KR20130050695A - Pie-zoelectric power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 범용 압전체를 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자연에서 발생되는 바람, 진동에너지, 비 등을 이용하여 전기를 생산하는 압전소자체가 내장된 압전소자판을 이용하여 전기에너지를 효율적으로 얻을 수 있는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation apparatus using a general-purpose piezoelectric body, and more particularly, to an electric energy using a piezoelectric element plate having a piezoelectric element body that generates electricity by using wind, vibration energy, and rain generated in nature. It relates to a power generation device that can be efficiently obtained.
현재 전세계는 에너지 고갈의 현실에 직면하여 새로운 대체에너지의 개발과 에너지 순환시 효과적인 에너지보존을 위한 다양한 방식과 장치가 활발하게 개발되고 있는 실정이다. 현재는 중점 개발되고 있는 대체 에너지로서 태양광을 이용한 전압발생장치가 있는 바, 이는 태양광을 직접 수광하는 태양전지(Solar cell array)를 구성하고, 그 태양전지로부터 발생되는 전압을 균일하게 유지해주는 정전압회로를 매개로하여 축전지에 상기 태양전지로부터의 전압을 충전시켜 필요시 보조전원으로 사용할 수 있게 하고 있다.Currently, the world is actively developing various methods and devices for effective energy conservation in the development of new alternative energy and energy cycle in the face of the reality of energy depletion. Currently, there is a voltage generator using solar light as an alternative energy that is being developed, which forms a solar cell array that receives sunlight directly, and maintains a uniform voltage generated from the solar cell. A constant voltage circuit is used to charge the storage battery with the voltage from the solar cell so that it can be used as an auxiliary power source if necessary.
하지만, 태양전지는 그 가격이 고가인데다가 태양광을 집적시키는 기술의 성장이 아직 미비하여 주전원으로서는 사용되지 못하고 단지 보조적인 역할만을 수행하므로 아직은 실질적 실용화단계에 미치지 못하고 있다.However, since solar cells are expensive and the growth of technology for integrating solar light is still insufficient, they cannot be used as a main power source and only play an auxiliary role.
또한 태양광을 이용한 에너지 생성장치외에 조력과 풍력, 수력발전으로 인한 에너지 생성장치가 있는 바, 이는 그 자연조건이 적합한 지역에서만 보조전원으로 사용하는 것이 가능한 에너지이며, 그로 인한 발생전압 또한 기대치에 미치지 못하고 초기시설투자 비용이 막대하여 가히 일반적이라고 할 수 없다.In addition, there are energy generating devices by tidal power, wind power, and hydro power generation in addition to solar energy generating devices, which can be used as auxiliary power only in regions where natural conditions are suitable, and the resulting voltage also does not meet expectations. In addition, the cost of initial facility investment is enormous, which is not common.
이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 압전소자체를 이용한 발전을 구성하였다. 일반적인 압전소자체는 그 양단에 전압신호를 인가하게 되면 팽창 또는 수축되는 특성을 보이게 되는 바, 그러한 팽창/수축의 특성을 갖는 압전소자체는 BT(BaTiO3)이라던지 PZT(Pb(Zr,Ti)O3) 등의 재료로 제조되는 경우 그 기계적 품질계수가 양호하여 부하의 변위를 위한 경우에 널리 사용되고 있다.As an alternative to solve this problem, the power generation using the piezoelectric element is constructed. In general, piezoelectric elements show expansion or contraction characteristics when a voltage signal is applied to both ends thereof. Piezoelectric elements having such expansion / contraction characteristics are BT (BaTiO3) or PZT (Pb (Zr, Ti) O3) and other materials are used in the case of the displacement of the load because the mechanical quality factor is good.
위와 같이 현재는 압전소자에 대한 다양한 기술이 개발되고, 그 효율을 높일 수 있는 기술까지도 한층 발전하고 있다.As described above, various technologies for piezoelectric elements are currently being developed, and even technologies for improving the efficiency thereof are further developed.
본 발명을 해결하려는 과제는 진동, 바람에 의한 진동, 비바람에 의한 충격을 압전소자체에 전달하여 발생되는 전기에너지를 수집하기 위한 진동판재의 결합과 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a coupling and structure of the vibration plate for collecting the electrical energy generated by transferring the vibration, the vibration caused by the wind, the impact of the wind to the piezoelectric element body.
본 발명은 진동판재의 각도를 조절할 수 있는 범용 압전체를 이용한 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a power generation apparatus using a general-purpose piezoelectric material capable of adjusting the angle of the vibration plate.
본 발명의 과제의 해결 수단은 압전소자판을 고정할 수 있는 프레임을 구성하고, 상기 압전소자판을 프레임내에 고정하여 압전소자판이 바람 또는 빗물에 의해 진동을 발생하도록 달성하였다.The solution of the present invention constitutes a frame capable of fixing the piezoelectric element plate, and the piezoelectric element plate is fixed in the frame to achieve the vibration of the piezoelectric element plate by wind or rain water.
본 발명의 해결 수단은 압전소자판이 부착된 진동판재가 연속적으로 진동이 이루어지도록 구성되며 각도조절부을 형성하여 하여 달성하였다.The solution of the present invention is achieved by the vibration plate member with a piezoelectric element plate is configured to continuously vibrate and by forming an angle adjusting portion.
본 발명의 진동에너지를 이용한 압전소자판의 결합구조는 태양열 전지 패널의 뒷면에 부착하여 비바람, 바람에 의해 흔들리도록 압전소자판을 부착한 진동판재를 다수개 배열하여 발생되는 전기에너지를 얻을 수 있는 뛰어난 효과가 있다.Coupling structure of the piezoelectric element plate using the vibration energy of the present invention is attached to the back of the solar panel can be obtained by arranging a plurality of vibration plate attached to the piezoelectric element plate so as to be shaken by wind and wind to obtain electrical energy generated Excellent effect.
또한 본 발명이 진동이 연속적으로 이루어지도록 하여 진동판재의 끝단에 바람 및 빗물받이판을 형성하여 바람과 빗물의 저항을 최대한으로 받을 수 있도록 구성한 매우 유용한 발명인 것이다.In addition, the present invention is a very useful invention configured to receive the wind and rainwater resistance to the maximum by forming a wind and rain gutter plate at the end of the vibration plate to continuously make the vibration.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 범용 압전체를 이용한 발전장치를 도시한 분해사시도.
도 2는 전후방커버를 부착한 사시도.
도 3은 본 발명의 진동판재를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 진동판재를 도시한 상태도.
도 5는 본 발명의 바람및 빗물받이판을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 태양전지패널에 장착한 상태도.
도 7은 본 발명의 각도조절이 가능하도록 구성한 상태도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 진동부재와 연결판을 도시한 상태도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 외부진동받이를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 범용 압전체를 이용한 발전장치를 기둥부 장착한 상태도.1 is an exploded perspective view showing a power generation apparatus using a general-purpose piezoelectric body of a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the front and rear cover attached.
3 is a perspective view showing a vibration plate of the present invention.
Figure 4 is a state diagram showing a vibration plate member of another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view of the wind and rain gutters of the present invention.
6 is a state diagram mounted on the solar cell panel of the present invention.
Figure 7 is a state diagram configured to enable the angle adjustment of the present invention.
Figure 8 is a state diagram showing a vibration member and a connecting plate of another embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing an external vibration receiver of another embodiment of the present invention.
10 is a state in which the pillar unit is mounted to the power generator using the general-purpose piezoelectric body of the present invention.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 설명한 것으로서 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and are based on the principle that the inventor may appropriately define the concept of terms in order to best describe the invention in the best way. As described, it should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention.
본 발명은 진동이 많이 발생되는 자동차, 열차, 오토바이, 풍력, 태양전지판, 태양광 간판 등에 설치하여 진동, 바람, 비 등을 이용하여 진동에너지를 전기에너지를 얻을 수 있는 압전소자를 진동판에 부착하여 작은 에너지를 효율적으로 얻을 수 있도록 하여 환경오염의 발생을 최소화시키고 한 것을 요지로 하고 있다.The present invention is installed on a car, train, motorcycle, wind power, solar panels, solar signs, etc., which generate a lot of vibration, thereby attaching a piezoelectric element to obtain vibration energy by using vibration, wind, rain, and the like on the vibration plate. The aim is to minimize the occurrence of environmental pollution by efficiently obtaining small energy.
도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예의 범용 압전체를 이용한 발전장치을 도시한 결합사시도는 비, 바람 또는 진동, 충격에 의해 진동이 발생시 전기에너지가 발생되는 압전소자체가 내장된 압전소자판(100)과 상기 압전소자판을 한 개 이상을 부착한 진동판재(150); 상기 진동판재를 고정하며 고정된 상태로 장착각도를 조절할 수 있도록 각도조절부를 형성한 진동판재 고정수단부(280); 상기 진동판재 고정수단부에 고정되며 진동판재(150)가 하단부가 외부로 돌출되도록 형성된 커버부(330)로 형성되며 상기 진동판재(150)에 배열된 압전소자판에서 발생되는 전기에너지를 집약하는 통합전선(390)에 연결하고, 상기 통합전선은 충전회로(290)를 통하여 충전지(300)에 충전이 이루어지도록 구성한 특징이 있다.Combined perspective view showing a power generator using a general-purpose piezoelectric body of the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is a piezoelectric element plate (100) having a piezoelectric element body in which electrical energy is generated when vibration is generated by rain, wind, vibration or shock. A
상기 압전소자판(100)가 접합된 진동판재(150)를 가로프레임(180)에 고정시 상부면에 스프링(160)을 장착하고 고정볼트(140)로 진동판재를 고정하여 진동판재가 진동시 압전소자판이 연속적인 진동이 이루어지도록 형성하였다.When the vibrating
또한 진동판재 고정수단부(280)는 가로프레임(180)을 형성하고, 상기 가로프레임에 관통구(170)가 형성된 진동판재(150)에 스프링(160)과 고정볼트(140)로 고정하여 진동시 압전소자판이 상하방향으로 연속적인 진동이 이루어지도록 형성하였다.In addition, the diaphragm member fixing means 280 forms a
또한 진동판재의 길이가 길어짐으로써 처짐현상이 발생하게 되어 바람과 비에 대한 저항성이 떨어지는 경우 장착각도를 조절할 수 있도록 가로프레임(180)의 측면에 다수개의 조절구(280)가 형성된 길이조절바(200)와 상기 길이조절바에 고정할 수 있도록 접이날개(190)가 형성되고 측면에 조절각도를 확인할 수 있는 각도표시구(230)가 형성된 각도브라켓(240)과 톱니가 형성된 풀림빙지와셔(250)와 톱니가 형성되며 상부에 각도가 표시구(210)와 결합구(420)가 형성된 고정브라켓(220)으로 형성된 각도조절부(430)로 이루어진다.In addition, the length of the diaphragm member is sagging phenomenon occurs when the resistance to wind and rain is reduced, the length adjustment bar formed with a plurality of adjusting
상기 가로프레임(180)의 상부와 측면에 장착구(270)를 형성하고 상기 장착구와 커버부의 장착구(310)가 일치하도록 한 후에 고정피스(320)로 고정하도록 하였다.The
도 2에 도시한 본 발명은 전후방커버(330,330-1)를 부착하여 외부에 의해 먼지 또는 빗물이 스며들지 않도록 구성한 특징이 있다. 또한 전후방커버의 내부에는 소음을 줄일 수 있도록 소음방지 패드가 장착되어 진동으로 발생이 되는 소음을 줄이도록 형성하였다.
The present invention shown in FIG. 2 has a feature that the front and
도 3에 도시한 본 발명의 진동판재(150)는 직렬 또는 병렬로 다수 개가 연결되며, 상기 연결시 납땜결합, 리벳팅결합, 볼트와 너트결합, 끼움결합, 가압결합 중에 어느 하나를 선택하여 결합이 가능하도록 하였다.A plurality of
도 4에 도시한 바와 같이 진동판재(150)의 전후방면에 압전소자판(100)을 샌드위치구조로 형성하여 진동에 의한 에너지를 더 얻을 수 있는 효율적이 구조로 형성된 특징이 있다.
As shown in FIG. 4, the
상기 진동판재(150)는 바람, 비 등에 의해 진동을 일으키도록 형성되며, 보통 전면이 다른 물체에 가린 상태에서 설치가 되어 협소한 장소에 설치가 유리하도록 형성하였다. 따라서, 진동판재의 끝부분이 외부로 돌출되도록 하여 진동이 압전소자판에 전달되도록 형성하였다.The
또한 진동판재(150)는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 길게 일체형으로 형성이 가능하나 길이가 길어지므로 분할하여 연결되도록 형성하였다. 또한 상기 진동판재에 압전소자판을 한 개 이상 부착하여 서로하여 충전회로를 통하여 충전지에 저장되도록 연결하였다. 제1진동판재(150-1)와 제2진동판재(150-2)와 제3진동판재(150-3)를 볼트(120)와 너트(130)로 고정하여 길게 배열하여 형성하였다.In addition, the
도 5에 도시한 바와 같이 측면의 바람과 비를 잘 받을 수 있도록 바람및 빗물받이판(370)을 구성하였다. 상기 바람및 빗물받이판(370)은 진동판재의 끝단에 정면바람에 저항력을 갖도록 전방면(340)과 상기 전방면의 하단에 형성한 돌기면(350)과 측면바람에 저항력을 갖도록 상기 전방면의 양쪽면에 절곡된 날개면(360)을 형성하고, 상부에는 결합돌기(450)가 형성되어 전방의 바람과 측면바람 및 후방의 바람에 저항력을 갖도록 하여 진동판재와 볼트(120)와 너트로 결합하도록 하였다.As shown in FIG. 5, the wind and
도 6은 본 발명의 이상적으로 적용할 수 있도록 범용 압전체를 이용한 발전장치에 장착하여 적용하였다. 태양전지패널(400)의 후방에 본체부(500)를 설치하고 바람과, 빗물에 의해 진동이 이루어지도록 진동판재가 상기 태양전지패널(400)의 하단으로 돌출되도록 형성하여 바람과 빗물에 반응하도록 하였다. 또한 외부에 의한 오염을 방지하도록 후방에는 커버부(330)를 형성하여 고정피스(320)로 고정하였다.6 is mounted and applied to a power generator using a general-purpose piezoelectric so as to be ideally applied to the present invention. The
도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예의 범용 압전체를 이용한 발전장치는 바람의 진동으로 인하여 진동판재(150)의 각도가 변경되거나 진동판재의 처짐이 발생할 경우에 바람을 받는 영향이 적을 경우에 진동판재의 각도를 조절할 수 있도록 하였다. 또한 각도가 변하는 것을 눈으로 확인할 수 있도록 각도가 표시된 표시구(210)가 형성된 고정브라켓(220)에 고정된 각도브라켓(240)을 장착하였다.As shown in FIG. 7, in the power generation apparatus using the general-purpose piezoelectric body of the preferred embodiment of the present invention, when the angle of the
상기 각도브라켓(240)은 길이를 조절할 수 있도록 조절구가 형성된 길이조절바(200)에 고정하도록 접이날개를 형성하여 접이날개를 접어서 길이조절바에 밀착하여 고정하도록 형성하였다. 또한 각도브라켓(240)에는 각도표시구(230)가 형성되어 고정한 각도를 지시하도록 하였다.The
상기 각도브라켓(240)과 결합되며 길이를 조절할 수 있도록 조절구가 형성된 길이조절바(200)의 사이에는 풀림방지와셔를 형성하여 쉽게 풀리지않도록 하였다. 상기와 같이 구성되어 고정스크류로 고정브라켓에 고정하도록 하였다. 고정브라켓은 고정하고자하는 위치에 고정피스(390)로 고정하도록 하였다. 본 발명의 도시한 바람직한 실시예는 태양전지패널의 후방프레임(460)에 고정하였다.
It is combined with the
제 8에 도시한 바와 같이 돌출된 진동판에 서로 고정하도록 하여 동시에 지동이 발생하도록 형성하였다. 상기 진동판재가 같이 진동이 이루어지도록 상기 진동판재(150)의 끝단과 끝단을 서로 연결하도록 연결판(340)을 부착한 특징이 있다.
As shown in the eighth, it is formed to fix each other to the protruding diaphragm so that movement can occur at the same time. The connecting
도 9는 진동판재(150)의 끝단에 장착되며 바람및 빗물받이판(370)은 진동판재의 끝단에 정면바람에 저항력을 갖도록 전방면(340)과 측면바람에 저항력을 갖도록 상기 전방면의 양쪽면에 절곡된 날개면(360)을 형성하고, 상부에는 결합돌기가 형성되어 전방의 바람과 측면바람 및 후방의 바람에 저항력을 갖도록 하여 진동판재와 볼트와 너트로 결합된다. 상기 바람및 빗물받이판(370)에 빗물 진동을 일으킬 수 있도록 중앙은 빗물받이와 측면은 바람저항을 받을 수 있는 날개면이 형성된 외부진동받이(380)를 부착하여 측면과 전면 및 상부에서 떨어지는 빗물에 의해 진동이 발생하도록 하여 압전소자판에서 발전이 이루어지도록 하였다.
9 is mounted on the end of the
도 10에 도시한 다른 실시예로 태양전지패널을 고정하기 위한 기둥부(410)를 형성하여 태양과 바람의 영향을 받을 수 있도록 하여 태양에너지와 바람과 빗물로 인한 진동에너지를 동시에 얻을 수 있는 친환경 발전기를 제공하고 있다.In another embodiment shown in Figure 10 by forming a
본 발명의 진동에너지를 이용한 압전소자의 결합구조는 진동이 많이 발생하는 열차에 장착하거나, 자동차, 태양광 가로등 및 태양광 발전기 등에 설치가 가능하고, 특히 태양전지패널의 후면에 장착하여 바람이 부는 날과 기상이변으로 발생되는 비바람으로 부터 전기에너지를 얻을 수 있도록 하였다.The coupling structure of the piezoelectric element using the vibration energy of the present invention can be mounted on a train that generates a lot of vibration, or can be installed on a car, a solar street lamp, a solar generator, and the like, and particularly, mounted on the rear side of a solar panel to blow wind. Electric energy can be obtained from rain and wind caused by weather and extreme weather.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 모양의 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.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 embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100 : 압전소자판 110 : 연결선
120 : 볼트 130 : 너트
140 : 고정볼트 150 : 진동판재
160 : 스프링 170 : 관통구
180 : 가로프레임 190 : 접이날개
200 : 길이조절바 210 : 표시구
220 : 고정브라켓 230 : 각도표시구
240 : 각도브라켓 250 : 풀림방지와셔
260 : 고정스크류 270,310 : 장착구
280 : 조절구 290 : 충전회로
300 : 충전지 320,390 : 고정피스
330 : 커버부 340 : 전방면
350 : 돌기면 360 : 날개면
370 : 연결판 380 : 외부진동받이
400 : 태양전지패널 410 : 기둥부100: piezoelectric element plate 110: connection line
120: bolt 130: nut
140: fixing bolt 150: vibration plate
160: spring 170: through hole
180: horizontal frame 190: folding wing
200: length adjustment bar 210: indicator
220: fixing bracket 230: angle display
240: angle bracket 250: loosening washer
260: fixing
280: control sphere 290: charging circuit
300: rechargeable battery 320,390: fixing piece
330: cover 340: front side
350: projection surface 360: wing surface
370: connecting plate 380: external vibration receiver
400: solar panel 410: pillar
Claims (10)
상기 진동판재를 고정하며 고정된 상태로 장착각도를 조절할 수 있도록 각도조절부(430)로 형성된 진동판재 고정수단부; 및 상기 고정수단부를 포함한 본체부;
상기 고정수단부에 고정되며 진동판재가 하단부가 외부로 돌출되도록 형성된 커버부로 형성되며 상기 진동판재에 배열된 압전소자판에서 발생되는 전기에너지를 집약하는 통합전선에 연결하고, 상기 통합전선은 충전회로를 통하여 충전지에 충전이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 범용 압전체를 이용한 발전장치.A vibration plate member having a piezoelectric element plate having a piezoelectric element body in which electrical energy is generated when vibration is generated by rain, wind, vibration, or impact and at least one of the piezoelectric element plates;
A diaphragm fixing means portion formed by an angle adjusting part 430 to fix the diaphragm material and to adjust the mounting angle in a fixed state; And a main body portion including the fixing means portion.
It is fixed to the fixing means portion is formed of a cover portion formed so that the vibration plate member protrudes to the outside and connected to the integrated wire that collects the electrical energy generated from the piezoelectric element plate arranged on the vibration plate material, the integrated wire is connected to the charging circuit Power generator using a general-purpose piezoelectric, characterized in that configured to be charged to the rechargeable battery through.
직렬 또는 병렬로 다수개 연결되며, 상기 연결시 납땜결합, 리벳팅결합, 볼트와 너트결합, 끼움결합, 가압결합 중에 어느 하나를 선택하여 결합한 것을 특징으로 하는 범용 압전체를 이용한 발전장치.The method of claim 1, wherein the diaphragm material
A plurality of serial or parallel connection, the power generation device using a general-purpose piezoelectric, characterized in that any one selected from the solder joint, riveting coupling, bolt and nut coupling, fitting coupling, pressure coupling combined.
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