KR102642987B1 - 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등 - Google Patents

Abstract

유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등이 개시된다. 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등은, 손전등을 소지하거나 사용하는 사용자의 이동에 의하여 발생한 진동에 따라 유체와 부도체를 마찰시켜 발전을 수행하여 교류 전류를 생성하는 유체마찰발전기, 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기, 직류 전류를 공급받아 전력을 저장하는 축전기, 저장된 전력을 공급받아 발광하는 전구 및 사용자의 조작에 따라 전구를 온오프(On/Off)하는 스위치를 포함한다.

Description

유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등{Self-powered multifunctional flashlight using fluid friction electricity}

본 발명은 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등에 관한 것이다.

일반적으로, 손전등은 등산, 캠프 등과 같은 레저활동을 하는 경우에 야간활동이나 정전 발생 등의 유사시에 시야를 확보하기 위하여 사용된다. 이와 같은 손전등은 대부분 전원으로 1차 전지인 건전지를 사용하는데, 건전지는 장시간 사용하지 못하기 때문에, 여분의 건전지를 준비해야 하는 번거로움이 존재한다. 이로 인하여, 비용적인 문제 뿐만 아니라, 방전되어 교체된 건전지가 재활용되지 못하고, 폐기되어 환경 오염의 원인이 될 수 있는 문제가 있다.

최근, 다른 방법으로서, 충전지가 전원으로 이용되고 있는데, 필요한 양의 전원을 유지하기 위하여 다른 전원으로부터 수시로 전력을 공급받아 충전해야 하는 번거로움이 있다.

한편, 내부에 충전지와 수동으로 발전시킬 수 있는 발전기가 조합되어 내장된 손전등이 있기는 하나, 수동으로 발전기를 직접 돌려야 하고, 발전기와 축전지가 단순 결합되어 충전 및 발광에 있어서 그다지 효율적이지 않다. 따라서, 보다 효율적인 자가발전식 손전등이 요구된다.

한국등록실용신안공보 제20-0302495호(2003.01.15)

본 발명은 사용자가 들고 다니기만 해도 자동으로 충전되고, 발전시 과전류가 발생하지 않는 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등이 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등은, 상기 손전등을 소지하거나 사용하는 사용자의 이동에 의하여 발생한 진동에 따라 유체와 부도체를 마찰시켜 발전을 수행하여 교류 전류를 생성하는 유체마찰발전기, 상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기, 상기 직류 전류를 공급받아 전력을 저장하는 축전기, 상기 저장된 전력을 공급받아 발광하는 전구 및 상기 사용자의 조작에 따라 상기 전구를 온오프(On/Off)하는 스위치를 포함한다.

상기 유체마찰발전기는, 통 형태의 부도체, 상기 부도체 내부에 삽입되는 제1 유체 및 제2 유체, 상기 부도체의 상하부에 결합되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다.

상기 부도체는 상기 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 상기 제1 유체가 유동함에 따라 상기 제1 유체와 마찰을 일으키며, 상기 제1 유체와 상기 부도체의 마찰로 상기 제1 유체가 대전된다.

상기 대전된 제1 유체가 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 유동하다가 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 접촉하면, 상기 제1 유체에 대전된 전하가 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극으로 직접 이동하여 전류를 발생시킴으로써, 유체마찰발전이 이루어진다.

상기 제1 유체가 상기 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 왕복하면서 상기 부도체 내벽과 마찰하여 정전기를 일으켜 대전되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 번갈아 접촉하여, 대전된 양전하가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 번갈아 직접 이동함으로써, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에서 교대로 전류가 발생하여 상기 교류 전류가 생성된다.

본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등은, 사용자가 들고 다니기만 해도 자동으로 충전되고, 발전시 과전류가 발생하지 않게 함으로써, 야간활동이나 정전과 같은 유사시에 사용되어 시야를 확보하게 할 수 있고, 유지보수비용을 최소화하여 발광을 위한 전력소비효율을 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 회로도를 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 유체마찰발전기가 발전하는 과정을 예시하여 나타낸 도면.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 회로도를 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등의 유체마찰발전기가 발전하는 과정을 예시하여 나타낸 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등(100)은, 유체마찰발전기(110), 정류기(Rectifier)(120), 축전기(Capacitor)(130), 전구(140) 및 스위치(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 유체마찰발전기(110)는 손전등(100)을 소지하거나 사용하는 사용자의 이동에 의하여 발생한 진동에 따라 유체와 부도체를 마찰시켜 발전을 수행한다.

즉, 유체마찰발전기(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상하부가 개방된 원통 형태의 부도체(111), 부도체(111) 내부에 삽입되는 제1 유체(112) 및 제2 유체(113), 부도체(111)의 상하부에 결합되는 제1 전극(115) 및 제2 전극(116)를 포함하여 구성될 수 있다.

부도체(111) 내부에는 제1 유체(112)와 제2 유체(113)가 함께 주입된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전식 다기능 손전등(100)의 진동에 의하여 제1 유체(112)가 부도체(111) 내부에서 유동하도록, 제1 유체(112)가 차지하는 공간의 나머지 공간에 제2 유체(113)가 채워질 수 있다. 예를 들어, 제1 유체(112)는 물이고, 제2 유체(113)는 공기일 수 있다. 제1 유체(112)는 손전등(100)을 소지하거나 사용하는 사용자의 이동에 의하여 발생한 진동에 따라 부도체(111) 내부에서 유동할 수 있다.

부도체(111)는 진동에 의하여 부도체(111) 내부에서 제1 유체(112)가 유동함에 따라 제1 유체(112)와 마찰을 일으키며, 제1 유체(112)와 부도체(111)의 마찰로 제1 유체(112)는 대전된다.

대전된 제1 유체(112)가 진동에 의하여 부도체(111) 내부에서 유동하다가 전극(115, 116)과 접촉하면, 제1 유체(112)에 대전된 전하가 전극(115, 116)으로 직접 이동하여 전류를 발생시킴으로써, 유체마찰발전이 이루어질 수 있다.

전극(115, 116)은 전선을 통해 정류기(120)와 연결될 수 있으며, 전극(115, 116)에서 교류 전류가 생성됨에 따라 생성된 교류 전류가 정류기(120)를 통해 축전기(130) 및 전구(140)로 공급될 수 있다.

정류기(120)는 전극(115, 116)으로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 축전기(130)로 전달한다. 예를 들어, 정류기(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다이오드 브리지(diode bridge) 회로로 구성될 수 있다.

축전기(130)는 정류기(120)로부터 직류 전류를 공급받아 전력을 저장한다. 그리고, 축전기(130)는 전구(140)로 전력을 공급한다.

전구(140)는 축전기(130)로부터 전력을 공급받아 동작하여 발광한다. 예를 들어, 전구(140)는 복수의 LED(Light-Emitting Diode)로 구성되는 LED 전구일 수 있다.

스위치(150)는 축전기(130)와 전구(140) 사이에 구비되어, 축전기(130)에서 전구(140)로 공급되는 전원을 사용자 조작에 의하여 온오프(On/Off)한다.

이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등(100)에 가해지는 진동에 의하여 부도체(111) 내부에서 제1 유체(112)가 유동함에 따라 제1 유체(112)와 마찰을 일으켜 전력을 생성하는 과정을 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 제1 유체(112)가 음 경향성을 가지는 부도체(111) 내벽과 마찰을 일으키며 이동하는 것을 나타낸다. 이에 따라, 정전기가 발생하여 제1 유체(112)는 양전하로 대전된다. 이때, 제1 유체(112)는 도체인 전극(115, 116)에 아직 접촉하지 않은 상태이다.

다음으로, 도 3의 (b)에서와 같이, 제1 유체(112)가 부도체(111)의 하부까지 이동하여 제2 전극(116)에 접촉하면, 제1 유체(112)의 양전하는 제1 유체(112)와 직접 접촉하고 있는 도체인 제2 전극(116)으로 직접 이동하고, 제2 전극(116)으로부터 제2 전극(116)에 연결된 정류기(120)로 빠져나감으로써, 전류가 생성되어 발전이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 3의 (c)에서와 같이, 제2 전극(116)에 접촉한 제1 유체(112)가 가해지는 진동에 의하여 유동함에 따라 반대편인 제1 전극(115)을 향하여 다시 이동하면, 제1 유체(112)는 음 경향성을 가지는 부도체(111) 내벽과 마찰을 일으키고, 이에 따라 양전하로 대전된다. 이때, 제1 유체(112)는 도체인 제1 전극(115)에 아직 접촉하지 않은 상태이다.

다음으로, 도 3의 (d)에서와 같이, 양전하로 대전된 제1 유체(112)가 부도체(111)의 상부까지 이동하여 제1 전극(115)에 접촉하면, 제1 유체(112)에 대전된 양전하는 제1 유체(112)와 직접 접촉하고 있는 도체인 제1 전극(115)으로 직접 이동하고, 제1 전극(115)으로부터 제1 전극(115)에 연결된 정류기(120)로 빠져나감으로써, 전류가 생성되어 발전이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 3의 (e)에서와 같이, 제1 전극(115)에 접촉한 제1 유체(112)가 가해지는 진동에 의하여 유동함에 따라 반대편인 제2 전극(116)을 향하여 다시 이동하면, 제1 유체(112)는 음 경향성을 가지는 부도체(111) 내벽과 다시 마찰을 일으키고, 이에 따라 양전하로 대전된다.

이후, (b) 내지 (e) 단계가 반복됨으로써, 유체마찰발전이 이루어지게 된다. 즉, 제1 유체(112)가 외부 진동에 의하여 부도체(111) 내부에서 제1 전극(115)과 제2 전극(116) 사이를 왕복하면서 부도체(112) 내벽과 마찰하여 정전기를 일으켜 대전되고, 제1 전극(115)과 제2 전극(116)에 번갈아 접촉하여, 대전된 양전하가 제1 전극(115)과 제2 전극(116)에 번갈아 직접 이동함으로써, 제1 전극(115) 및 제2 전극(116)에서 교대로 전류가 발생하여 교류 전류가 생성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등(100)은, 나침반 기능을 더 구비할 수 있다. 그래서, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전식 다기능 손전등(100)은, 야간에 조난 사고 시 조난자가 사고 위치를 표시하고 어둠을 밝힐 수 있을 뿐만 아니라, 조난자가 위치를 파악할 수 있는 나침반 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전식 다기능 손전등(100)은 유체마찰발전기(100)에 의한 발전을 통해 전원이 공급되므로, 소비전력이 적고, 반영구적이고, 유지보수 비용이 거의 필요 없고, 폐건전지가 생성되지 않아 환경 친화적이며, 언제 어디서나 확실한 동작이 보장되고, 여러가지 부가기능이 추가될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 자가발전식 다기능 손전등
110: 유체마찰발전기
111: 부도체
112: 제1 유체
113: 제2 유체
115: 제1 전극
116: 제2 전극
120: 정류기(Rectifier)
130: 축전기(Capacitor)
140: 전구
150: 스위치

Claims (5)

1. 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등에 있어서,
   상기 손전등을 소지하거나 사용하는 사용자의 이동에 의하여 발생한 진동에 따라 유체와 부도체를 마찰시켜 발전을 수행하여 교류 전류를 생성하는 유체마찰발전기;
   상기 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기;
   상기 직류 전류를 공급받아 전력을 저장하는 축전기;
   상기 저장된 전력을 공급받아 발광하는 전구; 및
   상기 사용자의 조작에 따라 상기 전구를 온오프(On/Off)하는 스위치를 포함하되,
   상기 유체마찰발전기는,
   통 형태의 부도체;
   상기 부도체 내부에 삽입되는 제1 유체 및 제2 유체;
   상기 부도체의 상하부에 결합되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
   상기 부도체는 상기 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 상기 제1 유체가 유동함에 따라 상기 제1 유체와 마찰을 일으키며, 상기 제1 유체와 상기 부도체의 마찰로 상기 제1 유체가 대전되고, 상기 대전된 제1 유체가 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 유동하다가 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 접촉하면, 상기 제1 유체에 대전된 전하가 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극으로 직접 이동하여 전류를 발생시킴으로써, 유체마찰발전이 이루어지고,
   상기 제1 유체가 상기 진동에 의하여 상기 부도체 내부에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 왕복하면서 상기 부도체 내벽과 마찰하여 정전기를 일으켜 대전되고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 번갈아 접촉하여, 대전된 양전하가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 번갈아 직접 이동함으로써, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에서 교대로 전류가 발생하여 상기 교류 전류가 생성되는 것을 특징으로 하는 유체마찰전기가 활용된 자가발전식 다기능 손전등.
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