KR20170126720A - Setup for the energy harvesting from vibrating pipes, and method of setting up the same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a structure to fixate a vibration energy harvesting device on a pipe, and an installation method thereof. An objective of the present invention is to develop a structure to harvest energy from vibration caused by a pipe while a natural state of the pipe is almost not affected. To achieve the objective, the structure to fixate a cantilever-type energy harvesting device on a pipe comprises: a base frame including a fixing end on which the cantilever-type energy harvesting device is fixated, and a cantilever-type energy harvesting device accommodation groove; a clamp coupled to the fixing end of the base frame to fixate the cantilever-type energy harvesting device; a plurality of supports arranged on a lower portion of the base frame to come in contact with a surface of the pipe; and a band to press the base frame towards the pipe, and enclose the pipe on the outside along a circumference.

Description

진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물 및 그 고정 방법{Setup for the energy harvesting from vibrating pipes, and method of setting up the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration energy harvesting apparatus,

본 발명은 에너지 수확 장치(Energy harvester)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물 및 그 고정 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy harvester, and more particularly, to a structure for fixing a pipe of a vibration energy harvesting apparatus and a fixing method thereof.

[국가R&D 연구 지원 과제 여부 확인 요망][Confirm whether the research project is supporting R & D]

전기·전자 기술의 발달과 더불어 VLSI{Very Large Scale Integration}등의 저전력 전자 소자 기술이 급속도로 발달하게 되었다. 이러한 기술의 발전은 다양한 전기장치들을 소형화{miniaturization}하고 이러한 장치들이 마이크로 와트(μW)의 저전력 상황에서 작동하는 것을 가능하게 하였다. 특히, 건물이나 교량의 환경 진단 센서, 선박이나 항공기와 같은 기계 구조물의 안전 진단 센서, 가정 자동화 시스템의 센서 그리고 다양한 종류의 센서의 소형화는 이러한 구조물들에 처음부터 센서들을 삽입하고 무선 네트워크(wireless sensor network)로 구성하여 보다 효과적이고 상시적인 센서의 작동을 가능하게 하였다. 이러한 무선 센서 네트워크의 상시 감시 체제는 각 센서 노드(sensor node)의 전력공급 체계를 요구한다. 이러한 전력 공급방법으로 배터리를 이용할 수 있으나, 이러한 배터리는 그 작동 수명이 짧다는 단점을 지닌다. 무선 센서 네트워크의 센서들은 구조물에 삽입되어야 하기 때문에 배터리를 교체하는 것은 불가능하거나 매우 비효율적이다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 주변의 에너지원으로부터 전력을 생산 공급하는 에너지 수확(energy harvesting) 방법이 개발되어 왔다. 에너지 수확(하베스팅) 방법 중 널리 알려진 것으로는 태양 전지(solar cell)를 이용하여 태양 에너지로부터 전력을 생산하는 방법, 제백 효과(Seeback effect)를 이용하여 열에너지로부터 전력을 발생시키는 방법, 그리고 전자기유도현상(Faraday's law of electromagnetic induction) 또는 압전 현상(piezoelectric effect)이나 자기 변형 현상(magnetostriction effect)을 이용하여 진동 에너지로부터 전력을 생산하는 방법 등이 있다. With the development of electric and electronic technologies, low power electronic device technologies such as VLSI {Very Large Scale Integration} have been rapidly developed. Advances in this technology have enabled miniaturization of a variety of electrical devices and enabling these devices to operate in the low power state of micro watts (μW). In particular, miniaturization of environmental diagnosis sensors for buildings and bridges, safety diagnosis sensors for mechanical structures such as ships and aircraft, sensors for home automation systems, and various types of sensors can be achieved by first inserting sensors into these structures, network) to enable more effective and continuous sensor operation. The continuous monitoring system of this wireless sensor network requires a power supply system of each sensor node. Such a power supply method can use a battery, but such a battery has a disadvantage that its operating life is short. Since sensors in wireless sensor networks must be inserted into the structure, it is impossible or very inefficient to replace the battery. As a solution to this problem, energy harvesting methods have been developed to produce and supply electric power from nearby energy sources. Among the methods of energy harvesting (harvesting), there are widely known methods of producing electric power from solar energy using a solar cell, a method of generating electric power from thermal energy using a seeback effect, A method of generating power from vibration energy using Faraday's law of electromagnetic induction or a piezoelectric effect or a magnetostriction effect.

도 1에는 종래의 압전 현상을 이용하는 에너지 수확 장치의 구동 원리를 보여주는 도면이 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing a driving principle of an energy harvesting apparatus using a conventional piezoelectric phenomenon.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 에너지 수확 장치(10)는 구조물(1)에 직접 연결되는 캔틸레버 형태의 탄성부재(3), 이 탄성부재(3)에 부착된 압전 소자(4), 그리고, 선택적으로 탄성부재의 자유단 측에 배치된 질량체(2)를 포함한다. 1, the conventional energy harvesting apparatus 10 includes an elastic member 3 in the form of a cantilever directly connected to the structure 1, a piezoelectric element 4 attached to the elastic member 3, , And a mass (2) selectively disposed on the free end side of the elastic member.

구조물이 진동함에 따라 상기 탄성부재가 진동하면서 압전 소자를 변형시키고 이러한 변형이 분극(polarization)을 일으키고 결국 전력을 발생시키게 된다. As the structure vibrates, the elastic member vibrates and deforms the piezoelectric element, and such deformation causes polarization and eventually generates electric power.

진동 에너지 수확 장치는 진동이 발생하는 구조물에 부착하여 진동 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 지금까지의 진동 에너지 수확 장치는 구조물이 부착될 부분이 평면인 경우만이 고려되었거나, 적어도 곡면에 배치하여 진동 에너지 수확 장치를 사용하는 방법에 대해 논의된 바는 없다. 그러나 구조물의 진동 특성에 따라서는 곡면에 부착하여 사용하는 것이 필수적인 경우들이 있어 이를 위한 새로운 구조의 에너지 수확 장치를 개발할 필요성이 크게 대두된다. The vibration energy harvesting device attaches to the vibration generating structure and converts vibration energy into electric energy. The conventional vibration energy harvesting apparatus has been considered only when the portion to which the structure is to be attached is flat, or at least the method of using the vibration energy harvesting apparatus disposed on the curved surface has not been discussed. However, depending on the vibration characteristics of the structure, it is necessary to attach it to the curved surface. Therefore, there is a great need to develop a new energy harvesting device for this purpose.

대한민국 특허등록 제10-1053256호Korean Patent Registration No. 10-1053256 대한민국 특허등록 제10-1222005호Korean Patent Registration No. 10-1222005

유체가 유동하여 진동이 발생하고 상태 모니터링을 위한 센서 등이 설치될 필요성이 큰 배관은 진동 에너지 수확 장치를 설치할 필요성도 있고 그 효과도 큰 것으로 기대되는 대상이라고 볼 수 있다. 그런데, 배관은 통상 외면에 원통형으로 곡면으로 이루어져서 여기에 캔틸레버를 직접 고정하는 것은 어렵고, 캔틸레버 설치를 위한 새로운 방안을 강구할 필요성이 크게 대두된다. It is expected that piping that needs to install sensor for condition monitoring due to fluid flow and vibration is required to install a vibration energy harvesting device and its effect is also great. However, it is difficult to directly fix the cantilever on the outer surface of the pipe, which is a cylindrical surface, and there is a great need for a new method for installing the cantilever.

이에 본 발명에서는 배관의 있는 그대로의 상태에 영향을 거의 미치지 않으면서 배관이 일으키는 진동으로부터 에너지를 수확할 수 있는 구조물을 개발하는 것을 목적으로 한다. Therefore, it is an object of the present invention to develop a structure capable of harvesting energy from vibration caused by piping without substantially affecting the state of the piping as it is.

상기와 같은 본 발명의 목적은, According to an aspect of the present invention,

캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 배관에 고정하는 구조물로서, A structure for fixing a cantilever type energy harvesting device to a pipe,

상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치가 고정되는 고정단과, 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치 수용 홈을 구비하는 베이스 프레임; A base frame having a fixed end to which the cantilever type energy harvesting device is fixed, and a cantilever-shaped energy harvesting device receiving groove;

상기 베이스 프레임의 상기 고정단에 체결되어 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 고정하는 클램프; A clamp coupled to the fixed end of the base frame to secure the cantilever type energy harvesting device;

상기 베이스 프레임의 하부에 배치되어 상기 배관의 표면에 접하는 복수의 지지대; 및 A plurality of supports disposed below the base frame and contacting the surface of the pipe; And

상기 베이스 프레임을 상기 배관 방향이라도 가압하면서 상기 배관을 외측에서 둘레를 따라 둘러싸는 밴드를 포함하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 제공함으로써 달성된다. And a band surrounding the pipe while surrounding the pipe while pressing the base frame in the direction of the pipe.

여기서, 상기 베이스 프레임에는 상기 밴드가 관통하는 관통공이 형성된 것일 수 있다. Here, the base frame may be formed with a through-hole through which the band passes.

여기서, 상기 베이스 프레임 저면에 상기 밴드를 고정하도록 상기 베이스 프레임에 체결 수단에 의해 체결되는 밴드 고정 프레임을 더 포함하는 것일 수 있다. The base frame may further include a band fixing frame fastened to the base frame by fastening means to fix the band on the bottom surface of the base frame.

여기서, 상기 밴드에는 연결공이 형성되어 있고, Here, a connecting hole is formed in the band,

상기 밴드 고정 프레임과, 상기 밴드 고정 프레임에 대향하는 베이스 프레임의 저면의 둘 중, 어느 하나에는 고정용 돌기가 형성되어 있고, 다른 하나에는 체결 홈이 형성되어 있어서, 상기 고정용 돌기가 상기 연결공을 통과하고 상기 고정용 돌기에 수용되어서 상기 밴드가 상기 밴드 고정 프레임에 의해 상기 베이스 프레임 저면에 고정되는 것일 수 있다. Wherein a fixing protrusion is formed on at least one of the band fixing frame and the bottom surface of the base frame opposing the band fixing frame and the other fixing groove is formed, And the band is received in the fixing protrusion, and the band is fixed to the bottom surface of the base frame by the band fixing frame.

여기서, 상기 베이스 프레임에는 상기 캔틸레버가 놓인 평면보다 높게 돌출된 밴드 거치대가 형성된 것일 수 있다. Here, the base frame may be formed with a band rest protruding higher than a plane on which the cantilever is placed.

여기서, 상기 지지대는, 상기 배관에 접하는 단부가 곡면으로 형성된 것일 수 있다. Here, the support may be formed such that an end portion thereof contacting the pipe is curved.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, According to another aspect of the present invention,

캔틸레버 형태의 진동 에너지 수확 장치를 배관에 고정하는 방법으로서, A method of fixing a cantilever-type vibration energy harvesting device to a pipe,

하나 이상의 연결공이 형성된 밴드에 연결공을 통해 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 하나 이상 고정하는 단계; 및 Fixing at least one structure for fixing the piping of the vibrating energy harvesting device to the band formed with at least one connecting hole through the connecting hole; And

상기 밴드가 배관의 둘레를 감은 후 고정되도록 하여 상기 배관에 하나 이상의 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 설치하는 단계를 포함하고, And installing a structure for piping fixation of one or more vibrating energy harvesting devices in the piping so that the band is wound around the pipe after being fixed,

상기 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물은, The structure for piping fixation of the vibration energy harvesting device includes:

캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 배관에 고정하는 구조물로서, A structure for fixing a cantilever type energy harvesting device to a pipe,

상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치가 고정되는 고정단과, 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치 수용 홈을 구비하는 베이스 프레임; A base frame having a fixed end to which the cantilever type energy harvesting device is fixed, and a cantilever-shaped energy harvesting device receiving groove;

상기 베이스 프레임의 상기 고정단에 체결되어 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 고정하는 클램프; A clamp coupled to the fixed end of the base frame to secure the cantilever type energy harvesting device;

상기 베이스 프레임의 하부에 배치되어 상기 배관의 표면에 접하는 복수의 지지대; 및 A plurality of supports disposed below the base frame and contacting the surface of the pipe; And

상기 베이스 프레임을 상기 배관 방향이라도 가압하면서 상기 배관을 외측에서 둘레를 따라 둘러싸는 밴드를 포함하는 것임을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치를 배관에 고정하는 방법을 제공함으로써 달성된다. And a band surrounding the pipe while surrounding the pipe while pressing the base frame in the pipe direction. The method of fixing a vibration energy harvesting device to a pipe is also provided.

본 발명에 의하면, 배관 재질이 자성체가 아닌 경우에도 에너지 수확 장치를 손쉽게 설치할 수 있게 된다. According to the present invention, even when the pipe material is not a magnetic material, the energy harvesting device can be easily installed.

또한, 본 발명에 의하면 배관의 굽힘 모드가 주로 작용하는 대부분의 경우에 굽힘 모드에 감응하기 좋은 배관과 나란한 방향으로의 압전소자를 배치할 수 있어서 굽힘 모드에 의한 에너지 수확이 더욱 원활하게 이루어 질 수 있다. Further, according to the present invention, it is possible to arrange the piezoelectric element in a direction parallel to the piping which is sensitive to the bending mode in most cases where the bending mode of the piping mainly operates, and thus the energy harvesting by the bending mode can be performed more smoothly have.

또한, 본 발명에 의하면 배관의 진동 모드가 주로 굽힘 진동 모드인 경우에 배관의 굽힘 진동 특성에 영향을 미치지 않고 에너지 수확 장치를 설치할 수 있다. Further, according to the present invention, when the vibration mode of the pipe is mainly the bending vibration mode, the energy harvesting device can be installed without affecting the bending vibration characteristics of the pipe.

또한, 본 발명에 의하면 배관 표면에 손상을 입히지 않으면서 배관에 에너지 수확 장치를 설치할 수 있다. According to the present invention, the energy harvesting apparatus can be installed in the piping without damaging the surface of the piping.

도 1에는 종래의 압전 현상을 이용하는 에너지 수확 장치의 구동 원리를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물이 배관 상에 설치된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 3에는 도 2의 III 방향에서 본 측면도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 2에 도시된 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 베이스 프레임 하부에 배치되는 지지대의 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명에 따른 구조물의 변형예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 8에는 본 발명에 따른 에너지 수확 장치의 고정을 위한 구조물의 다른 실시예가 도시되어 있다. FIG. 1 is a view showing a driving principle of an energy harvesting apparatus using a conventional piezoelectric phenomenon.
FIG. 2 is a schematic view showing a structure for fixing piping of a vibration energy harvesting apparatus according to the present invention installed on a piping.
Fig. 3 is a side view seen from the direction III in Fig.
Fig. 4 is an exploded perspective view of a structure for piping fixation of the vibration energy harvesting apparatus shown in Fig.
Figures 5 and 6 show a view of an embodiment of a support disposed under the base frame.
FIG. 7 is a view showing a modification of the structure according to the present invention.
8 shows another embodiment of the structure for fixing the energy harvesting apparatus according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명에 따른 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물이 배관 상에 설치된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 III 방향에서 본 측면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2에 도시된 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물의 분해 사시도가 도시되어 있다. FIG. 2 is a schematic view showing a structure for fixing a piping of a vibration energy harvesting apparatus according to the present invention installed on a piping. FIG. 3 is a side view of FIG. 2 viewed from the direction of FIG. 4 is an exploded perspective view of a structure for piping fixing of the vibration energy harvesting apparatus shown in Fig.

도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물은, 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 배관(300)에 고정하는 구조물로서, 베이스 프레임(150), 클램프(130), 지지대(151) 및 밴드(170)를 포함한다. 2 to 4, the structure for fixing the piping of the vibration energy harvesting apparatus according to the present invention is a structure for fixing the cantilever type energy harvesting apparatus to the piping 300, and includes a base frame 150, A clamp 130, a support 151, and a band 170.

상기 베이스 프레임(150)은, 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치가 고정되는 고정단(156)과, 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치의 진동 변위와 간섭하지 않을 공간을 제공하는 캔틸레버 조립체 수용부(155)를 구비한다. 상기 캔틸레버 조립체 수용부(155)는 도면에 도시된 것과 같이 주변에 비해 낮게 형성된 형태이면 되고, 반드시 측방향이 폐쇄된 형태일 필요는 없다. 다만 장치 내부로의 먼지 등의 이물질 유입을 막을 필요가 있어 덮개 등을 설치할 수 있는데, 이 경우에는 측방향으로 폐쇄된 형태로 만들어지는 것이 바람직할 수 있다. The base frame 150 includes a fixed end 156 to which the cantilever type energy harvesting device is fixed and a cantilever assembly receiving part 155 that provides a space not to interfere with the vibration displacement of the cantilever- Respectively. The cantilever assembly receiving portion 155 may be formed to be lower than the peripheral portion as shown in the drawing, and it is not necessarily required that the lateral direction is closed. However, it is necessary to prevent foreign substances such as dust from entering into the inside of the apparatus, so that a lid or the like can be installed. In this case, it may be preferable to be formed in a laterally closed form.

용어를 몇 가지 정리하자면, 본 발명에 있어서 에너지 수확 장치는 도 2에서 100번으로 지칭되는 부재 전체를 의미한다. 본 발명에 있어서 "진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물"은 부재번호 100번과 170번을 합한 것을 지칭한다. 본 발명에서 있어서 캔틸레버 조립체(120)는 캔틸레버(121)와 캔틸레버에 부착된 압전소자(122)를 포함하는 용어로 사용된다. 상기 캔틸레버는 길이에 비해 폭이 좁고 폭에 비해 두께가 작은 부재이고 탄성 변형이 용이한 알루미늄 등의 금속 소재로 만들어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 압전 소자는 상기 캔틸레버의 일면 또는 양면에 부착되어 상기 캔틸레버의 변형에 따라 변형되면서 전력을 발생시킨다. To summarize some terms, the energy harvesting device in the present invention means the entire member referred to as 100 in Fig. In the present invention, "a structure for fixing piping of a vibration energy harvesting apparatus" refers to a combination of member numbers 100 and 170. In the present invention, the cantilever assembly 120 is used as a term including the cantilever 121 and the piezoelectric element 122 attached to the cantilever. The cantilever may be made of a metal material such as aluminum, which is narrower in width than the length and smaller in thickness than the width and easily deformed elastically, but is not limited thereto. The piezoelectric element is attached to one surface or both surfaces of the cantilever and deforms according to deformation of the cantilever to generate electric power.

상기 클램프(130)는 상기 베이스 프레임(150)의 상기 고정단(156)에 체결되어 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 고정한다. 클램프(130)는 도면과 같이 볼트(135)들에 의해 체결되는 형태로 상기 고정단(156)에 고정될 수 있고, 달리 판상의 캔틸레버 조립체(120)를 고정할 수 있는 수단이라면 무엇이든 사용이 가능하다. The clamp 130 is fastened to the fixed end 156 of the base frame 150 to fix the cantilever-type energy harvesting device. The clamp 130 may be fixed to the fixed end 156 in the form of being fastened by bolts 135 as shown in the figure and may be any type of means that can otherwise secure the cantilever assembly 120 in a plate- It is possible.

상기 지지대(151)는 상기 베이스 프레임(150)의 하부에 배치되어 본 발명의 구조물이 상기 배관(300)에 설치될 때 상기 배관(300)의 표면에 접하게 된다. 상기 지지대(151)의 기능과 그에 따른 효과에 대해서는 별도로 설명한다. The support base 151 is disposed below the base frame 150 and contacts the surface of the pipe 300 when the structure of the present invention is installed in the pipe 300. The function and the effect of the support table 151 will be described separately.

상기 밴드(170)는 상기 베이스 프레임(150)을 상기 배관(300) 방향이라도 가압하면서 상기 배관(300)을 외측에서 둘레를 따라 둘러싸는 부재이다. 상기 밴드는 조이는 힘이 작용할 수 있도록 조임 볼트(171)를 구비한다. 조임 볼트(171)를 조이면 밴드로 둘러싸인 둘레가 짧아지면서 밴드가 둘러싼 부재를 가압하는 것이 가능하다. 상기 베이스 프레임(150)을 상기 배관(300) 상에서 상기 밴드(170)가 고정할 때, 밴드(170)와 베이스 프레임(150) 사이의 고정은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. The band 170 presses the base frame 150 in the direction of the pipe 300 and surrounds the pipe 300 from outside. The band is provided with a tightening bolt (171) so that a clamping force can act. When tightening the tightening bolt 171, the circumference surrounded by the band becomes short, and it is possible to press the member surrounded by the band. The fixing between the band 170 and the base frame 150 may be performed in various manners when the band 170 is fixed on the pipe 300 by the base frame 150.

예를 들어, 상기 베이스 프레임(150)에 상기 캔틸레버가 놓인 평면보다 높게 돌출된 밴드 거치대가 형성되어 상기 밴드(170)가 상기 거치대 위를 가압하면서 상기 배관(300) 둘레에 배치될 수 있다. 또는 상기 베이스 프레임(150)에 관통공이 형성되고, 상기 관통공을 통해 상기 밴드(170)가 상기 베이스 프레임(150)을 상기 배관(300) 상에 고정할 수도 있다. 보다 바람직한 밴드(170)와 베이스 프레임(150) 사이의 고정 방식에 대해서는 이후에 다시 설명한다. For example, the base frame 150 may be provided with a band rest protruding higher than the plane on which the cantilever is placed, so that the band 170 may be disposed around the pipe 300 while pressing the rest of the cantilever. Alternatively, a through hole may be formed in the base frame 150, and the band 170 may fix the base frame 150 on the pipe 300 through the through holes. A more preferable method of fixing the band 170 and the base frame 150 will be described later.

도 5 및 도 6에는 베이스 프레임(150) 하부에 배치되는 지지대(151)의 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 5 and 6, there is shown a view of an embodiment of a support 151 disposed under the base frame 150.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 지지대(151)는 단부가 반구 형태로 만들어진 것으로 상기 베이스 프레임(150)의 하부 네 지점에 직사각형을 이루면서 배치될 수 있다. 또는 도 6에 도시된 것과 같이 상기 지지대(251)는 실린더를 길이 방향을 따라 반으로 자른 형태의 단부 형상을 가질 수도 있다. 상기 지지대(151, 251)는 단부가 곡면으로 형성되어서 배관(300)의 표면에 크랙을 형성하지 않으면서 본 발명의 구조물이 고정될 수 있다. 본 발명에서 지지대(151, 251) 단부가 곡면이라고 표현하였는데, 이는 단부 형상이 반구형, 반구가 아니더라고 구체나 타원체를 중심점을 지나지 않도록 자른 형상, 원통형의 측면의 형상을 모두 포괄하는 의미로 사용된 것이다. As shown in FIG. 5, the support 151 is formed in a hemispherical shape at its ends, and may be arranged at a lower portion of the base frame 150 in a rectangular shape. Alternatively, as shown in FIG. 6, the support 251 may have an end shape in which the cylinder is cut in half along the longitudinal direction. The structures of the present invention can be fixed without forming a crack on the surface of the pipe 300 by forming the ends of the supports 151 and 251 to be curved. In the present invention, the ends of the supports 151 and 251 are referred to as curved surfaces. The end portions are not hemispherical, but hemispherical. The term " spherical " will be.

도 7에는 본 발명에 따른 구조물의 변형예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. FIG. 7 is a view showing a modification of the structure according to the present invention.

도 7에 도시된 변형예에서는 밴드(170)와 에너지 수확 장치의 베이스 프레임(150)과의 고정 구조의 일례를 보여준다. 즉, 베이스 프레임(150)의 저면에는 고정용 돌기(159)가 형성되어 있고, 밴드 고정 프레임(160)의 베이스 프레임(150)측 면에는 상기 고정용 돌기(159)를 수용하는 수용 홈이 형성되어 있다. 상기 밴드(170)에는 상기 고정용 돌기(159)가 삽입될 수 있는 연결공(172)이 형성되어 있다. 상기 연결공(172)에 상기 고정용 돌기(159)가 삽입된 상태에서 상기 고정용 돌기(159)가 상기 수용 홈에 삽입 고정되면 상기 밴드(170)에 대한 상기 베이스 프레임(150)의 고정이 가능하다. 이러한 고정용 돌기(159)나 수용 홈의 위치는 베이스 프레임(150)과 밴드 고정 프레임(160) 사이에 서로 위치가 변경될 수 있다. 이러한 고정용 돌기(159)와 수용 홈을 구비함으로써 상기 밴드(170)를 상기 배관(300) 상에서 조여서 고정 하기 전에도 상기 베이스 프레임(150)과 상기 밴드(170) 사이의 안정적 고정이 가능하게 된다. 이에 따라 복수 개의 베이스 프레임(150)을 밴드(170) 상에 설치하게 될 때 설치 작업이 용이하게 된다. 7 shows an example of a fixing structure between the band 170 and the base frame 150 of the energy harvesting apparatus. In other words, a fixing protrusion 159 is formed on the bottom surface of the base frame 150, and a receiving groove for receiving the fixing protrusion 159 is formed on the side of the base frame 150 of the band fixing frame 160 . The band 170 is formed with a connection hole 172 into which the fixing protrusion 159 can be inserted. When the fixing protrusion 159 is inserted and fixed in the receiving groove while the fixing protrusion 159 is inserted into the connecting hole 172, the fixing of the base frame 150 to the band 170 It is possible. The positions of the fixing protrusions 159 and the receiving grooves may be changed between the base frame 150 and the band fixing frame 160. The fixing protrusions 159 and the receiving recesses allow stable fixing between the base frame 150 and the band 170 even before the band 170 is tightened on the pipe 300. Accordingly, when the plurality of base frames 150 are installed on the band 170, the installation work is facilitated.

앞서 설명한 것을 포함하여 여러 가지의 밴드(170)와 베이스 프레임(150)의 고정 관계 중에서 밴드(170)에 연결공(172)을 통해 베이스 프레임(150)을 고정할 수 있는 이러한 방식이 복수 개의 에너지 수확 장치 설치 작업상의 편의를 위해 가장 바람직하다. This manner in which the base frame 150 can be fixed to the band 170 through the connection hole 172 in the fixed relationship between the various bands 170 and the base frame 150 including the above- It is most desirable for convenience in harvesting device installation work.

도 8에는 본 발명에 따른 에너지 수확 장치의 고정을 위한 구조물의 다른 실시예가 도시되어 있다. 8 shows another embodiment of the structure for fixing the energy harvesting apparatus according to the present invention.

도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는 복수 개의 에너지 수확 장치를 하나의 밴드(170)를 사용하여 배관(300) 둘레에 고정할 수 있다. 이 경우에는 밴드(170)에 간격을 두고 복수 개의 에너지 수확 장치에 대응하는 개수의 연결공(172)이 형성되어 있게 된다. As shown in FIG. 8, in the present invention, a plurality of energy harvesting apparatuses can be fixed around the pipe 300 by using one band 170. In this case, the number of connection holes 172 corresponding to the plurality of energy harvesting devices is formed at intervals in the band 170.

한편, 이상의 구조를 가지는 캔틸레버 형태의 진동 에너지 수확 장치를 배관(300)에 고정하는 구조물을 배관(300) 상에 고정하는 방법은 다음과 같이 구성될 수 있다. Meanwhile, a method for fixing a structure for fixing the cantilever type vibration energy harvesting apparatus having the above structure to the piping 300 on the piping 300 may be configured as follows.

먼저, 하나 이상의 연결공(172)이 형성된 밴드(170)에 연결공(172)을 통해 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 하나 이상 고정한다. First, at least one structure for fixing the piping of the vibration energy harvesting apparatus is fixed to the band 170 having the at least one connection hole 172 through the connection hole 172.

그 다음, 상기 밴드(170)가 배관(300)의 둘레를 감은 후 고정되도록 하여 상기 배관(300)에 하나 이상의 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 설치한다. Next, the band 170 is wound around the pipe 300 and then fixed to the pipe 300 to install a structure for pipe fixing of one or more vibration energy harvesting devices.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

100: 에너지 수확 장치 110: 끝단 질량
120: 캔틸레버 조립체 121: 캔틸레버
122: 압전 소자 123, 152, 153: 체결공
130: 클램프 135, 161: 볼트
150, 250: 베이스 프레임 151, 251: 지지대
155: 캔틸레버 조립체 수용부 156: 고정단
158: 체결공
159: 고정용 돌기 160: 밴드 고정 프레임
170: 밴드 171: 조임 볼트
172: 연결공 300: 배관100: energy harvesting device 110: end mass
120: cantilever assembly 121: cantilever
122: Piezoelectric elements 123, 152, 153:
130: Clamp 135, 161: Bolt
150, 250: base frame 151, 251: support
155: cantilever assembly receiving portion 156: fixed end
158: fastening ball
159: Fixing projection 160: Band fixing frame
170: band 171: fastening bolt
172: connection hole 300: piping

Claims (7)

길이 방향에 직교하는 방향에서 자른 단면 형상의 두께가 폭에 비해 작게 형성된 캔틸레버와 상기 캔틸레버의 일면에 부착되어 캔틸레버의 변형에 의해 변형되면서 전력을 생산하는 압전소자를 포함하는 캔틸레버 조립체(120);
상기 캔틸레버 조립체(120)가 고정되는 고정단(156)과, 상기 캔틸레버 조립체(120)의 진동 변위에 대한 간섭을 방지하도록 상기 캔틸레버 조립체(120)와 대향하는 위치에 상기 캔틸레버에 대해 오목하게 형성된 캔틸레버 조립체 수용부(155)를 구비하는 베이스 프레임(150);
상기 베이스 프레임(150)의 상기 고정단(156)에 체결되어 상기 캔틸레버 조립체(120)를 고정하는 클램프(130);
상기 베이스 프레임(150)의 하부에 배치되어 상기 배관(300)의 표면에 접하는 복수의 지지대(151, 251); 및
상기 베이스 프레임(150)을 상기 배관(300) 방향이라도 가압하면서 상기 배관(300)을 외측에서 둘레를 따라 둘러싸는 밴드(170)를 포함하는 진동 에너지 수확 장치의 배관고정을 위한 구조물.A cantilever assembly (120) comprising a cantilever having a cross-sectional shape cut in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the cantilever, the cantilever having a thickness smaller than a width and a piezoelectric element attached to one surface of the cantilever and deformed by deformation of the cantilever to produce electric power.
The cantilever assembly 120 includes a fixed end 156 to which the cantilever assembly 120 is fixed and a cantilever 150 that is concaved with respect to the cantilever 120 at a position facing the cantilever assembly 120 to prevent interference with the vibration displacement of the cantilever assembly 120. [ A base frame 150 having an assembly receiving portion 155;
A clamp 130 fastened to the fixed end 156 of the base frame 150 to fix the cantilever assembly 120;
A plurality of supports (151, 251) disposed under the base frame (150) and contacting the surface of the pipe (300); And
And a band (170) surrounding the pipe (300) along the outer circumference while pressing the base frame (150) in the direction of the pipe (300). 제1항에 있어서,
상기 베이스 프레임(150)에는 상기 밴드(170)가 관통하는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the base frame (150) is formed with a through hole through which the band (170) penetrates. 제1항에 있어서,
상기 베이스 프레임(150)에 상기 밴드(170)를 고정하도록 상기 베이스 프레임(150)에 체결 수단에 의해 체결되는 밴드 고정 프레임(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물.The method according to claim 1,
Further comprising a band fixing frame (160) fastened to the base frame (150) by fastening means for fixing the band (170) to the base frame (150) Structures for. 제3항에 있어서,
상기 밴드(170)에는 연결공(172)이 형성되어 있고,
상기 밴드 고정 프레임(160)과, 상기 밴드 고정 프레임(160)에 대향하는 베이스 프레임(150) 부분의 둘 중, 어느 하나에는 고정용 돌기(159)가 형성되어 있고, 다른 하나에는 수용 홈이 형성되어 있어서, 상기 고정용 돌기(159)가 상기 연결공(172)을 통과하고 상기 고정용 돌기(159)에 수용되어서 상기 밴드(170)가 상기 밴드 고정 프레임(160)에 의해 상기 베이스 프레임(150) 저면에 고정되는 것을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물.The method of claim 3,
A connection hole 172 is formed in the band 170,
Fixing protrusions 159 are formed on either one of the band fixing frame 160 and a portion of the base frame 150 opposed to the band fixing frame 160, The fixing protrusion 159 passes through the connection hole 172 and is received in the fixing protrusion 159 so that the band 170 is fixed to the base frame 150 ) Is fixed to the bottom of the pipe. 제1항에 있어서,
상기 베이스 프레임(150)에는 상기 캔틸레버가 놓인 평면보다 높게 돌출된 밴드 거치대가 형성된 것을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the base frame (150) is formed with a band holder protruding higher than a plane on which the cantilever is placed. 제1항에 있어서,
상기 지지대(151, 251)는,
상기 배관(300)에 접하는 단부가 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물.The method according to claim 1,
The support rods (151, 251)
And an end portion contacting the piping (300) is formed as a curved surface. 캔틸레버 형태의 진동 에너지 수확 장치를 배관(300)에 고정하는 방법으로서,
하나 이상의 연결공(172)이 형성된 밴드(170)에 연결공(172)을 통해 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 하나 이상 고정하는 단계; 및
상기 밴드(170)가 배관(300)의 둘레를 감은 후 고정되도록 하여 상기 배관(300)에 하나 이상의 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물을 설치하는 단계를 포함하고,
상기 진동 에너지 수확 장치의 배관 고정을 위한 구조물은,
캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 배관(300)에 고정하는 구조물로서,
상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치가 고정되는 고정단(156)과, 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치 수용 홈을 구비하는 베이스 프레임(150);
상기 베이스 프레임(150)의 상기 고정단(156)에 체결되어 상기 캔틸레버 형태의 에너지 수확 장치를 고정하는 클램프(130);
상기 베이스 프레임(150)의 하부에 배치되어 상기 배관(300)의 표면에 접하는 복수의 지지대(151); 및
상기 베이스 프레임(150)을 상기 배관(300) 방향이라도 가압하면서 상기 배관(300)을 외측에서 둘레를 따라 둘러싸는 밴드(170)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 진동 에너지 수확 장치를 배관에 고정하는 방법.As a method of fixing a cantilever type vibration energy harvesting device to a pipe 300,
Fixing at least one structure for fixing the piping of the vibration energy harvesting device to the band (170) having the at least one connection hole (172) through the connection hole (172); And
And installing a structure for piping fixation of one or more vibration energy harvesting devices in the piping (300) by causing the band (170) to wrap around the pipe (300)
The structure for piping fixation of the vibration energy harvesting device includes:
A structure for fixing a cantilever type energy harvesting device to a pipe 300,
A fixed end 156 to which the cantilever type energy harvesting device is fixed, and a base frame 150 having the cantilever-type energy harvesting device receiving groove;
A clamp 130 fastened to the fixed end 156 of the base frame 150 to fix the cantilever type energy harvesting device;
A plurality of supports 151 disposed under the base frame 150 and contacting the surface of the pipe 300; And
And a band (170) surrounding the pipe (300) along the circumference of the pipe (300) while pressing the base frame (150) in the direction of the pipe (300). .
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