KR20140145931A - Piezoelectric Energy Harvester using air flow by running train in tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
터널에서 이동하는 철도차량에 의한 공기 흐름을 이용한 압전 발전 장치가 개시된다. 보다 구체적으로, 터널에서 이동하는 철도차량에 의해 공기의 흐름이 발생되며, 이 공기의 흐름을 이용하여 터널 상면부 혹은 측면부 혹은 하면부에 설치된 압전 발전 장치를 진동시켜 에너지를 수확하는 압전 발전 장치가 개시된다.
A piezoelectric power generation apparatus using air flow by a railway vehicle moving in a tunnel is disclosed. More specifically, a piezoelectric power generating apparatus for generating energy by generating a flow of air by a railway vehicle moving in a tunnel, and vibrating a piezoelectric power generator installed on a top surface, a side surface or a bottom surface of the tunnel using the air flow .
철도가 지나가는 터널 내부에는 여러 가지 장치가 설치되어 있으며, 그 중 전기를 이용한 각종 장치가 사용되고 있다. 전기를 이용한 장치는 외부 전원이 필요하며 이것은 대부분 발전소를 통해 공급되는 상업용 전력을 이용하고 있다. 이러할 경우, 광범위한 배선문제가 필요하다.Various devices are installed inside a tunnel through which a railway passes, and various devices using electricity are used. Electric devices require external power sources, most of which use commercial power supplied by power plants. In this case, extensive wiring problems are required.
이러한 문제점은 전기를 이용한 각종 장치에 독립 전원을 설치하여 해결할 수 있다. 이 독립 전원은 각종 베터리를 사용할 수 있으나, 베터리의 경우 주기적인 교체가 필수적이며 이로인한 각종 환경오염 문제를 야기시킨다. These problems can be solved by installing independent power sources for various devices using electricity. This independent power supply can use various batteries, but periodic replacement is necessary for the batteries, which causes various environmental pollution problems.
공개특허(제10-2013-0009580호)는 복수 개의 압전소자를 직렬 혹은 병렬의 집적 구조로 구성하거나 복수 개의 압전소자를 단층 또는 다층 구조로 구성하는 수류를 이용한 압전 하베스팅 시스템을 제공한다.
The patent (No. 10-2013-0009580) provides a piezoelectric harvesting system using a water current in which a plurality of piezoelectric elements are constituted by a series or parallel integrated structure or a plurality of piezoelectric elements are constituted by a single layer or a multilayer structure.
일 실시예에 따른 목적은, 터널 내부에서 이동하는 철도차량에 의해 발생되는 공기의 흐름을 이용한 압전 발전 장치를 제공하는 것이다.An object of an embodiment of the present invention is to provide a piezoelectric power generation apparatus using a flow of air generated by a railway vehicle moving in a tunnel.
또한, 일 실시예에 따른 다른 목적은, 제시된 공기의 흐름을 이용하여, 에너지 전달과정을 통해, 최종적으로 PZT와 PVDF를 진동시켜 전기 에너지 수확이 가능한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a device capable of ultimately vibrating PZT and PVDF through an energy transfer process using the proposed air flow to harvest electric energy.
또한, 일 실시예에 따른 다른 목적은, 복수 개의 압전소자를 직렬 혹은 병렬로 직접하여 주어진 힘이 최대한 수확될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a device in which a given force can be harvested as much as possible by directing a plurality of piezoelectric elements in series or in parallel.
일 실시예에 따른 압전 발전 장치는, 공기의 흐름에 의한 외력에 노출되고 진동할 수 있는 공기저항부, 자체적인 탄성력을 구비하고 압전소자가 부착되는 고정부, 저장기기, 정류기기, 부하기기 중 적어도 하나를 포함하는 적용부를 포함하고, 상기 압전 발전 장치는 고정 기반 요소에 고정되고, 상기 고정부는 상기 공기저항부가 진동할 때 함께 진동하여 압전소자를 통한 에너지 수확이 가능할 수 있다. The piezoelectric power generation device according to one embodiment includes an air resistance portion that is exposed to an external force by the flow of air and can vibrate, a fixing portion to which a piezoelectric element is attached, a storage device, a rectifier device, Wherein the piezoelectric power generating device is fixed to the fixed base element, and the fixing part is capable of vibrating together when the air resistance part vibrates to enable energy harvesting through the piezoelectric element.
일측에 따르면, 상기 공기의 흐름은 철도차량이 지나가는 터널 이외에 다양한 교통수단 및 이동체가 지나가는 터널 및 벽면에서 발생하며, 이러한 교통수단 및 이동체가 지나가는 터널에 상기 압전 발전 장치가 적용 가능하다. 여기서, 상기 벽면은 상, 하, 측면의 모든 면 또는 일부 면일 수 있다. According to one aspect, the air flow occurs in a tunnel and a wall surface through which various transportation means and moving objects pass, in addition to a tunnel through which a railway vehicle passes, and the piezoelectric power generation device is applicable to such a tunnel through which the transportation means and the moving object pass. Here, the wall surface may be all or some of the upper, lower, and side surfaces.
일측에 따르면, 상기 적용부는 시각화기기를 더 포함하고, 상기 공기저항부와 상기 시각화기기의 거리는 이동체의 이동 속도에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 철도차량 및 이동체의 이동 속도를 고려하여 공기저항부와 시각 장치를 부하로 사용한 적용부 사이의 거리를 선택할 수 있다. 상기 적용부는 시각장치를 더 포함하고, 이동체에 탑승한 사람이 시각 장치를 통해 시각 정보를 받을 수 있는 최적거리를 고려하여 공기저항부와 적용부 사이의 거리를 선택할 수 있다.According to one aspect, the application unit may further include a visualization unit, and the distance between the air resistance unit and the visualization unit may be selected according to the moving speed of the moving object. For example, the distance between the air resistance portion and the application portion using the visual device as the load can be selected in consideration of the moving speed of the railway vehicle and the moving object. The application unit may further include a visual device, and the distance between the air resistance unit and the application unit may be selected in consideration of an optimum distance at which a person on board the mobile device can receive visual information through the visual device.
일측에 따르면, 상기 압전소자는 PVDF 또는 PZT 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 고정부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the piezoelectric element includes at least one of PVDF and PZT, and the fixing portion may be made of plastic, metal, or cloth, which can generate various vibrations by an external force of an air flow, .
일측에 따르면, 상기 공기저항부의 형태는 직각, 원, 삼각 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the shape of the air resistance portion may be various shapes such as a right angle, a circle, and a triangle.
일측에 따르면, 상기 고정부의 배치는 상기 공기저항부를 고정할 수 있는 범위 안에서 다양하게 배치할 수 있다.According to one aspect, the arrangement of the fixing portions can be variously arranged within a range in which the air resistance portion can be fixed.
일측에 따르면, 상기 공기저항부는 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 PVDF 또는 PZT 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 공기저항부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the air resistance section includes a piezoelectric element, and the piezoelectric element includes at least one of PVDF and PZT. The air resistance section may be formed of plastic, metal, Can be used alone or in combination.
일측에 따르면, 상기 공기저항부와 상기 고정부 사이, 상기 공기저항부 고정부와 벽 사이를 고정하는 방법은 접착제, 못, 볼트 등 다양한 방법으로 가능하다.According to one aspect, a method of fixing the air resistance portion and the fixing portion between the air resistance portion and the fixing portion and the wall may be performed by various methods such as an adhesive, a nail, and a bolt.
일측에 따르면, 상기 공기저항부에 포함되는 PVDF 및 PZT는 단수 혹은 복수 개 사용 가능하며, 복수 개 사용시 적층, 접합 등의 다양한 방법으로 배치할 수 있다. 또한 그 구성을 병렬, 직렬, 직병렬 혼합 방법으로 다양하게 구성할 수 있다. According to one aspect, PVDF and PZT included in the air resistance portion can be used singly or plurally, and when a plurality of PVDF and PZT are used, they can be arranged by various methods such as lamination and bonding. In addition, the configuration can be variously configured by parallel, serial, and serial / parallel mixing methods.
일측에 따르면, 상기 적용부의 경우 저장기기, 정류기기, 부하기기 등의 다양한 장치로 용도에 맞게 사용할 수 있다. 상기 적용부는 저장기기, 정류기기, 부하기기 등을 각각 단독으로 혹은 혼합하여 내부에 설치할 수 있다.According to one aspect, in the case of the application part, various devices such as a storage device, a rectifier device, and a load device can be suitably used. The application unit can be installed in the storage device, the rectifier device, the load device, etc., singly or in combination.
일측에 따르면, PVDF와 PZT에서 수확된 전기의 형태가 다를 수 있으므로 상기 적용부를 달리하여 구분하여 사용할 수도 있다.According to one side, since the form of electricity harvested from PVDF and PZT may be different, the application part may be used separately.
한편, 일 실시예에 따른 터널에서 이동하는 철도차량에 의한 공기 흐름을 이용한 압전 발전 장치는 공기의 흐름에 의한 외력에 노출되어 있고 그 외력에 의해 진동할 수 있는 수확부, 수확부에서 생산된 전력을 다양한 용도로 사용할 수 있는 적용부를 포함한다. 이 때, 적용부는 저장기기, 정류기기, 부하기기 등의 다양한 장치로 용도에 맞게 사용할 수 있다. Meanwhile, the piezoelectric power generation apparatus using the air flow generated by the railway vehicle moving in the tunnel according to an embodiment of the present invention is a device that is exposed to an external force by the flow of air and is capable of vibrating by the external force. Which can be used for various purposes. At this time, the application part can be used in various devices such as a storage device, a rectifier device, and a load device to suit the application.
일측에 따르면, 상기 수확부는 공기 흐름에 의한 외력을 흡수하는 공기저항부, 공기저항부를 터널의 벽면과 고정할 수 있는 고정부를 포함한다. According to one aspect, the harvesting section includes an air resistance section for absorbing an external force by an air flow, and a fixing section for fixing the air resistance section to a wall surface of the tunnel.
일측에 따르면, 상기 공기저항부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 소재로 사용될 수 있으며, 상기 공기저항부 고정부는 상기 공기저항부의 진동에 의해 변형 및 복원 될 수 있는 일정한 탄성을 지닌 재료로 구성된다. According to one aspect of the present invention, the air resistance unit may be used as a material such as plastic, metal, cloth, or the like in which various vibrations may be generated by an external force of an air flow, and the air resistance unit fixing unit may be deformed and restored And is made of a material having a certain elasticity.
일측에 따르면, 상기 공기저항부는 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 PVDF 또는 PZT 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 공기저항부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the air resistance section includes a piezoelectric element, and the piezoelectric element includes at least one of PVDF and PZT. The air resistance section may be formed of plastic, metal, Can be used alone or in combination.
일측에 따르면, 상기 고정부는 변형 및 복원이 반복적으로 가능한 일정한 탄성을 지닌 플라스틱, 금속 등과 같은 재료와 함께 PZT를 접착하는 방식으로 혼합사용할 수 있다. PZT가 포함된 상기 고정부는 상기 공기저항부가 공기 흐름의 외력에 의해 진동할 때 함께 진동하여 PZT를 통한 에너지 수확이 가능하다. According to one aspect, the fixing portion can be mixed and used in such a manner that the PZT is adhered together with a material such as plastic, metal, or the like having constant elasticity in which deformation and restoration are repeatedly possible. The fixing part including PZT vibrates together when the air resistance part is vibrated by the external force of the air flow, and energy can be harvested through the PZT.
일측에 따르면, 상기 적용부는 시각화기기를 포함하고, 상기 시각화기기는 상기 수확부 후단에 설치되어, 상기 터널 내로 지나가는 열차로부터의 공기 흐름에 의해 상기 수확부가 전력을 발생시키고, 상기 전력에 의해 상기 시각화기기가 작동할 수 있다.
According to one aspect, the application includes a visualization device, the visualization device being disposed downstream of the harvesting section, the harvesting section generating power by air flow from a train passing into the tunnel, The unit can be operated.
일 실시예에 따르면, 독립 전원으로 사용되는 베터리의 환경오염 문제를 해결하기 위해 유용하고, 보다 구체적으로 반영구적 사용이 가능하여 교체의 필요성이 배터리의 그것과 비교해 현저히 적으므로 이로 인해 환경오염 문제를 줄일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is useful for solving the environmental pollution problem of a battery used as an independent power source, and more specifically, it can be used semi-permanently, so that the necessity of replacement is considerably smaller than that of a battery, .
또한, 열차의 이동에 의해 생성되는 공기의 흐름을 이용한 발전이므로 버려지는 에너지를 수확하여 발전하는 방식이기에 친환경적이다.
In addition, it is environmentally friendly because it is generated by the flow of air generated by the movement of trains, and is generated by harvesting abandoned energy.
도 1은 기차가 터널을 지나가는 상황에서 터널의 벽면에 달린 압전 발전 장치를 나타낸 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널에서 이동하는 철도차량에 의한 공기 흐름을 이용한 압전 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도3은 삼각형, 원형, 오각형의 형상을 나타낸 압전 발전 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 압전 발전 장치의 공기저항부에 압전소자가 배열된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 압전 발전 장치의 고정부를 확대한 확대도이다.1 is a perspective view schematically showing a piezoelectric power generating apparatus mounted on a wall surface of a tunnel when a train passes through a tunnel.
FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a piezoelectric power generation apparatus using an air flow by a railway vehicle moving in a tunnel according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 3 is a perspective view schematically showing a piezoelectric power generating device showing a shape of a triangle, a circle, and a pentagon.
4 is a perspective view schematically showing a piezoelectric element arranged in an air resistance portion of a piezoelectric power generator.
5 is an enlarged view showing an enlarged view of a fixed portion of the piezoelectric power generating device.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.
일 실시예에 따른 터널에서 이동하는 철도차량에 의한 공기 흐름을 이용한 압전 발전 장치(100)는 상기 공기 흐름을 외력으로 하여 에너지를 수확한 뒤, 그 에너지를 저장 및 즉각적인 사용을 할 수 있다.The piezoelectric
도1은 기차(M)가 터널(T)을 지나가는 상황에서 터널의 벽면에 달린 압전 발전 장치(100)를 나타낸 개략적으로 나타낸 사시도이다. 상기 공기의 흐름은 기차가 지나가는 터널 이외에 다양한 교통수단 및 이동체가 지나가는 터널 및 벽면에서 발생하며, 이러한 교통수단 및 이동체가 지나가는 터널에 상기 압전 발전 장치를 부착할 수 있다. 여기서, 상기 벽면은 상, 하, 측면의 모든 면 또는 일부 면일 수 있다.1 is a perspective view schematically showing a
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널에서 이동하는 철도차량에 의한 공기 흐름을 이용한 압전 발전 장치(100)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 2 is a perspective view schematically illustrating a piezoelectric
일 실시예에 따르면, 공기의 흐름에 의한 외력에 노출되어 있고 그 외력에 의해 진동할 수 있는 수확부(140), 상기 수확부(140)에서 생산된 전력을 다양한 용도로 사용할 수 있는 적용부(112)를 포함한다. 상기 수확부(140)는 공기 흐름에 의한 외력을 흡수하는 공기저항부(110), 상기 공기저항부(110)를 고정기반요소에 고정할 수 있는 고정부(111)를 포함한다. 상기 공기저항부(110) 또는 상기 고정부(111)에는 압전소자(120)가 부착되고, 상기 압전소자(120)는 상기 적용부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a
여기서, 상기 적용부(112)는 저장기기, 정류기기, 부하기기 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 공기저항부(110) 또는 고정부(111)에 부착된 압전소자는(120) 연결부(130)에 의하여 상기 적용부(112)에 연결된다. 상기 압전 발전 장치는 고정 기반 요소에 고정되고, 상기 공기저항부 고정부(111)는 상기 공기저항부(110)가 진동할 때 함께 진동하여 압전소자(120)를 통한 에너지 수확이 가능하다. 상기 공기저항부(110)가 공기의 흐름에 의해 진동할 때, 상기 고정부는 상기 공기저항부(110)를 철도차량이 지나가는 터널의 벽에 고정시킬 수 있다. Here, the
상기 적용부(112)의 경우 저장기기, 정류기기, 부하기기 등의 다양한 장치로 용도에 맞게 사용할 수 있다. 전기 에너지를 저장하여 추후에 사용하거나, 축척하여 높은 전력을 요구하는 장치에 사용하기 위해선 저장 장치에 저장을 해야 하며, 저장을 위해선 먼저 정류 장치를 거치는 것이 필수적이다. 이에 사용하는 용도에 따라 상기 적용부(112)는 저장기기, 정류기기, 부하기기 등을 각각 단독으로 혹은 혼합하여 내부에 설치할 수 있다. In the case of the
여기서, 수확된 에너지는 여러 가지 발광(light emitting) 혹은 디스플레이(display) 장치에 인가하여 즉각적인 사용이 가능하며, 혹은 저장하여 여러 가지 전기기기를 작동시킬 수 있다. Here, the harvested energy can be applied to various light emitting or display devices to be used instantly, or stored, to operate various electric devices.
도3은 삼각형, 원형, 오각형의 형상을 나타낸 압전 발전 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 상기 공기저항부의 형태는 직각, 원, 삼각 등 다양한 형태로 구성할 수 있다. 또한, 상기 고정부(111)의 배치는 상기 공기저항부의 형상에 대응하여 달라질 수 있고, 상기 공기저항부(110)를 고정할 수 있는 범위 안에서 다양하게 배치할 수 있다.Fig. 3 is a perspective view schematically showing a piezoelectric power generating device showing a shape of a triangle, a circle, and a pentagon. The shape of the air resistance portion may be various shapes such as a right angle, a circle, and a triangle. The arrangement of the fixing
도4는 압전 발전 장치(110)의 공기저항부에 압전소자가 배열된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 공기저항부(110)는 공기 흐름에 의한 외력을 받아 진동과 같은 임의의 운동을 일으키게 된다. 상기 공기저항부(110)는 압전소자(120)를 포함하고, 상기 압전소자는 PVDF(121) 또는 PZT(122) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 공기저항부(110)는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있다. 공기 흐름에 의한 외력으로 압전소자(120)가 포함된 공기저항부(110)가 진동할 시, 압전소자(120)를 통한 에너지 수확이 가능하다. 수확된 에너지는 연결부(130)를 통해 적용부(112)에 전달된다. 4 is a perspective view schematically showing a state in which piezoelectric elements are arranged in an air resistance portion of the
일측에 따르면, 상기 적용부(112)는 시각화기기를 더 포함하고, 상기 공기저항부(110)와 상기 시각화기기의 거리는 이동체의 이동 속도에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 철도차량 및 이동체의 이동 속도를 고려하여 공기저항부(110)와 시각 장치를 부하로 사용한 적용부 사이의 거리를 선택할 수 있다. 상기 적용부(112)는 시각장치를 더 포함하고, 이동체에 탑승한 사람이 시각 장치를 통해 시각 정보를 받을 수 있는 최적거리를 고려하여 공기저항부와 적용부 사이의 거리를 선택할 수 있다.According to one aspect, the
도5는 압전 발전 장치(100)의 고정부를 확대한 확대도이다. 상기 고정부(111)의 경우 공기저항부(110)의 진동에 의해 변형 및 복원 될 수 있는 일정한 탄성을 지닌 재료로 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 압전소자(120)는 PVDF(121) 또는 PZT(122) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 고정부(111)는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료를 단독 혹은 혼합하여 이용할 수 있으며, 그 형태는 판 형태, 원통형태 등 다양한 형태로 제작가능하나, 상기 PZT(122)의 경우 판(plate) 형태로 제작하여야 에너지 수확 측면에서 효과적이다. 5 is an enlarged view of the fixed portion of the
일 실시예에서 사용되는 압전 물질로는 폴리불화 비닐라덴(PVDF) 및 티탄산 지르콘산 연(PZT)이 있다. PVDF는 압전 변형상수가 수정의 10배, 탄성률이 낮기 때문에 압전 응력상수가 종래의 압전결정의 값을 크게 능가하고 있다. 헤드폰이나 마이크로폰, 스피커, 키보드 스위치 등에 이용되고 있다. 압전 착화소자로서 가스레인지, 라이터 등의 점화기에, 진동자로서 초음파 세척기에 이용된다. 그리고 어군 탐지기와 초음파 현미경의 검출기로서도 이용되고 있다. 세라믹 필터로서의 용도는 통신기, FM, TV용 등 다양하다. 초전성의 이용 예로는 전자레인지의 적외선 온도센서가 있다The piezoelectric materials used in one embodiment include polyvinylidene fluoride (PVDF) and titanate zirconate (PZT). The piezoelectric constant of PVDF is 10 times that of crystal and the elastic modulus is low, so that the piezoelectric stress constant greatly exceeds the value of the conventional piezoelectric crystal. Headphones, microphones, speakers, keyboard switches, and the like. A piezo-electric element, an igniter such as a gas range and a lighter, and an ultrasonic cleaner as a vibrator. It is also used as a detector for fish finder and ultrasonic microscope. Applications as a ceramic filter are various for communication equipment, FM and TV. An example of the use of superconductivity is the infrared temperature sensor of a microwave oven
PZT(120)가 포함된 상기 공기저항부 고정부(111)는 상기 공기저항부(110)가 진동할 때 함께 진동하여 PZT(120)를 통한 에너지 수확이 가능하다. 수확된 에너지는 상기 PVDF에서 수확된 에너지와 마찬가지로 연결부(130)를 통해 적용부(112)에 전달된다. PVDF와 PZT(120)에서 수확된 전기의 형태가 다를 수 있으므로 상기 적용부(112)를 달리하여 구분하여 사용할 수도 있다. The air resistance
상기 압전 발전 장치(100)는, 철도차량 및 이동체의 이동 속도를 고려하여 공기저항부와 시각 장치를 부하로 사용한 적용부(112) 사이의 거리를 선택할 수 있다. 상기 적용부는 시각장치를 더 포함하고, 이동체에 탑승한 사람이 시각 장치를 통해 시각 정보를 받을 수 있는 최적거리를 고려하여 공기저항부(110)와 적용부(112) 사이의 거리를 선택할 수 있다.The piezoelectric
한편, 전술한 압전 발전 장치(100)는, 터널 내에서 터널의 내벽에 부착될 수도 있지만, 예를 들면 터널의 상부벽으로부터 내측으로 함몰 형성된 캐비티에 부착될 수도 있다. 이의 경우, 철도차량의 이동 시 공기저항을 이용하여 압전 발전 장치의 에너지 생성을 상대적으로 증대시킬 수 있다. On the other hand, the above-described
앞에서 기술한 실시예에 따르면, 이동체가 터널 내를 통과하는 동안 상당히 큰 에너지를 품은 바람을 발생시키게 되며, 이러한 에너지를 전기적으로 축적하는 것은 외부적으로 공급해야 하는 에너지의 사용을 줄여줄 것이며, 따라서 에너지 사용의 효율을 높일 수 있다.According to the embodiment described above, the moving body generates a wind having a considerably large energy while passing through the tunnel, and the electric accumulation of such energy will reduce the use of energy to be externally supplied, The efficiency of energy use can be increased.
한편, 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100: 압전 발전 장치
110: 공기저항부
111: 공기저항부 고정부
112: 적용부
120: 압전소자
121: PVDF
122: PZT
130: 연결부
140: 수확부100: Piezoelectric generator
110: air resistance portion
111: air resistance portion fixing portion
112: Application section
120: piezoelectric element
121: PVDF
122: PZT
130:
140: Harvest section
Claims (10)
공기의 흐름에 의한 외력에 노출되고 진동할 수 있는 공기저항부;
자체적인 탄성력을 구비하고 압전소자가 부착되며, 상기 공기저항부를 고정기반 요소에 고정하는 고정부; 및
저장기기, 정류기기, 부하기기 중 적어도 하나를 포함하는 적용부;
를 포함하고,
상기 압전 발전 장치는 상기 고정 기반 요소에 고정되고, 상기 공기저항부 고정부는 상기 공기저항부가 진동할 때 함께 진동하여 압전소자를 통한 에너지 수확이 가능한 압전 발전 장치.
1. A piezoelectric power generation apparatus using air flow,
An air resistance part which is exposed to an external force due to the flow of air and can vibrate;
A fixing part having a self-elastic force and attached with a piezoelectric element, the fixing part fixing the air resistance part to the fixed base element; And
An application unit including at least one of a storage device, a rectifier device, and a load device;
Lt; / RTI >
Wherein the piezoelectric power generation device is fixed to the fixed base element, and the air resistance portion fixing portion vibrates together when the air resistance portion vibrates, so that energy can be harvested through the piezoelectric element.
상기 고정 기반 요소는 기차, 또는 자동차를 포함한 이동체가 지나가는 터널의 내면에 부착되는 압전 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fixed base element is attached to an inner surface of a tunnel through which a moving object including a train or an automobile passes.
상기 적용부는 시각화기기를 더 포함하고, 상기 공기저항부와 상기 시각화기기의 거리는 이동체의 이동 속도에 따라 선택될 수 있는 압전 발전 장치.
The method according to claim 1 or 2, wherein
Wherein the application unit further includes a visualization device, and the distance between the air resistance unit and the visualization device can be selected according to the moving speed of the moving object.
상기 압전소자는 PVDF 또는 PZT 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 고정부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등의 재료로 구성될 수 있는 압전 발전 장치.
The method according to claim 1 or 2, wherein
Wherein the piezoelectric element includes at least one of PVDF and PZT, and the fixing portion can be made of a material such as plastic, metal, cloth, or the like that can generate various vibrations due to an external force of air flow.
상기 PVDF 또는 PZT를 적층, 접합 등의 방법으로 배치하고, 구성을 병렬, 직렬, 직병렬 혼합 방법으로 구성할 수 있는 압전 발전 장치.
The method of claim 4, wherein
Wherein the PVDF or PZT is arranged by a method such as lamination or joining, and the constitution can be constituted by parallel, series, and serial / parallel mixing methods.
상기 공기저항부는 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 PVDF 또는 PZT 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 공기저항부는 공기 흐름의 외력에 의해 각종 진동이 발생될 수 있는 플라스틱, 금속, 천 등으로 구성될 수 있는 압전 발전 장치.
The method according to claim 1 or 2, wherein
The air resistance section may include a piezoelectric element, and the piezoelectric element may include at least one of PVDF and PZT. The air resistance section may be formed of plastic, metal, cloth, or the like, Piezoelectric power generation device.
공기의 흐름에 의한 외력에 노출되고 상기 외력에 의해 진동하여 전력을 발생시키는 수확부; 및
상기 수확부에서 생산된 전력을 이용할 수 있는 적용부;
를 포함하고, 상기 압전 발전 장치는 철도가 지나가는 터널 벽에 고정되는 압전 발전 장치.
1. A piezoelectric power generator using air flow by a moving body,
A harvesting unit which is exposed to an external force by the flow of air and vibrates by the external force to generate electric power; And
An application unit operable to use electric power generated by the harvesting unit;
Wherein the piezoelectric power generation device is fixed to a wall of a tunnel through which the railway passes.
상기 수확부는 공기 흐름에 의한 외력을 흡수하는 공기저항부, 및 상기 공기저항부를 상기 터널 벽에 고정할 수 있는 고정부를 포함하는 압전 발전 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the harvesting section includes an air resistance section for absorbing an external force by air flow, and a fixing section for fixing the air resistance section to the tunnel wall.
상기 공기저항부 또는 상기 고정부에는 압전소자가 부착되고, 상기 압전소자는 상기 적용부와 전기적으로 연결되는 , 압전 발전 장치.
9. The method of claim 8,
A piezoelectric element is attached to the air resistance portion or the fixing portion, and the piezoelectric element is electrically connected to the application portion.
상기 적용부는 시각화기기를 포함하고, 상기 시각화기기는 상기 수확부 후단에 설치되어, 상기 터널 내로 지나가는 열차로부터의 공기 흐름에 의해 상기 수확부가 전력을 발생시키고, 상기 전력에 의해 상기 시각화기기가 작동할 수 있는 압전 발전 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the application unit includes a visualization unit, the visualization unit being installed at a rear end of the harvesting unit to generate electric power by the airflow from the train passing through the tunnel, and the visualization unit is operated by the electric power Piezoelectric power generation device.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017052341A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 정재욱 | Power generating and decelerating system using motion of transportation means |
| CN107634635A (en) * | 2017-09-20 | 2018-01-26 | 清华大学 | A kind of high-speed railway trackside wind-induced vibration energy recycle device |
| CN108616228A (en) * | 2018-05-21 | 2018-10-02 | 南京航空航天大学 | Culvert type piezoelectricity-Electromagnetic heating wideband electricity energy harvester |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP4792296B2 (en) * | 2006-01-24 | 2011-10-12 | 太平洋セメント株式会社 | Wind power generator |
| JP2008240470A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | West Nippon Expressway Engineering Chugoku Co Ltd | Luminous road sign |
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2013
- 2013-11-08 KR KR1020130135819A patent/KR101565655B1/en active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017052341A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 정재욱 | Power generating and decelerating system using motion of transportation means |
| CN107634635A (en) * | 2017-09-20 | 2018-01-26 | 清华大学 | A kind of high-speed railway trackside wind-induced vibration energy recycle device |
| CN108616228A (en) * | 2018-05-21 | 2018-10-02 | 南京航空航天大学 | Culvert type piezoelectricity-Electromagnetic heating wideband electricity energy harvester |
| CN108616228B (en) * | 2018-05-21 | 2019-08-13 | 南京航空航天大学 | Culvert type piezoelectricity-Electromagnetic heating wideband electricity energy harvester |
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