KR101322802B1 - 유수흐름을 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스팅 장치 - Google Patents
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Abstract
유수의 흐름에 의한 자연 에너지로부터 압전을 통하여 전기 에너지를 생성할 수 있는 압전 에너지 하베스팅 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 일부가 물에 잠기며, 내측으로 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 유수 흐름에 따라 회전하며, 회전시 상기 돌기와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 프로펠러; 및 상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 일부가 물에 잠기며, 내측으로 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 유수 흐름에 따라 회전하며, 회전시 상기 돌기와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 프로펠러; 및 상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에너지 하베스팅에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바다, 강, 하천, 상하수로 등에서의 유수 흐름과 같은 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다.
에너지 하베스팅(energy harvesting)은 예를 들어 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것과 같이, A 에너지를, 이와 상이한 성질을 갖는 B 에너지로 변환하는 것을 의미한다.
이중 압전 에너지 하베스팅은 외부로부터 기계적 변형을 가하면 전기분극이 나타나는 현상을 이용한 압전 재료(piezoelectric materials)를 매개체로 하여 외부의 기계적 에너지를 압전 재료의 변형에 의하여 전기 에너지로 변환시키는 것을 말한다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허등록공보 제10-0994706호(2010. 11. 25. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 풍력 진동 압전식 에너지 하비스터가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 물의 흐름 (바다, 강, 하천, 상·하수) 에너지와 같은 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스팅 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 일부가 물에 잠기며, 내측으로 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 유수 흐름에 따라 회전하며, 회전시 상기 돌기와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 프로펠러; 및 상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 일부가 물에 잠기는 하우징; 상기 하우징의 외부에 위치하며, 물의 흐름에 따라 회전하며, 회전시 물과의 접촉에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 전기 에너지를 발생 시키는 하나 이상의 방수 압전 프로펠러; 및 상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 일부가 물에 잠기는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 물의 흐름에 따라 회전하는 프로펠러; 상기 하우징의 내측으로 돌출되도록 상기 하우징에 결합되고, 상기 프로펠러와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 돌기; 및 상기 프로펠러가 고정되는 회전축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 유수의 흐름에 의해 프로펠러를 회전시키고, 프로펠러와 돌기의 접촉 혹은 프로펠러와 물과의 접촉에 의하여 압전을 통한 전기 에너지의 발생이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 유수에 흐름에 기인하는 자연에너지를 압전을 통한 전기 에너지로 쉽게 변환할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 방수 압전 프로펠러의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 방수 압전 프로펠러의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유수흐름을 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스팅 장치에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 하우징(110), 방수 압전 프로펠러(120) 및 회전축(130)을 포함한다. 또한, 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 지지케이블(140) 및 축전기(150)를 더 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 유수(105)의 흐름이 발생하면, 유수(105)가 방수 압전 프로펠러(120)를 밀어주고, 이에 의해 방수 압전 프로펠러(120)가 회전하기 시작한다. 여러 개의 방수 압전 프로펠러(120)가 회전하면서 하우징(110)의 내부에 고정되어 있는 돌기(115)와 맞닿아 변형이 일어나서 전기가 발생된다.
하우징(110)은 대략 육면체 형태로 형성될 수 있다. 또한, 하우징(110)은 방수 압전 프로펠러(120)가 회전할 수 있도록 내부에 빈 공간이 형성되어 있으며, 유수가 통과하는데 방해를 주지 않으면서 형상 유지를 할 수 있도록 측면이 서로 이격된 다수의 기둥으로 형성될 수 있다.
이때, 하우징(110)은 쉽게 물에 뜰 수 있도록, 스티로폼, 우레탄, 글라스울, EVA(ethylene vinyl acetate) 등과 같이 물보다 비중이 작은 재질의 부력체 혹은 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성 될 수 있다.
한편, 방수 압전 프로펠러(120)가 유수와의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 하기 위해서는 하우징(110)의 일부분은 물에 잠기는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 부력체는 하우징의 높이 방향으로 대략 중앙 부분 정도에 결합될 수 있다.
하우징(110)은 방수 압전 프로펠러(120)에 기계적 에너지를 인가하기 위한 하나 이상의 돌기(115)가 내측으로 고정되어 있다.
여기서, 방수 압전 프로펠러(120)는 돌기(115)의 끝단에 일부만 닿아서 굴곡 변형이 발생할 정도의 크기로 형성될 수 있다.
방수 압전 프로펠러(120)는 하우징(110)의 내부에 위치하며, 표면이 방수 처리된 압전체로 형성될 수 있다. 또한, 방수 압전 프로펠러(120)는 유수에 의해 회전하여 돌기(115)와 맞닿아 변형이 일어나면서 전기가 발생된다.
회전축(130)은 방수 압전 프로펠러(120)의 회전에 연동하여 정해진 궤도를 따라 구동한다. 회전축(130)은 방수 압전 프로펠러(120)를 위해 계속 회전하여야 한다. 이를 위해서, 회전축(130)에는 기계적 실(mechanical seal)이 형성되어 있는 것이 바람직 하다.
지지케이블(140)은 하우징(110)을 물(105)의 흐름에 떠내려가지 않도록 고정시킨다. 따라서, 지지케이블(140)은 하우징(110)의 내부에서 외부로 돌출되도록 대략 “ㄱ”형태로 형성된다. 또한, 지지케이블(140)은 회전축(130)과 축전기(150)와 연결되어 축전기(150)에서 발생된 전력을 이송하기도 한다.
축전기(150)는 방수 압전 프로펠러(120)와 돌기(115)의 일부가 닿아 발생된 정류 회로(123) 각각은 정류된 전원을 저장 및 충전한다.
도 2를 참조하면, 축전기(150)는 하우징(110)과 회전축(130)이 연결되어 고정된 부위에 연결되어 발생된 전기를 저장한다. 또한, 축전기(150)는 회전축(130)의 내부뿐만 아니라, 케이블로 연결하여 하우징(110)의 내부 어느 곳에도 고정이 가능하다.
또한, 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 복수개가 정렬되어 지지케이블(140)을 통해 서로 연결됨으로써, 유수(105) 흐름 에너지의 변환에 따른 전기 에너지 양을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 방수 압전 프로펠러의 예를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 방수 압전 프로펠러(120)는 판형 몸체(121), 압전 시트(122) 및 정류 회로(123)를 포함한다.
판형 몸체(121)는 압전 시트(122)의 변형과 복원을 반복하기 위해서, 캔틸레버(cantilever) 형태로 고정되어, 돌기(115)와 접촉에 의하여 탄성 운동한다.
압전 시트(122)는 판형 몸체(121)의 일면 또는 양면에 배치되며, 판형 몸체(121)의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시킨다.
압전 시트(122)에서 교류전원을 발생시키기 위하여, 압전 시트(122)는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 등과 같은 압전 물질을 포함할 수 있다. 이들 압전 물질들은 단독으로 혹은 2종 이상 혼용될 수 있다.
정류 회로(123)는 압전 시트(122)와 전기적으로 연결되어, 압전 시트(122)로부터 발생된 교류 전원을 정류한다.
정류 회로(123) 각각은 정류된 전원을 저장하기 위한 축전지(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치(200)는 하우징(110), 방수 압전 프로펠러(120) 및 회전축(130)을 포함한다. 또한, 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 지지케이블(240) 및 축전기(150)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
압전 에너지 하베스팅 장치(200)는 유수(105)의 흐름이 발생하면, 도 1에 도시된 원리와 같은 원리로 방수 압전 프로펠러(120)가 회전하기 시작하고, 여러 개의 방수 압전 프로펠러(120)가 회전하면서 유수(105)와 맞닿아 변형이 일어나서 전기가 발생된다.
하우징(110)은 내부에 빈 공간이 형성된 대략 직사각 형태로 형성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예의 경우에도, 하우징(110)은 물에 뜰 수 있도록, 스티로폼 등과 같이 물보다 비중이 작은 재질의 부력체 혹은 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성될 수 있다.
방수 압전 프로펠러(120)는 유수의 흐름에 의하여 회전하며, 유수와 접촉할 때 변형이 일어난 후 바로 복원되면서 전기가 발생된다. 여기서, 방수 압전 프로펠러(120)는 표면이 방수 처리된 압전체로 형성될 수 있다. 또한, 방수 압전 프로펠러(120)는 하우징(110)의 외측으로 형성되며, 하우징(110)의 전방, 좌우, 측방 및 후방에 각각 형성되거나, 모두 설치될 수 있다.
회전축(130)은 방수 압전 프로펠러(120)의 회전에 연동하여 정해진 궤도를 따라 구동한다. 회전축(130)에는 기계적 실(mechanical seal)이 형성되어 있을 수 있다.
지지케이블(240)은 하우징(110)과 방수 압전 프로펠러(120)를 물(105)의 흐름에 떠내려가지 않도록 서로 고정시킨다. 또한, 지지케이블(140)은 생산된 전력을 이송하는 역할을 할 수도 있다.
압전 에너지 하베스팅 장치(200)는 복수개가 정렬되어 지지케이블(240)을 통해 서로 연결됨으로써, 유수(105) 흐름 에너지의 변환에 따른 전기 에너지 양을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 측면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치의 정면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치(300)는 하우징(110), 프로펠러(320) 및 회전축(130)을 포함한다. 또한, 상기 압전 에너지 하베스팅 장치(300)는 지지케이블(140) 및 축전기(150)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치(300)의 경우, 도 1에 도시된 원리와 같은 원리로 프로펠러(320)가 회전하기 시작하고, 여러 개의 프로펠러(320)가 회전하면서 하우징(110)의 내부에 고정되어 있는 방수 압전 돌기(315)와 맞닿아 변형이 일어나서 전기가 발생된다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예의 경우에도, 하우징(110)은 쉽게 물에 뜰 수 있도록, 스티로폼 등과 같이 물보다 비중이 작은 재질의 부력체 혹은 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성 될 수 있다. 또한, 프로펠러(320)가 유수와의 접촉에 의해 회전할 수 있도록 하기 위해서, 부력체는 하우징의 높이 방향으로 대략 중앙 부분 정도에 결합될 수 있다.
하우징(110)은 프로펠러(320)와 접촉하여 기계적 에너지를 인가하기 위한 하나 이상의 방수 압전 돌기(315)가 내측으로 고정되어 있다.
여기서, 방수 압전 돌기(315)는 프로펠러(320)의 끝단에 일부만 닿아서 굴곡 변형이 발생할 정도의 크기로 형성된다. 또한, 방수 압전 돌기(315)는 표면이 방수 처리된 압전체로 형성될 수 있다. 방수 압전 돌기(315)의 압전체는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 등과 같은 압전물질을 포함할 수 있다.
프로펠러(320)는 하우징(110)의 내부에 위치한다. 또한, 프로펠러(320)는 자연 에너지에 의해 회전하여, 방수 압전 돌기(315)와 맞닿아 변형이 일어나며 전기가 발생된다. 이때, 자연 에너지는 수력 에너지가 될 수 있다.
또한, 프로펠러(320)는 유수(105) 접촉으로 인하여 산화가 되는 것을 최대한 방지하기 위하여, 스테인리스 스틸, 플라스틱, 고분자, (압전) 세라믹 또는 복합체 등으로 형성될 수 있다.
회전축(130)은 프로펠러(320)의 회전에 연동하여 정해진 궤도를 따라 구동한다. 회전축(130)에는 기계적 실(mechanical seal)이 형성되어 있을 수 있다.
지지케이블(140)은 하우징(110)을 물(105)의 흐름에 떠내려가지 않도록 고정시킨다. 따라서, 지지케이블(140)은 하우징(110)의 내부에서 외부로 돌출되도록 대략 “ㄱ”형태로 형성된다. 또한, 지지케이블(140)은 축전기(150)와 연결되어 축전기(150)에서 발생된 전력을 이송하기도 한다.
축전기(150)는 프로펠러(320)와 방수 압전 돌기(315)의 일부가 닿아 발생된 정류 회로(123) 각각은 정류된 전원을 저장 및 충전한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 축전기(150)는 하우징(110)과 회전축(130)이 연결되어 고정된 부위에 연결되어 발생된 전기를 저장한다. 또한, 축전기(150)는 회전축(130)의 내부뿐만 아니라, 케이블로 연결하여, 하우징(110)의 내부 어느 곳에도 고정이 가능하다.
도 6 및 도 7에 도시된 압전 에너지 하베스팅 장치(300)가 복수개가 정렬되어 지지케이블(140)을 통해 서로 연결되는 경우, 유수(105) 흐름 에너지의 변환에 따른 전기 에너지 양을 증가시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300: 압전 에너지 하베스팅 장치
110, 210: 하우징
115: 돌기
120: 방수 압전 프로펠러
130: 회전축
140: 지지케이블
150: 축전기
315: 방수압전돌기
320: 프로펠러
110, 210: 하우징
115: 돌기
120: 방수 압전 프로펠러
130: 회전축
140: 지지케이블
150: 축전기
315: 방수압전돌기
320: 프로펠러
Claims (18)
- 일부가 물에 잠기며, 내측으로 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되고, 유수 흐름에 따라 회전하며, 회전시 상기 돌기와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 프로펠러;
상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;
상기 하우징을 고정하도록 상기 하우징의 내부에서 외부로 돌출되도록 형성되는 지지케이블; 및
상기 지지케이블 및 상기 회전축과 연결되어 발생된 전기를 저장하는 축전기;를 포함하되,
상기 하우징은 복수개가 서로 상기 지지케이블을 통해 연결되며,
상기 방수 압전 프로펠러는 캔틸레버(cantilever) 형태로 상기 회전축에 고정되어, 상기 돌기와 접촉에 의하여 탄성 운동하는 판형 몸체와, 상기 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 판형 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 압전 시트와, 상기 압전 시트와 전기적으로 연결되어 상기 압전 시트로부터 발생된 교류 전원을 정류하는 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징은
물보다 비중이 작은 재질의 부력체 또는 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 일부가 물에 잠기는 하우징;
상기 하우징의 외부에 위치하며, 물의 흐름에 따라 회전하며, 회전시 물과의 접촉에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 전기 에너지를 발생 시키는 하나 이상의 방수 압전 프로펠러;
상기 방수 압전 프로펠러가 고정되는 회전축;
상기 하우징을 고정하도록 상기 하우징의 내부에서 외부로 돌출되도록 형성되는 지지케이블; 및
상기 지지케이블 및 상기 회전축과 연결되어 발생된 전기를 저장하는 축전기;를 더 포함하되,
상기 하우징은 복수개가 서로 상기 지지케이블을 통해 연결되며,
상기 방수 압전 프로펠러는 캔틸레버 형태로 상기 회전축에 고정되어, 물과 접촉에 의하여 탄성 운동하는 판형 몸체와, 상기 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 판형 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 압전 시트와, 상기 압전 시트와 전기적으로 연결되어, 상기 압전 시트로부터 발생된 교류 전원을 정류하는 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 하우징은
물보다 비중이 작은 재질의 부력체 또는 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 방수 압전 프로펠러 및 상기 회전축은
상기 하우징의 전방, 좌측방, 우측방 및 후방 중 하나 이상의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 일부가 물에 잠기는 하우징;
상기 하우징 내부에 배치되며, 물의 흐름에 따라 회전하는 프로펠러;
상기 하우징의 내측으로 돌출되도록 형성되고, 상기 프로펠러와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 방수 압전 돌기; 및
상기 프로펠러가 고정되는 회전축;
상기 하우징을 고정하도록 상기 하우징의 내부에서 외부로 돌출되도록 형성되는 지지케이블; 및
상기 지지케이블 및 상기 회전축과 연결되며, 방수 압전 돌기에서 발생된 전기를 저장하는 축전기;를 포함하되,
상기 하우징은 복수개가 서로 상기 지지케이블을 통해 연결되며,
상기 방수 압전 돌기는 캔틸레버 형태로 상기 하우징에 고정되어, 프로펠러와 접촉에 의하여 탄성 운동하는 판형 몸체와, 상기 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 압전 시트와, 상기 압전 시트와 전기적으로 연결되어, 상기 압전 시트로부터 발생된 교류 전원을 정류하는 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 하우징은
물보다 비중이 작은 재질의 부력체 또는 내부에 공기가 충진되어 있는 부력체를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제14항에 있어서,
상기 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.
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| JP2002262584A (ja) * | 2001-03-01 | 2002-09-13 | Leben Co Ltd | 圧電素子を用いた発電機、および水力、風力を用いた発電機 |
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