KR20170008450A - Powder triboelectric generator based on contact-electrification and method for manufacturing the generator - Google Patents

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KR20170008450A
KR20170008450A KR1020150099650A KR20150099650A KR20170008450A KR 20170008450 A KR20170008450 A KR 20170008450A KR 1020150099650 A KR1020150099650 A KR 1020150099650A KR 20150099650 A KR20150099650 A KR 20150099650A KR 20170008450 A KR20170008450 A KR 20170008450A
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최양규
김대원
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한국과학기술원
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators

Abstract

According to the present invention, a powder contact-electrification generator is capable of more easily converting external physical energy into electric energy by generating an inductive current by placing powder, electrified in the event of contact with the inside of a housing and then moving electrified fluids while generating an asymmetrical potential difference between electrodes located on and under a housing. Moreover, the present invention is capable of increasing the durability of the contact-electrification generator by using powder, not having a solid flat structure, for one of two electrified bodies, required for contact-electrification, and making high efficiency even against a small physical stimulation by using fluids which relatively easily move against an external physical stimulation. Moreover, the present invention is capable of enabling wind power generation by making the powder for contact-electrification easily attached to or separated from the inner wall of the housing due to the external physical stimulation such as wind by forming a vent in the housing.

Description

분말 접촉 대전 발전기 및 그 제조 방법{POWDER TRIBOELECTRIC GENERATOR BASED ON CONTACT-ELECTRIFICATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE GENERATOR}[0001] POWDER TRIBOELECTRIC GENERATOR BASED ON CONTACT-ELECTRICITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE GENERATOR [0002]

본 발명은 접촉 대전 발전기에 관한 것으로, 외부의 물리적 에너지를 전달받는 하우징과 하우징 내부에 삽입되어 물리적 에너지에 따라 움직이며 하우징 내벽과 접촉 대전을 발생시키는 분말을 포함하여 하우징 내벽과 분말의 마찰을 이용해 물리적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 분말 접촉 대전 발전기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a contact charging power generator, and more particularly, to a contact charging power generator, which comprises a housing receiving external physical energy and a powder inserted into the housing and moving according to physical energy and generating contact charging with the inner wall of the housing, To a powder contact charging electric generator for converting physical energy into electric energy, and a manufacturing method thereof.

근래에 들어 지속적인 에너지 고갈과 기존의 화석연료 등에 의한 환경오염 등의 문제로 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술이 큰 관심을 받고 있다.In recent years, energy harvesting technology has attracted great attention due to continuous energy exhaustion and environmental pollution caused by conventional fossil fuels.

에너지 하베스팅이란 주변의 버려지는 태양광, 열, 물리적 운동에너지 등의 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술을 말하며, 에너지 변환 과정이 친환경적이고 버려지는 에너지를 수확한다는 점에서 효율적이다. 또한, 에너지 하베스팅 기술은 직접적인 전력 수급이 어려운 무선 장치(wireless device)나 외진 장소에 전력을 공급할 수 있는 방법으로도 부각되고 있다. Energy Harvesting is a technology that converts the energy of solar energy, heat, physical kinetic energy, etc., which are abandoned around, into electrical energy. It is efficient in that the energy conversion process harvests environmentally friendly and abandoned energy. In addition, energy harvesting technology is also emerging as a way to supply electric power to wireless devices or remote places where it is difficult to directly supply electricity.

한편, 최근에는 접촉 대전(contact-electrification)현상에 기반한 접촉 대전 발전기(triboelectric generator)라는 새로운 운동 에너지 하베스팅 장치가 제안되었다. 이러한 접촉 대전 발전기에서는 서로 다른 두 표면이 접촉할 때 접촉 대전 현상에 의해 한 쪽 표면에는 양전하가, 다른 표면에는 음전하가 유도되고 이 두 표면이 분리될 시 앞서 유도된 전하에 의해 전위차가 생기고 평형상태에 도달하기 위해 두 표면에 연결된 전극 사이에 전자의 흐름이 유도된다. 또한, 평형 상태에 도달한 후 두 표면이 다시 가까워지면 이전과 반대의 전위차가 형성되고 반대 방향의 전자 흐름이 유도되며, 따라서 두 대전체 표면의 반복적인 접촉, 분리는 반복적 전압, 전류를 생성한다.Recently, a new kinetic energy harvesting device called a triboelectric generator based on the contact-electrification phenomenon has been proposed. In such contact charging generators, positive charge is induced on one surface and negative charge is induced on the other surface due to contact charging phenomenon when two different surfaces are in contact. When these two surfaces are separated, a potential difference is generated by the induced charge, The flow of electrons is induced between the electrodes connected to the two surfaces. Also, when the equilibrium state is reached and the two surfaces come close to each other again, a potential difference opposite to the former is formed and the electron flow in the opposite direction is induced, so that repeated contact and separation of the two large surfaces generates repetitive voltage and current .

위와 같이, 두 고체 물질의 표면 간 접촉 대전을 활용하여 실제 존재하는 물리적 에너지를 수확하는 다양한 구조의 접촉 대전 발전기가 제안되었다. As described above, a contact charging generator of various structures has been proposed, which utilizes the surface charge of the two solid materials to harvest the actual physical energy.

그러나 접촉 대전에 필요한 두 대전체가 고체 평면 구조인 경우 지속적인 접촉 분리에 의한 발전기의 내구력 저하 문제와, 평면의 특성상 전기 에너지로 전환 가능한 진동 방향이 한 방향으로 한정된다는 문제점이 있다. However, when the two large bodies required for contact charging have a solid plane structure, there is a problem in that the durability of the generator due to continuous contact separation and the vibration direction capable of being converted into electric energy are limited to one direction due to the nature of the plane.

이에 따라, 유도 전류를 발생시키는 방식으로 기존의 고체 평면 대신 고분자 분말을 이용하도록 하는 경우, 접촉 대전 발전기의 내구성을 크게 개선하고 또한 다양한 방향의 진동을 전기 에너지로 변환시킬 수 있어 높은 효율을 낼 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 진동과 함께 바람을 이용하여 접촉, 분리를 발생시킬 수 있도록 한다면 전기 에너지 변환 효율을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대되며, 소형 소자로 풍력 발전이 가능할 것으로도 기대된다.
Accordingly, when the polymer powder is used instead of the existing solid plane by a method of generating an induced current, the durability of the contact charging generator can be greatly improved and the vibrations in various directions can be converted into electric energy, It is expected to be. In addition, if it is possible to generate contact and separation by using wind with vibration, it is expected that electric energy conversion efficiency can be further increased, and it is expected that wind power generation will be possible with a small device.

(특허문헌)(Patent Literature)

대한민국 등록특허번호 10-0263139호(등록일자 2000년 08월 01일)
Korean Registered Patent No. 10-0263139 (Registered Date: August 01, 2000)

따라서, 본 발명에서는 통풍이 가능한 하우징과 하우징을 형성하는 대전 물질과 하우징 내부에 삽입되어 물리적 에너지에 따라 움직여 하우징 내벽과 접촉 대전을 발생시키는 분말을 포함하여 하우징 내벽과 분말의 마찰을 이용해 물리적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 분말 접촉 대전 발전기 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, it is possible to use a friction material between the inner wall of the housing and the powder, including a chargeable material forming the ventilable housing and the housing, and powder that is inserted into the housing and moves according to physical energy to generate contact charging with the inner wall of the housing. And a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명에서는 하우징 내벽과 접촉 할 시 대전되는 분말을 위치시킴으로써, 대전된 분말이 움직이며 하우징의 외부면에 위치한 전극들 간에 비대칭적인 전위차를 생성하여 유도 전류를 생성하도록 하는 분말 접촉 대전 발전기 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, in the present invention, a powder contact charging electricity generator is provided for placing an electrically charged powder in contact with an inner wall of a housing, thereby generating an asymmetrical potential difference between electrodes located on the outer surface of the housing, And a manufacturing method thereof.

또한, 본 발명에서는 접촉 대전에 필요한 두 대전체 중 하나를 고체 평면 구조가 아닌 분말을 사용함으로써 접촉 대전 발전기의 내구력을 증가시키고, 외부 물리적 자극에 상대적으로 더 움직이기 쉬운 분말을 사용함으로써 작은 물리적 자극에도 높은 효율을 낼 수 있는 분말 접촉 대전 발전기 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
In addition, in the present invention, by using powder that is not a solid plane structure as one of the two large bodies required for contact charging, the durability of the contact charging generator is increased, and by using a powder that is more movable relative to the external physical stimulus, And a method of manufacturing the same.

상술한 본 발명은 분말 접촉 대전 발전기로서, 하우징과, 상기 하우징을 밀폐시키는 적어도 하나 이상의 전극과, 상기 하우징의 내부에 위치하는 기설정된 양의 접촉 대전 발생용 분말과, 상기 전극을 연결하는 배선과, 상기 하우징의 외부면에 형성되는 통풍부를 포함하며, 상기 하우징은 외부의 물리적 자극에 의해 상기 분말이 상기 하우징의 내부에서 이동하는 과정에서 상기 분말과의 마찰에 의해 접촉대전이 발생하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a powder contact charging electric generator, comprising: a housing; at least one electrode for sealing the housing; a powder for generating a predetermined amount of contact charging located inside the housing; And a ventilation part formed on an outer surface of the housing, wherein the housing is caused to contact electrification by friction with the powder during movement of the powder in the housing by external physical stimulation do.

또한, 상기 하우징과 분말간 마찰에 의해 접촉 대전이 발생하는 경우 상기 적어도 하나 이상의 전극 사이에서 비대칭적인 전위차가 생성되어 유도 전류가 생성되는 것을 특징으로 한다.In addition, when contact charging occurs due to friction between the housing and the powder, an asymmetrical potential difference is generated between the at least one electrode and an induced current is generated.

또한, 상기 전극은, 상기 하우징의 상부에 결합되어 상기 하우징의 상부를 밀폐시키는 제1 전극과 상기 하우징의 하부에 결합되어 상기 하우징의 하부를 밀폐시키는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The electrode may include a first electrode coupled to an upper portion of the housing to seal the upper portion of the housing, and a second electrode coupled to a lower portion of the housing to seal the lower portion of the housing.

또한, 상기 분말은, PTEE(Polytetrafluoroethylene)인 또는 PDMS 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the powder is formed of PTFE (Polytetrafluoroethylene) or a PDMS material.

또한, 상기 기설정된 양은, 상기 분말이 상기 하우징의 내부에서 유동 시 상기 하우징 내부의 벽과 마찰에 의한 정전기적 전하 발생이 가장 많게 되는 용량으로 미리 계산되어 설정되는 것을 특징으로 한다.The preset amount is calculated and set in advance so as to maximize the generation of electrostatic charge due to friction with the wall inside the housing when the powder flows inside the housing.

또한, 상기 물리적 자극은, 상기 하우징에 가해지는 바람, 진동 또는 충격인 것을 특징으로 한다.The physical stimulation is characterized by wind, vibration or shock applied to the housing.

또한, 상기 전극은, 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나의 금속으로 형성되거나 ITO를 포함하는 산화물로 형성되는 것을 특징으로 한다.The electrode may be formed of any one metal of gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), chrome (Cr), or nickel (Ni) .

또한, 상기 통풍부는, 바람은 통과하고 상기 분말은 통과할 수 없는 크기를 가지는 적어도 하나 이상의 통풍구를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ventilation portion may include at least one ventilation hole having a size such that wind can pass through and the powder can not pass through.

또한, 본 발명은 분말 접촉 대전 발전기의 제조 방법으로서, 하우징을 형성하는 단계와, 상기 하우징의 외부면에 통풍부를 형성시키는 단계와, 상기 하우징의 상부와 하부에 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 제작하는 단계와, 상기 하우징의 내부에 기설정된 양의 접촉 대전 발생용 분말을 삽입시키는 단계와, 상기 제1 전극과 제2 전극을 상기 하우징의 상부와 하부에 결합시켜 상기 하우징을 밀폐시키는 단계와, 상기 제1 전극과 제2 전극을 배선으로 연결시키는 단계를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a powder contact-type electrification generator, comprising the steps of: forming a housing; forming a ventilating portion on an outer surface of the housing; forming first and second electrodes Inserting a predetermined amount of powder for generating contact charging in the housing; sealing the housing by coupling the first electrode and the second electrode to the upper and lower portions of the housing; And connecting the first electrode and the second electrode with a wiring.

본 발명에 따르면, 분말 접촉 대전 발전기에서, 하우징 내부의 표면과 접촉 할 때 대전되는 분말을 위치하고, 대전된 분말이 움직이면서 하우징 외부면에 위치한 전극 간에 비대칭적인 전위차를 생성하여 유도 전류를 생성하도록 함으로써 외부의 물리적 에너지를 보다 용이하게 전기적 에너지로 변환할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, in a powder contact charging electric generator, a powder charged when contacting a surface inside the housing is positioned, and an electric current is generated by generating an asymmetrical potential difference between the electrodes positioned on the outer surface of the housing as the charged powder moves, There is an advantage in that it is possible to convert the physical energy of the light source into electrical energy more easily.

또한, 접촉 대전에 필요한 두 대전체 중 하나를 고체 평면 구조가 아닌 분말을 사용함으로써 접촉 대전 발전기의 내구력을 증가시키고, 외부 물리적 자극에 상대적으로 더 움직이기 쉬운 분말을 사용함으로써 작은 물리적 자극에도 높은 효율을 낼 수 있는 이점이 있다.In addition, by using powder that is not a solid planar structure as one of the two large bodies required for contact charging, it is possible to increase the durability of the contact charging generator and to use a powder that is more movable relative to the external physical stimulus, There is an advantage to be able to pay.

또한, 분말 접촉 대전 발전기에서 하우징에 통풍이 가능한 통풍구를 형성함으로써 하우징 내부의 접촉 대전 발생용 분말이 바람 등의 외부 물리적 자극에 의해 하우징 내벽과 접촉, 분리가 용이해짐에 따라 소형 소자로 풍력 발전이 가능하게 되는 이점이 있다.
In addition, since the powder for contact charge generation inside the housing is easily contacted with and separated from the inner wall of the housing by external physical stimulation such as wind by forming a ventilation hole capable of ventilation in the housing from the powder contact charging electric power generator, There is an advantage to be enabled.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기 제작 과정 흐름도,
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기의 유도 전류 생성 개념도.1 is a perspective view of a powder-contact charging electric generator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flow chart of a process of fabricating a powder-contact charging electric generator according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams of induction current generation of a powder contact charging generator according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the operation principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기의 사시도를 도시한 것이다.1 is a perspective view of a powder-contact charging electric generator according to an embodiment of the present invention.

위 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 분말 접촉 대전 발전기는 하우징(100)과, 통풍구(110), 제1 전극(120), 제2 전극(121) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the powder-contact charging electric generator according to the present invention may include a housing 100, a vent 110, a first electrode 120, a second electrode 121, and the like.

하우징(100)은 접촉 대전 발전기에서 접촉 대전을 발생시킴과 동시에 분말(130)을 감싸는 장치로, 도 1에서는 공기의 출입이 원활할 수 있는 형태로 제작한 것을 예시하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 이러한 하우징(100)은 예를 들어 상대적으로 낮은 전기전도도를 가지는 물질 또는 절연 물질로 제작될 수 있으며, 압축 아크릴이나 PVC 등의 물질로 제작될 수 있다.The housing 100 is a device for generating contact charging in the contact charging electric generator and enclosing the powder 130. In the embodiment shown in FIG. 1, the housing 100 is manufactured in such a manner that the air can flow smoothly. In addition, the housing 100 may be made of, for example, a material having a relatively low electrical conductivity or an insulating material, and may be made of a material such as compressed acrylic or PVC.

또한, 이러한 하우징(100)은 외부로부터의 물리적 자극에 강한 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 하우징(100) 내부에 삽입된 분말(130)이 외부로 새어나가지 않도록 밀폐되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the housing 100 is made of a material resistant to physical stimulation from the outside, and it is preferable that the powder 130 inserted into the housing 100 is sealed so as not to leak to the outside.

또한, 이러한 하우징(100)은 바람이 통할 수 있는 통풍부(110)를 가질 수 있으며, 이러한 통풍부(110)는 분말(130)은 통과할 수 없는 크기의 적어도 하나 이상의 통풍구(112)를 포함하도록 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 이러한 통풍부(110)를 하우징상 2개를 형성시킨 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하우징(100)은 이러한 통풍부(110)를 구비함에 따라, 하우징(100) 내부의 접촉 대전 발생용 분말(130)이 물리적 자극 중 바람 등에 의해서도 하우징(100) 내벽과 접촉, 분리가 용이해짐에 따라 소형 소자로 풍력 발전이 가능하게 될 수 있다.The housing 100 may have a ventilation portion 110 through which air can pass and the ventilation portion 110 includes at least one ventilation opening 112 having a size such that the powder 130 can not pass therethrough . In addition, in the embodiment of the present invention, it is exemplified that two such vent holes 110 are formed on the housing, but the present invention is not limited thereto. That is, since the housing 100 has such a permeable portion 110, the powder 130 for generating contact charging inside the housing 100 can be easily contacted with and separated from the inner wall of the housing 100 by wind, As a result, wind power generation can be made possible with small devices.

-> 최초 직무발명서 상에서 통풍구는 분말보다 작은 크기로 형성된다고 설명된 상태이나, 도 1의 참조번호 110으로 표기된 통풍구는 분말의 크기보다 훨씬 큰 크기로 그려진 상태로 추정됩니다. 따라서, 이러한 통풍구에 대해서는 수정된 도 1과 위 빨간색으로 표시된 내용에서와 같이 참조번호 110을 통풍부로 표현하고, 이러한 통풍부에 분말의 크기보다 작은 크기의 다수의 통풍구가 형성되는 것으로 표현하여 보았습니다. 이와 같이 작성하여도 괜찮을지 확인하여 주시기 바랍니다.-> In the initial job description, the vents are described to be smaller than the powder, but the vents marked with 110 in Fig. 1 are estimated to be much larger than the size of the powder. Therefore, for such vents, reference numeral 110 is expressed as a ventilation portion as shown in the modified FIG. 1 and the upper red portion, and a plurality of vents having a size smaller than the powder size are formed in the vent portion. Please make sure that it is ok to do this.

이때, 물리적 자극이라 함은 외부로부터 하우징(100)으로 인가되는 물리적 에너지로써 위와 같은 바람을 포함하여 진동, 충격 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the physical stimulation may be physical energy applied from the outside to the housing 100, but may include vibration, impact, and the like, including but not limited to wind.

하우징(100)은 내부에 삽입된 분말과 접촉하여 많은 정전기적 전하를 유도할 수 있도록 대전열에서 상대적으로 하위에 위치하는 PTFE, PDMS 등의 물질을 사용함이 바람직하다.Preferably, the housing 100 is made of a material such as PTFE, PDMS or the like which is located relatively lower in the charging column so as to induce a large amount of electrostatic charge in contact with the powder inserted therein.

제1 전극(120), 제2 전극(121)은 상대적으로 높은 전도도를 가지는 금속, 산화물, 높은 농도로 도핑된 반도체 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제1 전극(120), 제2 전극(121)은 예를 들어 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 니켈(Ni) 등의 금속으로 형성되거나 ITO를 포함하는 산화물로 형성될 수 있다.It is preferable that the first electrode 120 and the second electrode 121 use metals, oxides, semiconductors doped with a high concentration, or the like having a relatively high conductivity. The first electrode 120 and the second electrode 121 may be formed of a metal such as gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), chrome (Cr), or nickel ITO. ≪ / RTI >

분말(130)은 하우징(100)의 내부에 삽입될 수 있으며, 이러한 분말(130)의 양은 하우징(100)의 내부에서 유동 시 하우징(100) 내부의 내벽과의 마찰에 의한 정전기적 전하 발생이 가장 많게 되는 용량으로 미리 계산되어 설정될 수 있다. The powder 130 may be inserted into the interior of the housing 100 and the amount of the powder 130 may generate electrostatic charges due to friction with the inner wall of the housing 100 when the powder 130 flows inside the housing 100 Can be calculated and set in advance as the largest capacity.

또한, 분말(130)은 하우징(100)과 접촉하여 상대적으로 많은 전하를 유도할 수 있는 물질을 사용함이 바람직하며, 이러한 물질로는 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), PDMS 등의 물질이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The powder 130 is preferably made of a material capable of contacting with the housing 100 to induce a relatively large amount of electric charge. Examples of the material include polytetrafluoroethylene (PTFE), PDMS May be used, but are not limited thereto.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기의 제작 과정을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 분말 접촉 대전 발전기의 제작 과정을 보다 상세히 설명하기로 한다.FIG. 2 illustrates a manufacturing process of the powder-contact charging electric generator according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, a manufacturing process of the powder-contact charging electric generator of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

먼저, 하우징(100)을 제작하고(S200), 하우징(100)의 일측면에 공기의 출입은 가능하고 분말(130)은 새어 나올 수 없는 적어도 하나의 통풍부(110)를 형성시킨다(S202). 이러한 하우징(100)은 도 1에 보여지는 바와 같이 예를 들어 기설정된 두께를 가지는 부채꼴 형태의 통으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, the housing 100 is fabricated (S200), and at least one through-hole 110 is formed on one side of the housing 100 so that air can flow in and out and the powder 130 can not escape (S202) . As shown in FIG. 1, the housing 100 may be formed of, for example, a fan-shaped barrel having a predetermined thickness, but the present invention is not limited thereto.

이때, 이러한 하우징(100)은 접촉 대전 발전기에서 접촉 대전을 발생시키는 분말(130)을 감싸는 장치로, 예를 들어 압축 아크릴이나 PVC 등과 같이 상대적으로 낮은 전기전도도를 가지는 물질 또는 절연 물질로 제작될 수 있다.At this time, the housing 100 may be made of a material having a relatively low electrical conductivity or an insulating material such as compressed acrylic or PVC, for example, as a device for wrapping the powder 130 generating contact charging in the contact charging power generator. have.

이어, 하우징(100)의 내부를 밀폐시키도록 하는 제1 전극(120)과 제2 전극(121)을 제작한다(S204). Next, a first electrode 120 and a second electrode 121 are formed to seal the inside of the housing 100 (S204).

그리고, 기 설정된 일정량의 분말(130)을 하우징(100)의 내부에 삽입한 후(S206), 제1 전극(120)과 제2 전극(121)을 하우징(100)의 상부와 하부에 배치하여 하우징(100)을 밀폐시킨다(S208).After the predetermined amount of powder 130 is inserted into the housing 100 at step S206, the first electrode 120 and the second electrode 121 are disposed at the upper and lower portions of the housing 100 The housing 100 is sealed (S208).

이어, 제1 전극(120)과 제2 전극(121)에 배선(도시하지 않음)을 연결하여(S210) 분말(130)과 하우징(100)간 접촉 발생에 따라 대전된 전류가 각각의 전극과 연결된 배선을 통해 전기 에너지로 축적될 수 있도록 한다.Next, a wire (not shown) is connected to the first electrode 120 and the second electrode 121 (S210), and the electric current charged by the contact between the powder 130 and the housing 100 is applied to the electrodes So that they can be accumulated as electrical energy through the connected wiring.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기에서 유도 전류가 생성되는 동작 개념을 도시한 것이다. 이하, 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분말 접촉 대전 발전기에서 외부의 물리적 자극이 가해질 때 유도 전류가 생성되는 동작을 상세히 설명하기로 한다.FIGS. 3A and 3B illustrate an operation concept in which an induction current is generated in a powder contact-type electrification generator according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an operation in which an induced current is generated when an external physical stimulus is applied in the powder contact-type charging generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3B.

먼저, 도 1에서 보여지는 바와 같이 외부로부터의 물리적 자극이 주어져 분말(130)과 하우징(100)간 접촉을 통한 접촉 대전 현상이 발생할 시 하우징(100)은 양전하로 대전되며, 분말(130)은 음전하로 대전된다.First, as shown in FIG. 1, when a physical stimulation from the outside is given to cause a contact charging phenomenon through contact between the powder 130 and the housing 100, the housing 100 is positively charged, and the powder 130 It is negatively charged.

이때, 외부의 물리적 자극에 의해 하우징(100) 내부에 위치한 분말(130)이 도 3a에서 보여지는 바와 같이 제1 전극(120)으로 향할 경우, 분말(130)의 음전하가 스크리닝하고 있던 제2 전극(121)의 양전하의 양이 줄어들게 된다. 이로 인해 제1 전극(120)과 제2 전극(121)간 전위차가 발생하게 되고 평형상태를 이루기 위해 제1 전극(120)에서 제2 전극(121)으로 전자가 이동하게 된다.3A, when the powder 130 located inside the housing 100 is directed to the first electrode 120 by external physical stimulation, the negative charge of the powder 130 is applied to the second electrode The amount of positive charge of the light emitting element 121 is reduced. As a result, a potential difference occurs between the first electrode 120 and the second electrode 121, and electrons move from the first electrode 120 to the second electrode 121 in order to achieve an equilibrium state.

다음으로, 만약 물리적 자극에 의해 하우징(100) 내부에 위치한 분말(130)이 도 3b에서 보여지는 바와 같이 제2 전극(121)으로 향할 경우, 분말(130)의 음전하가 스크리닝하고 있던 제1 전극(120)의 양전하의 양이 줄어들게 된다. 이로 인해 제1 전극(120)과 제2 전극(121)간 전위차가 발생하게 되고 평형상태를 이루기 위해 제2 전극(121)에서 제1 전극(120)으로 전자가 이동하게 된다.Next, if the powder 130 located inside the housing 100 by the physical stimulation is directed to the second electrode 121 as shown in FIG. 3B, the negative charge of the powder 130 is applied to the first electrode The amount of positive charge of the light emitting element 120 is reduced. As a result, a potential difference occurs between the first electrode 120 and the second electrode 121, and electrons move from the second electrode 121 to the first electrode 120 in order to achieve an equilibrium state.

이러한 반복적인 외부의 물리적 자극에 의한 분말(130)의 움직임에 따라 비대칭적 스크리닝이 발생되고, 이러한 비대칭적 스크리닝으로 인해 제1 전극(120)과 제2 전극(121)간 전자의 흐름이 유도되면서 접촉 대전 발전에 의한 지속적인 전력의 생산이 가능하게 된다. Asymmetric screening occurs according to the movement of the powder 130 due to the repetitive external physical stimulation and the flow of electrons is induced between the first electrode 120 and the second electrode 121 due to the asymmetric screening It is possible to continuously produce electric power by contact charging power generation.

즉, 본 발명에서는 하우징(100)의 내부에 하우징(100)의 내부의 벽과 접촉할 시 대전되는 분말(130)을 위치시킴으로써, 대전된 분말(130)이 외부의 물리적 자극에 의해 하우징(100) 내부를 움짐임에 따라 제1 전극(120)과 제2 전극(121) 간에 비대칭적인 전위차가 생성되어 유도 전류가 생성되므로써 지속적인 전력이 생산이 가능하게 되는 것이다.That is, in the present invention, by placing the powder 130 to be charged when the housing 100 contacts the inner wall of the housing 100, the charged powder 130 is attracted to the housing 100 An asymmetrical potential difference is generated between the first electrode 120 and the second electrode 121 to generate an induced current, thereby enabling continuous power generation.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 분말 접촉 대전 발전기에서, 하우징 내부와 접촉 할 시 대전되는 분말을 위치시키고 대전된 유체가 움직이면서 하우징 위아래에 위치한 전극 간에 비대칭적인 전위차를 생성하여 유도 전류를 생성하도록 함으로써 외부의 물리적 에너지를 보다 용이하게 전기적 에너지로 변환할 수 있다. 또한, 접촉 대전에 필요한 두 대전체 중 하나를 고체 평면 구조가 아닌 분말을 사용함으로써 접촉 대전 발전기의 내구력을 증가시키고, 외부 물리적 자극에 상대적으로 더 움직이기 쉬운 유체를 사용함으로써 작은 물리적 자극에도 높은 효율을 낼 수 있다. 또한, 분말 접촉 대전 발전기에서 하우징에 통풍이 가능한 통풍구를 형성함으로써 하우징 내부의 접촉 대전 발생용 분말이 바람 등의 외부 물리적 자극에 의해 하우징 내벽과 접촉, 분리가 용이해짐에 따라 소형 소자로 풍력 발전이 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, in the powder contact-type electrification generator, the powder to be charged at the time of contact with the inside of the housing is positioned, and an asymmetrical potential difference is generated between the electrodes positioned above and below the housing, External physical energy can be more easily converted into electrical energy. It is also possible to increase the durability of the contact charging generator by using powder that is not a solid planar structure by using one of the two large bodies required for contact charging and by using a fluid that is relatively more movable relative to the external physical stimulus, . In addition, since the powder for contact charge generation inside the housing is easily contacted with and separated from the inner wall of the housing by external physical stimulation such as wind by forming a ventilation hole capable of ventilation in the housing from the powder contact charging electric power generator, .

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the described embodiments but should be defined by the appended claims.

100 : 하우징 110 : 통풍부
112 : 통풍구 120 : 제1 전극
121 : 제2 전극 130 : 분말100: housing 110:
112: Vents 120: First electrode
121: second electrode 130: powder

Claims (7)

하우징과,
상기 하우징을 밀폐시키는 적어도 하나 이상의 전극과,
상기 하우징의 내부에 위치하는 기설정된 양의 접촉 대전 발생용 분말과,
상기 전극을 연결하는 배선과,
상기 하우징의 외부면에 형성되는 통풍부를 포함하며,
상기 하우징은 외부의 물리적 자극에 의해 상기 분말이 상기 하우징의 내부에서 이동하는 과정에서 상기 분말과의 마찰에 의해 접촉대전이 발생하는
분말 접촉 대전 발전기.
A housing,
At least one electrode for sealing the housing,
A predetermined amount of powder for generating contact charging located inside the housing,
A wiring connecting the electrodes,
And a ventilation part formed on an outer surface of the housing,
In the housing, contact electrification occurs due to friction with the powder during the movement of the powder within the housing by external physical stimulation
Powder contact charging generator.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징과 분말간 마찰에 의해 접촉 대전이 발생하는 경우 상기 적어도 하나 이상의 전극 사이에서 비대칭적인 전위차가 생성되어 유도 전류가 생성되는 것을 특징으로 하는 분말 접촉 대전 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein when a contact charging occurs due to friction between the housing and the powder, an asymmetrical potential difference is generated between the at least one electrode and an induction current is generated.
제 1 항에 있어서,
상기 분말은,
PTEE(Polytetrafluoroethylene)인 또는 PDMS 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 분말 접촉 대전 발전기.
The method according to claim 1,
The powder,
PTFE (Polytetrafluoroethylene) or a PDMS material.
제 1 항에 있어서,
상기 기설정된 양은,
상기 분말이 상기 하우징의 내부에서 유동 시 상기 하우징 내부의 벽과 마찰에 의한 정전기적 전하 발생이 가장 많게 되는 용량으로 미리 계산되어 설정되는 것을 특징으로 하는 분말 접촉 대전 발전기.
The method according to claim 1,
Preferably,
Wherein the powder is preliminarily calculated and set at a capacity at which electrostatic charge generation by friction with a wall inside the housing becomes the largest when the powder flows inside the housing.
제 2 항에 있어서,
상기 물리적 자극은,
상기 하우징에 가해지는 바람, 진동 또는 충격인 것을 특징으로 하는 분말 접촉 대전 발전기.
3. The method of claim 2,
Wherein the physical stimulation comprises:
Vibration or shock applied to the housing.
제 1 항에 있어서,
상기 통풍부는,
바람은 통과하고 상기 분말은 통과할 수 없는 크기를 가지는 적어도 하나 이상의 통풍구를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 접촉 대전 발전기.
The method according to claim 1,
The air-
And at least one vent having a size such that the wind passes and the powder can not pass through.
하우징을 형성하는 단계와,
상기 하우징의 외부면에 통풍부를 형성시키는 단계와,
상기 하우징의 상부와 하부에 결합되는 제1 전극과 제2 전극을 제작하는 단계와,
상기 하우징의 내부에 기설정된 양의 접촉 대전 발생용 분말을 삽입시키는 단계와,
상기 제1 전극과 제2 전극을 상기 하우징의 상부와 하부에 결합시켜 상기 하우징을 밀폐시키는 단계와,
상기 제1 전극과 제2 전극을 배선으로 연결시키는 단계
를 포함하는 분말 접촉 대전 발전기의 제조 방법.Forming a housing,
Forming a ventilation portion on an outer surface of the housing;
Fabricating a first electrode and a second electrode coupled to an upper portion and a lower portion of the housing,
Inserting a predetermined amount of powder for generating contact charge into the housing;
Sealing the housing by coupling the first electrode and the second electrode to the upper and lower portions of the housing,
Connecting the first electrode and the second electrode with a wiring;
Wherein the powder-contact-type electrification generator comprises:
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