KR101930633B1

KR101930633B1 - Generator using sound pressure

Info

Publication number: KR101930633B1
Application number: KR1020170070605A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 김보라
Original assignee: 김영수
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-12-18
Also published as: KR20170141118A

Abstract

실생활에 산재되어 낭비되는 소리를 음압으로 변형하여 전기를 발생시키는 음압을 이용한 발전기를 제시한다. 그 발전기는 점차적으로 폭이 좁아지는 깔때기 형상으로 외부로부터 도달하는 음파를 수집하는 음파수집부와, 음파수집부의 폭이 가장 좁은 부분과 연결되며 수집된 음파가 흐르는 채널을 제공하는 모세관과, 모세관의 외측 둘레에 부착되어 모세관의 음파를 증폭시켜 음압을 형성하게 하는 진동자 및 모세관의 일측에 배치되며 음압에 의해 전기를 생성하는 전기생성부를 포함한다. This paper proposes a generator using sound pressure that generates electricity by transforming sound that is scattered and wasted in real life into sound pressure. The generator includes a sound wave collecting part for collecting sound waves arriving from the outside in a form of a funnel shape gradually narrowed in width, a capillary tube connected to the narrowest part of the sound wave collecting part and providing a channel through which collected sound waves flow, A vibrator attached to the outer periphery of the capillary to amplify the sound waves of the capillary to form a negative pressure, and an electricity generator disposed at one side of the capillary to generate electricity by negative pressure.

Description

[0002] Generators using sound pressure [0003]

본 발명은 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음파가 집속되어 형성된 음압을 이용하여 전기를 발생시키는 음압 발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a generator, and more particularly, to a negative-pressure generator that generates electricity using a negative pressure formed by a sound wave.

소리(sound)는 매질로 전파되는 파동으로 음(音) 또는 음파(音波)라고도 하며, 좁은 뜻으로는 사람의 귀에 들리는 것을 가리킨다. 사람이 아닌 동물들도 청각기관을 갖고 있으므로 이들도 소리를 감지할 수 있으나 각각의 종에 따라 사람이 듣는 소리와 주파수 영역이 다르다. 소리는 실생활에 산재하며, 때로는 강력한 소음을 일으키기도 한다. 음압(sound pressure)은 매질 속을 지나는 음파에 의해 생기는 압력으로, 보통 실효값으로 나타낸다. 1 kHz의 평면파의 소리에 대한 최소가청값을 기준음압으로 하며, 단위는 dB를 사용한다.A sound is a wave propagated in a medium, also called a sound or a sound wave, and narrowly refers to a human ear being heard. Non - human animals also have auditory organs so they can perceive sound, but the sound range and frequency range are different according to each species. Sound is interspersed in real life, and sometimes it produces powerful noises. Sound pressure is the pressure produced by sound waves passing through the medium, usually expressed as rms values. The minimum audible value for the sound of a 1 kHz plane wave is taken as the reference sound pressure, and the unit is used in dB.

발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기이며, 상기 기계적 에너지를 부여하는 다양한 소스를 사용한다. 상기 소스는 자기력, 열, 바람, 소리 등이 있으며, 이중에서 소리는 국내등록특허 제10-1498334호, 일본등록특허 제5677536호 등에서 소리에너지를 전기에너지를 변환하는 기술이 제시되고 있다. 하지만, 우리의 실생활에 산재된 소리는 대부분의 발전기 소스로 활용하지 못하고 낭비되어 사라진다. 즉, 상기 소리를 소스로 하여 발전하는 발전기는 아직 존재하지 않는 실정이다. 낭비되는 소리를 이용하여 전기를 생성하면 경제적 가치가 매우 크다고 할 수 있다. Generators are devices that convert mechanical energy into electrical energy and use a variety of sources to impart the mechanical energy. The source includes magnetic force, heat, wind, sound, and the like. Among them, technologies for converting electric energy into sound energy are proposed in Korean Patent No. 10-1498334 and Japanese Patent No. 5677536. [ However, the sounds that are scattered in our daily lives are wasted without being utilized as most generator sources. In other words, there is no generator that generates power using the sound as a source. If electricity is generated using waste sound, economic value is very high.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실생활에 산재되어 낭비되는 소리를 음압으로 변형하여 전기를 발생시키는 음압을 이용한 발전기를 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a generator using negative pressure which generates electricity by deforming sound, which is scattered and wasted in real life, to sound pressure.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 음압을 이용한 발전기는 점차적으로 폭이 좁아지는 깔때기 형상으로 외부로부터 도달하는 음파를 수집하는 음파수집부 및 상기 음파수집부의 폭이 가장 좁은 부분과 연결되며 수집된 상기 음파가 흐르는 채널을 제공하는 모세관을 포함한다. 또한, 상기 모세관의 외측 둘레에 부착되어 상기 모세관의 음파를 증폭시켜 음압을 형성하게 하는 진동자 및 상기 모세관의 일측에 배치되며 상기 음압에 의해 전기를 생성하는 전기생성부를 포함한다. A generator using a negative pressure to solve the problem of the present invention includes a sound wave collecting part for collecting sound waves arriving from the outside in a form of a funnel whose width gradually becomes narrower and a sound wave collecting part connected to the narrowest part of the sound wave collecting part, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > And a vibrator attached to an outer periphery of the capillary to amplify sound waves of the capillary to form a negative pressure, and an electricity generator disposed at one side of the capillary to generate electricity by the negative pressure.

본 발명의 발전기에 있어서, 상기 음파수집부 및 상기 모세관은 하나의 단위를 이루고, 상기 단위는 복수개이며, 상기 모세관 각각에는 상기 진동자가 부착될 수 있다. 상기 음파수집부는 케이스의 고정홀에 고정된다. 상기 음파수집부에서 외부로 노출되는 부분은 진동판 또는 메시 중의 어느 하나가 부착될 수 있다. 상기 음파수집부 및 상기 모세관은 유리, 금속, 플라스틱 또는 그들의 조합물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 채널의 단면은 원형 또는 다각형 중의 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 상기 음파수집부, 상기 모세관 및 상기 진동자는 충진재에 의해 감싸진다. 상기 충진재는 다공성 흡음재일 수 있다. In the generator of the present invention, the sound wave collecting part and the capillary constitute one unit, the unit is a plurality, and the vibrator may be attached to each of the capillaries. The sound wave collecting part is fixed to the fixing hole of the case. The portion of the sound wave collector exposed to the outside may be attached to either the diaphragm or the mesh. The sound wave collecting part and the capillary may be made of any one selected from glass, metal, plastic, or a combination thereof. The cross-section of the channel may have either a circular shape or a polygonal shape. The sound wave collection unit, the capillary, and the vibrator are surrounded by a filler. The filler may be a porous sound absorbing material.

본 발명의 발전기에 있어서, 상기 진동자는 진동을 유발하는 압전소자가 바람직하다. 상기 진동자는 단극자 모드, 다극자 모드 또는 이들 모드가 조합된 것 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 진동자는 상기 모세관에 대하여 위치를 달리하여 배치될 수 있다. In the generator of the present invention, the vibrator is preferably a piezoelectric element that causes vibration. The vibrator may be any one selected from a unipolar mode, a multipolar mode, or a combination of these modes. The vibrator may be disposed at a different position with respect to the capillary.

본 발명의 바람직한 발전기에 있어서, 상기 전기생성부는 전자기유도현상을 이용한 소자 또는 압전소자로 이루어질 수 있다. 상기 전기생성부에서 생성된 전기는 인출도선을 거쳐 전력저장부에 저장될 수 있다. 상기 전기생성부는 유도코일이 감긴 스테이터, 상기 스테이터 내부에 위치하며 탄성체와 결합된 영구자석을 포함하여 이루어질 수 있다. In the preferred generator of the present invention, the electricity generating portion may be composed of a device using an electromagnetic induction phenomenon or a piezoelectric device. The electricity generated by the electricity generating unit may be stored in the power storage unit through the lead wire. The electricity generating unit may include a stator wound with an induction coil, and a permanent magnet disposed inside the stator and coupled with an elastic body.

본 발명의 발전기에 있어서, 상기 모세관을 거친 음파는 제1 음파유로에서 통합되어 상기 전기생성부로 전달될 수 있다. 상기 전기생성부를 거친 상기 음파는 흡음재가 채워진 흡음통에서 소거되며, 상기 흡음통은 열전소자가 부착될 수 있다. In the generator of the present invention, the sound waves passing through the capillary can be integrated in the first sound wave passage and transferred to the electricity generating portion. The sound waves passing through the electricity generating unit are erased from a sound-absorbing container filled with a sound-absorbing material, and the sound-absorbing box can be attached with a thermoelectric device.

본 발명의 음압을 이용한 발전기에 의하면, 음파를 집속시켜 얻어지는 음압을 활용함으로써, 실생활에 산재되어 낭비되고 있는 음파를 음압으로 변형하여 전기를 발생시킬 수 있다. According to the generator using the negative pressure of the present invention, by utilizing the sound pressure obtained by focusing sound waves, it is possible to generate electricity by modifying sound waves scattered and wasted in real life to sound pressure.

도 1은 본 발명에 의한 제1 음압발전기를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 제1 음압발전기에 적용되는 제1 전기생성부의 사례를 제시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 음압발전기에 적용되는 제2 음압발생부를 제시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제2 음압발전기를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 1 is a schematic view for explaining a first negative pressure generator according to the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an example of a first electricity generating unit applied to the first negative pressure generator according to the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a second negative pressure generator applied to the first negative pressure generator according to the present invention.
4 is a schematic view for explaining a second negative pressure generator according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 상부, 하부, 정면 등과 같이 위치를 지적하는 용어들은 도면에 나타낸 것과 관련될 뿐이다. 실제로, 음압 발전기는 임의의 선택적인 방향으로 사용될 수 있으며, 실제 사용할 때 공간적인 방향은 음압 발전기의 위치 및 회전에 따라 변한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. On the other hand, terms pointing to positions such as top, bottom, front, and the like only relate to those shown in the drawings. In practice, the sound pressure generator can be used in any optional direction, and the spatial direction in actual use varies with the position and rotation of the sound pressure generator.

본 발명의 실시예는 음파를 집속시켜 얻어지는 음압을 활용함으로써, 실생활에 산재되어 낭비되고 있는 음파를 음압으로 변형하여 전기를 발생시키는 발전기를 제시한다. 이를 위해, 음압 발전기의 구조를 구체적으로 알아보고, 음파를 수집하여 집속시켜 발전을 하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 음압 발전기는 열차, 지하철이 다니는 철로, 차량이 이동하는 도로, 소음이 발생하는 기계 및 엔진 등의 주변에 배치될 수 있다. The embodiment of the present invention suggests a generator that generates electricity by transforming sound waves scattered and wasted in real life into sound pressure by utilizing sound pressure obtained by focusing the sound waves. To this end, the structure of the sound pressure generator will be described in detail, and the process of collecting and focusing sound waves to generate electricity will be described in detail. The sound pressure generator of the present invention can be disposed in the vicinity of a train, a subway railway, a road on which a vehicle travels, a machine generating noise and an engine.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 제1 음압발전기(100)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic view for explaining a first negative pressure generator 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 의하면, 제1 발전기(100)는 제1 음압발생부(20) 및 진동자(23)가 내재된 케이스(10)를 포함한다. 제1 음압발생부(20) 및 진동자(23)는 음압을 만들어내기 위하여 필수적인 요소이다. 제1 음압발생부(20)는 깔때기 모양으로 음파를 수집하는 음파수집부(20a) 및 음파수집부(20a)와 연결된 모세관(20b)으로 이루어진다. 음파수집부(20a)는 점차적으로 폭이 좁아지는 형태이며, 케이스(10)의 고정홀(21)에 고정된다. 고정홀(21) 및 그에 고정되는 제1 음압발생부(20)는 적어도 하나일 수 있으며, 본 발명의 제1 발전기(100)가 적용되는 환경에 따라 개수를 달리할 수 있다. 음파수집부(20a)를 고정홀(21)에 고정하는 방법은 굳이 제한하지 않으며, 본 발명의 범주 내에서 적절한 방법을 선택할 수 있다. 제1 음압발생부(20)는 유리, 금속, 플라스틱 또는 이들의 조합물로 제조될 수 있다. 스테인리스강이 양호한 재질 중의 하나이다.1, the first generator 100 includes a case 10 in which a first negative pressure generating portion 20 and a vibrator 23 are embedded. The first negative pressure generating part 20 and the vibrator 23 are essential elements for producing a negative pressure. The first negative pressure generating part 20 includes a sound wave collecting part 20a for collecting sound waves in the form of a funnel and a capillary 20b connected to the sound wave collecting part 20a. The sound wave collecting portion 20a gradually becomes narrow in width and is fixed to the fixing hole 21 of the case 10. [ There may be at least one fixed hole 21 and a first negative pressure generating part 20 fixed thereto, and the number may be changed according to the environment in which the first generator 100 of the present invention is applied. The method of fixing the sound wave collecting portion 20a to the stationary hole 21 is not particularly limited, and an appropriate method can be selected within the scope of the present invention. The first negative pressure generating part 20 may be made of glass, metal, plastic or a combination thereof. Stainless steel is one of the preferable materials.

음파수집부(20a)는 제1 음압발전기(100)의 외부로부터 도달되는 음파를 수집한다. 수집된 음파는 음파수집부(20a)의 형상으로 인하여 집속되어 모세관(20b)으로 전달된다. 모세관(20b)은 음파수집부(20a)의 폭이 가장 좁은 부분과 연결된다. 모세관(20b)로 전달된 음파는 같은 주파수를 지닌 음파가 겹칠 때 음파의 압축부와 압축부가 겹쳐서 소리가 강해지거나, 압축부와 팽창부가 겹쳐서 소리가 약해지는 간섭과 같은 물리적인 현상이 작용한다. 모세관(20b)은 타원형, 편심된 원형 등과 같은 원형 및 직사각형 등과 같은 다각형으로부터 선택된 형상을 가진 채널을 의미한다. 모세관의 내벽들의 형상이 그 외벽들의 형상과 동일할 필요는 없다. 예컨대, 모세관(20b)은 원형 형상으로 형성된 내벽과 직사각형 형상으로 형성된 외벽을 가질 수 있다. The sound wave collecting unit 20a collects sound waves reaching from the outside of the first sound pressure generator 100. [ The collected sound waves are collected due to the shape of the sound wave collecting unit 20a and transferred to the capillary 20b. The capillary 20b is connected to the narrowest portion of the sound wave collecting portion 20a. When a sound wave having the same frequency is superimposed on a sound wave transmitted to the capillary tube 20b, a physical phenomenon such as a loud sound due to the overlapping of the compressed portion and the compressed portion of the sound wave, or interference in which the compressed portion and the expanded portion overlap each other weakens the sound. The capillary 20b refers to a channel having a shape selected from polygons such as a circle and a rectangle such as an ellipse, an eccentric circle, and the like. The shape of the inner walls of the capillary does not have to be the same as that of the outer walls. For example, the capillary 20b may have an inner wall formed in a circular shape and an outer wall formed in a rectangular shape.

모세관(20b)의 외측 둘레에는 진동자(23)가 부착되어 있다. 진동자(23)는 압전소자와 같이 진동을 유발하는 소자이다. 진동자(23)에 의해 진동을 발생시키면, 모세관(20b) 내의 음파는 증폭되어 음압(sound pressure)을 형성한다. 도면에서는, 두 개의 진동자(23)을 이용하여 음파가 모세관(20b)의 중심 축선에 집속되는 쌍극자 모드로 동작하는 형태를 보여주고 있다. 하지만, 모세관(20b)은 단극자 모드, 쌍극자 모드, 사극자 모드와 같은 다극자 모드 또는 이들 모드의 조합을 포함하여 모든 진동 모드에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 쌍극자 모드는 모세관(20b)의 대향하는 벽에 부착된 2개의 진동자(23)으로 구동되고, 180도 위상차로 구동된다. 사극자 모드는 직각 위치인 서로에 대해 90도 어긋난 진동자(23)들을 부착함으로써 구동되며, 위상차가 발생한다. 한편, 모세관(20b)에 부착된 진동자(23)의 위치를 달리하면, 상이한 모드로 구동시킬 수 있다. A vibrator 23 is attached to the outer periphery of the capillary 20b. The vibrator 23 is a device that causes vibration like a piezoelectric device. When vibration is generated by the vibrator 23, the sound waves in the capillary 20b are amplified to form a sound pressure. The figure shows a mode in which a dipole mode in which a sound wave is focused on a central axis of a capillary 20b by using two vibrators 23 is shown. However, the capillary 20b can be applied to all vibration modes including a unipolar mode, a dipole mode, a multipolar mode such as a quadrupole mode, or a combination of these modes. For example, the dipole mode is driven by two oscillators 23 attached to the opposite wall of the capillary 20b, and driven 180 degrees out of phase. The quadrupole mode is driven by attaching the oscillators 23 shifted by 90 degrees with respect to each other at right angles, and a phase difference occurs. On the other hand, if the position of the vibrator 23 attached to the capillary 20b is different, it can be driven in a different mode.

진동자(23)은 압전재료로 구성되는 것이 바람직하다. 압전재료의 예는 PZT, 니오븀산리튬(lithium niobate), 수정 및 이들의 조합물을 포함하지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 진동자(23)은 랑게빈 변환기(Langevin transducer) 또는 기타 재료로 이루어진 진동 발생기, 또는 모세관의 진동 또는 표면변위를 발생시킬 수 있는 장치가 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 진동자(23)는 표준 라인 접점보다 더 큰 음원 구경(aperture)을 만드는 음향학적으로 집속된 라인 구동형 모세관도 포함한다. The vibrator 23 is preferably composed of a piezoelectric material. Examples of piezoelectric materials include, but are not necessarily limited to, PZT, lithium niobate, quartz, and combinations thereof. Further, the vibrator 23 may be a vibration generator made of a Langevin transducer or other material, or a device capable of generating vibration or surface displacement of a capillary. The vibrator 23 according to an embodiment of the present invention also includes an acoustically focused line-driven capillary that creates a sound source aperture that is larger than a standard line contact.

제1 음압발생부(20), 진동자(23) 및 제1 전기생성부(30)와 케이스(10) 사이에는 충진재(11)로 채워질 수 있다. 충진재(11)는 제1 음압발생부(20), 진동자(23) 및 제1 전기생성부(30)가 충격으로 변형되거나 원래의 위치에서 벗어나는 것을 방지한다. 바람직하게는, 충진재(11)는 흡음재의 역할을 할 수도 있다. 상기 흡음재는 소리를 흡수할 목적으로 사용하는 건축재료로써, 다공질 흡음재가 좋다. 다공질 흡음재는 표면과 내부에 작은 기포 또는 관 모양의 구멍이 있고 상기 구멍 속의 공기가 음파에 의해 진동하여 생긴 마찰 때문에 소리에너지가 열에너지로 바뀌어 흡수된다.A filler 11 may be filled between the first negative pressure generating part 20, the vibrator 23 and the first electricity generating part 30 and the case 10. The filler 11 prevents the first negative pressure generating part 20, the vibrator 23 and the first electricity generating part 30 from being deformed by impact or deviating from the original position. Preferably, the filler material 11 may serve as a sound absorbing material. The sound absorbing material is a building material used for the purpose of absorbing sound, and is preferably a porous sound absorbing material. The porous sound absorbing material has a small bubble or a tubular hole on its surface and inside, and the sound energy is converted into heat energy and absorbed by the friction caused by the air in the hole being vibrated by the sound wave.

선택적으로, 음파수집부(20a)에서 외부로 노출되는 부분은 진동판(22)이 부가될 수 있다. 진동판(22)은 수집된 음파를 진동시켜 제1 음압발생부(20)에 전달하고, 제1 음압발생부(20) 내부로 이물질 등이 투입되지 않도록 한다. 진동판(22)은 음파의 압력에 의해 진동하는 것으로, 주로 금속 엷은 판이 사용된다. 진동판(22)은 케이스(10)에 대하여 평탄할 수도 있지만, 제1 음압발생부(20) 방향으로 오목할 수 있다. 진동판(22)이 오목하면, 음파를 수집하는 효율을 높일 수 있다. Alternatively, the diaphragm 22 may be added to the portion exposed to the outside from the acoustic wave collecting portion 20a. The diaphragm 22 vibrates the collected sound waves and transmits them to the first negative pressure generating unit 20 so that no foreign substances or the like are injected into the first negative pressure generating unit 20. The diaphragm 22 vibrates by the pressure of a sound wave, and a thin metal plate is mainly used. The diaphragm 22 may be flat with respect to the case 10, but may be recessed toward the first negative pressure generating portion 20. If the diaphragm 22 is concave, the efficiency of collecting sound waves can be increased.

진동판(22)은 복수개의 미세구멍이 뚫려 있는 메시(mesh)로 대체될 수 있다. 왜냐하면, 진동판(22)은 음파의 압력을 저하시키고 진동하는 주파수의 폭을 줄일 수 있기 때문이다. 이때, 음파는 상기 메시(mwsh)의 상기 미세구멍을 통하여 제1 음압발생부(20)로 전달된다. 상기 메시는 합성수지, 세라믹, 금속 중에서 선택된 어느 하나의 물질, 상기 물질로 이루어진 판이 적층된 것일 수 있다. 상기 메시는 진동판(22)과는 달리 진동하지 않는 것이 좋다. 본 발명의 제1 발전기(100)의 음파수집부(20a)의 입구는 진동판(22) 또는 메시 중의 어느 하나가 부착되거나, 진동판(22)과 메시 중의 어느 하나도 없는 빈 공간일 수 있다. 진동판(22) 또는 메시가 없는 제1 발전기(100)는 제1 음압발생부(20)의 주기적인 세정을 위한 별도의 수단이 마련될 수 있다. The diaphragm 22 can be replaced with a mesh in which a plurality of fine holes are drilled. This is because the diaphragm 22 can reduce the pressure of the sound wave and reduce the width of the oscillating frequency. At this time, the sound waves are transmitted to the first negative pressure generating part 20 through the fine holes of the mesh mwsh. The mesh may be a laminate of any one material selected from synthetic resin, ceramics, and metal, and a plate made of the material. It is preferable that the mesh does not vibrate unlike the diaphragm 22. The entrance of the sound wave collecting portion 20a of the first generator 100 of the present invention may be an empty space to which either the diaphragm 22 or the mesh is attached or neither the diaphragm 22 nor the mesh. The diaphragm 22 or the meshless first generator 100 may be provided with a separate means for periodic cleaning of the first negative pressure generating portion 20. [

소리(sound)는 파동의 하나로, 공기와 같은 유체 속에서 소리는 압력파, 즉 압력의 높고 낮음이 진동하면서 전파되어 나가는 파동이다. 공기 중에서 소리는 순간적으로 공기의 밀도가 밀해지는 곳과 소해지는 곳이 반복되는 형태로 나타난다. 이런 반복되는 압력 차이가 음파수집부(20a) 또는 진동판(22)에 전달된다. 물리적으로 소리와 음파(sonic wave)는 같은 의미이나, 소리는 주로 들리는 형태의 음파를 지칭하여 기체나 액체 속에서의 음파를 의미한다. 또한 소리는 생리적으로 들려진 음파나 인지되어진 음파를 의미하는데 반해, 음파는 거의 전적으로 매질 속에서 진동하며 전파되는 물리적인 역학적 파동을 의미한다. 이에 따라, 본 발명이 실시예에 의한 음파는 물리적인 파동을 말한다. Sound is one of the waves. In the fluid like air, the sound is the pressure wave, that is, the high and low of the pressure oscillate. In the air, sound suddenly appears in a repetitive form where the density of the air becomes dense and the sound disappears. This repeated pressure difference is transmitted to the sound wave collecting portion 20a or the diaphragm 22. Physically, sound and sonic waves mean the same thing, but sound refers to sound waves that are mainly heard, meaning sound waves in gas or liquid. In addition, sound refers to physiological sound waves or perceived sound waves, whereas sound waves almost entirely represent physical epicyclic waves that oscillate and propagate in the medium. Accordingly, the sound waves according to the embodiments of the present invention refer to physical waves.

음파의 크기는 단위시간 동안에 단위면적당 음파가 전달하는 에너지의 양과 밀접한 연관을 가진다. 즉, 음파의 크기 I는 P/S로 나타내며, P는 단위시간당 전달되는 에너지를 나타내는 일률이고, S는 상기 에너지가 전달되는 면적이다. 음파가 전달하는 에너지는 진폭에 비례하므로, I=1/2[ρv(2πf)²A²으로 주어진다. 여기서, ρ는 공기의 밀도, v는 음파의 전달속력, f는 진동수 및 A는 압력파의 진폭을 나타낸다. 사람이 견딜 수 있는 가장 큰 음파인 소리의 에너지 전달은 대략 10W/m²이다. 이는 가장 작은 음파에 비해 에너지 전달이 10조 배 이상 큰 소리라 할 수 있다. 이에 따라, 사람이 느끼는 음파인 소리의 크기는 I로 표기하지 않고, 로그적인 척도를 따르며 단위로서 dB(decibell, 데시벨)을 사용한다. The size of a sound wave is closely related to the amount of energy transmitted by a sound wave per unit area over a unit time. That is, the size I of the sound wave is represented by P / S, P is a constant representing the energy transferred per unit time, and S is the area through which the energy is transferred. The energy transmitted by the sound wave is proportional to the amplitude, so I = 1/2 [rho v (2πf) ² A ² . Where ρ is the density of air, v is the speed of sound wave propagation, f is the frequency and A is the amplitude of the pressure wave. The energy transfer of sound, which is the largest sound wave a person can withstand, is approximately 10 W / m ² . This is a sound of 10 trillion times more energy transfer than the smallest sound wave. Accordingly, the size of the sound, which is a sound wave felt by a person, is not represented by I but follows a logarithmic scale and uses decibels (dB) as a unit.

모세관(20b)로 전달된 음파는 같은 주파수를 지닌 음파가 겹칠 때 음파의 압축부와 압축부가 겹쳐서 소리가 강해지는 보강간섭, 또는 압축부와 팽창부가 겹쳐서 소리가 약해지는 상쇄간섭과 같은 물리적인 현상이 일어난다. 본 발명의 실시예에 의한 진동자(23)는 진동을 부여함으로써, 음파의 보강간섭을 야기하여 증폭시킨다. 이렇게 증폭된 음파에 의해 음압이 만들어진다. 진동자(23)의 진동은 본 발명의 제1 음압발전기(100)의 규격 및 사양. 사용되는 환경, 모세관(20b)의 채널 직경, 길이 등에 따라 적절하게 조절될 수 있다.The sound wave transmitted to the capillary 20b is a physical phenomenon such as a constructive interference in which a sound and a compression part overlap when sound waves having the same frequency overlap each other or a destructive interference in which a compression part and an expansion part overlap, This happens. The vibrator 23 according to the embodiment of the present invention imparts vibration, thereby causing a constructive interference of a sound wave and amplifying it. Sound pressure is created by this amplified sound wave. The vibration of the vibrator 23 is the specification and specification of the first negative pressure generator 100 of the present invention. The environment used, the channel diameter, the length of the capillary 20b, and the like.

제1 음압발생부(20)를 거쳐 이루어진 음압은 제1 전기생성부(30)에서 전기에너지로 변환된다. 제1 전기생성부(30)는 각각 제1 음압발생부(20)마다 설치될 수도 있고, 일부의 제1 음압발생부(20)에 설치될 수도 있다. 제1 전기생성부(30)는 전자기유도현상을 이용한 소자 또는 압전소자가 활용된다. 상기 전자기유도현상은 이용하는 소자는 회전자를 구비하고 있으며, 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대적 속도에 비례하며, 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙에 의해 알 수 있다. 제1 전기생성부(30)를 구성하는 데에는 자기장을 만들기 위한 강력한 자석과 기전력을 발생시키는 도체가 필요한데, 이 둘 중 어느 하나가 작용할 수 있도록 되어 있어야 한다. 상기 압전소자는 어떤 종류의 결정판에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 기전력을 발생시킨다. 한 장의 결정판에 나타나는 압전소자의 기전력은 미약하지만, 금속박을 삽입하면서 결정판을 여러 장 겹치면 기전력이 증대된다. The negative pressure generated by the first negative pressure generating part 20 is converted into electric energy in the first electricity generating part 30. The first electricity generating unit 30 may be provided for each of the first negative pressure generating units 20 and the first negative pressure generating unit 20. The first electricity generating unit 30 uses a device or a piezoelectric device using electromagnetic induction. The magnitude of the electromotive force is proportional to the magnitude of the magnetic field, the length of the conductor, the relative speed of the magnetic field and the conductor, and the direction of the electromotive force can be known by the Fleming's right-hand rule . The first electricity generating unit 30 needs a strong magnet for generating a magnetic field and a conductor for generating an electromotive force, and either of them must be able to operate. The piezoelectric element generates electromotive force proportional to an external force on both sides of the plate when pressure is applied to a certain kind of crystal plate in a certain direction. The electromotive force of a piezoelectric element appearing on a single crystal plate is weak, but the electromotive force is increased when a plurality of crystal plates are stacked while inserting a metal foil.

바람직하게는, 각각의 제1 전기생성부(30)에서 변환된 전기에너지는 각각의 제1 전기생성부(30)마다 접속된 인출도선(31)에 의해 인출되어 축전기 또는 충전기와 같은 전력저장부(32)에 저장된다. 상기 축전기는 전하를 모으는 장치로서, 진공 축전기, 공기 축전기, 금속화종이 축전기 등이 있다. 통상적으로 상기 축전기는 2장의 금속판을 전극으로 하고 그 사이에 유전체를 넣은 구조로 이루어진다. 상기 충전기는 전기에너지를 공급하여 화학에너지로 변화시켜 축적하는 장치이다. 이러한 충전기에는 방전만 가능한 1차전지, 충방전이 가능한 2차전지가 있다. 전력저장부(32)는 앞에서 설명한 소자 및 방식 이외에도 다양한 형태로 제1 전기생성부(30)에서 발생한 전기에너지를 저장할 수 있다.Preferably, the electric energy converted by each of the first electricity generating units 30 is drawn out by the outgoing electric wire 31 connected to each first electricity generating unit 30 and is supplied to a power storage unit such as a capacitor or a charger, (32). The capacitor is a device for collecting charges, such as a vacuum capacitor, an air capacitor, a metalized paper capacitor, and the like. Typically, the capacitor has a structure in which two metal plates are used as electrodes and a dielectric is interposed therebetween. The charger is a device for supplying electric energy to the battery and changing the energy into chemical energy. These chargers include a primary battery capable of discharging only, and a rechargeable secondary battery. The power storage unit 32 may store electric energy generated by the first electricity generation unit 30 in various forms in addition to the elements and systems described above.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 음압발전기(100)에 적용되는 제1 전기생성부(30)의 사례를 제시한 단면도이다. 여기서 제시되는 제1 전기생성부(30)는 전자기유도현상을 이용한 것의 하나의 사례이다.2 is a cross-sectional view illustrating an example of a first electricity generating unit 30 applied to a first negative pressure generator 100 according to an embodiment of the present invention. The first electricity generating unit 30 shown here is an example of using the electromagnetic induction phenomenon.

도 2에 의하면, 제1 전기생성부(30)는 모세관(20b)과 연결되고, 측면에 유도코일(30c)이 감긴 스테이터(30a)를 포함한다. 스테이터(30a)의 내부에는 영구자석(30d)가 탄성체(30e)와 결합되며, 탄성체(30e)는 영구자석(30d)에 대하여 모세관(20b)의 반대편인 스테이터 바닥면(30b)에 위치한다. 탄성체(30e)는 스테이터 바닥면(30b)에 고정된다. 모세관(20b)으로부터 음압이 유입되면, 상기 음압에 의해 영구자석(30d)은 스테이터 바닥면(30b) 방향으로 탄성체(30e)를 압축시킨다. 상기 음압이 약해지면, 압축된 탄성체(30e)는 원래의 자리로 회복된다. 영구자석(30d)의 왕복운동은 전자기유도현상을 일으켜 기전력을 발생시킨다.Referring to FIG. 2, the first electricity generating portion 30 includes a stator 30a connected to the capillary 20b and having an induction coil 30c wound on a side surface thereof. The permanent magnet 30d is coupled with the elastic body 30e inside the stator 30a and the elastic body 30e is positioned on the stator bottom surface 30b opposite to the capillary 20b with respect to the permanent magnet 30d. The elastic body 30e is fixed to the stator bottom surface 30b. When negative pressure flows from the capillary 20b, the permanent magnet 30d compresses the elastic body 30e toward the stator bottom surface 30b by the negative pressure. When the sound pressure is weakened, the compressed elastic body 30e is restored to its original position. The reciprocating motion of the permanent magnet 30d causes an electromagnetic induction phenomenon to generate an electromotive force.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제1 음압발전기(100)에 적용되는 제2 음압발생부(40)를 제시한 단면도이다. 제2 음압발생부(40)는 도 1에서의 제1 음압발생부(20)의 변형예이다. 3 is a sectional view showing a second negative pressure generator 40 applied to the first negative pressure generator 100 according to the embodiment of the present invention. The second negative pressure generating part 40 is a modification of the first negative pressure generating part 20 in Fig.

도 3에 의하면, 제2 음압발생부(40)는 내측 음파수집부(41a) 및 내측 모세관(41b)로 이루어진 내측 음압발생부(41)가 외측 음파수집부(42a) 및 외측 모세관(42b)로 이루어진 외측 음압발생부(42)가 내측에 배치된다. 선택적으로, 내측 음압발생부(41)에는 내측 진동판(43) 및 외측 음압발생부(42)에는 외측 진동판(44)가 부착될 수 있다. 외측 진동판(44)은 내측 음파수집부(41a) 및 외측 음파수집부(42a)의 사이의 공간에 위치한다. 물론, 내측 및 외측 진동판(43, 44) 대신에 메시와 같은 다공성 물질로 대체할 수 있고, 아무 것도 존재하지 않을 수 있다. 3, the second negative pressure generating part 40 includes an inner acoustic pressure generating part 41 including an inner acoustic wave collecting part 41a and an inner capillary tube 41b connected to the outer acoustic wave collecting part 42a and the outer capillary tube 42b. An external sound pressure generating part 42 is disposed inside. Alternatively, an inner diaphragm 44 may be attached to the inner diaphragm 43 and the outer diaphragm 42, respectively. The outer diaphragm 44 is located in the space between the inner acoustic wave collecting portion 41a and the outer acoustic wave collecting portion 42a. Of course, instead of the inner and outer diaphragms 43 and 44, a porous material such as a mesh can be substituted, and nothing may be present.

내측 모세관(41b) 및 외측 모세관(42b)의 외측 둘레에는 내측 진동자(45) 및 외측 진동자(46)가 위치한다. 제2 음압발생부(40)는 앞에서 설명한 내측 음압발생부(41)가 적어도 하나 이상 존재할 수 있다. 도면에서는 하나의 내측 음압발생부(41)를 제시한 것에 불과하다. 다시 말해, 제2 음압발생부(40)는 본 발명의 실시예에 의한 음파수집부 및 모세관이 하나의 단위를 이루고, 상기 단위는 복수개라고 할 수 있다. 제2 음압발생부(40)는 복수개의 단위를 이루므로, 생성되는 음압의 강도를 높일 수 있다. 물론, 각각의 모세관에는 진동자가 부착된다.The inner vibrator 45 and the outer vibrator 46 are located around the outer periphery of the inner capillary tube 41b and the outer capillary tube 42b. The second negative pressure generating part 40 may include at least one inner negative pressure generating part 41 described above. Only one internal sound pressure generating portion 41 is shown in the drawing. In other words, the second sound pressure generator 40 may be a unit of a sound wave collecting unit and a capillary according to an embodiment of the present invention, and the unit may be a plurality of units. Since the second negative pressure generating part 40 forms a plurality of units, the intensity of the generated negative pressure can be increased. Of course, a vibrator is attached to each capillary.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 제2 음압발전기(200)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 이때, 제2 음압발전기(200)는 구조적으로 차이가 있는 점을 제외하고, 제1 음압발전기(100)와 동일하다. 이에 따라, 도 1 내지 도 3에서 제2 음압발전기(200)와 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.4 is a schematic view for explaining a second negative pressure generator 200 according to an embodiment of the present invention. At this time, the second negative pressure generator 200 is the same as the first negative pressure generator 100 except that the second negative pressure generator 200 is structurally different. Accordingly, detailed description of the parts overlapping with the second negative pressure generator 200 in Figs. 1 to 3 will be omitted.

도 4에 의하면, 제2 음압발전기(200)는 제1 및 제2 음압발생부(20, 40)에서 집속된 음파는 제1 음파유로(52)에 통합된다. 도면에서는 케이스(50)에 내장되고, 충진재(51)를 포함하는 제1 음압발생부(20)를 나타내었다. 이때, 케이스(50) 및 충진재(51)는 제1 음압발전기(100)에서 설명한 케이스(10) 및 충진재(11)와 실질적으로 동일한 기능 및 역할을 한다. 충진재(51)는 제1 음압발생부(20) 및 진동자(23)를 감싼다. 제1 음파유로(52)로 통합된 음파는 제2 음파유로(53)를 거쳐 제2 전기생성부(60)에 전달한다. 4, the sound waves collected by the first and second negative pressure generators 20 and 40 of the second negative pressure generator 200 are integrated into the first sound wave passage 52. [ In the drawing, the first negative pressure generating portion 20, which is embedded in the case 50 and includes the filler 51, is shown. At this time, the case 50 and the filler 51 have substantially the same functions and functions as those of the case 10 and the filler 11 described in the first negative pressure generator 100. The filler 51 surrounds the first negative pressure generating part 20 and the vibrator 23. The sound waves integrated into the first sound wave channel 52 are transmitted to the second electricity generation unit 60 via the second sound wave channel 53.

필요한 경우, 제2 음파유로(53)에는 앞에서 설명한 진동자(23)가 더 부착될 수 있다. 제2 전기생성부(60)는 도 1에서의 제1 전기생성부(30)와 동일한 기능 및 역할을 한다. 즉, 제2 전기생성부(60)는 전자기유도현상을 이용한 소자 또는 압전소자가 활용된다. 제2 전기생성부(60)를 거친 음파는 공지의 흡음재(61)가 채워진 흡음통(62)에서 소거될 수 있다. 한편, 흡음통(62)은 가압된 음파에 의해 열이 발생할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 열은 열전소자로 전기를 생성되는 데 이용될 수도 있다. 열전소자는 열을 전기로 변환시키는 것이므로, 흡음통(62)은 제2 음압발전기(200)에 부가되는 발전기라고 할 수 있다. If necessary, the above-described vibrator 23 may be further attached to the second sound wave passage 53. The second electricity generating unit 60 has the same function and function as the first electricity generating unit 30 in FIG. That is, the second electricity generation unit 60 utilizes an electromagnetic induction phenomenon or a piezoelectric element. The sound waves passing through the second electricity generating section 60 can be erased from the sound absorbing cylinder 62 filled with the known sound absorbing material 61. [ On the other hand, the sound-absorbing cylinder 62 can generate heat by the pressurized sound waves. Although not shown, the heat may be used to generate electricity as a thermoelectric element. Since the thermoelectric element converts heat into electricity, the sound-absorbing cylinder 62 can be said to be a generator added to the second sound pressure generator 200.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is possible.

10, 50; 케이스
11, 51; 충진재
20, 40; 제1 및 제2 음압발생부
20a; 음파수집부 20b; 모세관
21; 고정홀 22; 진동판
23; 진동자
30, 60; 제1 및 제2 전기생성부
30a; 스테이터 30b; 바닥면
30c; 유도코일 30d; 영구자석
30e; 탄성체
31; 인출도선 32; 전력저장부
41; 내측 음압발생부 42; 외측 음압발생부
43; 내측 진동판 44; 외측 진동판
45; 내측 진동자 46; 외측 진동자
52, 53; 제1 및 제2 음파유로
61; 흡음재 62; 흡음통10, 50; case
11, 51; Filler
20, 40; The first and second negative pressure-
20a; A sound wave collecting unit 20b; capillary
21; A fixing hole 22; tympanum
23; Oscillator
30, 60; The first and second electricity-
30a; A stator 30b; Bottom surface
30c; Induction coil 30d; Permanent magnet
30e; Elastic body
31; Lead wire 32; Power storage unit
41; An inner sound pressure generator 42; [0051]
43; Inner diaphragm 44; Outer diaphragm
45; Inner vibrator 46; Outer oscillator
52, 53; The first and second sound wave channels
61; Sound absorbing material 62; Sound-absorbing bucket

Claims

A sound wave collector for collecting sound waves reaching from the outside in a funnel shape gradually becoming narrow in width;
A capillary connected to the narrowest part of the sound wave collecting part and providing a channel through which the sound waves are collected;
A vibrator attached to the outer periphery of the capillary to amplify the sound waves of the capillary to form a negative pressure; And
And an electricity generating unit disposed on one side of the capillary to generate electricity by the negative pressure.

The generator according to claim 1, wherein the sound wave collecting unit and the capillary tube constitute one unit, and the unit is a plurality of units, and the vibrator is attached to each of the capillaries.

The generator according to claim 1, wherein the sound wave collector is fixed to a fixing hole of the case.

The generator according to claim 1, wherein a portion of the sound wave collector exposed to the outside is attached to one of a diaphragm or a mesh.

The generator according to claim 1, wherein the sound wave collecting part and the capillary tube are made of any one selected from glass, metal, plastic, or a combination thereof.

The generator as claimed in claim 1, wherein the cross-section of the channel has either a circular shape or a polygonal shape.

The generator according to claim 1, wherein the acoustic wave collecting part, the capillary, and the vibrator are wrapped by a filling material.

The generator according to claim 7, wherein the filler is a porous sound absorbing material.

The generator according to claim 1, wherein the vibrator is a piezoelectric element that generates vibration.

The generator according to claim 1, wherein the vibrator is one of a unipolar mode, a multipolar mode, or a combination of these modes.

The generator according to claim 1, wherein the vibrator is disposed at a different position with respect to the capillary.

2. The generator according to claim 1, wherein the electricity generating unit comprises a device using a magnetic induction phenomenon or a piezoelectric device.

The generator according to claim 1, wherein the electricity generated by the electricity generating unit is stored in a power storage unit via a lead wire.

The generator as claimed in claim 1, wherein the electricity generating unit includes a stator having an induction coil wound therein, and a permanent magnet disposed inside the stator and coupled with an elastic body.

The generator according to claim 1, wherein the sound waves passing through the capillary tube are integrated in the first sound wave channel and transferred to the electricity generating unit.

16. The generator according to claim 15, wherein the sound waves having passed through the electricity generating unit are erased from a sound absorbing container filled with a sound absorbing material, and a thermoelectric device is attached to the sound absorbing container.