KR102063711B1 - Triboelectric energy harvester using stirling engine - Google Patents

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KR102063711B1
KR102063711B1 KR1020180080571A KR20180080571A KR102063711B1 KR 102063711 B1 KR102063711 B1 KR 102063711B1 KR 1020180080571 A KR1020180080571 A KR 1020180080571A KR 20180080571 A KR20180080571 A KR 20180080571A KR 102063711 B1 KR102063711 B1 KR 102063711B1
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cylinder
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김대원
채윤석
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a triboelectric generator which comprises: a stirling engine unit including a cylinder and including first and second pistons heating a first point of the cylinder and cooling a second point of the cylinder so as to reciprocate in the cylinder; and a charging power generation unit including a first electrode and a second electrode formed in the cylinder and including a charging nonconductor formed between the first electrode and the second electrode. The first piston is formed of a charging material, is charged in contact with the charging nonconductor, and reciprocates between the first electrode and the second electrode in a charged state.

Description

스털링 엔진을 이용한 접촉 대전 발전기{TRIBOELECTRIC ENERGY HARVESTER USING STIRLING ENGINE}Contact charging generator using Stirling engine {TRIBOELECTRIC ENERGY HARVESTER USING STIRLING ENGINE}

본 발명은 접촉 대전 발전기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스털링 엔진을 이용한 열 에너지를 운동 에너지로, 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 접촉 대전 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a contact charging generator, and more particularly, to a contact charging generator for converting thermal energy using a Stirling engine into kinetic energy and kinetic energy back into electrical energy.

일반적으로, 스털링 엔진은 피스톤을 갖는 실린더의 내부 공간에 소정의 작동 기체(수소, 헬륨 등)을 충진시켜 밀봉하고, 이 작동기체를 외부에서 가열 또는 냉각시킴으로써 발생하는 2 가지 등적변화와, 이에 따른 작동기체의 압축 또는 팽창의 2 가지 등온변화의 상호 작용을 통해 피스톤을 작동시켜 기계적 에너지를 얻도록 구성되는 밀폐 사이클을 갖는 용적형 외연기관이다.In general, Stirling engines are filled with a certain working gas (hydrogen, helium, etc.) in the interior space of a cylinder with a piston, and two equal changes caused by heating or cooling the working gas from outside, and thus A volumetric external combustion engine having a closed cycle configured to obtain mechanical energy by operating a piston through the interaction of two isothermal changes, compression or expansion of the working gas.

이와 같은 스털링 엔진의 구조는, 실린더의 일측에는 예컨대 연소실 및 가열 코일과 같은 가열 장치가 배치되며, 실린더의 외주에는 예컨대 축열형의 재생기와 냉각 코일이 배치될 수 있다. 실린더 내부는 소정의 피스톤에 의해서 고온부와 저온부로 구분된다.In the structure of such a Stirling engine, a heating device such as a combustion chamber and a heating coil is disposed at one side of the cylinder, and a regenerator and a cooling coil of a heat storage type may be disposed at the outer circumference of the cylinder. The inside of a cylinder is divided into a high temperature part and a low temperature part by a predetermined piston.

이러한 스털링 엔진은 열에너지를 운동에너지로 변환하는 장치 중 열효율이 매우 높은 장치로 알려져 있을 뿐만아니라, 외연기관이므로 연료를 자유롭게 선택할 수 있고, 배기가스가 깨끗하며 배기소음이 없다. 이러한 특징으로 인해 공해가 없는 자동차 엔진, 선박의 주기관 또는 보조기관, 유전지대의 다연료기관이나 우주항공용, 가정용 등에 이용될 수 있는 스털링 엔진을 이용한 발전장치가 요구되었고, 이에 부합하여 다양한 구성의 스털링 엔진을 이용한 발전장치가 제시되고 있다.Such a Stirling engine is known as a device having high thermal efficiency among the devices for converting thermal energy into kinetic energy, and since it is an external combustion engine, fuel can be freely selected, the exhaust gas is clean, and there is no exhaust noise. Due to these characteristics, there was a demand for a power generation apparatus using a sterling engine that can be used for a pollution-free automobile engine, a ship main engine or auxiliary engine, a multi-fuel engine in an oil field, aerospace, or a household. A generator using a Stirling engine has been proposed.

에너지 하베스팅(energy harvesting)은 주위 환경에서 사용되지 못하고 버려지는 에너지를 사용처가 높은 전기 에너지로 변환하는 기술이다. 따라서, 에너지 하베스팅은 에너지 변환 방식이 친환경적이고, 사용되지 못하는 에너지를 재활용 한다는 점에서 효율적이다. 특히, 사람의 움직임, 주위의 진동, 바람 또는 소리와 같은 운동 에너지는 양이 풍부하고 어디에서나 찾을 수 있기 때문에, 에너지 하베스팅에서 활용 가치가 높다. 이러한. 운동 에너지를 수확하기 위해, 전기적 방식, 전자기적 방식 또는 압전 방식 등이 사용되어 왔다.Energy harvesting is a technology that converts energy that is not used in the environment into high-energy energy. Thus, energy harvesting is efficient in that the energy conversion scheme is environmentally friendly and recycles unused energy. In particular, kinetic energy, such as human movement, vibrations around, wind or sound, is plentiful and can be found everywhere, making it valuable in energy harvesting. Such. In order to harvest kinetic energy, an electrical method, an electromagnetic method, or a piezoelectric method has been used.

구체적으로, 운동 에너지를 수확하기 위하여, 에너지 하베스팅에서는 접촉 대전 발전기를 이용한다. 접촉 대전 발전기는 서로 다른 두 대전 물질들을 포함함으로써, 서로 다른 두 대전 물질들이 서로 접촉할 때 생기는 표면 전하(정전기)를 이용하여 유도 전류를 발생시킬 수 있다. 이 때, 접촉 대전 발전기는 유도 전류를 발생시키는 방식으로 서로 다른 두 대전 물질들의 접촉 및 분리를 반복하는 접촉-분리 방식을 이용한다.Specifically, in order to harvest kinetic energy, energy harvesting uses a contact charging generator. The contact charging generator may include two different charging materials, thereby generating an induced current using surface charges (electrostatics) generated when the two different charging materials contact each other. At this time, the contact charging generator uses a contact-separation method of repeating contact and separation of two different charging materials in a manner of generating an induced current.

대한민국 등록특허 제10-1678834호Republic of Korea Patent No. 10-1678834

본 발명의 목적은 스털링 엔진을 이용하여 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 현상을 이용하여 변환된 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 접촉 대전 발전기를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a contact charging generator for converting thermal energy into kinetic energy using a Stirling engine and converting the converted kinetic energy into electrical energy using charging phenomena.

본 발명의 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기는 실린더를 포함하고, 상기 실린더의 제1 지점을 가열하고 상기 실린더의 제2 지점을 냉각하여 상기 실린더 내부를 왕복 운동하는 제1 및 제2 피스톤을 포함하는 스털링 엔진부, 그리고 상기 실린더 내부에 형성되는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 대전 부도체를 포함하는 대전 발전부를 포함하되, 상기 제1 피스톤은 대전 물질로 구성되며, 상기 대전 부도체에 접촉하여 대전되고, 대전된 상태로 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이를 왕복 운동할 수 있다.The contact charge generator according to the embodiment of the present invention includes a cylinder, and includes a first and a second piston for heating the first point of the cylinder and cooling the second point of the cylinder to reciprocate the inside of the cylinder. And a charging generation unit including a Stirling engine unit and a first electrode, a second electrode, and a charging insulator formed between the first electrode and the second electrode, wherein the first piston is a charging material. It is configured to be in contact with the charging insulator, it is possible to reciprocate between the first electrode and the second electrode in a charged state.

실시 예로서, 상기 실린더는 제1 실린더 및 제2 실린더를 포함하고, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 실린더 내부에서 왕복 운동하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 실린더 내부에서 왕복 운동할 수 있다.In exemplary embodiments, the cylinder may include a first cylinder and a second cylinder, the first piston may reciprocate inside the first cylinder, and the second piston may reciprocate inside the second cylinder.

실시 예로서, 상기 제1 실린더를 가열하는 가열부, 및 상기 제2 실린더를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus may further include a heating unit for heating the first cylinder and a cooling unit for cooling the second cylinder.

실시 예로서, 상기 제1 피스톤은 제1 크랭크에 연결되고, 상기 제2 피스톤은 제2 크랭크에 연결되고, 상기 제1 크랭크 및 상기 제2 크랭크는 하나의 회전휠에 연결되고, 상기 회전휠은 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 회전할 수 있다.In an embodiment, the first piston is connected to a first crank, the second piston is connected to a second crank, the first crank and the second crank are connected to one rotary wheel, and the rotary wheel is It may rotate based on the reciprocating motion of the first piston and the second piston.

본 발명의 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기는 실린더를 포함하고, 상기 실린더의 제1 지점을 가열하고 상기 실린더의 제2 지점을 냉각하여 상기 실린더 내부를 왕복 운동하는 제1 및 제2 피스톤을 포함하는 스털링 엔진부, 그리고 상기 제1 및 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 왕복 직선 운동을 수행하는 제1 전극 및 대전판이 형성되는 제2 전극을 포함하는 대전 발전부를 포함하되, 상기 대전판은 상기 제1 전극과 접촉 시 대전되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리 변화에 기초하여 전류를 생성할 수 있다.The contact charge generator according to the embodiment of the present invention includes a cylinder, and includes a first and a second piston for heating the first point of the cylinder and cooling the second point of the cylinder to reciprocate the inside of the cylinder. A charging power generation unit including a Stirling engine unit and a first electrode performing a reciprocating linear motion based on the reciprocating motion of the first and second pistons, and a second electrode on which a charging plate is formed, wherein the charging plate comprises When contacted with one electrode, the battery may be charged and generate a current based on a change in distance between the first electrode and the second electrode.

실시 예로서, 상기 제1 피스톤은 제1 크랭크에 연결되고, 상기 제2 피스톤은 제2 크랭크에 연결되고, 상기 제1 크랭크 및 상기 제2 크랭크는 하나의 회전휠에 연결되고, 상기 회전휠은 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 회전할 수 있다.In an embodiment, the first piston is connected to a first crank, the second piston is connected to a second crank, the first crank and the second crank are connected to one rotary wheel, and the rotary wheel is It may rotate based on the reciprocating motion of the first piston and the second piston.

실시 예로서, 상기 제1 전극은 상기 회전휠에 연결된 제3 크랭크에 연결되고, 상기 회전휠의 회전 운동에 기초하여 상기 제2 전극에 접근 및 이격을 반복할 수 있다.In an embodiment, the first electrode may be connected to a third crank connected to the rotating wheel, and may repeatedly approach and space the second electrode based on the rotational movement of the rotating wheel.

실시 예로서, 상기 실린더는 제1 실린더 및 제2 실린더를 포함하고, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 실린더 내부에서 왕복 운동하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 실린더 내부에서 왕복 운동할 수 있다.In exemplary embodiments, the cylinder may include a first cylinder and a second cylinder, the first piston may reciprocate inside the first cylinder, and the second piston may reciprocate inside the second cylinder.

실시 예로서, 상기 제1 실린더를 가열하는 가열부, 및 상기 제2 실린더를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus may further include a heating unit for heating the first cylinder and a cooling unit for cooling the second cylinder.

본 발명의 실시 예에 다른 접촉 대전 발전기는 실린더를 포함하고, 상기 실린더의 제1 지점을 가열하고 상기 실린더의 제2 지점을 냉각하여 상기 실린더 내부를 왕복 운동하는 제1 및 제2 피스톤을 포함하는 스털링 엔진부, 특정 간격으로 반복하여 배치되는 제1 및 제2 전극, 그리고 상기 제1 및 제2 전극의 한쪽 측면에 형성되는 대전판을 포함하는 고정 디스크, 그리고 상기 특정 간격으로 홀 패턴이 형성되는 금속판을 포함하는 회전 디스크를 포함하되, 상기 회전 디스크는 상기 제1 및 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 상기 고정 디스크와 동일한 회전축 상에서 회전하고, 상기 금속판이 상기 제1 및 제2 전극과 중첩되는 면적에 기초하여 전류를 생성할 수 있다.Another contact charger generator in accordance with an embodiment of the present invention includes a cylinder, and includes a first and a second piston for heating the first point of the cylinder and cooling the second point of the cylinder to reciprocate the inside of the cylinder. A fixed disk including a Stirling engine unit, first and second electrodes repeatedly arranged at specific intervals, and a charging plate formed on one side of the first and second electrodes, and hole patterns are formed at the specific intervals A rotating disk comprising a metal plate, the rotating disk rotating on the same axis of rotation as the fixed disk based on the reciprocating motion of the first and second pistons, wherein the metal plate overlaps with the first and second electrodes. Current can be generated based on the area.

실시 예로서, 상기 제1 및 제2 전극은 원판 상에 특정 각도만큼 부채꼴 형상으로 번갈아가며 형성되고, 상기 홀 패턴은 상기 특정 각도 및 상기 제1 및 제2 전극의 배치에 기초하여 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.In an embodiment, the first and second electrodes are alternately formed in a sector shape on a disc by a specific angle, and the hole pattern is formed in a sector shape based on the specific angle and the arrangement of the first and second electrodes. Can be.

실시 예로서, 상기 특정 각도의 크기가 작을수록, 생성되는 전류량은 증가할 수 있다.In an embodiment, as the size of the specific angle is smaller, the amount of current generated may increase.

실시 예로서, 상기 제1 피스톤은 제1 크랭크에 연결되고, 상기 제2 피스톤은 제2 크랭크에 연결되고, 상기 제1 크랭크 및 상기 제2 크랭크는 하나의 회전휠에 연결되고, 상기 회전휠은 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 회전할 수 있다.In an embodiment, the first piston is connected to a first crank, the second piston is connected to a second crank, the first crank and the second crank are connected to one rotary wheel, and the rotary wheel is It may rotate based on the reciprocating motion of the first piston and the second piston.

실시 예로서, 상기 회전 디스크는 회전축에 연결되고, 상기 회전축은 상기 회전휠과 회전 전달 부재를 통해 연결될 수 있다.In an embodiment, the rotating disk may be connected to a rotating shaft, and the rotating shaft may be connected to the rotating wheel through a rotation transmitting member.

본 발명의 실시 예에 따르면, 스털링 엔진을 이용하여 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 현상을 이용하여 변환된 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 접촉 대전 발전기를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a contact charging generator for converting thermal energy into kinetic energy using a Stirling engine and converting kinetic energy converted into electrical energy again using charging.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 접촉 대전 발전기의 대전 발전부를 자세히 보여주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 고정디스크 및 회전디스크를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a contact charging generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 1.
3 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 2.
5 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing in detail the charging generation unit of the contact charging generator of FIG.
7A and 7B are views illustrating the fixed disk and the rotating disk of FIG. 6 by way of example.
8 is a diagram illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 5.
9 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention.
10 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and that additional explanations of the claimed invention are provided. Reference numerals are shown in detail in preferred embodiments of the invention, examples of which are indicated in the reference figures. In any case, like reference numerals are used in the description and the drawings to refer to the same or like parts.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of the rights according to the inventive concept, the first component may be called a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Expressions describing relationships between components, such as "between" and "immediately between" or "directly neighboring", should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the stated feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof is present, but one or more other features or numbers, It is to be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined herein. Do not.

이하, 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 접촉 대전 발전기(100)는 스털링 엔진부(110), 대전 발전부(120) 및 가열부(130) 및 냉각부(140)를 포함할 수 있다. 스털링 엔진부(110)는 실린더(111), 제1 피스톤(112), 제2 피스톤(113), 제1 크랭크(114), 제2 크랭크(115), 회전휠(116) 및 유체 순환로(117)를 포함할 수 있다. 대전 발전부(120)는 제1 전극(121), 대전 부도체(122) 및 제2 전극(123)을 포함할 수 있다.1 is a view showing a contact charging generator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the contact charging generator 100 may include a Stirling engine unit 110, a charge generating unit 120, a heating unit 130, and a cooling unit 140. The Stirling engine unit 110 includes a cylinder 111, a first piston 112, a second piston 113, a first crank 114, a second crank 115, a rotation wheel 116, and a fluid circulation path 117. ) May be included. The charging generation unit 120 may include a first electrode 121, a charging insulator 122, and a second electrode 123.

접촉 대전 발전기(100)는 스털링 엔진부(110)에 의해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하며, 대전 발전부(120)에 의해 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들면, 실린더(111) 내에서 제1 피스톤(112)의 왼쪽의 유체는 가열부(130)를 통해 열 에너지를 공급받을 수 있다. 가열된 유체는 팽창하여 제1 피스톤(112)을 오른쪽으로 이동시키고 유체 순환로(117)를 통해 제1 피스톤(112) 및 제2 피스톤(113) 사이의 실린더(111) 내 공간으로 이동할 수 있다. 제1 피스톤(112) 및 제2 피스톤(113) 사이의 유체는 냉각부(140)에 의해 냉각되어 수축하고, 제2 피스톤(113)은 왼쪽으로 이동할 수 있다. 냉각된 유체는 유체 순환로(117)를 통해 다시 가열부(130) 쪽의 실린더(111)로 이동하고, 가열부(130) 쪽의 유체는 수축하여 제1 피스톤(112)은 다시 왼쪽으로 이동할 수 있다. 실린더(111) 내에서, 가열부(130) 쪽 유체 및 냉각부(140) 쪽 유체는 일정한 사이클에 따라 팽창 및 수축을 반복하고, 제1 피스톤(112) 및 제2 피스톤(113)은 좌우로 직선 운동을 반복하여 수행할 수 있다.The contact charging generator 100 may convert thermal energy into kinetic energy by the Stirling engine unit 110, and convert kinetic energy into electrical energy by the charging generator 120. For example, the fluid on the left side of the first piston 112 in the cylinder 111 may receive heat energy through the heating unit 130. The heated fluid may expand to move the first piston 112 to the right and move into the space in the cylinder 111 between the first piston 112 and the second piston 113 through the fluid circulation path 117. The fluid between the first piston 112 and the second piston 113 is cooled by the cooling unit 140 to contract, and the second piston 113 may move to the left. The cooled fluid moves back to the cylinder 111 toward the heating unit 130 through the fluid circulation path 117, and the fluid toward the heating unit 130 contracts so that the first piston 112 may move to the left again. have. In the cylinder 111, the fluid toward the heating part 130 and the fluid toward the cooling part 140 repeat expansion and contraction according to a constant cycle, and the first piston 112 and the second piston 113 are moved from side to side. The linear motion can be repeated.

제1 피스톤(112)은 제1 크랭크(114)를 통해 회전휠(116)에 연결될 수 있다. 제2 피스톤(113)은 제2 크랭크(115)를 통해 회전휠(116)에 연결될 수 있다. 따라서, 회전휠(116)은 제1 피스톤(112) 및 제2 피스톤(113)은 좌우로 직선 운동에 기초하여 일정한 주기로 회전할 수 있다.The first piston 112 may be connected to the rotary wheel 116 through the first crank 114. The second piston 113 may be connected to the rotary wheel 116 through the second crank 115. Accordingly, the rotary wheel 116 may rotate the first piston 112 and the second piston 113 at regular intervals based on linear movement from side to side.

제1 피스톤(112)은 대전 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 피스톤(112)은 표면이 대전 물질로 코팅될 수 있다. 대전 물질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등을 포함할 수 있다. 제1 피스톤(112)은 스털링 엔진의 동작에 의해 제1 전극(121) 및 제2 전극(123) 사이를 왕복 운동할 수 있다. 대전 발전부(120)를 통해 제1 피스톤(112)의 왕복 운동 에너지는 전기 에너지로 변환될 수 있다. 제1 피스톤(112)은 대전 부도체(122)를 통과할 때 마찰에 의해 대전될 수 있다. 대전된 제1 피스톤(112)이 제1 전극(121) 또는 제2 전극(123)에 위치하면, 제1 전극(121) 및 제2 전극(123) 사이에 전위차가 발생하여 교류 전류가 생성될 수 있다. 접촉 대전 발전기(100)의 발전 과정은 도 2에서 자세히 설명한다.The first piston 112 may be made of a charging material. For example, the first piston 112 may be coated on its surface with a charging material. The charging material may include polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like. The first piston 112 may reciprocate between the first electrode 121 and the second electrode 123 by the operation of the Stirling engine. The reciprocating kinetic energy of the first piston 112 may be converted into electrical energy through the charging generator 120. The first piston 112 may be charged by friction as it passes through the charging insulator 122. When the charged first piston 112 is positioned on the first electrode 121 or the second electrode 123, a potential difference is generated between the first electrode 121 and the second electrode 123 to generate an alternating current. Can be. The power generation process of the contact charging generator 100 will be described in detail with reference to FIG. 2.

제1 전극(121), 대전 부도체(122) 및 제2 전극(123)은 실린더(111) 내의 일부분에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(121)은 제1 피스톤(112)의 왕복 구간의 한쪽 끝에 배치될 수 있다. 제2 전극(123)은 제1 피스톤(112)의 왕복 구간의 다른쪽 끝에 배치될 수 있다. 대전 부도체(122)는 제1 전극(121) 및 제2 전극(123)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(123)은 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같이 전기 전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다. 대전 부도체(122)는 마찰에 의해 제1 피스톤(112)을 대전시킬 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다.The first electrode 121, the charging insulator 122, and the second electrode 123 may be disposed in a portion of the cylinder 111. For example, the first electrode 121 may be disposed at one end of the reciprocating section of the first piston 112. The second electrode 123 may be disposed at the other end of the reciprocating section of the first piston 112. The charging insulator 122 may be disposed between the first electrode 121 and the second electrode 123. The first electrode 121 and the second electrode 123 may be made of a metal having high electrical conductivity, such as copper (Cu) and aluminum (Al). The charging insulator 122 may be made of an insulating material capable of charging the first piston 112 by friction.

도 2는 도 1의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다. 도 2를 를 참조하면, 제1 피스톤(112)은 제1 전극(121) 및 제2 전극(123) 사이를 왕복 운동할 수 있다. 제1 피스톤(112)이 대전 부도체(122)를 통과할 때, 마찰에 의해 제1 피스톤(112)의 표면은 음전하(-)로 대전될 수 있다. 대전된 제1 피스톤(112)이 제1 전극(121) 방향으로 이동하면 제1 전극(121)은 양극으로 유도되고, 제1 전극(121)에서 제2 전극(123)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 제1 피스톤(112)이 다시 대전 부도체(122)를 통과할 때, 제1 전극(121)과 제2 전극(123)은 평형 상태를 이루어 전류가 흐르지 않는다. 대전된 제1 피스톤(112)이 제2 전극(123) 방향으로 이동하면 제2 전극(123)은 양극으로 유도되고, 제2 전극(123)에서 제1 전극(121)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 즉, 제1 피스톤(112)의 왕복 운동에 기초하여, 제1 전극(121) 및 제2 전극(123) 사이에서 교류 전류가 발생할 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the first piston 112 may reciprocate between the first electrode 121 and the second electrode 123. When the first piston 112 passes through the charging insulator 122, the surface of the first piston 112 may be charged with a negative charge (−) by friction. When the charged first piston 112 moves toward the first electrode 121, the first electrode 121 is guided to the anode, and a current flowing from the first electrode 121 to the second electrode 123 may occur. have. When the first piston 112 passes again through the charging insulator 122, the first electrode 121 and the second electrode 123 are in an equilibrium state and no current flows. When the charged first piston 112 moves in the direction of the second electrode 123, the second electrode 123 is guided to the anode, and a current flowing from the second electrode 123 to the first electrode 121 may occur. have. That is, based on the reciprocating motion of the first piston 112, an alternating current may be generated between the first electrode 121 and the second electrode 123.

이상에서 살펴본 바와 같이, 접촉 대전 발전기(100)은 스털링 엔진부(110)를 통해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 발전부(120)를 통해 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.As described above, the contact charging generator 100 may convert thermal energy into kinetic energy through the Stirling engine unit 110 and convert kinetic energy into electrical energy through the charging generator 120.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 접촉 대전 발전기(200)는 스털링 엔진부(210), 대전 발전부(220) 및 가열부(230) 및 냉각부(240)를 포함할 수 있다. 스털링 엔진부(210)는 실린더(211), 제1 피스톤(212), 제2 피스톤(213), 제1 크랭크(214), 제2 크랭크(215), 회전휠(216) 및 유체 순환로(217)를 포함할 수 있다. 대전 발전부(220)는 제1 전극(221), 대전판(222), 제2 전극(223) 및 제3 크랭크(224)를 포함할 수 있다.3 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the contact charging generator 200 may include a Stirling engine unit 210, a charge generating unit 220, a heating unit 230, and a cooling unit 240. The Stirling engine unit 210 includes a cylinder 211, a first piston 212, a second piston 213, a first crank 214, a second crank 215, a rotation wheel 216, and a fluid circulation path 217. ) May be included. The charging generator 220 may include a first electrode 221, a charging plate 222, a second electrode 223, and a third crank 224.

접촉 대전 발전기(200)는 스털링 엔진부(210)에 의해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하며, 대전 발전부(220)에 의해 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있다. 스털링 엔진부(210)의 동작은 도 1의 스털링 엔진부(110)의 동작과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.The contact charging generator 200 may convert thermal energy into kinetic energy by the Stirling engine unit 210, and convert kinetic energy into electrical energy by the charging generator 220. Since the operation of the Stirling engine unit 210 is the same as or similar to the operation of the Stirling engine unit 110 of FIG. 1, description thereof is omitted.

대전 발전부(220)는 제3 크랭크(224)를 통해 스털링 엔진부(210)의 회전휠(216)과 연결될 수 있다. 예를 들면, 제3 크랭크(224)는 회전휠(216)의 회전 운전을 왕복 직선 운동으로 변환할 수 있다. 제1 전극(221)은 제3 크랭크(224)에 의해 대전판(222)에 접촉 및 분리를 반복적으로 수행할 수 있다. 제1 전극(221)이 대전판(222)에 접촉 및 분리를 반복하면, 제1 전극(221) 및 제2 전극(223)의 사이에 교류 전류가 발생할 수 있다. 접촉 대전 발전기(200)의 발전 과정은 도 4에서 자세히 설명한다.The charging generation unit 220 may be connected to the rotation wheel 216 of the Stirling engine unit 210 through the third crank 224. For example, the third crank 224 may convert the rotational operation of the rotary wheel 216 into reciprocating linear motion. The first electrode 221 may repeatedly contact and separate the charging plate 222 by the third crank 224. When the first electrode 221 repeatedly contacts and separates from the charging plate 222, an alternating current may be generated between the first electrode 221 and the second electrode 223. The generation process of the contact charging generator 200 will be described in detail with reference to FIG. 4.

제1 전극(221) 및 제2 전극(223)은 특정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(221) 및 제2 전극(223)은 제3 크랭크(224)의 이동 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 제2 전극(223)의 한쪽 측면에는 대전판(222)가 형성될 수 있다. 제1 전극(221) 및 제2 전극(223)은 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같이 전기 전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다. 대전판(222)는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등과 같은 대전 물질로 구성될 수 있다. 대전판(222)는 필름 형태로 제2 전극(223)에 부착되거나 증착 공정을 통해 제2 전극(223)에 코팅될 수 있다.The first electrode 221 and the second electrode 223 may be spaced apart by a specific interval. For example, the first electrode 221 and the second electrode 223 may be spaced apart by the moving distance of the third crank 224. The charging plate 222 may be formed on one side of the second electrode 223. The first electrode 221 and the second electrode 223 may be made of a metal having high electrical conductivity, such as copper (Cu) and aluminum (Al). The charging plate 222 may be made of a charging material such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The charging plate 222 may be attached to the second electrode 223 in the form of a film or coated on the second electrode 223 through a deposition process.

도 4는 도 2의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1 전극(221)은 스털링 엔진부(210)의 동작에 의해 왕복 직선 운동을 수행할 수 있다. 제1 전극(221)이 대전판(222)에 접촉하면, 대전판(222)는 음전하(-)로 대전되고, 제1 전극(221)은 양극으로 유도되며, 제1 전극(221)과 제2 전극(223)은 평형 상태를 이룰 수 있다. 제1 전극(221)이 대전판(222)에서 멀어지면, 제1 전극(221) 및 제2 전극(223)의 전위차에 의해 제1 전극(221)에서 제2 전극(223)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 제1 전극(221)이 대전판(222)에서 최대로 멀어지면, 제1 전극(221)과 제2 전극(223)은 평형 상태를 이룰 수 있다. 제1 전극(221)이 대전판(222)에 접근하면, 제2 전극(223)의 전위가 높아져서, 제2 전극(223)에서 제1 전극(221)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 즉, 제1 전극(221)의 왕복 직선 운동에 기초하여, 제1 전극(221) 및 제2 전극(223) 사이에서 교류 전류가 발생할 수 있다.4 is a view illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 2. Referring to FIG. 4, the first electrode 221 may perform a reciprocating linear motion by the operation of the Stirling engine 210. When the first electrode 221 contacts the charging plate 222, the charging plate 222 is charged with a negative charge (−), the first electrode 221 is led to the anode, and the first electrode 221 and the first electrode 221 are charged. The two electrodes 223 may achieve an equilibrium state. When the first electrode 221 moves away from the charging plate 222, a current flowing from the first electrode 221 to the second electrode 223 is caused by the potential difference between the first electrode 221 and the second electrode 223. May occur. When the first electrode 221 is far away from the charging plate 222, the first electrode 221 and the second electrode 223 may be in an equilibrium state. When the first electrode 221 approaches the charging plate 222, the potential of the second electrode 223 increases, so that a current flowing from the second electrode 223 to the first electrode 221 may occur. That is, based on the reciprocating linear motion of the first electrode 221, an alternating current may be generated between the first electrode 221 and the second electrode 223.

이상에서 살펴본 바와 같이, 접촉 대전 발전기(200)은 스털링 엔진부(210)를 통해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 발전부(220)를 통해 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.As described above, the contact charging generator 200 may convert thermal energy into kinetic energy through the Stirling engine unit 210, and convert kinetic energy into electrical energy through the charging generator 220.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5의 접촉 대전 발전기의 대전 발전부를 자세히 보여주는 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 접촉 대전 발전기(300)는 스털링 엔진부(310), 대전 발전부(320) 및 가열부(330) 및 냉각부(340)를 포함할 수 있다. 스털링 엔진부(310)는 실린더(311), 제1 피스톤(312), 제2 피스톤(313), 제1 크랭크(314), 제2 크랭크(315), 회전휠(316) 및 유체 순환로(317)를 포함할 수 있다. 대전 발전부(320)는 고정 디스크, 회전 디스크, 디스크 회전축(326) 및 회전 전달 부재(327)를 포함할 수 있다.5 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention. 6 is a view showing in detail the charging generation unit of the contact charging generator of FIG. 5 and 6, the contact charging generator 300 may include a Stirling engine unit 310, a charging generation unit 320, a heating unit 330, and a cooling unit 340. The Stirling engine unit 310 includes a cylinder 311, a first piston 312, a second piston 313, a first crank 314, a second crank 315, a rotation wheel 316, and a fluid circulation path 317. ) May be included. The charging generation unit 320 may include a fixed disk, a rotating disk, a disk rotating shaft 326 and a rotation transmission member 327.

접촉 대전 발전기(300)는 스털링 엔진부(310)에 의해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하며, 대전 발전부(320)에 의해 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있다. 스털링 엔진부(310)의 동작은 도 1의 스털링 엔진부(110)의 동작과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.The contact charging generator 300 may convert thermal energy into kinetic energy by the Stirling engine unit 310, and may convert kinetic energy into electrical energy by the charging generator 320. Since the operation of the Stirling engine 310 is the same as or similar to the operation of the Stirling engine 110 of FIG. 1, description thereof is omitted.

고정 디스크는 스털링 엔진부(310)의 동작과 관계없이 고정되어 움직이지 않는 부분이다. 고정 디스크는 제1 전극(321), 대전판(322), 제2 전극(323)를 포함할 수 있다. 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)은 동일한 원판 내에 형성될 수 있다. 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)은 하나의 원판을 특정 각도씩 균등하게 분할하여 반복적으로 배치될 수 있다. 일 실시 예로서, 하나의 원판을 90도씩 4등분하여 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)이 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 전극(321)의 각 부분은 하나로 연결될 수 있다. 제2 전극(323)의 각 부분은 하나로 연결될 수 있다. 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)은 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같이 전기 전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다.The fixed disk is a portion which is fixed and does not move regardless of the operation of the Stirling engine 310. The fixed disk may include a first electrode 321, a charging plate 322, and a second electrode 323. The first electrode 321 and the second electrode 323 may be formed in the same disc. The first electrode 321 and the second electrode 323 may be repeatedly arranged by dividing one disc evenly by a specific angle. As an embodiment, the first electrode 321 and the second electrode 323 may be sequentially disposed by dividing one disc into four equal portions by 90 degrees. Each part of the first electrode 321 may be connected to one. Each part of the second electrode 323 may be connected to one. The first electrode 321 and the second electrode 323 may be made of a metal having high electrical conductivity, such as copper (Cu) and aluminum (Al).

대전판(322)은 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)의 한쪽 측면에 형성될 수 있다. 대전판(322)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등과 같은 대전 물질로 구성될 수 있다. 대전판(322)은 필름 형태로 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)에 부착되거나 증착 공정을 통해 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)에 코팅될 수 있다. 대전판(322)은 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)의 분리 형태와 관계없이 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)의 한쪽 측면에 전체적으로 형성될 수 있다.The charging plate 322 may be formed at one side surface of the first electrode 321 and the second electrode 323. The charging plate 322 may be made of a charging material such as polytetrafluoroethylene (PTFE). The charging plate 322 may be attached to the first electrode 321 and the second electrode 323 in a film form or may be coated on the first electrode 321 and the second electrode 323 through a deposition process. The charging plate 322 may be entirely formed on one side of the first electrode 321 and the second electrode 323 regardless of the separation form of the first electrode 321 and the second electrode 323.

회전 디스크는 스털링 엔진부(310)의 동작에 따라 디스크 회전축(326)을 중심으로 회전하는 부분이다. 디스크 회전축(326)은 회전휠(316)과 회전 전달 부재(327)를 통해 연결되고, 회전휠(316)의 회전에 기초하여 회전할 수 있다. 회전 디스크는 디스크 회전축(326)에 의해 회전할 수 있다. 회전 디스크는 금속판(324) 및 홀 패턴(325)을 포함할 수 있다. 금속판(324)은 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)의 패턴에 대응하는 홀 패턴(325)을 포함할 수 있다. 금속판(324)은 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같이 전기 전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다. 일 실시 예로서, 금속판(224)은 90도씩 반복되어 뚫린 홀 패턴(325)을 포함할 수 있다. 회전 전달 부재(327)는 고무 밸트 등을 포함할 수 있다.The rotating disk is a part that rotates about the disk rotating shaft 326 according to the operation of the Stirling engine 310. The disk rotation shaft 326 is connected through the rotation wheel 316 and the rotation transmission member 327, and may rotate based on the rotation of the rotation wheel 316. The rotating disk may be rotated by the disk rotating shaft 326. The rotating disk may include a metal plate 324 and a hole pattern 325. The metal plate 324 may include a hole pattern 325 corresponding to the pattern of the first electrode 321 and the second electrode 323. The metal plate 324 may be made of a metal having high electrical conductivity, such as copper (Cu) and aluminum (Al). In one embodiment, the metal plate 224 may include a hole pattern 325 which is repeatedly drilled by 90 degrees. The rotation transmission member 327 may include a rubber belt or the like.

회전 디스크는 스털링 엔진부(310)의 동작에 따라 고정 디스크 상에서 회전할 수 있다. 예를 들면, 대전판(322)은 금속판(324)에 의해 대전될 수 있다. 또한, 회전 디스크의 회전에 따라 금속판(324)이 제1 전극(321) 또는 제2 전극(323)과 중첩되는 부분의 면적은 주기적으로 변경될 수 있다. 이러한 면적이 주기적으로 변경되면, 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)의 사이에서 교류 전류가 발생할 수 있다. 접촉 대전 발전기(300)의 발전 과정은 도 8에서 자세히 설명한다.The rotating disk may rotate on the fixed disk according to the operation of the Stirling engine 310. For example, the charging plate 322 may be charged by the metal plate 324. In addition, the area of the portion where the metal plate 324 overlaps the first electrode 321 or the second electrode 323 may be periodically changed according to the rotation of the rotating disk. If the area is changed periodically, an alternating current may occur between the first electrode 321 and the second electrode 323. The generation process of the contact charging generator 300 will be described in detail with reference to FIG. 8.

도 7a 및 도 7b는 도 6의 고정디스크 및 회전디스크를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 고정 디스크 및 회전 디스크는 특정 각도로 분할되어 구성될 수 있다.7A and 7B are views illustrating the fixed disk and the rotating disk of FIG. 6 by way of example. 7A and 7B, the fixed disk and the rotating disk may be divided into a specific angle.

일 실시 예로서, 도 7a는 원판을 90도씩 4등분한 고정 디스크 및 회전 디스크를 보여준다. 고정 디스크에서, 제1 전극(321a) 및 제2 전극(323a)은 원판의 1/4 부분에 번갈아가며 배치될 수 있다. 제1 전극(321a)의 분리된 부분들은 서로 연결되어 하나의 전극을 형성할 수 있다. 제2 전극(323a)의 분리된 부분들은 서로 연결되어 하나의 전극을 형성할 수 있다. 회전 디스크에서, 홀 패턴(325a)은 금속판(324a)의 1사분면 및 3사분면에 형성될 수 있다.As an example, FIG. 7A shows a fixed disk and a rotating disk that are divided into four quarters of 90 degrees. In the fixed disk, the first electrode 321a and the second electrode 323a may be alternately arranged in quarter portions of the disc. Separate portions of the first electrode 321a may be connected to each other to form one electrode. Separate portions of the second electrode 323a may be connected to each other to form one electrode. In the rotating disk, the hole pattern 325a may be formed in one quadrant and three quadrants of the metal plate 324a.

일 실시 예로서, 도 7b는 원판을 45도씩 8등분한 고정 디스크 및 회전 디스크를 보여준다. 고정 디스크에서, 제1 전극(321b) 및 제2 전극(323b)은 원판의 1/8 부분에 번갈아가며 배치될 수 있다. 제1 전극(321b)의 분리된 부분들은 서로 연결되어 하나의 전극을 형성할 수 있다. 제2 전극(323b)의 분리된 부분들은 서로 연결되어 하나의 전극을 형성할 수 있다. 회전 디스크에서, 4개의 홀 패턴(325b)은 90도 간격으로 금속판(324b)에 형성될 수 있다.As an example, FIG. 7B shows a fixed disk and a rotating disk divided into eight equal portions of 45 degrees. In the fixed disk, the first electrode 321b and the second electrode 323b may be alternately arranged in one eighth of the disc. Separate portions of the first electrode 321b may be connected to each other to form one electrode. Separate portions of the second electrode 323b may be connected to each other to form one electrode. In the rotating disk, four hole patterns 325b may be formed in the metal plate 324b at 90 degree intervals.

제1 전극, 제2 전극 및 홀 패턴의 분할된 개수, 즉, 분할된 각도는 이것에 제한되지 않는다. 제1 전극, 제2 전극 및 홀 패턴의 분할된 개수가 많을수록, 대전 발전부(320)에서 생성되는 전류량은 증가할 수 있다. 한편, 고정 디스크 및 회전 디스크의 크기가 커질수록, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압은 증가할 수 있다.The divided number of the first electrode, the second electrode and the hole pattern, that is, the divided angle, is not limited to this. As the divided number of the first electrode, the second electrode, and the hole pattern increases, the amount of current generated by the charging power generation unit 320 may increase. On the other hand, as the size of the fixed disk and the rotating disk increases, the voltage between the first electrode and the second electrode may increase.

도 8은 도 5의 접촉 대전 발전기의 발전 과정을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 회전 디스크는 스털링 엔진부(310)의 동작에 의해 회전 운동을 수행할 수 있다. 회전 디스크의 회전에 따라, 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)이 금속판(324)과 중첩되는 면적은 주기적으로 변경될 수 있다. 대전판(322)은 금속판(324)에 의해 음전하(-)로 대전될 수 있다. 대전판(322)의 대전된 부분은 금속판(324)의 회전에 대응하여 이동할 수 있다. 제1 전극(321)이 금속판(324)과 중첩되는 면적과 제2 전극(323)이 금속판(324)과 중첩되는 면적이 동일한 경우, 제1 전극(321) 및 제2 전극(323) 사이의 전위차는 평형 상태를 나타낸다. 제1 전극(321)이 금속판(324)과 중첩되는 면적보다 제2 전극(323)이 금속판(324)과 중첩되는 면적이 큰 경우, 전위차에 의해 제2 전극(323)에서 제1 전극(321)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 제1 전극(321)이 금속판(324)과 중첩되는 면적보다 제2 전극(323)이 금속판(324)과 중첩되는 면적이 작은 경우, 전위차에 의해 제1 전극(321)에서 제2 전극(323)으로 흐르는 전류가 발생할 수 있다. 즉, 금속판(324)의 회전에 기초하여, 제1 전극(321) 및 제2 전극(323) 사이에서 교류 전류가 발생할 수 있다.8 is a diagram illustrating a power generation process of the contact charging generator of FIG. 5. Referring to FIG. 8, the rotating disk may perform a rotational motion by the operation of the Stirling engine 310. As the rotating disk rotates, an area in which the first electrode 321 and the second electrode 323 overlap with the metal plate 324 may be periodically changed. The charging plate 322 may be charged with a negative charge (−) by the metal plate 324. The charged portion of the charging plate 322 may move in response to the rotation of the metal plate 324. When the area where the first electrode 321 overlaps with the metal plate 324 and the area where the second electrode 323 overlaps with the metal plate 324 are the same, between the first electrode 321 and the second electrode 323 The potential difference represents the equilibrium state. When the area where the second electrode 323 overlaps with the metal plate 324 is greater than the area where the first electrode 321 overlaps with the metal plate 324, the first electrode 321 at the second electrode 323 due to a potential difference. A current flowing to the side may occur. When the area where the second electrode 323 overlaps the metal plate 324 is smaller than the area where the first electrode 321 overlaps the metal plate 324, the second electrode 323 at the first electrode 321 due to the potential difference. A current flowing to the side may occur. That is, based on the rotation of the metal plate 324, an alternating current may be generated between the first electrode 321 and the second electrode 323.

이상에서 살펴본 바와 같이, 접촉 대전 발전기(300)은 스털링 엔진부(310)를 통해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 발전부(320)를 통해 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.As described above, the contact charging generator 300 may convert thermal energy into kinetic energy through the Stirling engine 310, and convert kinetic energy into electrical energy through the charging generator 320.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 접촉 대전 발전기(400)는 2개의 실린더(411, 415)를 포함하는 스털링 엔진부 및 판 형태의 대전 발전부(420)를 포함할 수 있다. 접촉 대전 발전기(400)는 스털링 엔진부, 대전 발전부(420), 가열부(430) 및 냉각부(440)를 포함할 수 있다.9 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the contact charging generator 400 may include a Stirling engine unit including two cylinders 411 and 415, and a plate generating unit 420. The contact charging generator 400 may include a Stirling engine unit, a charge generating unit 420, a heating unit 430, and a cooling unit 440.

스털링 엔진부는 제1 실린더(411), 제1 피스톤(412), 제1 크랭크(413), 제1 회전휠(414), 제2 실린더(415), 제2 피스톤(415), 제2 크랭크(417) 및 제2 회전휠(418)을 포함할 수 있다.The Stirling engine unit includes a first cylinder 411, a first piston 412, a first crank 413, a first rotary wheel 414, a second cylinder 415, a second piston 415, and a second crank ( 417 and the second rotary wheel 418.

제1 실린더(411)의 유체는 가열부(430)를 통해 열 에너지를 공급받을 수 있다. 가열된 유체는 팽창하여 제1 피스톤(412)을 오른쪽으로 이동시키고 유체 순환로를 통해 제2 실린더(415)로 이동할 수 있다. 제2 실린더(415)의 유체는 냉각부(440)에 의해 냉각되어 수축하고, 제2 피스톤(416)은 왼쪽으로 이동할 수 있다. 냉각된 유체는 유체 순환로를 통해 다시 제1 실린더(411)로 이동하고, 가열부(430) 쪽의 유체는 수축하여 제1 피스톤(412)은 다시 왼쪽으로 이동할 수 있다. 제1 및 제2 실린더(411, 415) 내에서, 유체는 일정한 사이클에 따라 팽창 및 수축을 반복하고, 제1 피스톤(412) 및 제2 피스톤(416)은 좌우로 직선 운동을 반복하여 수행할 수 있다.The fluid of the first cylinder 411 may receive heat energy through the heating unit 430. The heated fluid may expand to move the first piston 412 to the right and to move to the second cylinder 415 through the fluid circuit. The fluid of the second cylinder 415 is cooled by the cooling unit 440 and contracted, and the second piston 416 may move to the left side. The cooled fluid moves back to the first cylinder 411 through the fluid circulation path, and the fluid toward the heating part 430 contracts so that the first piston 412 moves to the left again. In the first and second cylinders 411 and 415, the fluid repeats expansion and contraction according to a constant cycle, and the first piston 412 and the second piston 416 perform linear movements left and right repeatedly. Can be.

제1 피스톤(412)은 제1 크랭크(413)를 통해 제1 회전휠(414)에 연결될 수 있다. 제2 피스톤(416)은 제2 크랭크(417)를 통해 제2 회전휠(418)에 연결될 수 있다. 제1 회전휠(414) 및 제2 회전휠(418)은 연결되어 함께 회전할 수 있다. 따라서, 제1 회전휠(414) 및 제2 회전휠(418)은 제1 피스톤(412) 및 제2 피스톤(416)의 좌우로 직선 운동에 기초하여 일정한 주기로 회전할 수 있다.The first piston 412 may be connected to the first rotation wheel 414 through the first crank 413. The second piston 416 may be connected to the second rotary wheel 418 through the second crank 417. The first rotary wheel 414 and the second rotary wheel 418 may be connected and rotate together. Therefore, the first rotary wheel 414 and the second rotary wheel 418 may rotate at regular intervals based on the linear movement of the first piston 412 and the second piston 416 to the left and right.

대전 발전부(420)는 제1 전극(421), 대전판(422), 제2 전극(423) 및 제3 크랭크(424)를 포함할 수 있다. 대전 발전부(420)의 동작은 도 3의 대전 발전부(220)의 동작과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.The charging generator 420 may include a first electrode 421, a charging plate 422, a second electrode 423, and a third crank 424. Since the operation of the charging power generation unit 420 is the same as or similar to the operation of the charging generation unit 220 of FIG. 3, description thereof will be omitted.

접촉 대전 발전기(400)은 스털링 엔진부를 통해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 발전부(420)를 통해 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.The contact charging generator 400 may convert thermal energy into kinetic energy through the Stirling engine unit, and convert kinetic energy into electrical energy through the charging generator 420.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 접촉 대전 발전기를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 접촉 대전 발전기(500)는 2개의 실린더(411, 415)를 포함하는 스털링 엔진부 및 디스크 형태의 대전 발전부(520)를 포함할 수 있다. 접촉 대전 발전기(500)는 스털링 엔진부, 대전 발전부(520), 가열부(530) 및 냉각부(540)를 포함할 수 있다.10 is a view showing a contact charging generator according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the contact charger generator 500 may include a Stirling engine unit including two cylinders 411 and 415 and a charge generator 520 in a disk form. The contact charging generator 500 may include a Stirling engine unit, a charge generating unit 520, a heating unit 530, and a cooling unit 540.

스털링 엔진부는 제1 실린더(511), 제1 피스톤(512), 제1 크랭크(513), 제1 회전휠(514), 제2 실린더(515), 제2 피스톤(515), 제2 크랭크(517) 및 제2 회전휠(518)을 포함할 수 있다. 스털링 엔진부의 동작은 도 9의 스털링 엔진부의 동작과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.The Stirling engine unit includes a first cylinder 511, a first piston 512, a first crank 513, a first rotary wheel 514, a second cylinder 515, a second piston 515, and a second crank ( 517 and the second rotary wheel 518. Since the operation of the Stirling engine unit is the same as or similar to the operation of the Stirling engine unit of FIG. 9, description thereof is omitted.

대전 발전부(520)는 고정 디스크, 회전 디스크, 회전축(526) 및 회전 전달 부재(527)를 포함할 수 있다. 고정 디스크는 제1 전극(521), 대전판(522), 제2 전극(523)를 포함할 수 있다. 회전 디스크는 금속판(524) 및 홀 패턴(525)을 포함할 수 있다. 대전 발전부(520)의 동작은 도 5의 대전 발전부(320)의 동작과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.The charging generator 520 may include a fixed disk, a rotating disk, a rotating shaft 526, and a rotation transmission member 527. The fixed disk may include a first electrode 521, a charging plate 522, and a second electrode 523. The rotating disk may include a metal plate 524 and a hole pattern 525. Operation of the charging power generation unit 520 is the same or similar to the operation of the charging power generation unit 320 of FIG.

접촉 대전 발전기(500)은 스털링 엔진부를 통해 열 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 대전 발전부(520)를 통해 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.The contact charging generator 500 may convert thermal energy into kinetic energy through the Stirling engine unit, and convert kinetic energy into electrical energy through the charging generator 520.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments are disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100, 200, 300, 400, 500: 접촉 대전 발전기
110, 210, 310: 스털링 엔진부
120, 220, 320, 420, 520: 대전 발전부
130, 230, 330, 430, 530: 가열부
140, 240, 340, 440, 540: 냉각부100, 200, 300, 400, 500: contact charging generator
110, 210, 310: Stirling engine section
120, 220, 320, 420, 520: Daejeon Power Generation Division
130, 230, 330, 430, 530: heating
140, 240, 340, 440, 540: cooling section

Claims (14)

실린더를 포함하고, 상기 실린더의 제1 지점을 가열하고 상기 실린더의 제2 지점을 냉각하여 상기 실린더 내부를 왕복 운동하는 제1 및 제2 피스톤을 포함하는 스털링 엔진부; 그리고
상기 실린더 내부에 형성되는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 대전 부도체를 포함하는 대전 발전부를 포함하되,
상기 제1 피스톤의 표면은 대전 물질로 코팅되며, 상기 대전 부도체에 접촉하여 대전되고, 대전된 상태로 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이를 왕복 운동하며,
상기 실린더는 제1 실린더 및 제2 실린더를 포함하고,
상기 제1 피스톤은 상기 제1 실린더 내부에서 왕복 운동하고,
상기 제2 피스톤은 상기 제2 실린더 내부에서 왕복 운동하며,
상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더는 유체순환로로 연결되는, 접촉 대전 발전기.A Stirling engine unit comprising a cylinder, the first and second pistons heating the first point of the cylinder and cooling the second point of the cylinder to reciprocate in the cylinder; And
A charging power generation unit including a first electrode, a second electrode, and a charging insulator formed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is formed inside the cylinder;
The surface of the first piston is coated with a charging material, charged in contact with the charging insulator, reciprocating between the first electrode and the second electrode in a charged state,
The cylinder comprises a first cylinder and a second cylinder,
The first piston reciprocates inside the first cylinder,
The second piston reciprocates within the second cylinder,
And the first cylinder and the second cylinder are connected by a fluid circulation path. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 실린더를 가열하는 가열부; 및
상기 제2 실린더를 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 접촉 대전 발전기.The method of claim 1,
A heating unit for heating the first cylinder; And
The contact charging generator further comprises a cooling unit for cooling the second cylinder. 제1항에 있어서,
상기 제1 피스톤은 제1 크랭크에 연결되고,
상기 제2 피스톤은 제2 크랭크에 연결되고,
상기 제1 크랭크 및 상기 제2 크랭크는 하나의 회전휠에 연결되고,
상기 회전휠은 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 왕복 운동에 기초하여 회전하는 접촉 대전 발전기.The method of claim 1,
The first piston is connected to a first crank,
The second piston is connected to a second crank,
The first crank and the second crank are connected to one rotary wheel,
And the rotary wheel rotates based on the reciprocating motion of the first piston and the second piston. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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