KR20130103906A - Apparatus for ocean hybrid piezoelectric energy harvesting - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An offshore hybrid apparatus for harvesting piezoelectric energy is provided to easily convert the vertical vibration energy of waves generated by a first piezoelectric harvesting module and wind power energy generated by a second piezoelectric harvesting module to electric energy. CONSTITUTION: An offshore hybrid apparatus for harvesting piezoelectric energy comprises a first piezoelectric harvesting module (102) and a second piezoelectric harvesting module (104). The first piezoelectric harvesting module comprises a first housing (110), a support part (120), and a piezoelectric plate (130). A floating body is coupled to the first housing. The support part is positioned inside the first housing. The piezoelectric plate is coupled to the support part and coverts the vertical vibration energy of waves to electric energy. The second piezoelectric harvesting module is coupled to the first piezoelectric harvesting module and has a piezoelectric propeller for converting wind power energy to the electric energy.

Description

해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치{APPARATUS FOR OCEAN HYBRID PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTING}[0001] APPARATUS FOR OCEAN HYBRID PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTING [0002]

본 발명은 해양용 에너지 하베스팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파도의 상하방향 진동 에너지와 풍력 에너지를 함께 전기 에너지로 변환할 수 있는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy harvesting apparatus for marine use, and more particularly, to a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus capable of converting upward and downward vibration energy of a wave and wind energy into electrical energy.

에너지 하베스팅(energy harvesting)은 예를 들어 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것과 같이, A 에너지를, 이와 상이한 성질을 갖는 B 에너지로 변환하는 것을 의미한다. Energy harvesting refers to the conversion of A energy into B energy of a different nature, such as, for example, converting solar energy to electrical energy.

이중 압전 에너지 하베스팅은 외부로부터 기계적 변형을 가하면 전기분극이 나타나는 현상을 이용한 압전 재료(piezoelectric materials)를 매개체로 하여 외부의 기계적 에너지를 압전 재료의 변형에 의하여 전기 에너지로 변환시키는 것을 말한다. The piezoelectric energy harvesting refers to the conversion of external mechanical energy into electrical energy by the deformation of the piezoelectric material, using piezoelectric materials as a mediator of electro-polarization when mechanical deformation is applied from the outside.

현재까지, 압전 에너지 하베스팅은 주로 WSN(Wireless Sensor Network), 도로나 차량 등에서 적용되고 있다. 한편, 해양의 경우, 항상 바람과 파도가 존재하는 바, 이러한 해양에서의 자연 에너지를 압전 에너지 하베스팅을 이용하여 전기 에너지로 변환할 수 있는 기술이 요구된다.
To date, piezoelectric energy harvesting is mainly applied to WSNs (wireless sensor networks), roads, and vehicles. On the other hand, in the case of the oceans, there is always wind and waves. Therefore, a technology that can convert natural energy in the ocean into electric energy using piezoelectric energy harvesting is required.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 실용신안공보 제20-2012-0000584호(2012. 01. 25. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 풍력과 태양광을 이용한 혼합 발전 장치가 개시되어 있다.
A related art related to the present invention is Korean Utility Model Publication No. 20-2012-0000584 (disclosed on Jan. 25, 2012), which discloses a mixed power generation apparatus using wind power and solar light.

본 발명의 목적은 파도의 상하방향 진동 에너지와 풍력 에너지를 함께 전기 에너지로 변환할 수 있는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a marine hybrid piezoelectric energy harvesting device capable of converting upward and downward vibration energy of a wave and wind energy into electrical energy.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치는 파도의 상하방향 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 플레이트를 포함하는 제1 압전 하베스팅 모듈; 및 상기 제1 압전 하베스팅 모듈에 결합되고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 프로펠러를 포함하는 제2 압전 하베스팅 모듈;을 포함하고, 상기 제1 압전 하베스팅 모듈은 부력체가 결합된 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 위치하는 지지부; 및 상기 지지부에 결합되며, 파도의 상하방향 진동에 의해 변형 및 복원이 반복되는 압전체를 포함하는 압전 플레이트;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus comprising: a first piezoelectric hubbing module including a piezoelectric plate for converting vibrational energy in a vertical direction of a wave into electric energy; And a second piezoelectric hovering module coupled to the first piezoelectric hovering module and including a piezoelectric propeller for converting wind energy to electrical energy, wherein the first piezoelectric hovering module comprises a first piezoelectric hovering module, housing; A support positioned within the first housing; And a piezoelectric plate coupled to the support unit and including a piezoelectric body which is repeatedly deformed and restored by vibration in a vertical direction of the wave.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치는 파도의 상하방향 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 플레이트를 포함하는 제1 압전 하베스팅 모듈; 및 상기 제1 압전 하베스팅 모듈에 결합되고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 제2 압전 하베스팅 모듈;을 포함하고, 상기 제1 압전 하베스팅 모듈은 부력체가 결합된 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 위치하며, 파도의 상하방향 진동 에너지에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 드럼부; 및 상기 드럼부의 중앙에 위치하는 절연기둥;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
According to another aspect of the present invention, there is provided a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus comprising: a first piezoelectric harvesting module including a piezoelectric plate for converting vibrational energy in a vertical direction of a wave into electric energy; And a second piezoelectric hovering module coupled to the first piezoelectric hovering module and converting wind energy to electrical energy, wherein the first piezoelectric hovering module comprises: a first housing coupled to the buoyant body; A drum unit positioned inside the first housing and generating electrical energy while being repeatedly deformed and restored by vibration energy of the wave in the up and down direction; And an insulating column located at the center of the drum unit.

본 발명에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치는 제1 압전 하베스팅 모듈을 통하여 파도의 상하방향에 따라 형성되는 진동 에너지와 제2 압전 하베스팅 모듈을 통하여 형성되는 풍력 에너지를 함께 전기 에너지로 쉽게 변환할 수 있는 효과가 있다.
The hybrid piezoelectric piezoelectric energy harvesting apparatus according to the present invention is characterized in that the vibration energy formed along the up and down direction of the wave through the first piezoelectric hubbing module and the wind energy formed through the second piezoelectric hubbing module together with the electric energy There is an effect that can be converted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에서 제1 하우징 내부의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에서 제1 하우징 내부의 정면도를 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically shows a hybrid piezoelectric piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a top plan view of the interior of the first housing in the embodiment shown in FIG. 2. FIG.
4 shows a front view of the inside of the first housing in the embodiment shown in Fig.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a hybrid piezoelectric piezoelectric energy harvesting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically shows a hybrid piezoelectric piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 제1 압전 하베스팅 모듈(102)과 제2 압전 하베스팅 모듈(104)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a first piezoelectric hubbing module 102 and a second piezoelectric hubbing module 104.

여기서, 제1 압전 하베스팅 모듈(102)는 제1 하우징(110), 지지부(120) 및 압전 플레이트(130)를 포함한다. 또한, 제2 압전 하베스팅 모듈(104)은 하우징(140), 돌기부(150), 회전축(160) 및 압전 프로펠러(170)를 포함한다. 여기서 하우징(140)은 제2 하우징(141) 및 제3 하우징(142)을 포함한다.
Here, the first piezoelectric hubbing module 102 includes a first housing 110, a support 120, and a piezoelectric plate 130. The second piezoelectric hovering module 104 also includes a housing 140, a protrusion 150, a rotating shaft 160, and a piezoelectric propeller 170. Here, the housing 140 includes a second housing 141 and a third housing 142.

제1 압전 하베스팅 모듈(102)은 파도의 상하방향 진동에 따라 압전 플레이트(130)의 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시킨다.The first piezoelectric hovering module 102 generates electrical energy while repeating deformation and restoration of the piezoelectric plate 130 in accordance with the vibration of the wave in the vertical direction.

제1 하우징(110)은 대략 육면체 형태로 형성될 수 있다. 제1 하우징(110)은 지지부(120)와 압전 플레이트(130)가 수용된다. 또한, 제1 하우징(110)은 물에 뜨도록, 양측으로 부력체(115)가 더 형성된다. 여기서, 부력체(115)는 물보다 비중이 작은 재질이거나, 내부에 공기가 충진되어 있을 수 있다.
The first housing 110 may be formed in a substantially hexahedral shape. The first housing 110 receives the support 120 and the piezoelectric plate 130. In addition, the first housing 110 is further formed with the buoyant body 115 on both sides so as to float on the water. Here, the buoyant body 115 may be made of a material having a specific gravity smaller than that of water, or may be filled with air.

지지부(120)는 제1 하우징(110)의 내부에 위치하며, 대략 육면체 형태로 형성될 수 있다. 또한, 지지부(120)는 일렬로 정렬된 복수개의 압전 플레이트(130)를 서로 고정시킨다.
The support 120 is located inside the first housing 110 and may be formed in a substantially hexahedral shape. Further, the supporting portion 120 fixes a plurality of piezoelectric plates 130 arranged in a line to each other.

압전 플레이트(130)는 일측이 지지부(120)에 고정되며, 타측은 파도의 움직임에 따라 발생하는 진동에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시킨다. One side of the piezoelectric plate 130 is fixed to the support 120 and the other side of the piezoelectric plate 130 is deformed and restored by the vibration generated according to the movement of the wave, thereby generating electric energy.

여기서, 압전 플레이트(130)는 복수의 상하방향 진동수 대역에 응답이 가능하도록, 길이가 서로 다른 복수개로 형성된다. 즉, 압전 플레이트(130)는 파도의 움직임에 따라 발생하는 다양한 주파수 대역에서 전기 에너지를 얻기 위하여 2개 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
Here, the piezoelectric plate 130 is formed in a plurality of different lengths so as to be able to respond to a plurality of up and down direction frequency bands. That is, it is preferable that the piezoelectric plate 130 is formed of two or more in order to obtain electric energy in various frequency bands generated according to the movement of waves.

압전 플레이트(130)는 제1 판형 몸체(131), 제1 압전 시트(132) 및 무게추(133)를 포함한다. 여기서, 압전 플레이트(130)는 판형태로 형성된다.The piezoelectric plate 130 includes a first plate-shaped body 131, a first piezoelectric sheet 132, and a weight 133. Here, the piezoelectric plate 130 is formed in a plate shape.

제1 판형 몸체(131)는 제1 압전 시트(132)의 변형과 복원을 반복하기 위해서, 캔틸레버(cantilever) 형태로 고정되어, 상기 진동에 의하여 탄성 운동한다. 또한, 제1 판형 몸체(131)의 길이는 하부로 무게추(133)가 형성될 수 있도록, 제1 압전 시트(132)보다 길게 형성 되는 것이 바람직하다.
The first plate-shaped body 131 is fixed in the form of a cantilever for repetition of deformation and restoration of the first piezoelectric sheet 132, and is elastically moved by the vibration. The length of the first plate-shaped body 131 may be longer than the length of the first piezoelectric sheet 132 so that the weight 133 may be formed at the lower portion.

제1 압전 시트(132)는 제1 판형 몸체(131)의 일면 또는 양면에 배치되며, 제1 판형 몸체(131)의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시킨다.The first piezoelectric sheet 132 is disposed on one surface or both surfaces of the first plate-shaped body 131 and generates AC power while repeating deformation and restoration by elastic movement of the first plate-shaped body 131.

제1 압전 시트(132)에서 교류전원을 발생시키기 위하여, 제1 압전 시트(132)는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li) NbO3계 등과 같은 압전 물질을 포함할 수 있다. 이들 압전 물질들은 단독으로 혹은 2종 이상 혼용될 수 있다. First in order to generate AC power in a piezoelectric sheet 132, a first piezoelectric sheet 132 is Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb ( Ni, Nb) O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicone polymer and Pb (Zr, Ti) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 based , (Na, K, Li) NbO 3 , and the like. These piezoelectric materials may be used singly or in combination of two or more.

무게추(133)는 판형 몸체(131)의 하부로 형성된다. 무게추(133)는 상하로 진동하는 파도의 움직임에 따라 제1 판형 몸체(131)를 효과적으로 변형시킬 수 있다. 또한, 무게추(133)와 제1 판형 몸체(131)의 길이 및 두께는 압전 플레이트(130)가 파도의 진동 주파수와 함께 진동하는 공진 주파수에 맞추어 조절할 수 있다. 따라서, 파도의 움직임에 따라 발생하는 다양한 주파수 대역에서 에너지 하베스팅이 가능하도록 상이한 여러 개의 압전 플레이트를 배열하여 형성될 수 있다.
The weight 133 is formed as a lower portion of the plate-shaped body 131. The weight 133 can effectively deform the first plate-shaped body 131 according to the movement of the wave vibrating up and down. The weight 133 and the length and thickness of the first plate-shaped body 131 can be adjusted according to the resonance frequency at which the piezoelectric plate 130 vibrates with the vibration frequency of the waves. Therefore, it is possible to arrange a plurality of different piezoelectric plates so that energy harvesting can be performed in various frequency bands generated according to the movement of waves.

또한, 제1 압전 시트(132)와 전기적으로 연결되어, 제1 압전 시트(132)로부터 발생된 교류 전원을 정류하는 회로부가 더 형성될 수 있다. 또한, 회로부로부터 정류된 전원을 저장하기 위하여 회로부와 전기적으로 연결된 충전부도 형성될 수 있다.
Further, a circuit portion that is electrically connected to the first piezoelectric sheet 132 and that rectifies AC power generated from the first piezoelectric sheet 132 may be further formed. Also, a live part electrically connected to the circuit part may be formed to store the power rectified from the circuit part.

제2 압전 하베스팅 모듈(104)은 제1 압전 하베스팅 모듈(102)과 결합되고, 풍력에 따라 압전 프로펠러(170)의 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시킨다.
The second piezoelectric hovering module 104 is coupled to the first piezoelectric hovering module 102, and the piezoelectric propeller 170 is repeatedly deformed and restored according to the wind force to generate electrical energy.

하우징(140)은 내부에 빈 공간이 형성된다. 또한, 하우징(140)은 제2 하우징(141) 및 제3 하우징(142)을 포함한다. 제2 하우징(141)은 제1 하우징(110)의 상부에 위치하며, 제3 하우징(142)은 제2 하우징(141)의 상부에 위치한다. 즉, 제1 하우징(110), 제2 하우징(141) 및 제3 하우징(142)은 직렬방향으로 서로 적층되도록 형성된다.The housing 140 has a hollow space formed therein. In addition, the housing 140 includes a second housing 141 and a third housing 142. The second housing 141 is located on the upper portion of the first housing 110 and the third housing 142 is located on the upper portion of the second housing 141. That is, the first housing 110, the second housing 141, and the third housing 142 are formed so as to be laminated to each other in the serial direction.

돌기부(150)는 하우징(140)의 내부에 형성된다. 또한, 돌기부(150)는 복수개로 형성될 수 있으며, 압전 프로펠러(170)의 끝단과 일부가 접촉하여 압전 프로펠러(170)가 변형되면서 전기가 발생된다.
The protrusion 150 is formed inside the housing 140. In addition, the protrusions 150 may be formed in a plurality of portions, and a part of the protrusions 150 comes into contact with the ends of the piezoelectric propeller 170, so that the piezoelectric propeller 170 is deformed to generate electricity.

회전축(160)은 하우징의 내부에 배치된다. 회전축(160)은 대략 원기둥 형태로 제2 하우징(141) 및 제3 하우징(142)을 관통하도록 형성된다. 또한, 회전축(160)은 돌기부(150)와 이격되도록 서로 평행하게 형성된다. The rotating shaft 160 is disposed inside the housing. The rotating shaft 160 is formed to penetrate the second housing 141 and the third housing 142 in a substantially cylindrical shape. The rotation axis 160 is formed parallel to the protrusions 150 so as to be spaced apart from the protrusions 150.

회전축(160)은 압전 프로펠러(170)의 회전에 연동하여 정해진 궤도를 따라 구동한다. 또한, 회전축(160)은 해상풍에 의해 회전하면서 압전 프로펠러(170)가 돌기부(150)와 지속적인 접촉을 통해 전기가 발생하도록 계속 회전하여야 한다. 이를 위해서, 회전축(160)에는 기계적 실(mechanical seal)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.The rotary shaft 160 is driven along a predetermined trajectory in conjunction with the rotation of the piezoelectric propeller 170. In addition, the rotary shaft 160 must be continuously rotated so as to generate electricity through continuous contact with the protrusion 150 while the piezoelectric propeller 170 is rotated by the sea air. For this purpose, a mechanical seal is preferably formed on the rotating shaft 160.

회전축(160)의 양끝단에는 베어링(165)이 각각 더 형성될 수 있다. 베어링(123)은 대략 원통형태로 형성될 수 있다. 여기서, 베이링(165)은 양끝단에 마찰이 적거나 거의 없는 볼 베어링 또는 초전도 베어링으로 형성될 수 있다.
At both ends of the rotary shaft 160, bearings 165 may be further formed. The bearing 123 may be formed in a substantially cylindrical shape. Here, the bearing 165 may be formed of a ball bearing or a superconducting bearing with little or no friction at both ends.

압전 프로펠러(170)는 회전축(160)에 결합되며, 회전축(160)이 회전할 때, 돌기부(150)와의 접촉에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시킨다.The piezoelectric propeller 170 is coupled to the rotation shaft 160. When the rotation shaft 160 rotates, the piezoelectric propeller 170 generates electrical energy while being deformed and restored by contact with the protrusion 150. [

압전 프로펠러(170)는 제2 판형 몸체(171) 및 제2 압전 시트(172)를 포함한다.The piezoelectric propeller 170 includes a second plate-shaped body 171 and a second piezoelectric sheet 172.

제2 판형 몸체(171)는 일측이 캔틸레버 형태로 회전축(160)에 고정되며, 타측이 돌기부(150)와 접촉에 의하여 탄성 운동한다,The second plate-shaped body 171 is fixed to the rotary shaft 160 at one side in the form of a cantilever, and the other side is elastically moved by the contact with the protrusions 150,

제2 압전 시트(172)는 제2 판형 몸체(171)의 일면 또는 양면에 배치되며, 제2 판형 몸체(171)의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시킨다. 여기서, 제2 압전 시트(172)는 제1 압전 시트(132)와 동일한 압전 물질로 형성될 수 있다.
The second piezoelectric sheet 172 is disposed on one side or both sides of the second plate-shaped body 171 and generates alternating current power while repeating deformation and restoration by elastic movement of the second plate-shaped body 171. Here, the second piezoelectric sheet 172 may be formed of the same piezoelectric material as the first piezoelectric sheet 132.

본 발명에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(100)에 의하면, 파도의 움직임에 따라 발생하는 진동 에너지와 풍력 에너지를 함께 전기 에너지로 변환하여 이용될 수 있다. 따라서, 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(100)는 하나 이상의 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써, 보다 많은 전기 에너지를 효율적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
According to the marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 100 according to the present invention, vibration energy and wind energy generated according to the movement of a wave can be used by being converted into electric energy together. Accordingly, the marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 100 has an advantage that more electric energy can be efficiently obtained by converting one or more energy into electric energy.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 2 is a schematic view of a marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(200)는 제1 압전 하베스팅 모듈(202)과 제2 압전 하베스팅 모듈(104)을 포함한다. The marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 200 shown in FIG. 2 includes a first piezoelectric hubbing module 202 and a second piezoelectric hubbing module 104.

도 2에 도시된 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(200)의 경우, 제2 압전 하베스팅 모듈(104)은 도 1에 도시된 요소들과 동일하나, 제1 압전 하베스팅 모듈(202)의 구조가 상이하다.In the case of the marine hybrid piezoelectric energy harvesting device 200 shown in FIG. 2, the second piezoelectric hubbing module 104 is the same as the elements shown in FIG. 1, but the first piezoelectric hubbing module 202 of the first piezoelectric hubbing module 202 The structure is different.

도 2에 도시된 제1 압전 하베스팅 모듈(202)은 제1 하우징(110), 드럼부(220), 절연기둥(230)을 포함한다. 또한, 제1 압전 하베스팅 모듈(202)은 회로부(240) 및 충전부(250)을 더 포함할 수 있다.
The first piezoelectric hovering module 202 shown in FIG. 2 includes a first housing 110, a drum portion 220, and an insulation pillar 230. In addition, the first piezoelectric hubbing module 202 may further include a circuit part 240 and a charging part 250.

제1 하우징(110)은 대략 육면체 형태로 형성될 수 있다. 제1 하우징(110)은 지지부(120), 압전 플레이트(130)가 수용된다. 또한, 제1 하우징(110)은 물에 뜨도록, 양측으로 부력체(115)가 더 형성된다. 여기서, 부력체(115)는 물보다 비중이 작은 재질이거나, 내부에 공기가 충진되어 있을 수 있다.
The first housing 110 may be formed in a substantially hexahedral shape. The first housing 110 receives the supporting portion 120 and the piezoelectric plate 130. In addition, the first housing 110 is further formed with the buoyant body 115 on both sides so as to float on the water. Here, the buoyant body 115 may be made of a material having a specific gravity smaller than that of water, or may be filled with air.

드럼부(220)는 하우징(110)의 내부에 위치한다. 또한, 드럼부(220)는 제1 드럼부(221)와 제2 드럼부(222)를 포함한다. 제1 드럼부(221)는 제2 드럼부(222)의 하부에 위치하며, 서로 이격되도록 형성된다. 또한, 제1 드럼부(221)와 제2 드럼부(222)는 하우징(110)의 크기보다 작게 형성된다.The drum portion 220 is located inside the housing 110. The drum portion 220 includes a first drum portion 221 and a second drum portion 222. The first drum part 221 is located below the second drum part 222 and is formed to be spaced apart from each other. The first drum portion 221 and the second drum portion 222 are formed to be smaller than the size of the housing 110.

제1 드럼부(221)와 제2 드럼부(222)는 상하 탄성변형을 유도하기 위하여, 지름과 두께가 다양하도록 수직방향으로 배열할 수 있다. 또한, 제1 드럼부(221) 및 제2 드럼부(222)는 절연기둥(230)에 복수개로 배열하여, 파도의 움직임에 따라 발생하는 주파수에 효율적으로 반응할 수 있도록 형성할 수 있다. The first drum portion 221 and the second drum portion 222 may be arranged in a vertical direction so as to vary in diameter and thickness in order to induce vertical elastic deformation. The first drum part 221 and the second drum part 222 may be arranged in a plurality of the insulating pillars 230 so that they can efficiently react with frequencies generated by the movement of the waves.

이하 도3 내지 도4에서는 제2 드럼부(222)로 예를 들어 설명하기로 한다.
Hereinafter, the second drum unit 222 will be described with reference to FIGS. 3 to 4. FIG.

절연기둥(230)은 내부에 빈 공간이 형성된 원기둥 형태로 형성된다. 또한, 절연기둥(230)은 외부 표면이 전도성 물질로 코팅되어 있다. The insulating pillars 230 are formed in a cylindrical shape having an empty space therein. Further, the outer surface of the insulating column 230 is coated with a conductive material.

절연기둥(230)은 드럼부(220)와 수직방향으로, 대략 중앙에 위치한다. 여기서, 절연기둥(230)은 드럼부(220)와 고정하기 위하여, 복수개의 이탈방지부(231)가 형성된다. The insulating pillars 230 are positioned substantially at the center in the direction perpendicular to the drum portion 220. In order to fix the insulating column 230 to the drum 220, a plurality of separation preventing portions 231 are formed.

또한, 절연기둥(230)의 빈 공간을 통해 연결부(232)가 통과하게 된다. 연결부(232)의 일측은 회로부(240)와 연결되며, 연결부(232)의 타측은 상부에 위치하는 전도층(225)과 도전되도록 연결된다. 따라서, 연결부(232)는 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
Also, the connection part 232 passes through the empty space of the insulating column 230. One side of the connection part 232 is connected to the circuit part 240 and the other side of the connection part 232 is connected to be conductive with the conductive layer 225 located on the upper side. Therefore, the connection portion 232 is preferably formed of a conductive material.

회로부(240)는 절연기둥(230)과 전기적으로 연결되어, 드럼부(220)로부터 발생된 교류 전원을 정류한다. 또한, 회로부(240)는 정류된 전원을 저장하기 위한 충전부(250)와 전기적으로 연결될 수 있다.
The circuit unit 240 is electrically connected to the insulating column 230 to rectify AC power generated from the drum unit 220. In addition, the circuit unit 240 may be electrically connected to the charging unit 250 for storing the rectified power.

도 3은 도 2에 도시된 실시예에서 제1 하우징 내부의 평면도를 나타낸 것이다. 도 4는 도 2에 도시된 실시예에서 제1 하우징 내부의 정면도를 나타낸 것이다.
FIG. 3 shows a top plan view of the interior of the first housing in the embodiment shown in FIG. 2. FIG. 4 shows a front view of the inside of the first housing in the embodiment shown in Fig.

도 3 및 도4를 참조하면, 제2 드럼부(222)는 금속층(223), 압전체층(224), 전도층(225)으로 형성된다.
3 and 4, the second drum portion 222 is formed of a metal layer 223, a piezoelectric layer 224, and a conductive layer 225.

금속층(223)은 하부에 위치하며, 압전체층(224)과 금속층(223)의 사이에 위치하는 전도층(225)과 전도성 접착제로 결합되어 도전된다. 또한, 금속층(223)은 외부 표면이 전도성 물질로 코팅이 되어 있는 절연기둥(230)과 맞닿아 전기적으로 음극을 형성한다.
The metal layer 223 is connected to the conductive layer 225 located between the piezoelectric layer 224 and the metal layer 223 with a conductive adhesive and is electrically conductive. In addition, the metal layer 223 is in contact with the insulating column 230 whose outer surface is coated with a conductive material to electrically form a cathode.

압전체층(224)은 금속층(223)의 상부에 위치한다. 또한, 압전체층(224)은 파도의 상하방향 진동 에너지에 의해 제2 드럼부(222)가 상하로 이동할 때, 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시킨다. 또한, 압전체층(224)은 절연기둥(230)과 일정간격 이격되도록 형성되며, 서로 접촉하지 않도록 형성된다.The piezoelectric layer 224 is located on top of the metal layer 223. In addition, when the second drum portion 222 moves up and down due to the vibration energy of the wave in the up and down direction, the piezoelectric layer 224 generates electrical energy while being repeatedly deformed and restored. In addition, the piezoelectric layer 224 is formed to be spaced apart from the insulating pillars 230 by a predetermined distance, and is not contacted with each other.

여기서, 압전체층(224)은 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함할 수 있다.Here, the piezoelectric layer 224 is Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Cu (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Mn (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicone polymers and Pb (Zr, Ti) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 system, (Na, K, Li) NbO 3, (Bi, Na) 1 at least one piezoelectric material selected from the group consisting of TiO 3 system . ≪ / RTI >

전도층(225)은 절연기둥(230)과 일정간격 이격되도록 위치한다. 또한, 전도층(225)은 압전체층(224)의 상하부에 각각 코팅된다. The conductive layer 225 is spaced apart from the insulating pillar 230 by a predetermined distance. Further, the conductive layer 225 is coated on the upper and lower portions of the piezoelectric layer 224, respectively.

이하에서, 상부에 위치하는 전도층(225)는 제1 전도층으로 지칭하며, 하부금속층(223)과 압전체층(224) 사이에 위치하는 전도층(225)은 제2 전도층으로 설명하기로 한다. 제1 전도층(225)은 연결부(232)를 통해 회로부(240)와 연결되며, 양극을 형성하게 된다. 여기서, 하부금속층(223)과 제1 전도층(225)은 서로 다른 극성으로 형성되는 것이 바람직하며, 압전 변환된 신호는 교류신호로 발생되므로 전기적으로 양극, 음극은 바뀌어도 무관하다.
Hereinafter, the upper conductive layer 225 will be referred to as a first conductive layer, and the conductive layer 225 positioned between the lower metal layer 223 and the piezoelectric layer 224 will be referred to as a second conductive layer do. The first conductive layer 225 is connected to the circuit portion 240 through the connection portion 232 and forms an anode. Here, the lower metal layer 223 and the first conductive layer 225 are preferably formed to have different polarities, and the piezoelectric-converted signal is generated by the AC signal, so that the anode and the cathode may be electrically changed.

본 발명에 따른 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(200)에 의하면, 서로 다른 극성을 갖는 절연기둥과 전도층이 형성되어, 파도의 상하 진동에 따라 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 이용될 수 있다. 또한, 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치(200)는 하나 이상의 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써, 보다 많은 전기 에너지를 효율적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
According to the marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 200 according to the present invention, insulating pillars and conductive layers having different polarities are formed, and vibrational energy generated by up-down vibrations of a wave is converted into electric energy and used . In addition, the marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus 200 has an advantage that more electric energy can be efficiently obtained by converting one or more energy into electric energy.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100, 200: 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치
102, 202: 제1 압전 하베스팅 모듈
104: 제2 압전 하베스팅 모듈
110: 제1 하우징 115: 부력체
120: 지지부 130: 압전 플레이트
131: 제1 판형 몸체 132: 제1 압전 시트
133: 무게추 140: 하우징
141: 제2 하우징 142: 제3 하우징
150: 돌기부 160: 회전축
170: 압전 프로펠러 171: 제2 판형 몸체
172: 제2 압전 시트 220: 드럼부
221: 제1 드럼부 222: 제2 드럼부
223: 금속층 224: 압전체층
225: 전도층 226: 납땜
230: 절연기둥 231: 이탈방지부
232: 연결부100, 200: Hybrid piezoelectric energy harvesting device for marine
102, 202: first piezoelectric hubbing module
104: second piezoelectric hovering module
110: first housing 115: buoyant body
120: Support part 130: Piezoelectric plate
131: first plate-shaped body 132: first piezoelectric sheet
133: weight weight 140: housing
141: second housing 142: third housing
150: protrusion 160:
170: Piezoelectric propeller 171: Second plate body
172: second piezoelectric sheet 220: drum portion
221: first drum portion 222: second drum portion
223: metal layer 224: piezoelectric layer
225: conductive layer 226: soldered
230: Insulation column 231:
232: connection

Claims (23)

파도의 상하방향 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 플레이트를 포함하는 제1 압전 하베스팅 모듈; 및
상기 제1 압전 하베스팅 모듈에 결합되고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 프로펠러를 포함하는 제2 압전 하베스팅 모듈;을 포함하고,
상기 제1 압전 하베스팅 모듈은
부력체가 결합된 제1 하우징;
상기 제1 하우징 내부에 위치하는 지지부; 및
상기 지지부에 결합되며, 파도의 상하방향 진동에 의해 변형 및 복원이 반복되는 압전체를 포함하는 압전 플레이트;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
A first piezoelectric hubbing module including a piezoelectric plate that converts vibration energy of the wave in the up and down direction into electric energy; And
A second piezoelectric hovering module coupled to the first piezoelectric hovering module and including a piezoelectric propeller for converting wind energy to electrical energy,
The first piezoelectric hovering module
A first housing coupled to the buoyant body;
A support positioned within the first housing; And
And a piezoelectric plate coupled to the support part, the piezoelectric plate including a piezoelectric body which is repeatedly deformed and restored by vertical vibrations of the wave.
제1항에 있어서,
상기 제2 압전 하베스팅 모듈은
내부에 빈 공간이 형성된 하우징과,
상기 하우징 내부에 수직방향으로 배치되는 회전축과,
상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며, 압전체를 포함하는 압전 프로펠러와,
상기 압전 프로펠러의 회전반경에 오버랩 되도록 상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 압전 프로펠러의 압전체가 변형 및 복원을 반복하도록 하는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 1,
The second piezoelectric hovering module
A housing having an empty space therein,
A rotating shaft disposed vertically inside the housing;
A piezoelectric propeller coupled to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, the piezoelectric propeller including a piezoelectric body;
The marine hybrid piezoelectric energy harvesting device, characterized in that it comprises a protrusion disposed inside the housing so as to overlap the rotation radius of the piezoelectric propeller, so that the piezoelectric body of the piezoelectric propeller repeats deformation and restoration.
제1항에 있어서,
상기 부력체는
물보다 비중이 작은 재질 또는 내부에 공기가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 1,
The buoyant body
Characterized in that a material having a specific gravity smaller than that of water or air is filled in the inside of the hybrid piezoelectric energy harvesting device.
제1항에 있어서,
상기 압전 플레이트는
복수의 상하방향 진동수 대역에 응답이 가능하도록, 길이가 서로 다른 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 1,
The piezoelectric plate
Hybrid marine piezoelectric energy harvesting device, characterized in that formed in a plurality of different lengths so as to be able to respond to the plurality of vertical frequency bands.
제1항에 있어서,
상기 압전 플레이트는
캔틸레버 형태로 상기 지지부에 고정되며, 진동에 의하여 탄성 운동 하는 제1 판형 몸체와,
상기 제1 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 제1 판형 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 제1 압전 시트를 포함하고,
상기 제1 판형 몸체 하부에는 무게추가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 1,
The piezoelectric plate
A first plate-shaped body fixed to the support portion in a cantilever shape and elastically moving by vibration,
A first piezoelectric sheet disposed on one side or both sides of the first plate-shaped body and generating alternating current power while repeating deformation and restoration by elastic movement of the first plate-shaped body,
Hybrid piezoelectric energy harvesting device for marine, characterized in that the weight is coupled to the lower portion of the first plate-shaped body.
제5항에 있어서,
상기 제1 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 5,
The first piezoelectric sheet
Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1 / 3 Nb 2/3] O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Cu (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3 ] O 3 + Mn (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti ) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 system, (Na, K, Li) NbO 3 , (Bi, Na) TiO 3 system comprising at least one piezoelectric material selected from Hybrid Piezoelectric Energy Harvesting Device.
제2항에 있어서,
상기 회전축은
양끝단으로 베어링이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The rotating shaft
Marine piezoelectric energy harvesting device, characterized in that the bearing is further formed at both ends.
제2항에 있어서,
상기 하우징은
내부에 빈 공간이 형성되고, 상기 제1 하우징의 상부에 위치하는 제2 하우징; 및
상기 제2 하우징의 상부에 위치하는 제3 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The housing
A second housing having an empty space formed therein and positioned above the first housing; And
The marine hybrid piezoelectric energy harvesting device comprising a; a third housing located above the second housing.
제8항에 있어서,
상기 회전축은
상기 제2 하우징 및 상기 제3 하우징을 관통하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
9. The method of claim 8,
The rotating shaft
The marine piezoelectric energy harvesting device, characterized in that penetrating through the second housing and the third housing.
제2항에 있어서,
상기 압전 프로펠러는
일측이 캔틸레버 형태로 상기 회전축에 고정되며, 타측이 상기 돌기부와 접촉에 의하여 탄성 운동 하는 제2 판형 몸체와,
상기 제2 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 제2 판형 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 제2 압전 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The piezoelectric propeller
A second plate-shaped body having one side fixed to the rotating shaft in a cantilever shape and the other side elastically moving by contact with the protrusion part;
It is disposed on one side or both sides of the second plate-shaped body, and marine hybrid piezoelectric energy, characterized in that it comprises a second piezoelectric sheet for generating alternating power while repeating the deformation and restoration by the elastic movement of the second plate-shaped body. Harvesting device.
제10항에 있어서,
상기 제2 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 10,
The second piezoelectric sheet
Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1 / 3 Nb 2/3] O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Cu (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3 ] O 3 + Mn (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti ) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 system, (Na, K, Li) NbO 3 , (Bi, Na) TiO 3 system comprising at least one piezoelectric material selected from Hybrid Piezoelectric Energy Harvesting Device.
파도의 상하방향 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 플레이트를 포함하는 제1 압전 하베스팅 모듈; 및
상기 제1 압전 하베스팅 모듈에 결합되고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 프로펠러를 포함하는 제2 압전 하베스팅 모듈;을 포함하고,
상기 제1 압전 하베스팅 모듈은
부력체가 결합된 제1 하우징;
상기 제1 하우징 내부에 위치하며, 파도의 상하방향 진동 에너지에 의해 변형 및 복원이 반복되면서 전기 에너지를 발생시키는 드럼부; 및
상기 드럼부의 중앙에 위치하며, 연결부가 통과하도록 내부에 빈 공간이 형성된 절연기둥;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
A first piezoelectric hubbing module including a piezoelectric plate that converts vibration energy of the wave in the up and down direction into electric energy; And
A second piezoelectric hovering module coupled to the first piezoelectric hovering module and including a piezoelectric propeller for converting wind energy to electrical energy,
The first piezoelectric hovering module
A first housing coupled to the buoyant body;
A drum unit positioned inside the first housing and generating electrical energy while being repeatedly deformed and restored by vibration energy of the wave in the up and down direction; And
Located in the center of the drum portion, the insulating pillar formed in the empty space therein so that the connection portion; Marine hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus comprising a.
제12항에 있어서,
상기 제2 압전 하베스팅 모듈은
내부에 빈 공간이 형성된 하우징과,
상기 제1 하우징 내부에 수직방향으로 배치되는 회전축과,
상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며, 압전체를 포함하는 압전 프로펠러와,
상기 압전 프로펠러의 회전반경에 오버랩 되도록 상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 압전 플레이트의 압전체가 변형 및 복원을 반복하도록 하는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The second piezoelectric hovering module
A housing having an empty space therein,
A rotating shaft disposed vertically inside the first housing;
A piezoelectric propeller coupled to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, the piezoelectric propeller including a piezoelectric body;
The marine hybrid piezoelectric energy harvesting device, characterized in that it comprises a projection disposed inside the housing so as to overlap the rotation radius of the piezoelectric propeller, so that the piezoelectric body of the piezoelectric plate repeats deformation and restoration.
제12항에 있어서,
상기 부력체는
물보다 비중이 작은 재질 또는 내부에 공기가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The buoyant body
Characterized in that a material having a specific gravity smaller than that of water or air is filled in the inside of the hybrid piezoelectric energy harvesting device.
제12항에 있어서,
상기 절연기둥은
상기 드럼부를 고정하도록, 일정간격 이격되어 복수개의 이탈방지부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The insulation pillar
Wherein a plurality of separation preventing portions are formed at predetermined intervals to fix the drum portion.
제12항에 있어서,
상기 드럼부는
제1 드럼부와
상기 제1 드럼부의 상부에 위치하며, 상기 제1 드럼부보다 지름이 큰 제2 드럼부로 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The drum portion
The first drum portion
And a second drum portion located above the first drum portion and having a larger diameter than the first drum portion.
제12항에 있어서,
상기 드럼부는
최하부에 위치하는 금속층;
상기 금속층의 상부에 위치하는 압전체층; 및
상기 압전체층의 상부 및 하부에 각각 위치하는 전도층;으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The drum portion
A metal layer located at the lowermost part;
A piezoelectric layer disposed on the metal layer; And
Hybrid piezoelectric energy harvesting apparatus for marine, characterized in that formed in; the conductive layer located on the upper and lower portions of the piezoelectric layer, respectively.
제17항에 있어서,
상기 압전체층은
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
18. The method of claim 17,
The piezoelectric layer
Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1 / 3 Nb 2/3] O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Cu (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3 ] O 3 + Mn (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti ) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 system, (Na, K, Li) NbO 3 , (Bi, Na) TiO 3 system comprising at least one piezoelectric material selected from Hybrid Piezoelectric Energy Harvesting Device.
제13항에 있어서,
상기 회전축은
양끝단으로 베어링이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 13,
The rotating shaft
Marine piezoelectric energy harvesting device, characterized in that the bearing is further formed at both ends.
제13항에 있어서,
상기 하우징은
내부에 빈 공간이 형성되고, 상기 제1 하우징의 상부에 위치하는 제2 하우징; 및
상기 제2 하우징의 상부에 위치하는 제3 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 13,
The housing
A second housing having an empty space formed therein and positioned above the first housing; And
The marine hybrid piezoelectric energy harvesting device comprising a; a third housing located above the second housing.
제13항에 있어서,
상기 회전축은
상기 제2 하우징 및 상기 제3 하우징을 관통하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 13,
The rotating shaft
The marine piezoelectric energy harvesting device, characterized in that penetrating through the second housing and the third housing.
제12항에 있어서,
상기 압전 프로펠러는
일측이 캔틸레버 형태로 상기 회전축에 고정되며, 타측이 상기 돌기부와의 접촉에 의하여 탄성 운동 하는 제2 판형 몸체와,
상기 제2 판형 몸체의 일면 또는 양면에 배치되며, 상기 제2 판형 몸체의 탄성 운동에 의해 변형 및 복원을 반복하면서 교류 전원을 발생시키는 제2 압전 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 12,
The piezoelectric propeller
A second plate-shaped body having one side fixed to the rotating shaft in a cantilever shape and the other side elastically moving by contact with the protrusion part;
It is disposed on one side or both sides of the second plate-shaped body, and marine hybrid piezoelectric energy, characterized in that it comprises a second piezoelectric sheet for generating alternating power while repeating the deformation and restoration by the elastic movement of the second plate-shaped body. Harvesting device.
제22항에 있어서,
상기 제2 압전 시트는
Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2 /3]O3+Cu(O), Pb(Zr,Ti)O3＋Pb[(Zn,Ni)1/3Nb2/3]O3+Mn(O), Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머, (Na, K)NbO3계, (Na, K, Li)NbO3, (Bi, Na)TiO3계 중에서 선택되는 1종 이상의 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양용 하이브리드 압전 에너지 하베스팅 장치.The method of claim 22,
The second piezoelectric sheet
Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Zn, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb (Ni, Nb) O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1 / 3 Nb 2/3] O 3, Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3] O 3 + Cu (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + Pb [(Zn, Ni) 1/3 Nb 2/3 ] O 3 + Mn (O), Pb (Zr, Ti) O 3 + PVDF polymer, Pb (Zr, Ti) O 3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti ) O 3 + epoxy polymer, (Na, K) NbO 3 system, (Na, K, Li) NbO 3 , (Bi, Na) TiO 3 system comprising at least one piezoelectric material selected from Hybrid Piezoelectric Energy Harvesting Device.
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