KR102170925B1 - 압전소자를 이용한 보행판 발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자를 이용한 보행판 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동이 연속해서 발생하고, 장기적으로 과중한 압력이 인가되더라도 지속적으로 에너지를 하베스팅 할 수 있는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 압전소자를 이용한 보행판 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동이 연속해서 발생하고, 장기적으로 과중한 압력이 인가되더라도 지속적으로 에너지를 하베스팅 할 수 있는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 압전소자(Piezoelectirc element)는 압전기(壓電氣) 현상을 나타내는 소자로서, 피에조 전기소자라고도 하며, 상기 압전기 현상은 어떤 종류의 결정판(結晶板)에 일정한 방향에서 물리적인 외력을 가하면 판의 양면에 외력(外力)에 비례하는 양과 음의 전하(電荷)가 나타나는 현상이다.
무기물 및 유기물을 포함하는 많은 수의 재료가 압전기 현상을 일으키는 재료로서 알려저 있으며, PZT(납 지르코 - 티타네이트, lead zirco - titanate)와 같은 압전 세라믹은 현재 실용적 용도로 활용 가능한 재료이다.
이와 같이 압전소자는 상기와 같은 재료를 이용하여 전기를 발생시키도록 구성된 것으로서, 수정, 전기석, 로셸염 등이 일찍부터 압전소자로서 이용되었으며 근래에 개발된 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등의 인공결정도 압전성이 뛰어나며 이와 같은 재료로 이루어지는 압전소자는 외력 즉, 물리적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 소자로서 다양한 응용분야를 갖는다.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 종래의 압전소자를 이용한 자가발전 장치에 관하여 설명하도록 한다.
도 1은 한국공개특허 10-2011-0017708호에 개시된 압전소자를 이용한 자가발전 장치를 도시하는 개략도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 압전소자를 이용한 자가발전 장치는 아크릴 또는 그와 유사한 재질로 형성된 지지기판(6)과, 상기 지지기판(6)에 결합되어 물리적인 진동을 전기에너지로 변환시키는 압전소자(4)와, 상기 지지기판(6)의 양쪽 단부에 설치되어 상기 지지기판(6)을 고정하는 경질금속 재질의 홀더(8)와, 외력에 의해 상기 압전소자(4)와 충돌하여 상기 압전소자(4)에 물리적인 진동을 발생시키는 중량체(2)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 종래의 압전소자를 이용한 자가발전 장치는, 상기 중량체(2)가 외부에서 가해진 물리적인 충격에 의해 상기 압전소자(4)와 충돌되고 상기 압전소자(4)에 진동이 가해지면서 전기에너지가 발생하게 되는 것이다.
그러나 직접 압전소자에 가해진 충격을 결국 압전 소자를 파괴하게 되고, 복수개를 연결하더라도 동시에 파괴될 수 있어 신뢰성 있는 지속적인 공급이 불가능하게 된다.
또한 신뢰성 있는 지속적인 전력 생산이 안되면 비상구나 어두운 곳을 위험 장소 표시, 계단 가이드 등에 사용되기 어려운 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 압전 소자의 구조적 특성상 진동이 연속해서 발생하고, 장기적으로 과중한 압력이 인가되더라도 지속적으로 에너지를 하베스팅 할 수 있는 내구성이 있는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 소정길이를 갖는 전선케이블에 콘센트모듈은 연결부재에 착탈이 가능한 콘센트모듈을 추가적으로 제한없이 결합하여 축전지 까지의 거리에 상관없이 대규모의 공간에도 설치 가능한 압전소자를 이용한 보행판 발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 2가지 구조의 발전 방식을 상황에 따라 선택적으로 사용하는 발전 기능으로 실제적으로 전력을 공급하는 소자를 일부만 선택 작동시키고 나머지는 대기시킴으로서 사용 기간을 증진시키고 내구성을 높일 수 있는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 지면을 이동하는 물체에 의해 가해지는 압력을 전달하고, 평면 모양이 다각형 또는 폐곡선 형태로 이루어지는 상판; 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 스프링부재; 상기 지지부재를 포함하여 상기 상판과 결합되는 받침판; 상기 받침판 내부에 조립되는 PCB판으로 이루어진 압전체피시비판; 상기 PCB판에 실장되는 압전체; 상기 압전체의 위치와 대응되는 위치에 형성되는 프레스부재; 상기 압전소자에서 발생된 전기에너지를 변환하는 변환부; 상기 변환부에서 출력되는 전력을 저장하는 축전지;를 포함한다.
상기 압전체는 PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상으로 이루어진다.
상기 받침판의 측면에서부터 연결되어 축전지연결조립부재에 의한 상기 축전지로 전기적 연결 기능을 하는 연결부재;를 더 포함하고, 상기 받침판의 측면과 연결부재에 발생하는 틈의 방수 기능을 하는 방수 부재를 포함한다.
서로 수직인 3 방향 중 일 방향에 형성되는 제1 연결부재와 타 방향에 형성되는 제2 연결부재와 수직 방향으로 형성되는 제3 연결 부재를 갖는 노드부재; 상기 노드부재의 제1 연결부재 또는 제2 연결부재 또는 제3 연결 부재와 결합되는 전선케이블;을 포함하며, 상기 전선케이블은 일단에 형성되는 제1 연결부재와 타단에 형성되는 제2 연결부재로 구성되며, 상기 전선케이블의 제1 연결부재 또는 제2 연결부재에 상기 노드부재가 추가로 연장 결합되어 이격된 위치의 축전지에 전력을 저장하도록 공급한다.
본 발명은 지면을 이동하는 물체에 의해 가해지는 압력을 전달하고, 평면 모양이 다각형 또는 폐곡선 형태로 이루어지는 상판; 상기 상판을 지지 고정하는 고정부재; 상기 고정부재에 고정되어 탄성적으로 지지하는 스프링부재; 상기 스프링부재의 중앙 부분에 형성되는 마그네틱부재; 상기 마그네틱부재 주위에 형성된 코일부재; 상기 상판과 결합되는 받침판; 상기 코일부재에서 출력되는 전하를 저장하는 축전지;를 포함한다.
상기 상판과 받침판 사이에는 상기 스프링부재의 상하 운동에 의해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 압전체;를 더 포함한다.
상기 코일부재 또는 압전체 중 하나 이상의 전력을 저장하도록 제어하는 제어부;를 더 포함한다.
상기 코일부재는 상기 받침판에 고정되고, 그 내부를 진동하는 마그네틱부재에 의해 전력을 생산한다.
상기 코일부재에서 출력되는 전력을 공급하는 나선이 삽입되는 압전체피시비판 전력 공급부재에는 일측에 암 콘센트부와 상기 암 콘센트부의 측면에 형성된 다각 기둥 형상의 누름부와 상기 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링이 형성되고, 상기 다각 기둥 형상의 누름부는 외부로 돌출되어 누를 수 있는 기능을 갖고, 만일 이를 누를 경우 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링도 같이 눌려져 나선이 삽입될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
상기 스프링은 누름부와 사선으로 맞닿은 부분이 눌린 상태로 일정 공간을 확보하기 위해, 상기 스프링은 3번의 굴곡을 갖는 추가 "ㄱ"자 연장선이 달린 "ㄹ"자 형상이고, 상기 "ㄹ"자 형상의 마지막 굴곡에서의 직선 부분이 누름부의 측면에 형성된 사선돌기에 슬라이딩된다.
상기와 같이 이루어지는 다수의 사용자가 이용하는 계단을 통해 환경 오염이 발생되지 않는 친환경적인 전기에너지를 생산하고 이를 실생활에 손쉽게 이용할 수 있어서 대체에너지로의 활용성이 향상될 수 있다.
또한 본 발명은 전기를 자체적으로 생산하기 때문에 정전 시나 화재 시 등에도 작동이 된다는 효과가 있고, 별도의 전기를 사용하지 않으므로 에너지 손실을 줄이게 된다는 효과도 있다.
또한 본 발명은 얇은 직육면체 박스 형태로 간단하게 매립할 수 있으므로 도로 등에 설치가 용이하고 공사 비용을 절감시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한 본 발명은 연결부재에 착탈이 가능한 콘센트모듈을 결합하여 필요한 전원을 선택하여 사용가능하고, 콘센트의 케이블 길이를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 2가지 구조의 발전 방식을 사용하는 이중 발전 기능으로 하나의 발전 기능이 마비된 경우에도 작동될 수 있어 상시 전력을 사용하는 장소에 필수적이다.
또한 본 발명은 소정길이를 갖는 전선케이블에 콘센트모듈은 연결부재에 착탈이 가능한 콘센트모듈을 결합하여 필요한 전원을 선택하여 사용가능하고, 콘센트의 케이블 길이를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 개별적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 개략적으로 분해된 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 전체적으로 분해된 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부재와 노드부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부재들 간의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 패킹되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치이 외부 충격을 받기 전의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치이 외부 충격을 받은 후의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 모서리의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 15와 도 16과 도 17은 본 발명에 따른 2중 제어를 위한 제어 상태를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱과 코일에 의한 전력 생산 구조를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 21 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 개별적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 개략적으로 분해된 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 전체적으로 분해된 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부재와 노드부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결부재들 간의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전체피시비판과 연결부재의 패킹되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치이 외부 충격을 받기 전의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치이 외부 충격을 받은 후의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 보행판 발전장치의 모서리의 모습을 보여주는 절단면도이다.
도 15와 도 16과 도 17은 본 발명에 따른 2중 제어를 위한 제어 상태를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네틱과 코일에 의한 전력 생산 구조를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 21 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나선과 압전체피시비판의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 지면을 이동하는 물체에 의해 가해지는 압력을 전달하고, 평면 모양이 다각형 또는 폐곡선 형태로 이루어지는 상판(20), 상기 상판을 탄성적으로 지지하는 스프링부재(60), 상기 지지부재(60)를 포함하여 상기 상판과 결합되는 받침판(10), 상기 받침판(10) 내부에 조립되는 PCB판(31), 상기 PCB판(31)에 실장되는 압전체(32), 상기 압전체(32)의 위치와 대응되는 위치에 형성되는 프레스부재(45), 상기 압전소자에서 발생된 전기에너지를 변환하는 변환부(200), 상기 변환부에서 출력되는 전력을 저장하는 축전지(300)를 포함한다.
상판(20)과 받침판(10)은 각각 프레스판(40)과 압전체피시비판(30)과 결합부(70)를 통해 결합된다.
상기 압전체(32)는 PZT계, 무연계 세라믹 및 압전폴리머 중 하나 이상으로 이루어진다.
상기 압전체(32)의 압전 소자 재료로서 우수한 내구성을 갖는 유연 압전 폴리머 소재인 이소불화비닐(PVDF) 소재를 누르다 보면 약해지는 피로도(fatigue) 현상이 일어난다.
또한 상기 압전체(32)에는 기능성 에폭시로 PCB-기판 내 주요회로 및 부품을 코팅하여 방수 및 절연, 회로부품 등의 은폐 보호를 할 수 있다.
상기 에폭시의 칙소성(Thixotropic)을 부여하여 흘러 내리지 않도록 하여 깨끗하게 코팅할 수 있다.
또한 압전체피시비판(30)을 이루는 PCB 기판의 재질로는 유리포 에폭시 PCB (FR-4) 등을 사용하는 데, 상기 FR4는 유리섬유를 에폭시와 결합하여 보강한 소재(약어로, ERBGF; Epoxy Resin Bonded Glass Fiber)로써 강도와 광 반사성이 좋으며, 통상 인쇄회로기판의 원자재로 이용되고 있다.
본 발명은 유리포 에폭시 PCB(FR-4) 이외에도 테프론 PCB 또는 금속 PCB(Aluminum) 등을 사용할 수도 있다.
상기 금속 PCB는 예를 들어 전기 절연층을 사이에 개재한 채 상측의 제1 금속박판과 하측의 제2 금속박판이 적층된 박판 적층 구조를 포함하되, 상기 제1 금속박판은 자신으로부터 분할되어 상기 전기 절연층의 상면에 위치하는 복수의 전극 패턴들로 구성된다.
상기 PCB 기판에 설치된 압전소자의 보호캡을 다수가 배열된 하나의 보호커버의 형태로 제작하지 않고 각각의 작은 캡의 형태로 제조하여 이를 조립한 후 상기 에폭시 몰딩층에 의하여 이를 고정하도록 한 것이다.
상기 에폭시 몰딩층은 외부의 수분으로부터 피씨비 기판을 효과적으로 보호하고 각종 먼지 등으로 부터 보호하며, 발광 중 열이 많이 나지 않는다.
상기 상판(20)과 받침판(10)의 케이스 결합 패킹으로 조립되는 외부 조립은 나사 또는 볼트를 사용하지 않는 구조로 조립 시 발생되는 틈을 허용하지 않아 근본적인 외부 물과 수분의 침투를 방지한다(도 11의 A 부분).
상기 케이스 결합 패킹 대용으로 방수제를 사용할 수 있는 데, 방수제는 합성고무 개질제 50 중량부에 n-부틸메타아크릴레이트, I-부틸메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트b 에틸메타아크릴레이트, n-부틸메타아크릴레이트, I-부틸메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 라우릴메타아크릴레이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아트릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜다이메타아크릴레이트, 1,3-부틸렌클리콜다이아크릴레이트, 1,3-부틸렌클리콜다이메타아클릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜다이메타아크릴레이트, 1,6-헥산다이올다이아크릴레이트 중 하나를 50 중량부 사용한다.
추가적으로 사슬연장제로서 에틸렌디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올,1,6-헥산디올, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 3-메틸렌펜탄1,5-디올, 1,9-노난디올(nonanediol), 2-메틸옥탄-1,8-디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,3-부틸렌글리콜(1,3-Butylene Glycol), 메틸프로판디올(methylpropanediol), 테트라메틸렌글리콜(tetramethyleneglycol) 중 하나를 상기 합성고무 개질제 등을 포함하는 100 중량부에서 20 중량부 만큼 추가할 수 있다.
상기 방수제는 노즐을 갖는 분사기로 부터 토출될 수 있는 데, 노즐 내의 초음파 진동자에 의해 진동시킴과 동시에, 노즐로 압축공기를 공급해서 상기 노즐로부터 방수제를 최대한 신속하면서 밀도있게 토출할 수 있다.
상기 노즐을 이용하여 상판(20) 또는 받침판(10)의 측면에 방수제를 도포함으로써, 방수제를 마이크론 단위로 미립화 하여 도포해준다. 따라서, 방수제 표면적을 최대한으로 넓힐 수 있어 방수제의 건조속도를 줄일 수 있다.
합성고무 개질제는 방수층의 신장율 증대와 면의 미세균열 발생에 대한 대응성과 내열성 및 접착성을 부여하기 위한 것이다.
상기 사슬연장제는 합성고무 조성물 내 각 성분들 간의 결합도를 증가시켜 내마모성이나 경도 등 우수한 물성을 제공하기 위해 사용된다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 서로 수직인 3 방향 중 일 방향에 형성되는 제1 연결부재(50-11)와 타 방향에 형성되는 제2 연결부재(50-12)와 수직 방향으로 형성되는 제3 연결 부재(50-13)를 갖는 노드부재(50-1); 상기 노드부재(50-1)의 제1 연결부재(50-11) 또는 제2 연결부재(50-12) 또는 제3 연결 부재(50-13)와 결합되는 전선케이블(50-2);을 포함하며, 상기 전선케이블(50-2)은 일단에 형성되는 제1 연결부재(50-21)와 타단에 형성되는 제2 연결부재(50-22)로 구성되며, 상기 전선케이블(50-2)의 제1 연결부재(50-21) 또는 제2 연결부재(50-22)에 상기 노드부재(50-1)가 추가로 연장 결합되어 이격된 위치의 축전지(300)에 전력을 저장하도록 공급된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 연결부재(55)가 받침판(10)의 측면 구멍을 통해 압전체피시비판(30)의 각 압전체(32)와 전기적으로 연결될 경우, 외부의 습기나 물기에 의해 고장이나 오작동의 원인이 있으므로 방수처리를 완벽히 해야 한다.
예를 들어 탄성력 있는 패킹(55-3)을 받침판(10)의 측면 구멍에 삽입하여 외부의 습기나 물기가 침입하여 압전체피시비판(30)나 각 압전체(32)의 전기적 구조를 보호할 수 있도록 한다.
또는 방수력이 증명된 액체형의 방수 부재(A)를 패킹(55-3)의 주변에 뿌려 방수력을 향상시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상판(20)과 받침판(10)이 외부의 누르는 힘(예 : 계단에서 오르거나 내릴 때 발에 의한 충격)에 의해 도 13과 같이 프레스부재(45)와 압전체(32)가 접촉하여 이러한 압력에 의해 압전체(32)가 전력을 생산하여 추가 연결된 전선(50, 55) 등을 통해 축전지(300)로 저장된다.
이 때 도 13의 압전체(32)는 프레스부재(45)와 충돌에 의해 압전소자에 물리적인 진동을 발생시켜 전기를 생산하고 전선(50, 55) 등을 통해 축전지(300)로 전달한다.
그리고 나서 네 모서리의 스프링(60)은 도 12와 같이 상판(20)을 원상 복구하고 다시 도 13의 형태로 압축됨을 반복한다.
도 14에 도시된 바와 같이 상판(20)과 받침판(10)이 외부의 누르는 힘에 잘 견딜 수 있도록 상판(20)과 받침판(10)의 네 모서리에는 내부 방향으로 연장 형성된 기둥이 형성되고 각 기둥에 끼워지는 스프링에 의해 충격을 완화한다.
도 15와 도 16에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예로서 제어부(100)가 홀수번째 또는 짝수번째 압전체(32) 만을 가동시켜 전력을 생산할 수 있다.
이 경우에는 많은 사람들이 오가거나 전력이 크지는 않지만 지속적인 생산이 필요한 경우 일부의 압전체(32) 만을 가동시킨 후 고장 등이 발생할 경우에도 다른 압전체(32)로 신속하게 교체하여 지속적 전력 생산을 가능하게 할 수 있다.
따라서 제어부(100)에 의해 특정 압전체(32) 만 작동하도록 하여 충격에 의한 전체적인 고장에 따른 전력 생산 중단을 사전에 방지할 수 있다.
또한 도 17에 도시된 바와 같이 특정 압전체(32) 이외에 상판(20)과 받침판(10)의 네 모서리의 스프링(60)에 의한 발전도 가능하다.
구체적으로 도 18에 도시된 바와 같이 각 고정부재(61)에 끼워진 스프링(60) 사이에 마그네틱(63)이 형성되고, 상기 마그네틱(63)의 주변에 코일을 형성시켜 주변 진동에 의한 마그네틱(63)에 따른 전력을 생성할 수 있다.
일실시예로서 지면을 이동하는 물체에 의해 가해지는 압력을 전달하고, 평면 모양이 다각형 또는 폐곡선 형태로 이루어지는 상판(20); 상기 상판을 지지 고정하는 고정부재(61); 상기 고정부재(61)에 고정되어 탄성적으로 지지하는 스프링부재(60); 상기 스프링부재(60)의 중앙 부분에 형성되는 마그네틱부재(63); 상기 마그네틱부재(63) 주위에 형성된 코일부재(62); 상기 상판(20)과 결합되는 받침판(10); 상기 코일부재(62)에서 출력되는 전하를 저장하는 축전지(300);를 포함한다.
따라서 본 발명의 압전체(32)를 이용한 발전 방식과 마그네틱부재(63)를 이용한 발전 방식 등 2가지 구조의 발전 방식을 사용하는 이중 발전 기능으로 하나의 발전 기능이 마비된 경우에도 다른 발전 방식을 가동할 수 있어 상시 전력으로 사용이 가능하다.
도 19에 도시된 바와 같이 "<" 자형으로 굴곡진 스프링에 의해 나선이 끼워져 고정될 수 있다.
만일 받침판(10)의 측면 구멍을 통해 압전체피시비판(30)의 각 압전체(32)와 연결되는 나선이 <" 자형으로 굴곡진 스프링에 끼워지면 전기적으로 연결된 것이다.
도 20과 도 21에 도시된 바와 같이, 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)에는 일측에 암 콘센트부와 다각 기둥 형상의 누름부와 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링이 형성된다.
여기에서 다각 기둥 형상의 누름부는 외부로 돌출되어 누를 수 있는 기능을 갖고, 만일 누를 경우 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링도 같이 눌려져 나선이 삽입될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
다시 말해, 상기 코일부재(62)에서 출력되는 전력을 저장하는 나선이 삽입되는 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)에는 일측에 암 콘센트부와 상기 암 콘센트부의 측면에 형성된 다각 기둥 형상의 누름부와 상기 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링이 형성되고, 상기 다각 기둥 형상의 누름부는 외부로 돌출되어 누를 수 있는 기능을 갖고, 만일 이를 누를 경우 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링도 같이 눌려져 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)와 전기적 연결을 위해 일측부가 벗겨진 나선이 삽입될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
구체적으로 살펴보면 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 누름부(30-2)를 누른 후 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)의 내부에 확보된 공간에 결합되는 나선으로 이루어진 연결부재(55)가 상기 암 콘센트부에 끼워지고, 누름부(30-2)를 원상 복구하여 나선과 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)를 전기적으로 결합시킨다(도 23 참조).
만일 상기 나선을 빼낼 경우에도 상기 누름부(30-2)를 누른 후 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)의 내부에 확보된 공간에 결합되었던 나선을 빼내고, 누름부(30-2)를 원상 복구한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(30-4)은 누름부(30-2)와 사선으로 맞닿은 부분이 눌린 상태로 일정 공간을 확보되도록 한다.
바람직하게는 상기 스프링(30-4)은 3번의 굴곡을 갖는 추가 "ㄱ"자 연장선이 달린 "ㄹ"자 형상이다.
상기 "ㄹ"자 형상의 마지막 굴곡에서의 직선 부분(C)이 누름부(30-2)의 측면에 형성된 사선돌기(C')에 슬라이딩된다.
10 : 받침판
20 : 상판
31 : PCB판
32 : 압전체
45 : 프레스부재
60 : 스프링부재
200 : 변환부
300 : 축전지
20 : 상판
31 : PCB판
32 : 압전체
45 : 프레스부재
60 : 스프링부재
200 : 변환부
300 : 축전지
Claims (10)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 지면을 이동하는 물체에 의해 가해지는 압력을 전달하고, 평면 모양이 다각형 또는 폐곡선 형태로 이루어지는 상판(20);
상기 상판을 지지 고정하는 고정부재(61);
상기 고정부재(61)에 고정되어 탄성적으로 지지하는 스프링부재(60);
상기 스프링부재(60)의 중앙 부분에 형성되는 마그네틱부재(63);
상기 마그네틱부재(63) 주위에 형성된 코일부재(62);
상기 상판(20)과 결합되는 받침판(10);
상기 코일부재(62)에서 출력되는 전력을 저장하는 축전지(300);
상기 코일부재(62)의 전력을 저장하도록 제어하는 제어부(100);를 포함하며,
상기 코일부재(62)에서 출력되는 전력을 공급하는 나선이 삽입되는 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1)에는 일측에 암 콘센트부와 상기 암 콘센트부의 측면에 형성된 다각 기둥 형상의 누름부와 상기 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링이 형성되고,
상기 다각 기둥 형상의 누름부는 외부로 돌출되어 누를 수 있는 기능을 갖고, 만일 이를 누를 경우 누름부의 측면에 사선으로 결합된 스프링도 같이 눌려져 나선이 삽입될 수 있는 공간을 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치. - 제5항에 있어서,
상기 상판(20)과 받침판(10) 사이에는 상기 스프링부재(60)의 상하 운동에 의해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 압전체(32);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 코일부재(62) 또는 압전체(32) 중 하나 이상의 전력을 저장하도록 제어하는 제어부(100);를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치. - 제5항에 있어서,
상기 코일부재(62)는 상기 받침판(10)에 고정되고, 그 내부를 진동하는 마그네틱부재(63)에 의해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 압전체피시비판 전력 공급부재(30-1) 내부의 스프링(30-4)은 누름부(30-2)와 사선으로 맞닿은 부분이 눌린 상태로 일정 공간을 확보하기 위해, 3번의 굴곡을 갖는 추가 "ㄱ"자 연장선이 달린 "ㄹ"자 형상이고, 상기 "ㄹ"자 형상의 마지막 굴곡에서의 직선 부분(C)이 누름부(30-2)의 측면에 형성된 사선돌기(C')에 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 보행판 발전장치.
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Citations (8)
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2019
- 2019-12-06 KR KR1020190161833A patent/KR102170925B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
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