KR101883992B1 - Piston type generator based on liquid phase - Google Patents

Piston type generator based on liquid phase Download PDF

Info

Publication number
KR101883992B1
KR101883992B1 KR1020170009287A KR20170009287A KR101883992B1 KR 101883992 B1 KR101883992 B1 KR 101883992B1 KR 1020170009287 A KR1020170009287 A KR 1020170009287A KR 20170009287 A KR20170009287 A KR 20170009287A KR 101883992 B1 KR101883992 B1 KR 101883992B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
piston
working liquid
cylinder
electrode
Prior art date
Application number
KR1020170009287A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180085572A (en
Inventor
최덕현
남영석
이충엽
황희재
한정훈
채송화
김욱
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020170009287A priority Critical patent/KR101883992B1/en
Publication of KR20180085572A publication Critical patent/KR20180085572A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101883992B1 publication Critical patent/KR101883992B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B29/00—Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups
    • F01B29/08—Reciprocating-piston machines or engines not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B23/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01B23/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

액상 기반 피스톤형 발전기는, 제1 방향으로 이동 가능한 피스톤과, 피스톤의 내부 공간에 수용되며 이온을 함유하는 작동 액체와, 피스톤의 내부 공간에 위치하며 작동 액체가 통과하는 복수의 개구부를 가지는 멤브레인과, 멤브레인과 거리를 두고 피스톤 내부 공간의 서로 마주하는 양측에 위치하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다.A liquid phase-based piston type generator includes a piston movable in a first direction, a working fluid accommodated in an inner space of the piston and containing ions, a membrane having a plurality of openings located in the inner space of the piston and through which the working liquid passes, And a first electrode and a second electrode that are located on opposite sides of the inner space of the piston at a distance from the membrane.

Description

액상 기반 피스톤형 발전기 {PISTON TYPE GENERATOR BASED ON LIQUID PHASE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a liquid-phase-based piston generator,

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액상에 기반한 피스톤 구조의 발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a generator, and more particularly, to a generator of a liquid-based piston structure.

에너지 하베스팅(energy harvesting)은 전통적인 수력, 화력, 풍력, 조력 발전과 달리 주변에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 시스템을 의미한다. 에너지 하베스팅 기술로 정전기 발전과 동전기 발전이 알려져 있으며, 에너지 하베스팅 기술이 적용된 기계 장치 또는 전자 기기 등은 에너지 효율을 극대화할 수 있다.Energy harvesting, unlike traditional hydro, thermal, wind, and tidal power generation, is a system that harvests energy from the environment and converts it into usable electrical energy. Electrostatic and electric generation are known with energy harvesting technology, and mechanical devices or electronic devices using energy harvesting technology can maximize energy efficiency.

에너지 하베스팅 기술은 발전 과정 중 폐기물, 이산화탄소, 전자 노이즈와 같은 환경 오염 요소가 발생하지 않는 친환경 기술이다. 그러나 현재의 에너지 하베스팅 시스템은 내구성, 발전의 연속성, 공간 활용, 발전 효율 측면에서 여전히 많은 개선이 필요한 실정이다.Energy harvesting technology is an eco-friendly technology that does not generate environmental pollutants such as waste, carbon dioxide, and electronic noise during the development process. However, the current energy harvesting system still requires much improvement in terms of durability, continuity of generation, space utilization, and power generation efficiency.

한국공개특허 제2016-0067452호 "에너지 수확 장치"Korean Patent Publication No. 2016-0067452 entitled "Energy Harvesting Apparatus"

본 발명은 주기적인 진동과 같은 피스톤 반복 운동의 원리를 활용하는 모든 분야에 적용되어 전기 에너지를 수확할 수 있는 액상 기반 피스톤형 발전기를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a liquid-based piston-type generator capable of harvesting electric energy applied to all fields utilizing the principle of piston repetition motion such as periodic vibration.

본 발명의 일 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기는, 제1 방향으로 이동 가능한 피스톤과, 피스톤의 내부 공간에 수용되며 이온을 함유하는 작동 액체와, 피스톤의 내부 공간에 위치하며 작동 액체가 통과하는 복수의 개구부를 가지는 멤브레인과, 멤브레인과 거리를 두고 피스톤 내부 공간의 서로 마주하는 양측에 위치하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다.A liquid-based piston type generator according to an embodiment of the present invention includes: a piston movable in a first direction; a working liquid contained in an inner space of the piston and containing ions; And a first electrode and a second electrode located at opposite sides of the inner space of the piston at a distance from the membrane.

피스톤은 제1 방향과 나란한 관부와, 관부의 상측을 덮는 덮개부와, 관부의 하측을 덮는 바닥부를 포함할 수 있다. 멤브레인은 제1 방향과 직교하는 상태로 관부의 중앙에 고정될 수 있다. The piston may include a tube portion parallel to the first direction, a lid portion covering the upper side of the tube portion, and a bottom portion covering the lower side of the tube portion. The membrane may be fixed to the center of the tube section in a state orthogonal to the first direction.

다른 한편으로, 관부의 내벽에 슬라이딩 홈이 형성될 수 있고, 멤브레인은 슬라이딩 홈을 따라 제1 방향으로 이동 가능할 수 있다. 액상 기반 피스톤형 발전기는, 멤브레인의 가장자리에 고정되며 슬라이딩 홈에 수용되는 지그를 더 포함할 수 있다. 슬라이딩 홈은 제1 방향을 따라 제1 및 제2 전극과 이격될 수 있고, 제1 방향에 따른 슬라이딩 홈의 높이는 제1 및 제2 전극 사이의 거리보다 작을 수 있다.On the other hand, a sliding groove may be formed on the inner wall of the tube portion, and the membrane may be movable in the first direction along the sliding groove. The liquid-based piston type generator may further include a jig fixed to an edge of the membrane and received in the sliding groove. The sliding groove may be spaced apart from the first and second electrodes along the first direction and the height of the sliding groove along the first direction may be less than the distance between the first and second electrodes.

작동 액체의 높이는 피스톤 내부 공간 높이의 절반 이상일 수 있고, 멤브레인은 피스톤의 정지 상태와 작동 상태 모두에서 작동 액체에 잠길 수 있다. 작동 액체는 양이온과 음이온을 포함할 수 있고, 멤브레인의 표면은 양전하와 음전하 중 어느 하나로 대전될 수 있다.The height of the working fluid may be more than half the height of the interior space of the piston, and the membrane may be immersed in the working fluid in both the stationary and operating states of the piston. The working liquid may include cations and anions, and the surface of the membrane may be charged with either a positive charge or a negative charge.

제1 전극은 덮개부에 고정될 수 있고, 제2 전극은 바닥부에 고정될 수 있다. 액상 기반 피스톤형 발전기는 피스톤의 하부에 결합된 커넥팅 로드 및 크랭크 축을 더 포함할 수 있다.The first electrode may be fixed to the cover portion, and the second electrode may be fixed to the bottom portion. The liquid-based piston type generator may further include a connecting rod and a crankshaft coupled to a lower portion of the piston.

본 발명의 일 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기는 일측이 개방된 실린더와, 실린더의 내벽에 밀착되며 실린더의 길이 방향으로 이동 가능한 운동부와, 실린더와 운동부로 둘러싸인 내부 공간에 수용되며 이온을 함유하는 작동 액체와, 운동부와 거리를 두고 실린더의 내부 공간에 위치하며 작동 액체가 통과하는 복수의 개구부를 가지는 멤브레인과, 멤브레인과 거리를 두고 실린더 및 운동부에 각각 위치하는 제3 전극 및 제4 전극을 포함한다.A liquid-based piston type generator according to an embodiment of the present invention includes a cylinder having one side opened, a moving part closely attached to an inner wall of the cylinder and movable in the longitudinal direction of the cylinder, A membrane having a plurality of openings through which the working liquid passes and a third electrode and a fourth electrode located respectively in the cylinder and the moving unit at a distance from the membrane, .

멤브레인은 실린더의 길이 방향과 직교하는 상태로 실린더의 내벽에 고정될 수 있다. 작동 액체의 수위는 운동부가 최저점에 위치할 때 멤브레인의 위치보다 높을 수 있다. 작동 액체는 양이온과 음이온을 포함할 수 있고, 멤브레인의 표면은 양전하와 음전하 중 어느 하나로 대전될 수 있다.The membrane can be fixed to the inner wall of the cylinder in a state of perpendicular to the longitudinal direction of the cylinder. The level of the working fluid may be higher than the position of the membrane when the moving part is at its lowest point. The working liquid may include cations and anions, and the surface of the membrane may be charged with either a positive charge or a negative charge.

실린더는 하측이 개방된 원통 구조일 수 있다. 작동 액체의 수위는 운동부가 최고점에 위치할 때 실린더의 상판 아래에 위치할 수 있다. 실린더의 상판에 공기 배출 및 공기 유입을 위한 벤트 홀이 형성될 수 있다.The cylinder may have a cylindrical structure with its lower side opened. The level of the working fluid can be located below the top plate of the cylinder when the moving part is at its peak. A vent hole may be formed in the upper plate of the cylinder for air discharge and air inflow.

액상 기반 피스톤형 발전기는 운동부의 하부에 결합된 커넥팅 로드 및 크랭크 축을 더 포함할 수 있다.The liquid-based piston type generator may further include a connecting rod and a crankshaft coupled to a lower portion of the motion portion.

본 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기는 적은 양의 작동 액체를 이용하여 피스톤이 직선 왕복 운동을 할 때 지속적으로 전기 에너지를 생성할 수 있다.The liquid-based piston type generator of this embodiment can continuously generate electrical energy when the piston reciprocates linearly using a small amount of working liquid.

도 1은 일 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 절개 사시도이다.
도 3은 동전기 에너지 변환 원리를 설명하기 위해 도시한 그림이다.
도 4 내지 도 7은 도 2에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 기반 피스톤 발전기의 단면도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기의 사시도이다.
도 14 내지 도 17은 도 13에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정을 도시한 단면도이다.1 is a perspective view of a liquid-based piston type generator according to an embodiment.
Fig. 2 is an exploded perspective view of the liquid-based piston type generator shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a view for explaining the principle of the electric energy conversion. FIG.
Figs. 4 to 7 are views showing the operation of the liquid-based piston type generator shown in Fig. 2. Fig.
8 is a cross-sectional view of a liquid-based piston generator according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 9 to 12 are views showing the operation of the liquid-based piston type generator shown in FIG.
13 is a perspective view of a liquid-based piston type generator according to a third embodiment of the present invention.
14 to 17 are sectional views showing the operation of the liquid-based piston type generator shown in Fig.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 절개 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a liquid-based piston type generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid-based piston type generator shown in FIG.

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(100)는 제1 방향으로 이동 가능한 피스톤(10)과, 피스톤(10)의 내부 공간에 위치하는 작동 액체(20), 멤브레인(30), 제1 전극(41), 및 제2 전극(42)을 포함한다.1 and 2, the liquid-based piston generator 100 of the first embodiment includes a piston 10 movable in a first direction, a working liquid 20 located in the inner space of the piston 10, A membrane 30, a first electrode 41, and a second electrode 42.

피스톤(10)은 실린더(도시하지 않음) 내부에서 제1 방향을 따라 직선 왕복 운동을 할 수 있다. 피스톤(10)의 하부에는 커넥팅 로드(51)가 결합될 수 있다. 커넥팅 로드(51)의 일측 단부는 연결 핀(52)에 의해 피스톤(10)의 하부에 결합될 수 있고, 커넥팅 로드(51)의 타측 단부는 크랭크 축(53)에 결합될 수 있다.The piston 10 can reciprocate linearly in a first direction in a cylinder (not shown). A connecting rod 51 may be coupled to the lower portion of the piston 10. One end of the connecting rod 51 can be coupled to the lower portion of the piston 10 by the connecting pin 52 and the other end of the connecting rod 51 can be coupled to the crankshaft 53.

커넥팅 로드(51)는 피스톤(10)의 직선 왕복 운동을 크랭크 축(53)의 회전 운동으로 변환하거나, 반대로 크랭크 축(53)의 회전 운동을 피스톤(10)의 직선 왕복 운동으로 변환할 수 있다. 피스톤(10)과 실린더 및 커넥팅 로드(51)는 내연 기관 등에 사용되는 부품일 수 있다. The connecting rod 51 can convert the linear reciprocating motion of the piston 10 into the rotational motion of the crankshaft 53 or conversely the rotational motion of the crankshaft 53 into the linear reciprocating motion of the piston 10 . The piston 10 and the cylinder and the connecting rod 51 may be parts used for an internal combustion engine or the like.

피스톤(10)은 바닥부(11)와 덮개부(12) 및 관부(13)로 이루어지며, 내부에 빈 공간을 형성한다. 도 1과 도 2에서는 원통 모양의 관부(13)를 도시하였으나, 관부(13)의 형상은 도시한 예로 한정되지 않는다.The piston 10 is composed of a bottom portion 11, a lid portion 12 and a tube portion 13, and forms an empty space therein. Although FIGS. 1 and 2 show the cylindrical tube portion 13, the shape of the tube portion 13 is not limited to the illustrated example.

그리고 피스톤(10)의 내부 공간에 작동 액체(20), 멤브레인(30), 제1 및 제2 전극(41, 42)이 위치한다. 피스톤(10)이 제1 방향으로 직선 왕복 운동을 할 때 멤브레인(30)과 작동 액체(20)는 동전기 에너지 변환 원리로 전기를 생산한다.The working liquid 20, the membrane 30, and the first and second electrodes 41 and 42 are located in the inner space of the piston 10. When the piston 10 reciprocates linearly in the first direction, the membrane 30 and the working liquid 20 produce electricity using a dynamic energy conversion principle.

구체적으로, 작동 액체(20)는 이온을 함유하는 물 기반의 액체로서, 양이온과 음이온을 모두 포함한다. 작동 액체(20)의 이온 함유량과 수소이온지수(pH) 등은 조절 가능하다. 멤브레인(30)은 작동 액체(20)가 통과하는 복수의 개구부를 가진다. 복수의 개구부 각각은 나노미터(nm) 스케일의 크기로 형성될 수 있다. Specifically, the working liquid 20 is a water-based liquid containing ions, which contains both cations and anions. The ion content and hydrogen ion index (pH) of the working liquid 20 and the like are adjustable. The membrane (30) has a plurality of openings through which the working liquid (20) passes. Each of the plurality of openings may be formed in a size of a nanometer scale.

멤브레인(30)은 제1 방향과 직교하도록 배치될 수 있다. 즉 멤브레인(30)은 도면의 수평 방향과 나란하게 위치할 수 있다. 멤브레인(30)은 피스톤(10) 내부 공간의 중앙에 위치할 수 있으며, 그 가장자리가 관부(13)의 내벽에 고정될 수 있다.The membrane 30 may be arranged to be perpendicular to the first direction. That is, the membrane 30 may be positioned parallel to the horizontal direction of the drawing. The membrane 30 may be located at the center of the inner space of the piston 10 and its edge may be fixed to the inner wall of the tube portion 13. [

피스톤(10) 내부에 담긴 작동 액체(20)의 높이는 피스톤(10) 내부 공간 높이의 절반 이상일 수 있다. 이 경우, 멤브레인(30)은 피스톤(10)이 정지 상태일 때와 작동 상태 모두에서 작동 액체(20)에 잠긴다.The height of the working liquid 20 contained in the piston 10 may be more than half the height of the space inside the piston 10. [ In this case, the membrane 30 is immersed in the working liquid 20 both when the piston 10 is stationary and when it is operating.

제1 전극(41)은 멤브레인(30)과 거리를 두고 피스톤(10) 내부 공간의 상측에 위치하며, 제2 전극(42)은 멤브레인(30)과 거리를 두고 피스톤(10) 내부 공간의 하측에 위치한다. 제1 및 제2 전극(41, 42)은 막대 형상일 수 있으며, 각각 피스톤(10)의 덮개부(12) 중앙과 바닥부(11) 중앙에서 제1 방향과 나란하게 배치될 수 있다.The first electrode 41 is positioned above the internal space of the piston 10 at a distance from the membrane 30 and the second electrode 42 is located at a distance from the membrane 30 and below the internal space of the piston 10 . The first and second electrodes 41 and 42 may be rod-shaped and may be disposed in parallel with the first direction at the center of the lid portion 12 of the piston 10 and the center of the bottom portion 11, respectively.

피스톤(10)이 정지 상태일 때 제2 전극(42)은 작동 액체(20)에 잠기며, 제1 전극(41)은 그 길이에 따라 작동 액체(20)와 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다.The second electrode 42 is immersed in the working liquid 20 when the piston 10 is stationary and the first electrode 41 may not contact or contact the working liquid 20 depending on its length.

도 3은 동전기 에너지 변환 원리를 설명하기 위해 도시한 그림이다.FIG. 3 is a view for explaining the principle of the electric energy conversion. FIG.

도 3을 참고하면, 작동 액체(20)에 잠긴 멤브레인(30)의 표면은 물리화학적 매커니즘에 의해 자연적으로 전하(양전하 또는 음전하)를 띠게 된다. 예를 들어, 멤브레인(30)은 구성 물질의 조성과 작동 액체의 수소이온지수(pH), 이온 함유량, 온도 등의 조건에 따라 양이온 또는 음이온으로 대전된다.Referring to FIG. 3, the surface of the membrane 30 submerged in the working liquid 20 is naturally charged (positively or negatively charged) by the physicochemical mechanism. For example, the membrane 30 is charged with a cation or an anion depending on the composition of the constituent material and conditions such as the hydrogen ion index (pH) of the working liquid, the ion content, the temperature and the like.

이때 멤브레인(30) 표면에 생성된 전하를 중성화하기 위하여 멤브레인(30) 표면 근처에 반대 전하의 이온으로 이루어진 전기 이중층(electrical double layer, EDL)이 형성된다. 이 상태에서 작동 액체(20)가 유동을 하면 전기 이중층(EDL)에서의 양이온 수와 음이온 수의 불균형으로 인해 멤브레인(30)을 투과하는 양이온 수와 음이온 수에 차이가 발생하게 된다.At this time, an electrical double layer (EDL) composed of ions of opposite charge is formed near the surface of the membrane 30 in order to neutralize the charge generated on the surface of the membrane 30. If the working liquid 20 flows in this state, a difference occurs between the number of positive ions and the number of negative ions that permeate the membrane 30 due to the imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions in the EDL.

즉, 멤브레인(30)의 표면 전하에 따라 작동 액체(20)의 양이온 또는 음이온이 선택적으로 멤브레인(30)을 통과하면서 멤브레인(30) 양측에 전하의 불균형이 발생하게 된다. 예를 들어, 멤브레인(30) 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 작동 액체(20)에는 양이온 수가 음이온 수보다 많아진다.That is, depending on the surface charge of the membrane 30, positive ions or negative ions of the working liquid 20 selectively pass through the membrane 30, and charge imbalance occurs on both sides of the membrane 30. For example, when a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 that has passed through the membrane 30 has more positive ion than the negative ion number.

그리고 제1 전극(41)과 제2 전극(42)에 도달한 양이온 수와 음이온 수 차이에 의해 전기 에너지가 생성된다.Electric energy is generated by the difference between the number of positive ions and the number of negative ions that reach the first electrode 41 and the second electrode 42.

도 4 내지 도 7은 도 2에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정을 도시한 도면이다.Figs. 4 to 7 are views showing the operation of the liquid-based piston type generator shown in Fig. 2. Fig.

도 4에서 피스톤(10)은 최저점에 위치하고, 도 5에서 피스톤(10)은 위로 상승한다. 도 6에서 피스톤(10)은 최고점에 위치하며, 도 7에서 피스톤(10)은 아래로 하강한다. 피스톤(10)은 상승과 하강을 반복하며 움직이고, 피스톤(10) 내부의 작동 액체(20)는 관성에 의해 피스톤(10)과 반대 방향으로 유동한다. In Fig. 4, the piston 10 is located at the lowest point, and in Fig. 5, the piston 10 rises upward. In Fig. 6, the piston 10 is at its peak, and in Fig. 7, the piston 10 is lowered. The piston 10 is moved up and down repeatedly and the working liquid 20 inside the piston 10 flows in a direction opposite to the piston 10 by inertia.

피스톤(10)을 움직이는 구동 에너지는 크랭크 축(53)의 회전 운동일 수 있다. 다른 한편으로, 피스톤(10)은 커넥팅 로드(51)에 연결되지 않고, 직선 왕복 운동을 유발하는 다른 구동 에너지에 의해 움직일 수 있다.The driving energy for moving the piston 10 may be the rotational motion of the crankshaft 53. [ On the other hand, the piston 10 is not connected to the connecting rod 51, but can be moved by another driving energy which causes a linear reciprocating motion.

작동 액체(20)에 잠긴 멤브레인(30)의 표면은 특정 전하를 띠며, 멤브레인(30) 표면 근처에 반대 전하의 이온으로 이루어진 전기 이중층(EDL, 도 3 참조)이 형성된다.The surface of the membrane 30 submerged in the working liquid 20 has a specific charge and an electric double layer (EDL, see FIG. 3) is formed of ions of opposite charge near the surface of the membrane 30.

도 4를 참고하면, 피스톤(10)이 최저점에 위치할 때 작동 액체(20)는 피스톤(10) 내부 공간의 상측으로 몰리며, 피스톤(10)의 덮개부(12) 및 제1 전극(41)과 접촉한다. 도 5를 참고하면, 피스톤(10)이 위로 상승할 때 작동 액체(20)는 관성에 의래 아래로 낙하하면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과한다.4, when the piston 10 is at the lowest point, the working liquid 20 is pushed upward in the space inside the piston 10, and the lid portion 12 of the piston 10 and the first electrode 41, / RTI > 5, when the piston 10 rises upward, the working liquid 20 passes through the opening of the membrane 30 while falling down to inertia.

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 below the membrane 30, which has passed through the membrane 30, contains more active water than the number of anions and the working liquid above the membrane 30 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제1 전극(41)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제2 전극(42)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제1 및 제2 전극(41, 42)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the first electrode 41 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the second electrode 42. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electric energy by the first and second electrodes 41 and 42. [

도 6을 참고하면, 피스톤(10)이 최고점에 위치할 때 작동 액체(20)는 피스톤(10) 내부 공간의 하측으로 몰리며, 피스톤(10)의 바닥부(11) 및 제2 전극(42)과 접촉한다. 도 7을 참고하면, 피스톤(10)이 아래로 하강할 때 작동 액체(20)는 관성에 의해 위로 뜨면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과한다.6, when the piston 10 is at its peak, the working liquid 20 is pushed to the lower side of the internal space of the piston 10, and the bottom portion 11 of the piston 10 and the second electrode 42, / RTI > Referring to FIG. 7, when the piston 10 descends, the working liquid 20 passes upward through the opening of the membrane 30 by upward inertia.

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 above the membrane 30 that has passed through the membrane 30 contains more active water than the number of anions, 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제1 전극(41)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제2 전극(42)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제1 및 제2 전극(41, 42)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the first electrode 41 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the second electrode 42. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electric energy by the first and second electrodes 41 and 42. [

이와 같이 제1 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(100)는 피스톤(10) 내부에 작동 액체(20)와 멤브레인(30)을 설치하여 피스톤(10)의 진동(직선 왕복 운동)으로부터 전기 에너지를 생성한다. 이러한 액상 기반 피스톤형 발전기(100)는 적은 양의 작동 액체(20)를 이용하여 지속적으로 전기 에너지를 생성할 수 있다.Thus, the liquid-based piston generator 100 of the first embodiment generates the electric energy from the vibration (linear reciprocating motion) of the piston 10 by providing the working liquid 20 and the membrane 30 in the piston 10 do. Such a liquid-based piston-type generator 100 can generate electric energy continuously using a small amount of working liquid 20.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액상 기반 피스톤 발전기의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a liquid-based piston generator according to a second embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 제2 실시예의 액상 기반 피스톤 발전기(200)에서 멤브레인(30)은 제1 방향을 따라 슬라이딩하는 구조로 이루어진다. 구체적으로, 멤브레인(30)의 가장자리에 지그(35)가 고정되고, 피스톤(10)의 관부(13) 내벽에 지그(35)를 수용하는 슬라이딩 홈(15)이 형성된다.Referring to FIG. 8, in the liquid-phase piston generator 200 of the second embodiment, the membrane 30 is structured to slide along the first direction. Specifically, a jig 35 is fixed to the edge of the membrane 30, and a sliding groove 15 is formed in the inner wall of the tube portion 13 of the piston 10 to receive the jig 35 therein.

슬라이딩 홈(15)은 제1 방향을 따라 제1 및 제2 전극(41, 42)과 이격되며, 제1 방향에 따른 슬라이딩 홈(35)의 높이는 제1 및 제2 전극(41, 42) 사이의 거리보다 작다. 따라서 슬라이딩 홈(35)을 따라 멤브레인(30)과 지그(35)가 움직일 때 멤브레인(30)은 제1 및 제2 전극(41, 42)과 접촉하지 않는다.The sliding groove 15 is spaced apart from the first and second electrodes 41 and 42 along the first direction and the height of the sliding groove 35 along the first direction is set between the first and second electrodes 41 and 42 . Therefore, when the membrane 30 and the jig 35 move along the sliding groove 35, the membrane 30 does not contact the first and second electrodes 41 and 42.

피스톤(10)의 직선 왕복 운동으로 작동 액체(20)가 멤브레인(30)을 주기적으로 통과할 때 멤브레인(30)에 응력이 가해지며, 응력에 의해 멤브레인(30)이 파손될 수 있다. 제2 실시예에서는 작동 액체(20)가 멤브레인(30)을 통과할 때 멤브레인(30)이 슬라이딩함에 따라 멤브레인(30)에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다.The linear reciprocating movement of the piston 10 causes stress to be applied to the membrane 30 when the working liquid 20 periodically passes through the membrane 30 and the membrane 30 may be damaged by the stress. In the second embodiment, the stress applied to the membrane 30 as the membrane 30 slides when the working liquid 20 passes through the membrane 30 can be reduced.

도 9 내지 도 12는 도 8에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정을 도시한 도면이다.FIGS. 9 to 12 are views showing the operation of the liquid-based piston type generator shown in FIG.

도 9에서 피스톤(10)은 최저점에 위치하고, 도 10에서 피스톤(10)은 위로 상승한다. 도 11에서 피스톤(10)은 최고점에 위치하며, 도 12에서 피스톤(10)은 아래로 하강한다. 피스톤(10)은 상승과 하강을 반복하며 움직이고, 피스톤(10) 내부의 작동 액체(20)는 관성에 의해 피스톤(10)과 반대 방향으로 유동한다.In Fig. 9, the piston 10 is located at the lowest point, and in Fig. 10, the piston 10 rises upward. In Fig. 11, the piston 10 is located at the highest point, and in Fig. 12, the piston 10 is lowered. The piston 10 is moved up and down repeatedly and the working liquid 20 inside the piston 10 flows in a direction opposite to the piston 10 by inertia.

작동 액체(20)에 잠긴 멤브레인(30)의 표면은 특정 전하를 띠며, 멤브레인(30) 표면 근처에 반대 전하의 이온으로 이루어진 전기 이중층(EDL, 도 3 참조)이 형성된다.The surface of the membrane 30 submerged in the working liquid 20 has a specific charge and an electric double layer (EDL, see FIG. 3) is formed of ions of opposite charge near the surface of the membrane 30.

도 9를 참고하면, 피스톤(10)이 최저점에 위치할 때 작동 액체(20)는 피스톤(10) 내부 공간의 상측으로 몰리며, 피스톤(10)의 덮개부(12) 및 제1 전극(41)과 접촉한다. 멤브레인(30)과 지그(35)는 슬라이딩 홈(15)의 최상단에 위치한다.9, when the piston 10 is located at the lowest point, the working liquid 20 is pushed upward in the space inside the piston 10, and the lid portion 12 of the piston 10 and the first electrode 41, / RTI > The membrane (30) and the jig (35) are located at the top of the sliding groove (15).

도 10을 참고하면, 피스톤(10)이 위로 상승할 때 작동 액체(20)는 관성에 의래 아래로 낙하하면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과하고, 멤브레인(30)과 지그(35)는 슬라이딩 홈(15)을 따라 아래로 하강한다.10, when the piston 10 is lifted upward, the working liquid 20 falls down under inertia and passes through the opening of the membrane 30, and the membrane 30 and the jig 35 are brought into sliding contact with the sliding groove (15).

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 below the membrane 30, which has passed through the membrane 30, contains more active water than the number of anions and the working liquid above the membrane 30 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제1 전극(41)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제2 전극(42)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제1 및 제2 전극(41, 42)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the first electrode 41 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the second electrode 42. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electric energy by the first and second electrodes 41 and 42. [

도 11을 참고하면, 피스톤(10)이 최고점에 위치할 때 작동 액체(20)는 피스톤(10) 내부 공간의 하측으로 몰리며, 피스톤(10)의 바닥부(11) 및 제2 전극(42)과 접촉한다. 멤브레인(30)과 지그(35)는 슬라이딩 홈(15)의 최하단에 위치한다. 11, when the piston 10 is located at the highest point, the working liquid 20 is pushed to the lower side of the internal space of the piston 10, and the bottom portion 11 of the piston 10 and the second electrode 42, / RTI > The membrane (30) and the jig (35) are located at the lowermost end of the sliding groove (15).

도 12를 참고하면, 피스톤(10)이 아래로 하강할 때 작동 액체(20)는 관성에 의해 위로 뜨면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과하고, 멤브레인(30)과 지그(35)는 슬라이딩 홈(15)을 따라 위로 상승한다.12, when the piston 10 is moved downward, the working liquid 20 flows upward through inertia to pass through the opening of the membrane 30, and the membrane 30 and the jig 35 are brought into sliding contact with the sliding groove 15).

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 above the membrane 30 that has passed through the membrane 30 contains more active water than the number of anions, 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제1 전극(41)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제2 전극(42)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제1 및 제2 전극(41, 42)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the first electrode 41 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the second electrode 42. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electric energy by the first and second electrodes 41 and 42. [

제2 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(200)에서, 멤브레인(30)은 작동 액체(20)와 같은 방향으로 슬라이딩 홈(15)을 따라 이동한다. 따라서 작동 액체(20)가 멤브레인(30)에 가하는 응력을 줄일 수 있으며, 멤브레인(30)의 파손을 억제할 수 있다. In the liquid-based piston type generator 200 of the second embodiment, the membrane 30 moves along the sliding groove 15 in the same direction as the working liquid 20. Therefore, the stress applied to the membrane 30 by the working liquid 20 can be reduced, and breakage of the membrane 30 can be suppressed.

제2 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(200)는 지그(35)와 슬라이딩 홈(15)이 추가된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어진다.The liquid-based piston generator 200 of the second embodiment has the same or similar construction as the first embodiment except that the jig 35 and the sliding groove 15 are added.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액상 기반 피스톤형 발전기의 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시한 액상 기반 피스톤형 발전기의 부분 단면도이다.FIG. 13 is a perspective view of a liquid-based piston type generator according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the liquid-based piston type generator shown in FIG.

도 13과 도 14를 참고하면, 제3 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(300)는 일측이 개방된 실린더(60)와, 실린더(60)의 내벽에 밀착된 운동부(70)와, 실린더(60)와 운동부(70)로 둘러싸인 내부 공간에 수용된 작동 액체(20)와, 실린더(60)의 내부 공간에 위치하는 멤브레인(30)과, 전기 출력을 위한 제3 전극(43) 및 제4 전극(44)을 포함한다.13 and 14, the liquid-based piston type generator 300 of the third embodiment includes a cylinder 60 with one side opened, a moving part 70 brought into close contact with the inner wall of the cylinder 60, The working fluid 20 contained in the inner space surrounded by the first electrode 43 and the moving part 70 and the membrane 30 located in the inner space of the cylinder 60 and the third electrode 43 and the fourth electrode 44).

실린더(60)는 하측이 개방된 원통 구조일 수 있으며, 고정된 위치를 유지한다. 운동부(70)는 실린더(60)의 개방된 일측(하측)을 통과해 실린더(60)의 내부 공간에 위치하며, 실린더(60)의 내벽에 밀착된다. 운동부(70)는 원판 구조일 수 있으며, 실린더(60)의 길이 방향(제1 방향)을 따라 직선 왕복 운동을 할 수 있다.The cylinder 60 may have a cylindrical structure whose lower side is open, and maintains a fixed position. The moving part 70 passes through the opened one side (lower side) of the cylinder 60 and is located in the inner space of the cylinder 60, and is brought into close contact with the inner wall of the cylinder 60. The moving part 70 may have a disk structure and can perform a linear reciprocating motion along the longitudinal direction of the cylinder 60 (first direction).

커넥팅 로드(51)가 운동부(70)의 하부에 결합될 수 있다. 커넥팅 로드(51)의 일측 단부는 연결 핀(52)과 지지체(54)에 의해 운동부(70)에 결합될 수 있고, 커넥팅 로드(51)의 타측 단부는 크랭크 축(53)에 결합될 수 있다. 커넥팅 로드(51)는 크랭크 축(53)의 회전 운동을 운동부(70)의 직선 왕복 운동으로 변환할 수 있다.The connecting rod 51 can be coupled to the lower portion of the motion portion 70. [ One end of the connecting rod 51 can be coupled to the moving part 70 by the connecting pin 52 and the supporting body 54 and the other end of the connecting rod 51 can be coupled to the crankshaft 53 . The connecting rod 51 can convert the rotational motion of the crankshaft 53 into the linear reciprocating motion of the motion portion 70. [

멤브레인(30)은 작동 액체(20)가 통과하는 복수의 개구부를 가지며, 실린더(60) 내부에서 제1 방향과 직교하도록 배치될 수 있다. 멤브레인(30)은 운동부(70)가 최저점에 위치할 때, 실린더(60)와 운동부(70)로 둘러싸인 내부 공간의 중앙 또는 그 근처에 위치할 수 있다.The membrane 30 has a plurality of openings through which the working liquid 20 passes, and may be arranged so as to be perpendicular to the first direction inside the cylinder 60. The membrane 30 may be located at or near the center of the internal space surrounded by the cylinder 60 and the motion portion 70 when the movement portion 70 is at its lowest point.

작동 액체(20)는 실린더(60)와 운동부(70)로 둘러싸인 내부 공간에 수용된다. 작동 액체(20)의 수위는 운동부(70)가 최저점에 위치할 때 멤브레인(30)의 위치보다 높을 수 있다. 이 경우 멤브레인(30)은 운동부(70)의 정지 상태와 작동 상태 모두에서 작동 액체(20)에 잠긴다. 또한, 작동 액체(20)의 수위는 운동부(70)가 최고점에 위치할 때 실린더(60)의 상판 아래에 위치한다.The working liquid 20 is accommodated in an inner space surrounded by the cylinder 60 and the moving part 70. The level of the working liquid 20 may be higher than the position of the membrane 30 when the moving part 70 is at the lowest point. In this case, the membrane 30 is immersed in the working liquid 20 in both the stationary state and the operating state of the moving part 70. The level of the working liquid 20 is also located below the top plate of the cylinder 60 when the moving part 70 is located at the highest point.

제3 전극(43)은 멤브레인(30)과 거리를 두고 실린더(60) 상판의 내측에 고정되며, 제4 전극(44)은 멤브레인(30)과 거리를 두고 운동부(70)의 내측에 고정된다. 운동부(70)가 최고점에 위치할 때에도 제4 전극(44)은 멤브레인(30)과 이격되어 멤브레인(30)이 파손되지 않도록 한다.The third electrode 43 is fixed to the inside of the upper plate of the cylinder 60 at a distance from the membrane 30 and the fourth electrode 44 is fixed to the inside of the moving part 70 at a distance from the membrane 30 . The fourth electrode 44 is spaced apart from the membrane 30 so that the membrane 30 is not damaged even when the moving part 70 is located at the highest point.

실린더(60)의 상판에 벤트 홀(65)이 형성될 수 있다. 벤트 홀(65)은 작동 액체(20)의 상승으로 멤브레인(30) 위쪽의 압력이 높아질 때 공기를 빼내어 작동 액체(20)가 멤브레인(30)을 원활하게 통과하도록 한다. 또한, 벤트 홀(65)은 작동 액체(20)가 하강할 때 외부로부터 실린더(60) 내부로 공기를 유입시켜 작동 액체(20)가 멤브레인(30)을 원활하게 통과하도록 한다.A vent hole (65) may be formed in the upper plate of the cylinder (60). The vent hole 65 allows air to escape when the pressure of the upper portion of the membrane 30 is increased by the rise of the working liquid 20 so that the working liquid 20 passes smoothly through the membrane 30. [ The vent hole 65 also allows air to flow from the outside into the cylinder 60 when the operating liquid 20 descends to allow the working liquid 20 to smoothly pass through the membrane 30.

도 14 내지 도 17을 참고하여 제3 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기의 작동 과정에 대해 설명한다.Operation of the liquid phase-based piston type generator of the third embodiment will be described with reference to Figs. 14 to 17. Fig.

도 14에서 운동부(70)는 최저점에 위치하고, 작동 액체(20)의 수위는 멤브레인(30)보다 높을 수 있다. 도 15에서 운동부(70)는 위로 상승하며, 운동부(70)에 의해 작동 액체(20)가 상승하면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과한다.In Fig. 14, the moving part 70 is located at the lowest point, and the level of the working liquid 20 may be higher than that of the membrane 30. Fig. In Fig. 15, the moving part 70 rises upward, and the operating liquid 20 passes through the opening of the membrane 30 by the moving part 70.

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 above the membrane 30 that has passed through the membrane 30 contains more active water than the number of anions, 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제3 전극(43)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제4 전극(44)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제3 및 제4 전극(43, 44)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the third electrode 43 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the fourth electrode 44. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electrical energy by the third and fourth electrodes 43 and 44.

도 16에서 운동부(70)는 최고점에 위치한다. 이때 작동 액체(20)의 수위는 실린더(60)의 상판보다 낮다. 도 17에서 운동부(70)는 아래로 하강하며, 운동부(70)에 의해 작동 액체(20)가 하강하면서 멤브레인(30)의 개구부를 통과한다.16, the moving part 70 is located at the highest point. At this time, the liquid level of the working liquid 20 is lower than that of the upper plate of the cylinder 60. In FIG. 17, the moving part 70 descends and passes through the opening of the membrane 30 while the working liquid 20 descends by the moving part 70.

멤브레인(30)의 표면에 음전하가 생성된 경우, 멤브레인(30)을 통과한 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)에는 양이온의 수가 음이온의 수보다 많고, 멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)에는 음이온의 수가 양이온의 수보다 많다. 멤브레인(30)의 표면에 양전하가 생성된 경우에는 위와 반대의 결과가 나온다.When a negative charge is generated on the surface of the membrane 30, the working liquid 20 below the membrane 30, which has passed through the membrane 30, contains more active water than the number of anions and the working liquid above the membrane 30 20), the number of negative ions is larger than the number of positive ions. When a positive charge is generated on the surface of the membrane 30, the opposite result is obtained.

멤브레인(30) 위쪽의 작동 액체(20)는 제3 전극(43)과 접촉하고, 멤브레인(30) 아래쪽의 작동 액체(20)는 제4 전극(44)과 접촉한다. 멤브레인(30) 양측의 양이온 수와 음이온 수의 불균형이 제3 및 제4 전극(43, 44)에 의해 전기 에너지로 출력된다.The working liquid 20 above the membrane 30 contacts the third electrode 43 and the working liquid 20 below the membrane 30 contacts the fourth electrode 44. The imbalance of the number of positive ions and the number of negative ions on both sides of the membrane 30 is output as electrical energy by the third and fourth electrodes 43 and 44.

이와 같이 제3 실시예의 액상 기반 피스톤형 발전기(300)는 실린더(60) 내부에 작동 액체(20)와 멤브레인(30)을 설치하여 운동부(70)의 진동(직선 왕복 운동)으로부터 전기 에너지를 생성한다. 이러한 액상 기반 피스톤형 발전기(300)는 적은 양의 작동 액체(20)를 이용하여 지속적으로 전기 에너지를 생성할 수 있다.Thus, the liquid-based piston generator 300 of the third embodiment generates the electric energy from the vibration (linear reciprocating motion) of the moving part 70 by installing the working liquid 20 and the membrane 30 in the cylinder 60 do. Such a liquid-based piston-type generator 300 can continuously generate electric energy using a small amount of the working liquid 20.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100, 200, 300: 액상 기반 피스톤형 발전기
10: 피스톤 11: 바닥부
12: 덮개부 13: 관부
20: 작동 액체 30: 멤브레인
15: 슬라이딩 홈 35: 지그
41: 제1 전극 42: 제2 전극
51: 커넥팅 로드 52: 연결 핀
53: 크랭크 축 60: 실린더
65: 벤트 홀 70: 운동부100, 200, 300: Liquid-based piston generator
10: piston 11: bottom part
12: lid part 13:
20: Working liquid 30: Membrane
15: sliding groove 35: jig
41: first electrode 42: second electrode
51: connecting rod 52: connecting pin
53: crankshaft 60: cylinder
65: vent hole 70:

Claims (17)

상측과 하측이 막힌 관부로 구성되며, 상기 관부의 길이 방향으로 이동 가능한 피스톤;
상기 피스톤의 내부 공간에 수용되며, 이온을 함유하는 작동 액체;
상기 관부의 길이 방향과 교차하도록 상기 관부의 내벽에 고정되며, 상기 작동 액체에 잠겨 있고, 상기 피스톤이 작동할 때 상기 작동 액체가 통과하는 복수의 개구부를 가지는 멤브레인; 및
상기 멤브레인과 거리를 두고 상기 멤브레인의 상측 공간과 하측 공간에 각각 위치하는 제1 전극 및 제2 전극
을 포함하는 액상 기반 피스톤형 발전기.A piston which is composed of a tube portion having a closed upper side and a lower side and which is movable in the longitudinal direction of the tube portion;
A working fluid contained in the internal space of the piston and containing ions;
A membrane affixed to the inner wall of the tube portion to intersect the longitudinal direction of the tube portion and having a plurality of openings through which the working liquid passes when the piston is actuated; And
A first electrode and a second electrode located in an upper space and a lower space of the membrane at a distance from the membrane,
Based piston-type generator. 제1항에 있어서,
상기 멤브레인은 상기 관부의 중앙에 고정되고,
상기 피스톤의 정지 상태에서 상기 작동 액체의 수위는 상기 멤브레인보다 높은 액상 기반 피스톤형 발전기.The method according to claim 1,
The membrane is fixed to the center of the tube portion,
Wherein the level of the working liquid in the stopped state of the piston is higher than that of the membrane. 제2항에 있어서,
상기 멤브레인은 상기 피스톤의 정지 상태와 상기 작동 상태 모두에서 상기 작동 액체에 잠기는 액상 기반 피스톤형 발전기.3. The method of claim 2,
Wherein the membrane is submerged in the working liquid in both the stationary state and the operating state of the piston. 제1항에 있어서,
상기 관부의 내벽에 슬라이딩 홈이 형성되고,
상기 멤브레인은 상기 슬라이딩 홈을 따라 상기 관부의 길이 방향으로 이동 가능한 액상 기반 피스톤형 발전기.The method according to claim 1,
A sliding groove is formed on an inner wall of the tube portion,
Wherein the membrane is movable in the longitudinal direction of the tube portion along the sliding groove. 제4항에 있어서,
상기 멤브레인의 가장자리에 고정되며 상기 슬라이딩 홈에 수용되는 지그를 더 포함하는 액상 기반 피스톤형 발전기.5. The method of claim 4,
And a jig fixed to an edge of the membrane and received in the sliding groove. 제4항에 있어서,
상기 슬라이딩 홈은 상기 관부의 길이 방향을 따라 상기 제1 및 제2 전극과 이격되고,
상기 관부의 길이 방향에 따른 상기 슬라이딩 홈의 높이는 상기 제1 및 제2 전극 사이의 거리보다 작은 액상 기반 피스톤형 발전기.5. The method of claim 4,
Wherein the sliding groove is spaced apart from the first and second electrodes along a longitudinal direction of the tube portion,
Wherein the height of the sliding groove along the longitudinal direction of the tube portion is smaller than the distance between the first and second electrodes. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 작동 액체는 양이온과 음이온을 포함하고,
상기 멤브레인의 표면은 양전하와 음전하 중 어느 하나로 대전되는 액상 기반 피스톤형 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the working liquid comprises a cation and an anion,
Wherein the surface of the membrane is charged with either positive charge or negative charge. 제1항에 있어서,
상기 피스톤은 상기 관부의 상단에 연결된 덮개부와, 상기 관부의 하단에 연결된 바닥부를 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 각각은 상기 덮개부와 상기 바닥부 각각에 고정되는 액상 기반 피스톤형 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the piston includes a lid portion connected to an upper end of the tube portion and a bottom portion connected to a lower end of the tube portion,
Wherein the first electrode and the second electrode are fixed to the lid portion and the bottom portion, respectively. 제1항 내지 제6항, 제8항, 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤의 하부에 결합된 커넥팅 로드 및 크랭크 축을 더 포함하는 액상 기반 피스톤형 발전기.10. The method according to any one of claims 1 to 6, 8, and 9,
And a connecting rod and a crankshaft coupled to a lower portion of the piston. 일측이 개방된 실린더;
상기 실린더의 개방된 일측을 통과해 상기 실린더의 내벽에 밀착되며, 상기 실린더의 길이 방향으로 이동 가능한 운동부;
상기 실린더와 상기 운동부로 둘러싸인 내부 공간에 수용되며, 이온을 함유하는 작동 액체;
상기 운동부와 거리를 두고 상기 실린더의 길이 방향과 교차하도록 상기 실린더의 내벽에 고정되며, 상기 작동 액체에 잠겨 있고, 상기 운동부가 작동할 때 상기 작동 액체가 통과하는 복수의 개구부를 가지는 멤브레인; 및
상기 멤브레인과 거리를 두고 상기 실린더 및 상기 운동부에 각각 위치하는 제3 전극 및 제4 전극
을 포함하는 액상 기반 피스톤형 발전기.A cylinder having one side opened;
A moving part which is in close contact with an inner wall of the cylinder through an open side of the cylinder and is movable in the longitudinal direction of the cylinder;
A working fluid contained in the inner space surrounded by the cylinder and the motion part, the working liquid containing ions;
A membrane fixed to the inner wall of the cylinder so as to intersect the longitudinal direction of the cylinder at a distance from the moving part and having a plurality of openings through which the working liquid passes when the moving part is operated; And
A third electrode and a fourth electrode located respectively at the cylinder and the motion unit at a distance from the membrane,
Based piston-type generator. 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 작동 액체의 수위는 상기 운동부가 최저점에 위치할 때 상기 멤브레인의 위치보다 높은 액상 기반 피스톤형 발전기.12. The method of claim 11,
Wherein the level of the working liquid is higher than the position of the membrane when the moving part is located at the lowest point. 제13항에 있어서,
상기 작동 액체는 양이온과 음이온을 포함하고,
상기 멤브레인의 표면은 양전하와 음전하 중 어느 하나로 대전되는 액상 기반 피스톤형 발전기.14. The method of claim 13,
Wherein the working liquid comprises a cation and an anion,
Wherein the surface of the membrane is charged with either positive charge or negative charge. 제11항에 있어서,
상기 실린더는 하측이 개방된 원통 구조이고,
상기 작동 액체의 수위는 상기 운동부가 최고점에 위치할 때 상기 실린더의 상판 아래에 위치하는 액상 기반 피스톤형 발전기.12. The method of claim 11,
The cylinder has a cylindrical structure with its lower side opened,
Wherein the level of the working liquid is located below the top plate of the cylinder when the moving part is located at the highest point. 제15항에 있어서,
상기 실린더의 상판에 공기 배출 및 공기 유입을 위한 벤트 홀이 형성되는 액상 기반 피스톤형 발전기.16. The method of claim 15,
And a vent hole for air discharge and air inflow is formed in the upper plate of the cylinder. 제11항, 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 운동부의 하부에 결합된 커넥팅 로드 및 크랭크 축을 더 포함하는 액상 기반 피스톤형 발전기.17. The method according to any one of claims 11 to 16,
And a connecting rod and a crankshaft coupled to a lower portion of the motion portion.
KR1020170009287A 2017-01-19 2017-01-19 Piston type generator based on liquid phase KR101883992B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009287A KR101883992B1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Piston type generator based on liquid phase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009287A KR101883992B1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Piston type generator based on liquid phase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180085572A KR20180085572A (en) 2018-07-27
KR101883992B1 true KR101883992B1 (en) 2018-08-29

Family

ID=63078502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170009287A KR101883992B1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Piston type generator based on liquid phase

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101883992B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7285561B2 (en) * 2018-01-17 2023-06-02 国立研究開発法人理化学研究所 Power generation device and power generation method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012184792A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Kyb Co Ltd Shock absorber
KR101419742B1 (en) * 2013-02-19 2014-07-21 연세대학교 산학협력단 Highly efficient nanofluidic energy harvesting system and method using ionic field-effect transistor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160067452A (en) 2014-12-04 2016-06-14 포항공과대학교 산학협력단 Energy harvester

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012184792A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Kyb Co Ltd Shock absorber
KR101419742B1 (en) * 2013-02-19 2014-07-21 연세대학교 산학협력단 Highly efficient nanofluidic energy harvesting system and method using ionic field-effect transistor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180085572A (en) 2018-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7419366B2 (en) Apparatus for storage of potential energy
JP5097267B2 (en) Wave power unit, buoy, use of wave power unit, and method of generating electrical energy
CN105003494A (en) Actuator
US9175663B2 (en) Linear generator for submerged use and a method of producing electric energy
AU2002231423A1 (en) Apparatus for storage of potential energy
KR20160073547A (en) Cylindrical triboelectric generator based on contact-electrification and method for manufacturing the generator
JP3192203U (en) Power generation equipment using wave energy
KR101883992B1 (en) Piston type generator based on liquid phase
US10934993B2 (en) Apparatus for generation of energy from ocean waves
CN107091256A (en) A kind of electro-hydraulic actuator of many intellectual material drivings of active Flat valve
WO2008001057A1 (en) Apparatus for converting wave motin into mechanical energy
CN214756109U (en) Composite friction power generation device
KR101960705B1 (en) A wave energy converter with variable stiffness
CN117108435A (en) Buoy type energy collector based on friction power generation
CN109004857A (en) A kind of wave energy triboelectricity equipment with adaptive clamping device
CN114362585B (en) Friction nano power generation device utilizing wind energy and wave energy
RU2539410C2 (en) Wave energy plant
WO2006012017A1 (en) Fluid-operated power generating system
KR20170008449A (en) Triboelectric generator based on contact-electrification using powder motion and method for manufacturing the generator
RU219898U1 (en) Wave power plant
KR101931438B1 (en) Wind power generating apparatus using piezoelectric effect
WO2014063223A1 (en) System and apparatus for generating electricity from motion of fluid
RU2413089C1 (en) Hydraulic wave rod core electric generator
KR20100001562U (en) Power generating apparatus using floating power
KR200335646Y1 (en) Vibration Direction Conversion Device and Vibration Testing Apparatus Equipped with It

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant