KR102161571B1 - 압전소자를 이용한 자가발전기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자를 이용한 자가 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 압전소자는 고정부에 고정되고, 압전소자를 가압할 수 있는 가압 돌기는 다수개의 회전부에 설치되되 그 회전부는 자연의 동력에 의해 회전하게 되며 이때 가압 돌기는 압전소자를 가압하여 전류를 발생시키는 압전소자를 이용한 자가 발전기에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 풍력 또는 수차에 의해 전력을 생산하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)의 후방에는 고정브래킷(200)에 의해 고정된 고정부(300), 상기 고정부(300)의 내주연부에 배치된 다수의 압전소자부(310), 상기 고정부(300) 중앙에 배치된 회전축(320), 상기 고정부(300)의 내측으로 조립되는 회전부(400), 상기 회전부(400)의 외주연부에 다수개가 일정한 간격으로 배치된 가압돌기 유닛(410), 상기 회전부(400) 중앙에는 상기 회전축(320)이 관통하는 부싱(420) 및 회전축(320)의 전방에는 회전축의 동력을 전달하는 동력부(500), 포함하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)에 있어서,
상기 압전소자부(310)는 고정부(300)의 내주연부에 다수개의 접착부(312)가 일정한 간격으로 접착되되, 상기 접착부(312)에 부착되는 복수의 적층 구조를 갖는 압전소자 모듈(311); 상기 가압돌기유닛(410)을 수용하는 가압돌기 하우징(411)에는 볼트구멍(411b)을 갖는 경계턱(411a);
상기 볼트구멍(411b)을 관통하여 가압돌기(412)와 나사 결합되며 하측에는 걸림턱(413a)를 갖는 조정볼트(413);상기 조정볼트(413)의 외주연부에는 상기 압전소자모듈(311)과 가압돌기(412)의 접촉과 비접촉할 때 가압돌기(412)의 승강 작용을 부여하는 스프링(414)이 설치된 것을 특징으로 한다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 풍력 또는 수차에 의해 전력을 생산하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)의 후방에는 고정브래킷(200)에 의해 고정된 고정부(300), 상기 고정부(300)의 내주연부에 배치된 다수의 압전소자부(310), 상기 고정부(300) 중앙에 배치된 회전축(320), 상기 고정부(300)의 내측으로 조립되는 회전부(400), 상기 회전부(400)의 외주연부에 다수개가 일정한 간격으로 배치된 가압돌기 유닛(410), 상기 회전부(400) 중앙에는 상기 회전축(320)이 관통하는 부싱(420) 및 회전축(320)의 전방에는 회전축의 동력을 전달하는 동력부(500), 포함하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)에 있어서,
상기 압전소자부(310)는 고정부(300)의 내주연부에 다수개의 접착부(312)가 일정한 간격으로 접착되되, 상기 접착부(312)에 부착되는 복수의 적층 구조를 갖는 압전소자 모듈(311); 상기 가압돌기유닛(410)을 수용하는 가압돌기 하우징(411)에는 볼트구멍(411b)을 갖는 경계턱(411a);
상기 볼트구멍(411b)을 관통하여 가압돌기(412)와 나사 결합되며 하측에는 걸림턱(413a)를 갖는 조정볼트(413);상기 조정볼트(413)의 외주연부에는 상기 압전소자모듈(311)과 가압돌기(412)의 접촉과 비접촉할 때 가압돌기(412)의 승강 작용을 부여하는 스프링(414)이 설치된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 압전소자를 이용한 자가 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 압전소자는 고정부에 고정되고, 압전소자를 가압할 수 있는 가압 돌기는 다수개의 회전부에 설치되되 그 회전부는 자연의 동력에 의해 회전하게 되며 이때 가압 돌기는 압전소자를 가압하여 전류를 발생시키는 압전소자를 이용한 자가 발전기에 관한 것이다.
전기에너지는 다양한 기기를 구동하는 핵심동력으로 수력, 화석연료 등 다양한 형태에서 얻어지는데 에너지 원료가 고갈되고 있는 동시에 환경문제가 대두되고 있기 때문에 깨끗하고 무한정 사용할 수 있는 에너지 하베스팅에 대한 관심이 증폭되고 있다.
반도체 기술의 발전으로 전자 소자 및 부품이 점차 소형화, 고집적화, 저전력화가 급속히 이루어 짐에 따라서, 전자제품도 대형화에서 소형화와 휴대화가 빠르게 진행되고 있으며, 레져 활동 인구도 증가되어 소형화 전자제품의 수요도 증가하고 있다.
이로 인하여 배터리 기술과 함께, 휴대용 수동발전기의 수요가 늘어남에 따라 시장 규모도 빠르게 증가하고 있다.
최근에는 수정·로셸염·티탄산바륨 등의 결정에 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기고 또 전기장 속에 두면 기계적인 변형이 생기는 현상을 이용하는 압전소자를 이용한 자가 발전기로서 픽업 마이크로폰, 기계적 필터 등에 응용되고 있다.
이와 같이 다양한 분야에서 사용되고 있는 압전소자는 새로운 전기에너지 생산방식으로도 주목받고 있는데 이에 대한 선행기술로는 국내 특허 등록제 10-1112492호에 개재된 바와 같이, 그 기술적 구성은 회전날개의 축에 연결되어 방사형으로 배열되고 회전체에 설치된 다수의 가압 돌기, 압전소자 뭉치 내에 설치된 배열된 압전소자판를 포함하는 압전소자발전부; 상기 회전체에 의해 회전하는 가압돌기가 순차적으로 압전소자판을 가압하여 발생 되는 가압력과 복원력에서 발생되는 교류 또는 직류 전원을 정류하고, 상기 정류된 전류를 병렬로 배열하여 전류를 모아 공급하는 전원조정부로, 상기 전원조정부의 전류를 충전지에 선택하여 분배하도록 분배회로부와 충전지로 구성된 것으로 되어 있다.
상기와 같이, 풍력발전기의 내부에 압전소자를 배열하여 순차적으로 회전체에 의해 충격을 연속적으로 가하도록 구성하여 발생 되는 에너지를 얻을 수 있는 압전소자를 이용한 발전기로 되어 있다.
그러나 회전하는 가압돌기가 압전소자판을 타격할 때 소음이 발생 되는 소음 공해가 있으며, 가압돌기가 지속적으로 압전소자판을 타격하면 압전소자판은 장시간 버티지 못하고 압전소자뭉치로부터 이탈되거나 파손되는 문제점까지 있는 것이다.
또한, 상기와 같이 압전소자뭉치 내에서 압전소자판이 파손되면 압전소자뭉치가 단일체로 되어 있어 그 내부의 수리가 불가능하게 되어 있다. 따라서 한번 고장이 나면 수리하지 못하고 폐기 처리야 함으로써 자원의 낭비와 더불어 환경오염을 파괴하는 문제점까지 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적으로는 고정부의 내주연부에 부착된 다수의 압전소자를 회전부의 외주연부에 설치된 다수의 가압 돌기가 회전하면서 소정의 시간 내에 가압할 때 압전소자가 변형되어 전류를 발생하도록 하는 것을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 회전부를 회전시키는 동력은 물을 이용한 수차 또는 바람을 이용한 풍력 등 자연의 동력으로 회전시키는 것을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 압전소자를 이용한 발전기는 특정한 장소를 가리지 않고 설치되는 것으로서, 전신주 또는 고층 빌딩의 건물 등 자연에 동력이 있으면 모두 해당되는 것을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 풍력 또는 수차에 의해 전력을 생산하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)의 후방에는 고정브래킷(200)에 의해 고정된 고정부(300), 상기 고정부(300)의 내주연부에 배치된 다수의 압전소자부(310), 상기 고정부(300) 중앙에 배치된 회전축(320), 상기 고정부(300)의 내측으로 조립되는 회전부(400), 상기 회전부(400)의 외주연부에 다수개가 일정한 간격으로 배치된 가압돌기 유닛(410), 상기 회전부(400) 중앙에는 상기 회전축(320)이 관통하는 부싱(420) 및 회전축(320)의 전방에는 회전축의 동력을 전달하는 동력부(500), 포함하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)에 있어서,
상기 압전소자부(310)는 고정부(300)의 내주연부에 다수개의 접착부(312)가 일정한 간격으로 접착되되, 상기 접착부(312)에 부착되는 복수의 적층 구조를 갖는 압전소자 모듈(311);
상기 가압돌기유닛(410)을 수용하는 가압돌기 하우징(411)에는 볼트구멍(411b)을 갖는 경계턱(411a);
상기 볼트구멍(411b)을 관통하여 가압돌기(412)와 나사 결합되며 하측에는 걸림턱(413a)를 갖는 조정볼트(413);
상기 조정볼트(413)의 외주연부에는 상기 압전소자모듈(311)과 가압돌기(412)의 접촉과 비접촉할 때 가압돌기(412)의 승강 작용을 부여하는 스프링(414)이 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 접착부(312)는 아크릴 양면테이프, 양면 점착 폼 테이프 및 벨크로 테이프 중에 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 고정부(300)가 복수로 분할되며, 상기 고정부(300)의 내주연부에는 압전소자부(310)가 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 회전부(400)가 복수로 분할되며, 상기 회전부(400)의 외주연부에는 가압돌기유닛(410)이 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)를 고정하는 고정브래킷(200)은 전신주에 설치 가능하도록 원형프레임으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 압전소자부(310)는 고정부(300)의 내주연부에 다수개의 접착부(312)가 일정한 간격으로 접착되되, 상기 접착부(312)에 부착되는 복수의 적층 구조를 갖는 압전소자 모듈(311);
상기 가압돌기유닛(410)을 수용하는 가압돌기 하우징(411)에는 볼트구멍(411b)을 갖는 경계턱(411a);
상기 볼트구멍(411b)을 관통하여 가압돌기(412)와 나사 결합되며 하측에는 걸림턱(413a)를 갖는 조정볼트(413);
상기 조정볼트(413)의 외주연부에는 상기 압전소자모듈(311)과 가압돌기(412)의 접촉과 비접촉할 때 가압돌기(412)의 승강 작용을 부여하는 스프링(414)이 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 접착부(312)는 아크릴 양면테이프, 양면 점착 폼 테이프 및 벨크로 테이프 중에 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 고정부(300)가 복수로 분할되며, 상기 고정부(300)의 내주연부에는 압전소자부(310)가 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 회전부(400)가 복수로 분할되며, 상기 회전부(400)의 외주연부에는 가압돌기유닛(410)이 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)를 고정하는 고정브래킷(200)은 전신주에 설치 가능하도록 원형프레임으로 형성된 것을 특징으로 한다.
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이상과 같이 본 발명은 고정부의 내주연부에 부착된 다수의 압전소자를 회전부의 외주연부에 설치된 다수의 가압 돌기가 회전하면서 소정의 시간 내에 압전소자를 눌렀다 이탈하기 때문에 압전소자의 파손으로부터 방지함으로써 오랜 기간 교체나 수리 없이 압전소자를 이용한 발전기를 사용할 수 있으며, 특히 소음이 발생하지 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 측단면도.
도 4는 도 3의 a부분 확대도.
도 5는 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 정면도.
도 6은 도 5의 b부분 확대도.
도 7a 도 7b는 본 발명의 압전소자부와 완충돌기유닛이 복수 또는 다수개로 설치된 상태의 측단면도.
도 8은 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기가 건물 벽면에 설치가 가능 하도록 하는 베어링 유닛이 결합된 사시도.
도 2는 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 측단면도.
도 4는 도 3의 a부분 확대도.
도 5는 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기의 정면도.
도 6은 도 5의 b부분 확대도.
도 7a 도 7b는 본 발명의 압전소자부와 완충돌기유닛이 복수 또는 다수개로 설치된 상태의 측단면도.
도 8은 본 발명의 압전소자를 이용한 발전기가 건물 벽면에 설치가 가능 하도록 하는 베어링 유닛이 결합된 사시도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)는 고정브래킷(200), 고정부(300), 압전소자부(310), 회전부(400), 가압돌기유닛(410), 동력부(500)로 크게 구획되어 있다.
상기 고정브래킷(200)은 전신주에 설치가 가능한 원형프레임(210) 또는 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이, 회전축(320) 단부에 건물의 벽면에 고정되도록 베어링유닛(211)으로 구성된다.
상기 고정부(300)는 첨부도면 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 고정부(300)의 내주연부에 마련된 압전소자부(310)는 다수개의 압전소자 모듈(311)이 일정한 간격으로 배열되되 압전소자 모듈(311)의 내면(I)과 고정부(300)의 외면(O) 사이에는 압전소자 모듈(311)이 고정부(300)에서 접착이 가능한 접착부(312)가 배치되어 있다.
여기서 압전소자 모듈(311)은 단수 또는 복수로 적층이 가능하며,
상기 접착부(312)는 유연 재질 또는 탄성 재질을 포함할 수 있는 것으로서, 아크릴 양면테이프, 양면 점착 폼 테이프 및 벨크로 테이프 중에 어느 하나로 접착할 수 있다.
특히 상기 압전소자 모듈(311)은 압전 효과가 높은 압력 의존형 전도성 고무(pressure-sensitive or pressure-activated conductive rubber), 티탄산바륨(barium titanate), 인산이수소 암놈(Potassium Dihydrogen Phosphate), 및 타르타르산 에틸렌디아민 (tartaric acid ethylenediamine) 중에 어느 하나를 포함하는 것으로서, 소정의 압력이 가해지는 경우 전도 특성을 갖고, 압력이 제거되면 전도 특성을 잃을 수 있다.
상기 회전부(400)의 외주연부에 일정한 간격으로 다수개가 배치된 가압돌기유닛(410)은 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 가압돌기 하우징(411)의 선단에 배치된 가압돌기(412)의 내측으로는 나사 결합된 복수의 조정볼트(413)가 배치되며, 조정볼트(413)의 외경에는 가압돌기(412)가 탄성으로 작동되도록 스프링(414)이 설치되며, 가압돌기 하우징(411) 내측에는 상기 스프링(414)이 안착될 수 있도록 하는 경계턱(411a)이 형성됨과 아울러 조정볼트(413)를 관통하는 볼트공(411b)이 천공되어 있고, 상기 조정볼트(413)에 형성된 걸림턱(413a)을 제동하는 것으로 구성된다.
그리고 상기 고정부(300) 중앙에 배치된 회전축(320)의 일측단부에는 베어링(321)이 축설되고, 타측단부에는 상기 동력부(500)가 회전축(320)에 위치할 수 있도록 하는 스냅링(322) 및 동력부(500)의 이탈을 방지하는 이탈방지 캡(323)이 나사 결합되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 “압전소자를 이용한 발전기”의 실시예는 다음과 같다.
첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(100)의 정면으로 바람이 불게 되면 그 풍력에 의해 동력부(500)에는 있는 날개(501)가 구동됨과 동시에 날개(501)의 중심부에 있는 회전축(320)을 구동시킨다.
상기와 같이 회전축(320)이 구동되면 첨부도면 도4에 도시된 바와 같이, 회전축(320)에 의해 회전되는 회전부(400)의 외주연부에 배치된 가압돌기(412)는 고정부(300)의 내주연부에 있는 압전소자 모듈(311)의 돌출된 상항 보다 그 이상으로 돌출되어 있다.
따라서 가압돌기(412)는 감압성 고분자의 물성을 갖는 압전소자 모듈(311)의 표면을 누르게 되어 압전소자 모듈(311)의 변형에 의한 전류가 발생하고, 다수개의 압전소자 모듈(311)에서 얻어진 압전 에너지를 전압으로 변환시키는 교류직류변환기는 에너지를 저장한 뒤 직류로 공급하여 필요에 따라 부하에 설치된 LED 조명등을 점등할 수가 있다.
한편 계속하여 회전하는 가압돌기유닛(410)의 가압돌기(412)는 압전소자 모듈(311)의 압력으로 하강함과 동시에 조정볼트(413) 또한 하강한 상태에서 가압돌기(412)가 압전소자 모듈(311)로부터 벗어 나면 압력이 제로가 되면서 스프링(414)에 탄성에 의해 상승하여 원상복귀가 된다. 이때 조정볼트(413)의 걸림턱(413a)은 경계턱(411a)에 의해 제동되는 것이다.
100: 압전소자를 이용한 발전기 본체 200: 고정브래킷
300: 고정부 310: 압전소자부
311: 압전소자 모듈 312: 접착부
320: 회전축 321: 베어링
322: 스냅링 323: 이탈방지 캡
400: 회전부 410: 가압돌기유닛
411: 가압돌기 하우징 411a: ?微訛?
411b: 볼트공 412: 가압돌기
413: 조정볼트 413a: 걸림턱
414: 스프링 420: 부싱
500: 동력부
300: 고정부 310: 압전소자부
311: 압전소자 모듈 312: 접착부
320: 회전축 321: 베어링
322: 스냅링 323: 이탈방지 캡
400: 회전부 410: 가압돌기유닛
411: 가압돌기 하우징 411a: ?微訛?
411b: 볼트공 412: 가압돌기
413: 조정볼트 413a: 걸림턱
414: 스프링 420: 부싱
500: 동력부
Claims (11)
- 풍력 또는 수차에 의해 전력을 생산하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)의 후방에는 고정브래킷(200)에 의해 고정된 고정부(300), 상기 고정부(300)의 내주연부에 배치된 다수의 압전소자부(310), 상기 고정부(300) 중앙에 배치된 회전축(320), 상기 고정부(300)의 내측으로 조립되는 회전부(400), 상기 회전부(400)의 외주연부에 다수개가 일정한 간격으로 배치된 가압돌기 유닛(410), 상기 회전부(400) 중앙에는 상기 회전축(320)이 관통하는 부싱(420) 및 회전축(320)의 전방에는 회전축의 동력을 전달하는 동력부(500), 포함하는 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)에 있어서,
상기 압전소자부(310)는 고정부(300)의 내주연부에 다수개의 접착부(312)가 일정한 간격으로 접착되되, 상기 접착부(312)에 부착되는 복수의 적층 구조를 갖는 압전소자 모듈(311);
상기 가압돌기유닛(410)을 수용하는 가압돌기 하우징(411)에는 볼트구멍(411b)을 갖는 경계턱(411a);
상기 볼트구멍(411b)을 관통하여 가압돌기(412)와 나사 결합되며 하측에는 걸림턱(413a)를 갖는 조정볼트(413);
상기 조정볼트(413)의 외주연부에는 상기 압전소자모듈(311)과 가압돌기(412)의 접촉과 비접촉할 때 가압돌기(412)의 승강 작용을 부여하는 스프링(414)이 설치된 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 자가 발전기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 접착부(312)는 아크릴 양면테이프, 양면 점착 폼 테이프 및 벨크로 테이프 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 자가 발전기. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 고정부(300)가 복수로 분할되며, 상기 고정부(300)의 내주연부에는 압전소자부(310)가 설치된 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 자가 발전기. - 제1항에 있어서,
상기 회전부(400)가 복수로 분할되며, 상기 회전부(400)의 외주연부에는 가압돌기유닛(410)이 설치된 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 자가 발전기. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 압전소자를 이용한 발전기 본체(100)를 고정하는 고정브래킷(200)은 전신주에 설치 가능하도록 원형프레임으로 형성된 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 자가 발전기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190048003A KR102161571B1 (ko) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 압전소자를 이용한 자가발전기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190048003A KR102161571B1 (ko) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 압전소자를 이용한 자가발전기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102161571B1 true KR102161571B1 (ko) | 2020-10-05 |
Family
ID=72808813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190048003A KR102161571B1 (ko) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 압전소자를 이용한 자가발전기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102161571B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050269907A1 (en) * | 2004-06-08 | 2005-12-08 | Erickson David J | Power generator employing piezoelectric materials |
| KR101112492B1 (ko) * | 2010-04-20 | 2012-02-24 | 이진용 | 압전소자를 이용한 발전기 |
| US20160380558A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Roozbeh Khodambashi Emami | Piezoelectric generator, method of its operation and its application in production, storage and transmission of electric energy |
-
2019
- 2019-04-24 KR KR1020190048003A patent/KR102161571B1/ko active IP Right Grant
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