KR101410052B1 - 진동 압전모듈을 이용한 반영구적인 발광부표 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파도에 의해 출렁일 때 발생되는 진동에 의해 전기를 발생시킬 수 있도록 압전모듈을 설치하여 부표에 구비된 광원을 발광시킬 수 있게 한 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 관한 것으로서, 적어도 일측이 투명하고, 부력이 우수하며, 밀봉된 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치된 압전모듈; 및 상기 압전모듈에서 발생된 전기에 의해 발광하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진동 압전모듈을 이용한 반영구적인 발광부표{luminous-buoy using the piezo-module which the long term is used}

본 발명은 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 관한 것으로, 상세하게는 파도에 의해 출렁일 때 발생되는 진동에 의해 전기를 발생시킬 수 있도록 압전모듈을 설치하여 부표에 구비된 광원을 발광시킬 수 있게 한 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 관한 것이다.

일반적으로 표식부표는 해수면에 부양된 상태로 선박의 안전한 항해를 돕기 위하여 항로를 지시하거나 암초, 침몰선, 어구, 닻을 포함하는 수중 물체의 위치를 표시하도록 설치되며, 통상 표식부표는 원거리 식별력 향상 및 야간에도 식별이 가능하도록 표식 등이 구비된다.

이때, 표식 등은 주로 1회용 배터리를 사용하므로, 관리자가 배터리의 수명을 예측하여 주기적으로 배터리를 교체해야 하는 번거로움과 더불어 소모형 배터리 사용으로 유지관리 비용이 상승되는 문제점으로 인해, 파력발전을 이용한 자가발전에 의해 표식 등을 점등하는 표식부표가 개발되고 있다.

이러한 부표와 관련된 기술로는 특허문헌 1내지 2가 있다.

특허문헌 1은 소정 직경으로 형성되어 베어링 축설된 발광장치와, 무게추가 외측방향으로 일정 길이만큼 고착된 회전체와, 회전체의 회전수단에 의해 회전하며, 영구자석으로 되어 베어링 축설된 발전축 및 발전축의 외측면에 소정 간격으로 고착된 유도코일로 이루어지는 발전기, 및 발전기에 의해 발광되는 발광체로 이루어진 것이고, 특허문헌 2는 하부가 상부 보다 넓게 확장된 오뚜기형 몸체와, 몸체의 상부에 설치된 태양전지와, 오뚜기형 몸체의 파력에 의한 요동운동에 따라 전기를 발생시킬 수 있게 몸체에 설치된 발전기와, 태양전지 및 발전기에서 발생된 전력을 축전하여 전력구동요소에 전력을 공급하는 축전기와, 축전기로부터 램프로의 전력공급을 제어하는 제어부로 이루어진 것이다.

이러한 종래의 부표는 자체 발전수단을 구비하여 기존의 것 보다 상대적으로 긴 시간동안 빛을 발생시킬 수 있는 장점이 있으나, 발전기를 직접 부표에 설치할 경우 수분에 의해 발전기가 쉽게 노후되거나 고장이 발생하는 문제가 있었다.

또한 구조가 복잡하여 제작에 많은 자재 및 시간이 소요될 뿐만 아니라, 구성 요소가 많은 만큼 고장이 잦은 문제가 있었다.

대한민국 실용신안등록 제0305191호 대한민국 특허등록 제0650793호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 잦은 고장을 줄일 수 있는 진동 압전모듈을 이용한 발광부표를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 파도의 출렁임에 의해 작동되어 높은 파도에서도 전기를 발생시켜 등을 발광시킬 수 있게 한 진동 압전모듈을 이용한 발광부표를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표는 적어도 일측이 투명하고, 부력이 우수하며, 밀봉된 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치된 압전모듈; 및 상기 압전모듈에서 발생된 전기에 의해 발광하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 하부에 발런스웨이트가 설치된 구체로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 압전모듈은 케이스의 내부 일측에 설치된 고정축에 일단이 고정되는 압전소자; 상기 압전소자의 일측에 설치되어 압전소자에서 발생된 전기를 광원에 적합하게 변환하는 변환수단을 포함할 수 있다.

또한 상기 압전소자의 자유단부에는 추를 더 설치하여 압전소자의 변위를 증가시키는 것이 바람직하다.

상기 압전모듈에는 태양전지모듈을 병렬로 더 연결할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표는 파도에 의해 출렁임에 의해 진동되는 압전소자에서 발생된 전기를 이용하여 부표에 구비된 광원을 발광시킬 수 있으므로 발광 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

즉, 바다의 경우 늘 파도가 치고 있고 이렇게 항상 하는 파도의 움직임에 의해 전기를 발생시켜 광원을 발광시킴으로써 장시간 광원이 발광될 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표의 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표의 일부를 생략한 상태에서 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 구비된 정류회로의 일예의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 구비된 정류회로의 다른 일예의 구성도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 파도의 출렁이는 힘을 이용하여 전기를 얻어 부표의 광원을 점등시킬 수 있게 한 것으로서, 적어도 일측이 투명하고, 부력이 우수하며, 밀봉된 케이스(10); 상기 케이스의 내부에 설치된 압전모듈(20); 및 상기 압전모듈에서 발생된 전기에 의해 발광하는 광원(30)을 포함한다.

상기 케이스(10)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 구성 부품을 채워 넣을 수 있는 공간이 형성된 것으로 가능한 가볍고 부력이 큰 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 케이스(10)는 합성수지 등을 발포하여 만들어진 발포 폼으로 구성할 수 있으나, 장시간 사용 시 노후하여 부서질 수 있으므로 압축된 발포 폼이나 기타 경량 고 부력의 재질을 사용하여 제작될 수 있으며, 적어도 광원(30)이 설치되는 부분은 투명하게 형성하여 광원에서 발생된 빛이 외부로 노출될 수 있게 하여야 한다.

또한, 발광부표가 뒤집혀 광원(30)이 아래로 향할 경우, 광원의 빛이 외부로 발산되지 못할 수 있으므로 광원(30)이 항상 위를 향할 수 있도록 바닥에는 밸런스웨이트(10b)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 밸런스웨이트(10b)는 비중이 무거운 납이나 금속으로 만들어질 수 있고 도 1에 도시한 바와 같이 케이스(10)의 바닥면에 설치되어 케이스(10)가 항상 서 있게 한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 밸런스웨이트(10b)의 상부에 상기 고정축(10s)이 고정되어 고정축의 상단에 설치된 광원이 밸런스웨이트(10b)의 상단에 위치함으로 광원이 항상 위를 향하게 한 것이다.

또한, 상기 케이스(10)는 바람의 영향이나 풍랑의 영향을 덜 받을 수 있도록 원형 구(球)의 형상으로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 압전모듈(20)은 케이스의 내부 일측에 설치된 고정축(10s)에 일단이 고정되는 압전소자(21); 상기 압전소자(21)의 일측에 설치되어 압전소자에서 발생된 전기를 광원에 적합하게 변환하는 변환수단(22)을 포함한다.

상기 압전소자(21)는 외부의 기계적인 압력이 가해졌을 때 물질 내부에 분극이 유도되거나 혹은 외부 전기장에 의하여 기계적인 변형이 일어나는 재료로서, 외부의 힘에 의해서 기계적으로 압력을 받을 때, 전하를 생성하게 된다.

이러한 압전소자(21)는 케이스(10)의 내부에 설치된 고정축(10s)에 일단이 고정되어 있고, 타단은 자유롭게 방치되어 파도가 발생할 때 자유단부가 흔들림에 의해 압전소자(21)에 기계적인 변형이 발생되고 이 기계적인 변형에 의해 전기가 발생되는 것이다. 이렇게 압전소자(21)에 기계적인 변형을 가하는 수단이 파도이고, 파도가 발생하였을 때 압전소자의 기계적인 변형을 많이 발생되게 하기 위해 압전소자(21)의 자유단부에는 추(21W)가 더 설치되어 있다.

이러한 압전소자(21)는 도시한 바와 같이, 사각형을 이루는 판체로 구성되는 것이 바람직하지만, 여타 다른 형상으로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 압전소자(21)는 세라믹스으로 만들어지고, 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하는 것으로 상기한 바와 같이 파도에 의해 가해지는 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환한다.

상기 변환수단(22)은 압전소자(21)에서 발생된 전기를 광원에서 요구하는 질의 전기로 변환하기 위한 수단으로 정류회로나 변압회로 등을 포함하는 통상의 컨버터 회로 등이 사용될 수 있다.

상기 정류회로는 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 도 3에 도시한 바와 같이, 통상적으로 사용되는 브릿지다이오드 방식의 정류회로가 사용될 수 있으며, 도 4에 도시한 바와 같이 정류 효율을 높이기 위해 다수의 브릿지다이오드를 직렬로 연결한 브릿지다이오드 세트를 두 개 이상 병렬로 연결하여 구성할 수도 있다.

상기 광원(30)으로는 다양한 종류의 등이 사용될 수 있으나 휘도 및 내구성이 우수한 LED(light emitting diode)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 진동 압전모듈을 이용한 발광부표는 상기한 바와 같이 파도의 출렁임에 의해 압전소자(21)가 기계적으로 변형됨에 따라 전기가 발생된다. 따라서 파도가 잔잔할 경우에는 생성되는 전기의 양이 적어 광원(30)을 발광하기에 부족할 수 있다.

이에 파도가 잔잔할 때에도 전기를 얻을 수 있도록 상기 압전모듈(20)에는 태양전지모듈(40)이 병렬로 더 연결되어 두 모듈 중 어느 하나를 통해 전기를 얻을 수 있으며, 이렇게 얻어진 전기를 야간이나, 파도가 없을 때 사용할 수 있도록 축전수단(23)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 축전수단(23)은 통상적으로 사용되는 축전지 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

10: 케이스 10s: 고정축 10b: 밸런스웨이트
20: 압전모듈
21: 압전소자 21w: 추
22: 변환수단
23: 축전수단
30: 광원
40: 태양전지모듈

Claims (6)

1. 일측이 투명하고, 부력이 우수하며, 밀봉된 구체 형상의 케이스(10); 상기 케이스의 내부에 설치되고, 케이스의 내부 일측에 설치된 고정축(10s)에 일단이 고정되고 자유단부에 추(21W)가 설치된 압전소자(21)와, 상기 압전소자(21)의 일측에 설치되어 압전소자에서 발생된 전기를 광원에 적합하게 변환하는 변환수단(22)과, 발생된 전기를 저장하는 축전수단(23)으로 이루어진 압전모듈(20); 상기 압전모듈에서 발생된 전기에 의해 발광하는 광원(30); 및 상기 압전모듈에는 병렬로 연결된 태양전지모듈(40)을 포함하는 진동 압전모듈을 이용한 발광부표에 있어서,
   상기 광원(30)이 항상 위를 향할 수 있도록 케이스(10)의 바닥에는 납 또는 금속으로 만들어진 밸런스웨이트(10b)가 더 설치되고,
   상기 고정축(10s)은 상기 밸런스웨이트(10b)의 상부에 고정되어 고정축의 상단에 설치된 광원이 밸런스웨이트(10b)의 상단에 위치함으로 광원이 항상 위를 향하게 한 것을 특징으로 하는 진동 압전모듈을 이용한 발광부표.
   
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