케이스를 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치를 전기를 사용하는 가정이나 산업체에서 전원선과 연결할 경우에 전원에 포함된 잡음을 흡수하고 부하측으로 흐르는 전류 흐름을 개선함으로써 효율을 향상시켜 부하의 특성에 따라 대략 3 내지 15% 정도의 전력손실을 개선하는 효과를 제공할 수 있다. 예컨대, 부하가 저항성인 경우에는 3~5%, 리액턴스(XC,XL)성인 경우에는 6~10% 개선되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치를 사용할 경우에는 전원에 포함된 노이즈들이 제거됨으로써 장비의 오동작을 방지할 수 있고, 전자파 억제를 통해 보다 자연 친화적인 환경을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 내부 사시도,
도 3은 본 발명에 따라 세라믹 유전체가 몰딩된 장치의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 제조 공정도,
도 5는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 적용하기 전의 전기 흐름 측정 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 적용한 후의 전기 흐름 측정 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 열 상태 사진이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 내부 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따라 세라믹 유전체가 몰딩된 장치의 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치는 부하측으로 흐르는 전류의 흐름을 개선함으로써 효과적으로 전력손실을 개선하는 장치이다. 통상 전류와 저항은 서로 반대적인 작용을 하며, 전압과 전류가 같은 위상에 존재한다면 전력손실이 발생되지 않을 것이다. 그러나 실제에 있어서 전류와 전압은 위상 차이가 발생되고, 그 위상의 변화로 인하여 저항에 의한 열손실이 발생된다. 따라서 전류 흐름으로부터 발생되는 열손실을 줄이는 것은 곧 위상차를 안정화시키는 것이므로 본 발명은 열손실을 줄이는 소재로 개발되어 실질적으로 전류의 흐름을 개선하는 장치이다.

본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치(1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 간격을 두고 서로 나란히 배치된 구리로 된 한쌍의 도전판(30a,30b)과, 도전판(30a,30b)의 양단을 지지하기 위한 고정바(40a,40b)와, 도전판(30a,30b)을 몰딩하여 도전판(30a,30b)에 전기가 인가될 경우에 전기장이 발생되게 하고 노이즈를 흡수하는 세라믹 유전체(20)와, 고정바(40a,40b)와 도전판(30a,30b)을 지지하고 세라믹 유전체(20)의 몰딩형상을 유지하기 위한 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 있는 도전판(30a,30b)을 외부의 전원측에 연결하기 위한 인입선(50)으로 구성된다. 하우징(10)의 내측에는 구리 재질의 메쉬망(12)이 부착되어 있고, 하우징(10)의 내부 빈 공간은 세라믹 유전체(20)가 꽉 채워져 몰딩된 구조로 되어 있다. 이러한 본 발명의 장치(1)는 부하(2)측으로 연결되는 전원선에 병렬로 연결되어 부하(2)측으로 흐르는 전류 흐름을 개선한다.

도 1 및 2를 참조하면, 하우징(10)은 플라스틱이나 철 등의 사각통 구조물로서 내부에 구리 재질의 메쉬망(12)이 전체적으로 부착되어 있고, 하우징(10)의 바닥면에 2개의 고정 바(40a,40b)가 나란히 위치하고 있으며, 그 고정 바(40a,40b) 위에 구리로 된 한쌍의 도전판(30a,30b)이 일정 간격을 두고 나란히 고정되어 있다.

또한 한 쌍의 도전판(30a,30b)의 일측 단부에는 하우징 외부로부터 도전판(30a,30b)으로 전기를 연결하기 위한 인입선(50)의 일단이 연결되어 있고, 인입선(50)의 타단은 가정이나 산업체의 전원선에 연결될 수 있도록 되어 있다.

한쌍의 평행한 도전판(30a,30b)에 전압을 인가하면, 도전판 사이의 세라믹 유전체(20)에 전기장이 형성되어 고온의 열을 발생시키지 않으면서(예컨대, 20℃ 이하의 미열만 발생됨) 부하측으로 흐르는 전류의 흐름을 개선할 수 있다.

하우징(10)의 내부 공간에 몰딩된 세라믹 유전체(20)의 조성물은 다음 표1과 같다.

물질	중량비(w%)	비고
SiO₂	50~80
Al₂O₃	10~30
Fe₂O₃	2~5
K₂O	2~5
CaO	1~4
MgO	1~4
Na₂O	2~5
BaO	0.01~3
TiO₂	0.01~3

본 발명에 따른 세라믹 유전체(20)를 구성하는 물질은 상기 표1과 같이 SiO₂50 내지 80 중량비와, Al₂O₃10 내지 30 중량비, Fe₂O₃2 내지 5중량비와, K₂O 2 내지 5중량비와, CaO 1 내지 4중량비와, MgO 1 내지 4중량비와, Na₂O 2 내지 5중량비와, BaO 0.01 내지 3중량비와, TiO₂0.01 내지 3중량비로 이루어지고, 여이에 미량의 광물질이 추가될 수 있다. 예컨대, MnO 0.01 내지 0.5중량비와, NiO 0.01 내지 0.3중량비와, ZnO 0.01 내지 0.5중량비와, ZrO₂0.01 내지 0.3중량비가 부가될 수 있으며, 이와 같은 조성물의 분말가루를 교반시킨 후, 몰딩수지로 반죽하여 하우징 내부에 몰딩하는 방식으로 제조된다.

본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치(1)는 도전판(30a,30b)의 크기와 간격 및 세라믹 유전체의 재질과 크기에 따라 1pF ~ 1000pF의 용량을 갖고 있는데, 1pF~10pF는 가정용으로 주로 사용하고, 10pF~100pF는 산업용으로 주로 사용할 수 있으며, 위상 보상 기능을 가져 부하측으로 흐르는 전류 흐름을 개선할 수 있다. 이러한 본 발명의 전기 에너지 개선 장치(1)는 온도보상용 소자, 고유전율 소자, 전원바이패스용 소자 등으로 사용될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치의 세라믹 유전체(20)에는 이온이 형성되어 실리콘 입자 배치를 바꾸어 이온 정렬이 되게 하며, 이온을 받아들이는 세라믹 입자가 많을수록 고조파성 노이즈를 흡수하는 효과가 증대된다. 또한 세라믹 유전체(20)를 교반기에 의해 교반시켜 서로 뭉치지 않고 퍼지게 하여 고조파 노이즈 흡수효과를 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 제조 공정도로서, 본 발명에 따른 제조절차는 와이어준비 단계(S1), 케이스준비 단계(S2), 기구물 안착단계(S3), 와이어 연결 단계(S4), 속판 코팅 단계(S5), 세라믹 분말준비 단계(S6), 교반 단계(S7), 주입 및 몰딩 단계(S8,S9), 경화 단계(S10), 상부 케이스조립 단계(S11), 검사 단계(S12)로 이루어진다.

도 4를 참조하면, 와이어(전선) 준비 단계(S1)에서는 하우징의 외부에서 내부로 전기를 인입하기 위한 전선 등을 준비하고, 케이스 준비 단계(S2)에서는 하부 케이스를 준비한 후 하부 케이스의 내부에 고정바나 도전판과 같은 기구물들을 안착시킨다(S3). 그리고 준비된 전선을 도전판에 연결한 후 속판을 코팅한다(S4,S5). 이때 속판을 사용하지 않을 경우에는 속판 코딩 단계는 생략할 수 있고, 본 발명에서 케이스의 내부에는 메쉬망이 부착되어 있다.

세라믹 분말 준비 단계(S6)에서는 원재료를 채취하여 건조 및 소성한 후 분쇄기에 투입하여 입도가 325 내지 2000메쉬(mesh)가 되도록 분쇄한 후 325 메쉬 이상되는 것은 다시 분쇄하여 전체적으로 입도가 325 메쉬 이하가 되게 한다.

교반 단계에서는 혼합비표에 의해 광물질을 투입하면서 교반하고, 몰딩수지를 넣어 반죽으로 만든 후 주입량표에 따라 주입기로 준비된 하부 케이스에 세라믹 반죽을 주입하여 몰딩한다(S7~S9).

몰딩이 완료된 후에는 경화 챔버에서 25℃ 내지 60℃ 상태에서 세라믹 반죽을 경화시키고, 경화가 완료되면 하부 케이스와 상부 케이스를 체결하여 완성한 후 검사한다(S10~S12).

[시험예 1]

본 발명에 따른 세라믹 유전체의 조성물이 다음 표 2와 같은 경우에 가정용 전원에 연결 전/후의 시험결과는 다음과 같다.

물질	중량비(w%)	비고
SiO₂	71.23
Al₂O₃	14.5
Fe₂O₃	3.44
K₂O	3.56
CaO	1.40
MgO	1.45
Na₂O	3.00
BaO	0.07
MnO	0.26
NiO	0.02
TiO₂	0.43
ZnO	0.10
ZrO₂	0.03
기타	0.51

도 5는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 적용하기 전의 전기 흐름 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 적용한 후의 전기 흐름 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치의 열 상태 사진이다.

도 5와 도 6의 그래프를 대비해보면, 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 사용하면 전류에 포함된 잡음성분이 현저히 억제되어 부하측으로 흐르는 전류 흐름이 크게 개선된 것을 알 수 있다.

또한 본 발명에 따른 장치를 사용하기 시작한 후 열 변화를 관측한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이 시간이 지남에 따라 약간의 열이 발생되나 20℃ 이상으로 증가되지 않아 에너지가 열로 소비되지 않고, 고효율로 부하측으로 흐르는 전류 흐름을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.

[시험예 2]

시험예 2는 본 발명에 따른 전기 에너지 개선 장치를 에어컨 전원에 적용한 예로서, 에어컨을 챔버 내에 설치하고 실외기는 챔버 밖에 설치한 후 챔버의 온도가 40±2℃에서 안정될 때까지 방치한 후 60초/90초/300초 단위로 전원을 개폐시켜 입력전류를 측정한 것이다. 이때 본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치(1)를 에어컨 전원측에 연결하기 전/후의 한국조명 연구원/신뢰성 평가센터의 시험결과는 다음 표 3과 같다.

구분	단위	시험결과(입력전류)		비고
구분	단위	장착전	장착후	비고
60초 ON/OFF	A	2.91	2.48	전원인가 후 30초 후 평균값
		3.05	2.33
		2.93	2.36
		2,93	2,32
		2.85	2.29
		2.76	2.36
		2.74	2.37
		2.89	2.30
		2.48	2,31
		2.60	2.48
		2.52	2.45
		2.55	2.34
90초 ON/OFF	A	2.61	2.20	전원인가 후 30초 후 평균값
		2.55	2.34
		2.56	2.25
		2.52	2.41
		2.57	2.37
		2.47	2.31
		2.56	2.25
		2.53	2.30
		2.65	2.36
		2.70	2.35
300초 ON/OFF	A	2.77	2.32	전원인가 후 60초 후 평균값
		2.78	2.34
		2.60	2.38

상기 표 3에 따르면 본 발명에 따른 전기 에너지 개선장치를 장착할 경우에는 전원에 포함된 잡음을 흡수하고 부하측으로 흐르는 전류 흐름을 개선함으로써 효율을 향상시켜 전력손실을 개선하는 효과를 제공할 수 있다

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10: 하우징 12: 메쉬망
20: 세라믹 유전체 30a,30b: 도전판
40a,40b: 고정 바 50: 인입선

Claims

삭제
간격을 두고 서로 나란히 배치된 구리로 된 한쌍의 도전판;
상기 도전판의 양단을 지지하기 위한 고정바;
상기 도전판을 몰딩하여 상기 도전판에 전기가 인가될 경우에 전기장이 원활하게 발생되게 하는 세라믹 유전체;
상기 고정바와 상기 도전판을 지지하고 상기 세라믹 유전체의 몰딩형상을 유지하기 위한 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 있는 상기 도전판을 하우징 외부의 전원측에 연결하기 위한 인입선으로 구성되고,
상기 하우징 내부에는 구리 재질의 메쉬망이 부착되어 있고, 상기 하우징의 내부 빈 공간은 세라믹 유전체가 꽉 채워져 몰딩된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 개선장치.
제2항에 있어서, 상기 세라믹 유전체는
SiO₂50 내지 80 중량비와, Al₂O₃10 내지 30 중량비, Fe₂O₃2 내지 5중량비와, K₂O 2 내지 5중량비와, CaO 1 내지 4중량비와, MgO 1 내지 4중량비와, Na₂O 2 내지 5중량비와, BaO 0.01 내지 3중량비와, TiO₂0.01 내지 3중량비로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 에너지 개선장치.
제2항에 있어서, 상기 전기 에너지 개선장치의 용량은 10pF 내지 1000pF인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 개선장치.
제2항에 있어서, 상기 하우징은 프라스틱이나 철로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 에너지 개선장치.
전선을 준비하는 단계;
세라믹 분말을 준비하는 단계;
하부 케이스를 준비하는 단계;
하부 케이스에 기구물을 안착시키는 단계;
기구물과 전선을 연결하는 단계;
혼합비표에 의해 광물질을 투입하면서 세라믹 분말을 몰딩수지와 함께 교반하여 세라믹 반죽을 형성하는 단계;
세라믹 반죽을 주입량표에 따라 하부 케이스에 주입하여 몰딩하는 단계;
몰딩된 세라막 반죽을 경화시키는 단계; 및
하부 케이스와 상부 케이스를 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 개선 장치의 제조방법.