KR101172801B1 - A piezoelectric generation apparatus - Google Patents

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김신웅
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Abstract

PURPOSE: A piezoelectric generation apparatus is provided to generate a lot of power for a short time by successively pressing a piezoelectric element with a plurality of pins. CONSTITUTION: A body(100) includes a guide groove on an inner side thereof. A switch unit(200) is formed on the upper side of the body. A hitting unit(300) includes a plate, a plurality of pins and an elastic part. The hitting unit is interlocked with the switch unit. A piezoelectric device(400) is formed in the body.

Description

압전발전장치{A piezoelectric generation apparatus}Piezoelectric generator apparatus {A piezoelectric generation apparatus}

본 발명은 압전소자를 가압하여 기계적 에너지를 전기에너지로 변화시키는 압전발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric power generator for pressurizing a piezoelectric element to change mechanical energy into electrical energy.

압전소자는 외부에서 압력이 가해지면 전압이 발생하게 되는 것으로 수정, 로셸염, 티탄산바륨 등의 결정에 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기게 된다.The piezoelectric element generates a voltage when an external pressure is applied. When a deformation force is applied to crystals such as quartz, Rochelle salt, and barium titanate, charges are generated in proportion to the force.

통상적으로 압전소자를 이용한 발전장치는 물리적인 가압이나 진동에 의한 에너지를 사용가능한 전기에너지로 변환 가능하고, 소형경량화가 가능하다는 장점 때문에 다양한 분야에서 응용되고 있다.In general, a power generation apparatus using a piezoelectric element has been applied in various fields because of the advantage that it is possible to convert energy by physical pressure or vibration into usable electric energy, and small size and weight can be reduced.

그러나, 종래의 압전장치는 가압력이 약한 경우, 1회의 가압으로 충분한 전기를 생산되지 못하여 압전소자의 효율이 떨어지는 문제점이 있어왔다.However, the conventional piezoelectric device has a problem that when the pressing force is weak, the piezoelectric element is not efficient because it is not able to produce enough electricity by one press.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압전소자를 다수개의 핀으로 순차적으로 가압되게 하여 짧은 시간에 압전소자에서 충분한 전기에너지를 생산할 수 있는 압전발전장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a piezoelectric power generating device capable of producing a sufficient electric energy in a piezoelectric element in a short time by the piezoelectric element is sequentially pressed by a plurality of pins. have.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압전소자를 이용한 발전장치에 있어서, 상부가 개구되고 내측면에 가이드홈이 형성된 몸체부; 상기 몸체부 상부에 구비되어 상기 몸체부 내부로 상하이동 가능한 스위치부; 상기 몸체부의 가이드홈에 지지되는 플레이트와, 상기 플레이트에 관통 결합되고 단차가 있는 다수개의 핀과, 상기 몸체부와 스위치부 사이에 구비되는 탄성부로 구성되어 상기 스위치부와 연동되는 타격부; 및 상기 몸체부 내부에 구비되는 압전소자를 포함하여 상기 핀이 시간차를 두고 압전소자를 가압하여 발전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation apparatus using a piezoelectric element, the upper portion is opened and the body portion formed with a guide groove on the inner surface; A switch unit provided at an upper portion of the body and movable in and out of the body unit; A striking part interlocked with the switch part, comprising a plate supported by the guide groove of the body part, a plurality of pins penetratingly coupled to the plate, and an elastic part provided between the body part and the switch part; And a piezoelectric element provided inside the body, wherein the pin presses the piezoelectric element with a time difference to generate power.

그리고, 상기 몸체부는, 원판형의 받침판과, 상기 받침판 상부에 상기 가이드 홈이 형성된 중공형상의 측면판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.And, the body portion, characterized in that consisting of a disk-shaped support plate and the hollow side plate formed with the guide groove on the support plate.

또한, 상기 탄성부는, 상기 몸체부와 플레이트 사이에 탄력지지되는 제1스프링과, 상기 스위치부와 상기 다수개의 핀 사이에 탄력지지되는 제2스프링이 포함되는 것을 특징으로 한다.The elastic part may include a first spring elastically supported between the body part and the plate, and a second spring elastically supported between the switch part and the plurality of pins.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.According to the present invention having the above-described configuration, the following effects can be expected.

스위치부 작동 1회로 단차가 있는 다수개의 핀이 압전소자를 순차적으로 가압하여 짧은 시간에 많은 전기를 생산할 수 있게 되는 이점이 있다.A plurality of pins having a stepped operation of the switch unit may pressurize the piezoelectric elements sequentially to produce a large amount of electricity in a short time.

상기와 같은 구성의 압전발전장치는 수동으로 제공되는 동력을 통하여 기계적 에너지가 압전소자에 압력을 가하여 전기에너지를 얻을 수 있게 된다. 그리고, 상기 전기에너지를 이용하여 원격제어용 전원으로 전자기기 리모콘, 전등 스위치 등 다양한 용도로도 활용할 수 있게 된다.In the piezoelectric power generator having the above configuration, mechanical energy may be applied to the piezoelectric element through a manually provided power to obtain electrical energy. In addition, the electric energy can be used as a remote control power source for various uses such as an electronic device remote control and a light switch.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전발전장치의 구성도.
도 1(a)은 정면단면도이고, 도 1(b)은 측면도이며, 도 1(c)은 평면도이다.1 is a configuration diagram of a piezoelectric power generator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 1A is a front sectional view, Fig. 1B is a side view, and Fig. 1C is a plan view.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전발전장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a piezoelectric power generator according to an embodiment of the present invention.

여기서, 도 1(a)는 정면단면도이고, 도 1(b)는 측면도이며, 도 1(c)는 평면도이다.Here, FIG. 1 (a) is a front sectional view, FIG. 1 (b) is a side view, and FIG. 1 (c) is a plan view.

도 1(a)을 참조하면, 본 발명은 압전소자를 이용한 발전장치에 있어서, 크게 몸체부(100), 스위치부(200), 타격부(300) 및 압전소자(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1A, the present invention includes a body 100, a switch 200, a striking part 300, and a piezoelectric element 400 in a power generation apparatus using a piezoelectric element.

우선, 상기 몸체부(100)는 상부가 개구되어 내부에 공간이 형성되어 상기 스위치부(200), 타격부(300) 및 압전소자(400)를 수용가능하게 된다.First, the body portion 100 is open at the top to form a space therein to accommodate the switch unit 200, the striking unit 300 and the piezoelectric element 400.

특히, 상기 몸체부(100)의 내측면에 양측으로 대향되게 가이드홈(142)이 형성되어 상기 타격부(300)가 지지되고 상하이동될 수 있게 된다.In particular, the guide groove 142 is formed on both inner sides of the body portion 100 so as to face each other so that the striking portion 300 can be supported and moved up and down.

여기서, 상기 몸체부(100)는 상기 압전소자(400)가 설치되는 원판형의 받침판(120)과, 상기 받침판(120) 상부에 양측으로 상기 가이드홈(142)이 형성된 중공형상의 측면판(140)으로 구성되게 된다.Here, the body portion 100 is a disk-shaped support plate 120, the piezoelectric element 400 is installed, and a hollow side plate formed with the guide grooves 142 on both sides of the support plate 120 ( 140).

상기 스위치부(200)는 상기 몸체부(100) 상부에 돌출된 형태로 구비되고 상기 몸체부(100) 내부로 상하이동 가능한 것으로, 상기 타격부(300)를 작동시킬 수 있게 된다.The switch unit 200 is provided in a form protruding from the upper portion of the body portion 100 and can be moved into the body portion 100, it is possible to operate the striking portion 300.

상기 타격부(300)는 상기 몸체부(100) 내부에 구비되어 상기 스위치부(200)의 작동에 따라 연동되는 것으로, 크게 플레이트(320), 핀(340), 탄성부(360)로 나뉘어진다.The striking part 300 is provided in the body part 100 to be interlocked according to the operation of the switch part 200, and is largely divided into a plate 320, a pin 340, and an elastic part 360. .

상기 플레이트(320)는 상기 몸체부(100)에 형성된 가이드홈(142)에 지지되는 것으로 상기 플레이트(320)의 양측에 지지대(144)가 돌출 형성되게 되어 상기 가이드홈(142)에 걸치게 된다.The plate 320 is supported by the guide groove 142 formed in the body portion 100 so that the support 144 protrudes from both sides of the plate 320 so as to span the guide groove 142. .

그리고, 상기 핀(340)은 상기 플레이트(320)에 다수개가 관통 결합되고 단차가 각각 다른 것으로 구비되게 된다. In addition, a plurality of pins 340 are coupled to the plate 320 and provided with different steps.

여기서, 상기 핀(340)은 상기 플레이트(320)가 하강하게 되면 상기 핀(340)이 압전소자(400)에 순차적으로 가압될 수 있게 된다.Here, when the plate 320 is lowered, the pin 340 may be sequentially pressed to the piezoelectric element 400.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 다수개의 핀(340)들이 마이크로미터(㎛) 단위로 단차가 있도록 실시하여 다수개의 핀(340)이 상기 압전소자(400)에 가압되게 하였다.According to an embodiment of the present invention, the plurality of pins 340 are implemented to have a step in units of micrometers (μm) so that the plurality of pins 340 are pressed against the piezoelectric element 400.

즉, 상기 핀(340)들이 압전소자(400)의 표면에 순차적으로 타격되어 짧은 시간에 충분한 전기를 얻을 수 있게 된다.That is, the pins 340 are sequentially hit on the surface of the piezoelectric element 400 to obtain sufficient electricity in a short time.

그 결과, 상기 압전소자(400)에서 시간당 전기생산이 높아지게 되어 압전소자(400)의 효율을 높일 수 있게 된다. As a result, the electricity production per hour in the piezoelectric element 400 is increased, thereby increasing the efficiency of the piezoelectric element 400.

상기 탄성부(360)는 상기 몸체부(100)와 스위치부(200) 사이에 구비되어 상기 타격부(300)를 탄력적으로 지지하게 된다.The elastic part 360 is provided between the body part 100 and the switch part 200 to elastically support the striking part 300.

여기서, 상기 탄성부(360)는 상기 몸체부(100)와 플레이트(320) 사이에 구비되어 탄력지지되는 제1스프링(362)과, 상기 스위치부(200)와 상기 다수개의 핀(340) 사이에 구비되어 탄력지지되는 제2스프링(364)이 포함되게 된다.Here, the elastic portion 360 is provided between the body portion 100 and the plate 320 is elastically supported between the first spring 362 and the switch portion 200 and the plurality of pins 340 The second spring 364 provided in the elastic support is included.

상기 제1스프링(362)이 구비됨으로써, 상기 타격부(300)가 상기 스위치부(200)의 작동에 의해 하강되는 경우, 상기 제1스프링(362)의 탄성력에 의해 상기 타격부(300)를 원위치로 복귀할 수 있게 된다.Since the first spring 362 is provided, when the striking part 300 is lowered by the operation of the switch part 200, the striking part 300 is moved by the elastic force of the first spring 362. You can return to the original position.

상기 제2스프링(364)은 상기 스위치부(200) 내부에 형성된 홈(220)과 상기 핀(340) 사이에 각각 결합되어 상기 스위치부(200)의 작동에 연동될 수 있게 된다. The second springs 364 are coupled between the grooves 220 and the pins 340 formed in the switch unit 200, respectively, so that the second springs 364 may be linked to the operation of the switch unit 200.

상기 압전소자(400)는 상기 몸체부(100) 내부인 받침판(120) 상부에 구비되어 상기 핀(340)의 가압에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있게 된다.The piezoelectric element 400 is provided on the base plate 120 that is inside the body portion 100 to generate electrical energy by pressing the pin 340.

한편, 상기 제2스프링(364)의 압축력에 의해 상기 핀(340)이 상기 압전소자(400)에 강한 타격력을 부과할 수 있게 되는데, 이는 상기 가이드홈(142)의 형상과 관련하여 도 1 (b)를 참조하여 설명하기로 한다.Meanwhile, the pin 340 may impose a strong hitting force on the piezoelectric element 400 by the compressive force of the second spring 364, which is related to the shape of the guide groove 142 of FIG. This will be described with reference to b).

도 1 (b)와 같이, 상기 가이드홈(142)은 수평방향과 수직방향으로 연계되어 형성되게 된다.As shown in Figure 1 (b), the guide groove 142 is formed in connection with the horizontal direction and the vertical direction.

여기서, 상기 스위치부(200)가 하강되는 경우, 상기 지지대(144)가 상기 가이드홈(142)의 수평방향에서 일정 시간동안 걸리게 되어 상기 제2스프링(364)이 압축되게 된다.Here, when the switch unit 200 is lowered, the support 144 is caught in the horizontal direction of the guide groove 142 for a predetermined time to compress the second spring 364.

그리고, 상기 스위치부(200)가 외압에 의해 더 하강하게 되는 경우, 상기 지지대(144)는 상기 가이드홈(142)의 수평방향에서 벗어나 순간적으로 수직방향으로 진행하게 된다.In addition, when the switch unit 200 is further lowered by an external pressure, the support 144 is instantaneously moved away from the horizontal direction of the guide groove 142 in the vertical direction.

그 결과, 상기 핀(340)은 상기 제2스프링(364)의 압축된 힘에 상기 압전소자(400)에 강한 타격력을 부여할 수 있게 되어 압전소자(400)에서 보다 많은 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.As a result, the pin 340 can impart a strong hitting force to the piezoelectric element 400 to the compressed force of the second spring 364 to produce more electricity in the piezoelectric element 400. will be.

이하에서는, 본 발명에 따른 압전발전장치의 작동순서를 살펴보기로 한다.Hereinafter, an operation sequence of the piezoelectric power generator according to the present invention will be described.

먼저, 몸체부(100) 상부에 구비된 스위치부(200)가 외력에 의해 하강하는 경우, 상기 스위치부(200)의 작동에 연계되는 제2스프링(364)이 가이드홈(142)의 수평방향에서 벗어나 수직방향으로 진행되면 핀(340)에 강한 타격력을 부여하게 된다.First, when the switch unit 200 provided in the upper portion of the body portion 100 is lowered by an external force, the second spring 364 associated with the operation of the switch unit 200 is the horizontal direction of the guide groove 142. If the process proceeds in the vertical direction away from gives a strong hitting force to the pin 340.

여기서, 단차가 있는 다수개의 핀(340)이 상기 압전소자(400)와 순차적으로 타격되어 전기를 생산할 수 있게 된다.Here, a plurality of pins 340 having a step may be sequentially hit with the piezoelectric element 400 to produce electricity.

반대로, 상기 스위치부(200)에 외력이 제거되는 경우, 플레이트(320)와 몸체부(100) 사이에 구비된 제1스프링(362)의 압축력에 의해 상승하여 복귀하게 된다.On the contrary, when the external force is removed from the switch unit 200, the switch unit 200 rises and returns by the compression force of the first spring 362 provided between the plate 320 and the body unit 100.

따라서, 본 발명에 따른 압전발전장치의 경우, 외부의 가압에 의한 기계적 에너지를 전기에너지로 효율적으로 변환할 수 있으며, 특히 원격제어용 전원(전자기기 리모콘, 건물의 전등 스위치 등)으로 다양하게 적용되는 범위가 넓고 산업용으로 얼마든지 활용 가능한 이점이 있다.Therefore, in the piezoelectric power generating apparatus according to the present invention, mechanical energy due to external pressure can be efficiently converted into electrical energy, and in particular, variously applied as a remote control power supply (electronic device remote control, building light switch, etc.). There is a wide range of advantages for industrial use.

이상과 같이 본 발명은 압전소자를 가압하는 다수개의 핀에 단차를 주어 압전소자에 순차적으로 가압되도록 하여 짧은 시간에 전기를 많이 생산할 수 있도록 하여 압전소자의 효율을 높인 압전발전장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.As described above, the present invention provides a piezoelectric power generating apparatus which improves the efficiency of piezoelectric elements by providing a plurality of pins to pressurize the piezoelectric elements so as to sequentially pressurize the piezoelectric elements so that a large amount of electricity can be produced. It can be seen that the technical spirit, and within the scope of the basic spirit of the present invention, many other modifications are possible to those of ordinary skill in the art.

100: 몸체부 120: 받침판
140: 측면판 142: 가이드홈
144: 지지대 200: 스위치부
220: 홈 300: 타격부
320: 플레이트 340: 핀
360: 탄성부 362: 제1스프링
364: 제2스프링 400: 압전소자100: body 120: support plate
140: side plate 142: guide groove
144: support 200: switch unit
220: groove 300: hitting portion
320: plate 340: pin
360: elastic portion 362: first spring
364: second spring 400: piezoelectric element

Claims (3)

압전소자를 이용한 발전장치에 있어서,
상부가 개구되고 내측면에 가이드홈(142)이 형성된 몸체부(100);
상기 몸체부 상부에 구비되어 상기 몸체부 내부로 상하이동 가능한 스위치부(200);
상기 몸체부의 가이드홈에 지지되는 플레이트(320)와, 상기 플레이트에 관통 결합되고 단차가 있는 다수개의 핀(340)과, 상기 몸체부와 스위치부 사이에 구비되는 탄성부(360)로 구성되어 상기 스위치부와 연동되는 타격부(300); 및
상기 몸체부 내부에 구비되는 압전소자(400);를 포함하여 상기 핀이 시간차를 두고 압전소자를 가압하여 발전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전발전장치.In the power generation apparatus using a piezoelectric element,
A body part 100 having an upper opening and a guide groove 142 formed on an inner side thereof;
A switch unit 200 provided at an upper portion of the body and movable in and out of the body unit;
The plate 320 is supported by the guide groove of the body portion, a plurality of pins 340 through the step and coupled to the plate, and the elastic portion 360 provided between the body portion and the switch portion Strike unit 300 interlocked with the switch unit; And
Piezoelectric device comprising: a piezoelectric element (400) provided inside the body portion, the pin is a piezoelectric generator characterized in that the power is generated by pressing the piezoelectric element with a time difference. 제1항에 있어서,
상기 몸체부(100)는,
원판형의 받침판(120)과, 상기 받침판 상부에 상기 가이드홈이 형성된 중공형상의 측면판(140)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전발전장치.The method of claim 1,
The body portion 100,
Piezoelectric power generation device characterized in that it is composed of a disk-shaped support plate 120 and the hollow side plate 140 formed with the guide groove on the support plate. 제1항에 있어서,
상기 탄성부(360)는,
상기 몸체부와 플레이트 사이에 탄력지지되는 제1스프링(362)과, 상기 스위치부와 상기 다수개의 핀 사이에 탄력지지되는 제2스프링(364)이 포함되는 것을 특징으로 하는 압전발전장치.
The method of claim 1,
The elastic portion 360,
A first spring (362) is elastically supported between the body portion and the plate, and the second spring (364) is elastically supported between the switch portion and the plurality of pins.
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