KR20180099406A - 식물형 발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물형 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자연환경을 훼손하지 않고 다양한 자연에너지를 이용하여 발전할 수 있고, 전력케이블의 가설이 어려운 장소에 간편하게 설치하여 전원을 발전, 공급할 수 있는 식물형 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자 및 태양전지 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인; 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부; 상기 잎자루본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부; 복수의 상기 줄기본체가 접속되는 메인줄기본체, 이 메인줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 메인줄기발전수단을 구비한 메인줄기발전부; 및 상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부, 상기 줄기발전부 및 상기 메인줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자 및 태양전지 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인; 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부; 상기 잎자루본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부; 복수의 상기 줄기본체가 접속되는 메인줄기본체, 이 메인줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 메인줄기발전수단을 구비한 메인줄기발전부; 및 상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부, 상기 줄기발전부 및 상기 메인줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 식물형 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자연환경을 훼손하지 않고 다양한 자연에너지를 이용하여 발전할 수 있고, 전력케이블의 가설이 어려운 장소에 간편하게 설치하여 전원을 발전, 공급할 수 있는 식물형 발전장치에 관한 것이다.
현대사회에서 필수적인 에너지원으로 사용되는 전기는 화석에너지 자원이 점차 고갈되고, 환경 문제가 대두 됨에 따라, 이미 오래전부터 청정 대체 에너지로서 수력 및 조력이나 파력 등에서 얻어지는 부하나, 풍력에서 발생하는 부하를 효과적으로 이용하고자 하는 연구가 활발히 이루어져 다양한 발전시스템이 개발되어 있다.
발전시스템은 댐을 이용한 수력발전 시스템, 달의 중력에 의하여 생기는 바닷물의 밀물과 썰물을 이용한 조력발전 시스템, 파도의 위.아래 움직임을 활용한 파력발전 시스템, 및 풍력을 이용하는 풍력발전 시스템 등이 있다.
예컨대, 풍력발전 시스템은 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1312952호(등록일자:2013. 9. 24)로 개시된 풍력발전용 나셀 및 이를 구비한 풍력발전장치가 있다.
상기한 등록특허 제10-1312952호는 타워부(300)에 블레이드(200)와 풍력발전용 나셀(100)이 구비된 것으로, 타워부(300)는 수십 미터의 높이로 설치되는 대형 구조물로서 비교적 발전용량이 커서 대체 에너지 발전시스템으로 활용되고 있다.
하지만 상기한 대용량 풍력발전은 대규모의 투자가 필요하고, 양질의 풍질을 갖는 지역에서 어느 정도 효율이 있으므로 국내에서 더 이상 시공할 지역을 찾을 수 없다는 한계점이 있다.
전술한 바와 같이 풍력발전의 한계점을 고려하여 근래에는 태양 전지 수단을 사용한 태양광 발전이 새로운 에너지원으로서 개발, 실용화되고 있다.
태양전지는 실리콘계 태양전지, CIGS (Cu(InGa)Se2; Copper Indium Gallium Selenide)와 같은 무기물을 이용하는 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지, 그리고 유-무기 하이브리드 태양전지 등이 있다.
예컨대, 태양전지는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1217573호, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1210322호, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0024515호 등에 나타난 바와 같이 다양한 기술이 개발되어 있다.
하지만, 전술한 태양광발전은 대규모의 토지가 필요하고 많은 시설비가 소요될 뿐만 아니라, 야간이나 우천시 등과 같은 기상조건에는 전기를 생산할 수 없는 단점이 있다.
그리고, 전술한 풍력발전이나 태양광발전은 생산된 전기를 전력케이블을 매개로 공급하여 비교적 큰 사용전력이 요구되는 가정용 및 산업용 에너지원으로 사용할 수 있지만, 통신기지국, 군사용기지, 산속 등과 같이 전력케이블의 가설이 불가능한 경우에는 전력의 공급이 불가능한 단점이 있다.
특히, 전술한 풍력발전이나 태양광발전은 자연을 훼손하면서 인공구조물을 설치하는 것이므로 환경파괴가 심하고 미관을 해치는 등의 단점이 있었다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 자연환경을 훼손하지 않고 다양한 자연에너지를 이용하여 발전할 수 있도록 한 식물형 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전력케이블의 가설이 어려운 장소에 간편하게 설치하여 전원을 발전, 공급할 수 있도록 한 식물형 발전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자 및 태양전지 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 잎본체발전부는 상기 선형압전소자가 상기 잎본체에 잎맥 형태로 배치되는 잎맥발전부와, 상기 잎본체 중에서 상기 잎맥발전부의 배치 부분을 제외한 잎본체 부분에 배치되고 태양전지로 형성된 잎몸발전부를 포함할 수 있다.
그리고, 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 잎자루발전수단은 상기 잎자루본체의 하단부에 배치되는 영구자석, 상기 잎자루본체의 하단부가 설치되는 주변부에 배치되어 상기 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 잎자루발전수단을 포함하는 상기 잎자루본체는 생육중인 식물의 줄기에 설치될 수 있다.
상기 잎자루본체는 막대형 몸체로 형성되고, 상기 잎자루발전수단은 상기 막대형 몸체에 상기 선형압전소자가 배치된 구조, 또는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 교호적으로 상기 막대형 몸체 및 상기 막대형 몸체의 인접한 위치에 배치된 구조로 구성될 수 있다.
상기 잎자루본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성되고, 상기 잎자루발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 잎자루본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고, 상기 잎자루발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
전술한 상기 선형압전소자는 파형구조로 배치될 수 있고, 상기 선형압전소자는 코일 구조로 형성되고, 상기 선형압전소자의 중심에 형성되는 코일홀 내부로 상기 전원라인이 배치될 수 있다..
그리고, 상기 선형압전소자는 복수 개가 코일 구조로 권취, 형성되되, 상기 선형압전소자 중에서 일부는 시계방향으로 권취되고 나머지는 반시계방향으로 권취될 수 있다.
또한, 상기 선형압전소자에는 형상기억고분자수지 또는 형상기억합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억선이 동반하여 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치의 상기 잎본체에는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 배치되되, 상기 영구자석과 상기 유도코일은 서로 인접하는 상기 잎본체 사이에 교호적으로 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 잎본체는 발전수단설치부, 및 상기 발전수단설치부 사이사이에 배치되고 가요성 또는 신축성을 갖도록 형성된 발전수단연결부로 구성되고, 상기 잎본체발전부는 상기 발전수단설치부에 상기 태양전지가 배치되어 구성된 잎몸발전부와, 상기 발전수단연결부에 상기 선형압전소자에 의해 잎맥 형태로 배치되는 잎맥발전부를 포함하고, 상기 전원라인은 상기 잎본체에 일체로 배치되는 도전선으로 구성될 수 있다.
상기 태양전지는 상기 잎본체의 상면 및 하면에 배치될 수 있다.
한편, 상기 잎본체는 발전수단설치부, 및 상기 발전수단설치부 사이사이에 배치되고 가요성 또는 신축성을 갖도록 형성된 발전수단연결부로 구성되고, 상기 전원 라인은 상기 잎본체에 일체로 배치되는 도전선으로 구성되며, 상기 잎본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 직조물로 구성되되, 상기 발전수단설치부는 비신축구조로 형성되고, 상기 발전수단연결부는 신축구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 발전수단설치부는 보조시트층이 덧대어지거나 보조코팅층이 코팅되어 비신축구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 발전수단설치부는 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하게 직조되고, 상기 발전수단연결부는 상기 발전수단설치부에 비해 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하지 않게 직조, 구성될 수 있다. 이때, 상기 발전수단설치부는 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유를 포함하여 직조될 수 있다.
여기서, 상기 플랫형 섬유는 굵기가 50 내지 200데니어인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 상기 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100가닥으로 구성될 수 있다.
상기 발전수단연결부는 상기 위사 및 상기 경사 중에서 일부 또는 전체가 신축성 고분자사로 구성될 수 있다.
상기 잎본체는 상기 위사 및 상기 경사의 일부로서 전자파차폐사가 포함되어 직조되거나, 전자파차폐물질이 포함될 수 있다.
상기 위사 및 상기 경사로서 광의 투과가 가능한 투명한 섬유사가 포함될 수 있다.
상기 직조물을 형성하는 위사 및 경사는 색상이 변하는 변색 섬유사를 포함될 수 있다.
전술한 상기 도전선은 복수 가닥의 섬유사 및 도전사가 하나의 묶음으로 형성된 선형부재로 구성되어 상기 직조물에 엮여져 배치될 수 있다.
바람직하게, 상기 도전선은 중심에 중심사가 배치되고, 상기 중심사에 복수 가닥의 상기 도전사가 감김 또는 엮여지며, 상기 도전사의 외면에 복수 가닥의 외피사가 감김되거나 엮여지는 구조로 구성되고, 상기 중심사는 비신축성 섬유사 또는 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 구성되고, 상기 도전사는 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도전선은 중심에 중심사가 배치되고, 상기 중심사에 복수 가닥의 상기 도전사가 감김 또는 엮여지며, 상기 중심사는 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 구성될 수 있다.
상기 도전선은 상기 잎본체에 구속되게 배치되는 도전선 구속구간과, 상기 도전선이 상기 잎본체에 구속되지 않고 외부로 이격, 노출되게 배치되는 도전선 노출구간을 갖도록 배치되되, 상기 도전선 노출구간은 상기 발전수단설치부 또는 상기 발전수단설치부와 인접한 부위에 형성될 수 있다.
아울러, 상기 도전선에는 램프가 접속되어 구성될 수 있다.
상기 발전수단연결부는 통풍작용과 우수의 배출을 위한 통공이 형성될 수 있다.
상기 잎본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상면직, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상기 상면직의 하방에 이격공간을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직, 상기 상면직 및 상기 하면직 사이에 연결되는 다수의 연결사로 형성된 연결층을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 잎본체는 상기 이격공간에 기밀실이 형성되도록 밀봉층이 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하고, 상기 잎본체발전부는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 발생되는 유도코일로 이루어지되, 상기 영구자석과 상기 유도코일은 서로 인접하는 잎본체에 서로 교호적으로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하고, 상기 잎본체발전부는 상기 입본체에 배치되고 내부에 삽입공간이 형성된 발전부설치부재, 상기 발전부설치부재의 삽입공간에 설치되고 중공홀을 갖는 보빈부재, 상기 보빈부재의 중공홀에 설치되는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되도록 상기 보빈부재의 외면에 권취되는 유도코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인; 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부; 상기 잎자루 본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부; 및 상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부 및 상기 줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 막대형 몸체로 형성되고, 상기 잎자루발전수단 및 상기 줄기발전수단은 상기 막대형 몸체에 상기 선형압전소자가 배치되거나, 상기 영구자석과 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 상기 막대형 몸체에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 영구자석과 상기 유도코일은 상기 막대형 몸체와 상기 막대형 몸체의 인접한 위치에 교호적으로 배치될 수 있다.
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성된 구조로 형성되고, 상기 잎자루발전수단 및 상기 줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성된 구조로 형성되고, 상기 잎자루발전수단과 상기 줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 상기 줄기발전수단을 포함하는 상기 줄기본체가 생육중인 식물의 메인줄기에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 잎본체 또는 상기 줄기본체에는 광의 반사를 위한 반사부가 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체; 압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인; 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부; 상기 잎자루 본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부; 복수의 상기 줄기본체가 접속되는 메인줄기본체, 이 메인줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 메인줄기발전수단을 구비한 메인줄기발전부; 및 상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부, 상기 줄기발전부 및 상기 메인줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인줄기본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성된 구조로 형성되고, 상기 메인줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
상기 메인줄기본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고, 상기 메인줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
상기 메인줄기발전수단은 상기 메인줄기본체의 하단부와 뿌리 형상으로 형성된 뿌리본체와의 연결부에 배치되는 영구자석, 상기 영구자석에 인접, 배치되어 상기 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메인줄기발전수단은 상기 메인줄기본체의 하부에 설치되는 구동기어, 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 회전되는 종동기어를 구비한 발전기를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 구동기어의 회전력을 상기 종동기어에 전달하는 과정에서 상기 종동기어의 회전수를 증가시키기 위해 상기 구동기어와 상기 종동기어 사이에 배치되는 증속수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 상기 메인줄기본체의 하단부가 접속되고 뿌리 형상으로 형성된 뿌리본체와, 이 뿌리본체로 인가되는 부하에 대응하여 전기를 발전하는 뿌리발전수단을 구비한 뿌리발전부를 포함하는 것을 특징한다.
여기서, 상기 뿌리발전수단은 상기 뿌리본체로 전달되는 압력에 대응하여 전기를 생성하는 압전소자가 구비될 수 있다.
상기 메인줄기본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상면직, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상기 상면직의 하방에 이격공간을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직, 상기 상면직 및 상기 하면직 사이에 연결되는 다수의 연결사로 형성된 연결층으로 구성된 부재가 원형 구조로 형성될 수 있다.
상기 메인줄기본체는 내부에 공기의 주입되어 밀봉되는 기밀실이 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 식물형 발전장치에 의하면, 잎 형상 및 줄기 형상으로 형성된 식물 발전부를 이용하여 인조 발전식물을 구현하거나, 이러한 식물 발전부를 생육중인 실제 식물에 일부 부가하는 방법으로 장착하여 전기를 발전할 수 있는 식물을 구현할 수 있어서 자연 환경을 훼손하지 않으면서 친환경적으로 전기에너지를 수득할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 식물형 발전장치에 의하면, 잎 형상, 줄기 형상, 나무의 기둥 형상으로 형성된 식물발전부를 이용하여 수목 등 다양한 식물 형상의 인조발전구조물을 구성할 수 있으므로 통신기지국, 가로등, 등의 시설을 자연미관을 해치지 않으면서 친환경적으로 구현할 수 있는 동시에 시설에서 필요로 하는 전기에너지를 자체적으로 간편하게 수득할 수 있어서 전력케이블을 가설하는 등의 시설비 부담없이 전기에너지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 식물형 발전장치는 태양광, 풍력, 외부 부하 등을 이용하여 다채롭게 전기를 발전할 수 있도록 구성되어 있으므로 기상조건이나 외부 조건 등이 변화되더라도 비교적 지속적으로 전기를 수득할 수 있는 장점이 있다.
도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타낸 개략적인 사시도,
도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타낸 개략적인 분리사시도,
도1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전식물의 잎본체에 적용할 수 있는 도전선의 다른 형태를 나타낸 부분 확대단면도,
도1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 잎본체 세부구조를 설명하기 위한 도면,
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 요부 확대단면도,
도2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잎본체의 제5 변형예를 설명하기 위한 사시도,
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제1 예를 설명하기 위한 도면,
도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면,
도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면,
도3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면,
도4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치의 변형예를 나타내는 사시도,
도5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면,
도5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면,
도5d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면,
도6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도6b는 도6a의 A부 확대단면도,
도6c는 도6a의 B부 확대단면도이다.
도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타낸 개략적인 분리사시도,
도1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전식물의 잎본체에 적용할 수 있는 도전선의 다른 형태를 나타낸 부분 확대단면도,
도1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 잎본체 세부구조를 설명하기 위한 도면,
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 요부 확대단면도,
도2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면,
도2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잎본체의 제5 변형예를 설명하기 위한 사시도,
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제1 예를 설명하기 위한 도면,
도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면,
도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면,
도3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면,
도4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치의 변형예를 나타내는 사시도,
도5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면,
도5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면,
도5d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면,
도6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도,
도6b는 도6a의 A부 확대단면도,
도6c는 도6a의 B부 확대단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1a 내지 도6c에 의거하여 상세히 설명하고, 도1a 내지 도6c에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타낸 개략적인 분리사시도이다.
도1a 및 도1b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치는 식물의 일부 구조와 유사하거나 식물의 전체 구조와 유사하게 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물모형의 인조 발전수단으로서, 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체(2), 잎본체(2)에 배치되는 잎본체발전부(1), 잎본체발전부(1)의 전극과 연결되도록 잎본체(2)에 배치되는 전원라인(3)을 구비한다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치는 식물의 잎에 형성된 잎자루와 유사한 형상을 갖도록 잎본체(2)의 하단에 연장, 형성된 잎자루본체(41)와, 이 잎자루본체(41)의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 갖는 잎자루발전부(4)가 구성되어 있다.
먼저, 잎본체발전부(1)는 압전물질로 형성된 선형압전소자 및 태양전지 등으로 구성되는 것으로, 잎본체(2)에 잎맥 형태로 배치되는 잎맥발전부(11)와, 잎본체(2) 중에서 잎맥발전부(11) 부분을 제외한 잎본체 부분인 잎몸 부분에 배치되는 잎몸발전부(12)로 구성되어 있다.
상기 잎맥발전부(11)는 도1a에 도시된 바와 같이 대표적으로 압전물질에 의해 선형 구조로 형성된 선형압전소자(111)가 잎본체(2)에 잎맥 형태로 배치되어 구성된다.
상기 잎몸발전부(12)는 대표적으로 도1b에 도시된 바와 같이 태양전지(121)가 잎몸 부분에 배치되어 구성된다. 태양전지(121)는 태양광이 원활하게 입사받을 수 있는 부분인 잎본체(2)의 상면에만 설치된 경우를 기준으로 이하 설명하지만, 잎본체(2)와 인접하여 광의 반사가 가능하도록 반사미러필름지 또는 은박지와 같은 반사부(미도시)를 배치할 경우에는 잎본체의 하면에도 설치, 구성할 수 있다.
도1b를 참조하여 잎본체(2), 잎맥발전부(11) 및 잎몸발전부(12)에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 잎본체(2)는 태양전지(121)들이 설치되는 발전수단설치부(21)와, 이 발전수단설치부(21) 사이사이에 마련되고 가요성 또는 신축성을 갖도록 형성된 발전수단연결부(22)로 구성된 특징을 갖는다.
그리고, 상기 잎본체(2)는 고무재, 종이재, 및 합성수지재 시트 등으로도 구성될 수 있지만 본 실시예에서는 후술되는 전원라인(3)을 용이하게 배치할 수 있는 직물지로 구성한 예를 기준으로 설명한다.
예컨대 잎본체(2)는 위사 및 경사에 의해 직조되는 직조물로 구성되되, 발전수단설치부(21)는 비신축구조로 직조되고, 발전수단연결부(22)는 신축구조로 직조되어 있다. 이와 같이 발전수단설치부(21)를 비신축구조로 형성하고 발전수단연결부(22)를 신축구조로 형성하는 방법은 이하에서 구체적으로 기술된 바와 같이 직조와 동시에 구현하는 방법을 대표적으로 적용할 수 있다.
예컨대, 잎본체(2)의 직조시 발전수단설치부(21) 영역을 형성하는 위사 및 경사는 아라미드계 섬유사와 같이 인장강도가 크고 변형이 적은 섬유사를 주로 공급하고, 발전수단연결부(22) 영역을 형성하는 위사 및 경사는 일부 또는 전체를 신축성 고분자사로 공급하여 직조한다.
여기서 신축성 고분자사는 통상 스판사로 호칭되는 섬유사로서 신축성 고분자 수지에 의해 형성된다. 예컨대 신축성 고분자 수지는 실리콘 계열의 고무, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레트탈레이트 또는 이들의 공중합체 등의 소재로 제작된 것이 적용될 수 있다.
태양전지(121)는 현재 개발되어 있는 다양한 종류의 태양전지가 선택, 적용될 수 있는 것으로, 예컨대 실리콘계 태양전지, CIGS (Cu(InGa)Se2; Copper Indium Gallium Selenide)와 같은 무기물을 이용하는 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지, 및 유-무기 하이브리드 태양전지 등이 적용될 수 있다.
한편, 상기 잎본체(2)는 태양전지(121)에 구비된 전극(미도시, 태양전지로부터 수득된 전기에너지를 외부로 전달하기 위해 전원라인(3)과 접속되는 단자를 의미함)과 연결되는 전원라인(3)이 더 구비되어 있다. 이 전원라인(3)은 태양전지(121)에서 발전되어 수득된 전원을 충전수단(미도시)으로 공급하거나 사용개소로 공급하는 도전선의 기능을 수행한다.
그리고 상기 전원라인(3)은 도전선을 자수방식 또는 박음질 방식으로 배치할 수 있고, 잎본체(2)를 구성하는 직조물의 직조시에 위사 및 경사의 일부로 공급되어 일체로 직조, 배치할 수 있다.
전술한 바와 같이 전원라인(3)을 자수방식, 박음질 방식, 직조방식으로 잎본체(2)에 일체로 배치하기 위해서 도전선은 직기나 자수기의 바늘 등에 꿰어질 수 있고 연속적인 움직임에도 손상되지 않도록 섬유기반 도전선으로 구성된다. 여기서 섬유기반 도전선(3a)은 이하에서 구체적으로 기재된 바와 같이 도전사와 섬유사가 유기적으로 엮여지거나 권취된 형태의 도전선을 의미한다.
그리고, 전원라인(3)은 풍력과 같은 자연에너지나 인가되거나 사용중 인장력이나 외부로부터 충격력이 인가되더라도 손상되지 않도록 지그재그 구조로 배치되어 있다.
도전선(3a)은 섬유사의 장점을 갖는 동시에 직기(직조작업을 수행하는 섬유기계)나 자수기(섬유기반 도전선을 자수사로 공급하여 직물 등에 자수하여 배치하는 섬유기계)에 원활하게 공급할 수 있도록 도1a의 확대부 A, 도1b의 확대부 C부에 도시된 바와 같이 도전사(31)와, 이 도전사(31)와 서로 엮여지는 섬유사로 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 도1a의 확대부 B에 도시된 바와 같이 내부 중심에 위치하도록 배치되는 중심사(32)를 구비하고, 이 중심사(32)의 외면에 도전사(31)가 엮여지거나 감김되도록 하며, 도전사(31)의 외면에 다시 복수의 외피사(33)가 엮여지거나 감김되도록 구성한 것을 적용하는 것이 더욱 바람직하다.
도전사(31)는 탄소사, 도전성 물질(도전성 금속나노입자, 금속산화물 입자, 그래핀 등)을 포함하는 섬유사, 도전성 물질이 코팅된 섬유사 등이 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 대표적으로 전기 도전성이 상대적으로 우수한 동(Cu) 등의 도전성 금속으로 형성된 금속사로 형성되고 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖도록 형성된 것을 적용한다. 여기서 도전사의 직경이 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위인 것을 선택하여 적용하는 이유는 직경이 500 마이크로미터(㎛) 이상일 경우 섬유사와 함께 엮여져 구성되는 섬유기반 도전선의 전체 외경이 1000 마이크로미터(㎛) 이상이 되므로 직기 또는 직기의 바늘에 공급할 수 없는 단점이 있고, 10 마이크로미터(㎛) 이하의 도전성 금속사는 현재의 생산기술에 의해 대량 생산이 곤란하여 품질의 실질적인 검증이 어려운 상황이기 때문이다. 이때, 도전사(31)는 도전성 금속사의 외면에 절연수지층이 적층된 구조로 되어 있다.
중심사(32) 및 외피사(33)로 적용되는 섬유사는 수많은 필라멘트사들이 하나의 묶음으로 형성된 통상의 섬유구조(실)로 형성된 것으로, 다양한 무기섬유사 또는 유기섬유사가 선택, 적용될 수 있지만, 인장강도 20 g/d(denier) 이상이고, 열화온도가 250℃ 이상이며, 굵기가 5 내지 2000 데니어(denier)인 아라미드 섬유사(두퐁사 상품명)나, 케브라사(두퐁사 상품명) 등으로 호칭되는 아라미드계 섬유사를 적용하여 구성한다. 여기서 1 데니어는 섬유재료 1그램이 9000미터로 뽑아 졌을 때의 굵기를 의미한다.
한편, 중심사(32)는 외력의 인가 여부에 따라 신축되도록 신축성 고분자사로 구성할 수 있다.
이와 같이 중심사(32)를 신축성 고분자사로 구성할 경우 섬유기반 도전선에 길이방향으로 인장력이 인가되거나 충격력과 같은 외력이 인가되더라도 외력에 대응하여 신축되거나 가요성을 갖게 되므로 쉽게 손상되지 않고 전기적 안전성을 확보할 수 있다.
도1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 잎본체에 적용할 수 있는 도전선의 다른 형태를 나타낸 부분 확대단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 도전선(3a)은 중심에 중심사(32)가 배치되고, 이 중심사(32)에 복수 가닥의 도전사(31)가 감김되거나 엮여지되, 중심사(32)는 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 형성되어 있다.
전술한 바와 같은 형태의 도전선(3a)은 외피사를 구비하지 않으므로 도전선의 전체적인 직경을 줄일 수 있고 외력에 대한 신축성 또한 향상되는 장점이 있다.
한편, 상기 도전선(3a)은 도1b의 확대부 A에 나타난 바와 같이 잎본체(2)를 형성하는 위사 및 경사에 구속되게 배치되는 도전선 구속구간(도전선 노줄구간을 제외한 나머지 구간)과, 도1b의 확대부 D에 나타난 바와 같이 상기 도전선(3a)이 잎본체(2)에 구속되지 않고 외부로 이격, 노출되게 배치되는 도전선 노출구간(d2)을 갖도록 배치되되, 태양전지(1)에 마련된 전극(미도시)과 도전선(3a)의 연결작업시에 작업의 편의성과 신속성을 고려하여 도전선 노출구간(d2)은 발전수단설치부(22) 또는 발전수단설치부(22)와 인접한 부위에 형성되어 있다.
이와 같은 도전선 노출구간(d2)은 도1b의 확대부 B에 나타난 바와 같이 도전선(3a)이 외부로 노출되므로 발전수단연결부(22) 부분이 접혀지거나 사용중에 외력이 작용되더라도 도전선(3a) 부분에 가해지는 부하를 줄일 수 있어서 파단이나 손상으로부터 보호할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 태양전지(121)에 마련된 전극(미도시)과 도전선(3a)의 연결작업시에도 도전선(3a)이 직조물의 표면 상방으로 이격, 노출되어 있으므로 직조물에 다른 실(위사 및 경사를 의미함)과 혼합되어 직조된 도전선을 일일이 찾아내지 않고 손쉽게 연결작업을 시행할 수 있다.
한편, 잎본체(2)를 구성하는 직조물은 섬유분야에서 이용되고 있는 통상의 직기를 이용하여 제직프로그램을 적절하게 변경하는 등의 방법으로 도전선(3a)이 잎본체(2)의 외부로 노출되는 도전선 노출구간(d2)을 간편하게 형성할 수 있다.
그리고, 잎본체(2)는 전자파의 차폐 기능을 갖도록 구성할 수 있다. 이를 위해 잎본체(2)에 전자파차폐물질이 코팅될 수도 있지만, 본 실시예에서는 위사 및 경사의 일부로서 전자파차폐사(미도시)를 공급하여 직조한다. 이때, 전자파차폐사는 도전성을 띌 경우 전자파 차폐효과가 있으므로 도1b의 확대부 A에 도시된 도전선이나 도3에 도시된 도전선을 배치하는 방법으로 구성한다.
한편, 상기 잎본체(2)의 발전수단연결부(22)는 전원라인(3) 외에 태양전지로부터 발전되어 수득된 전원의 공급시에 발열되는 발열선(미도시)이 더 배치될 수 있다. 이때 발열선은 도1b의 확대부 A에 도시된 형태의 도전선을 배치하되, 저전력에도 발열작용을 수행할 수 있도록 도전사(31)의 배치수량을 전원라인(3)으로 적용되는 도전선에 비해 적은 수량으로 배치하여 전기저항값이 크도록 구성한 것을 적용한다.
그리고, 잎본체(2)는 비신축구조로 직조된 발전수단설치부(21) 및 신축구조로 직조된 발전수단연결부(22)로 이루어지되, 발전수단연결부(22)를 형성하는 섬유사는 투명한 섬유사가 공급, 직조되어 광의 투과가 가능하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 발전수단연결부(22)를 형성하는 위사 및 경사는 낚시줄 등의 소재로 사용되는 투명 모노필라멘트사를 공급하여 직조한다. 이 투명 모노필라멘트사는 한가닥의 필라멘트로 이루어진 것으로 통상적인 섬유사가 다수의 필라멘트로 이루어진다는 점에서 서로 다른 차이점이 있다.
이와 같이 발전수단연결부(22)가 투명한 섬유사로 형성될 경우 광의 투과가 가능하므로 전기에너지 수득과 함께 채광성이 확보되어 그 하측에 위치한 식물의 성장에 악영향을 초래하지 않는 장점이 있다.
그리고, 전원라인(3)은 도전선(3a)이 발전수단연결부(22)에 배치된 구조로 형성되되, 도1a의 확대부에 도시된 바와 같이 굵은 잎맥인 메인잎맥을 형성하는 부분(A)은 복수 가닥의 도전선(3a)이 별도의 고정선(34)에 의해 묶여져 배치되고, 상대적으로 가는 잎맥을 형성하는 부분(B)은 한 가닥의 도전선(3a)만이 배치되도록 메인잎맥으로부터 분기되어 있다.
그리고, 잎본체(2)는 특정 무늬모양이 사실적으로 표현되도록 직조물을 형성하는 위사 및 경사로서 특정 조건에서 색상이 변하는 변색 섬유사를 공급하여 직조할 수 있다.
변색 섬유사는 특정 온도에서 색상이 변화하도록 조성된 시온염료를 섬유사의 방사시에 함유되도록 하거나 섬유사에 도포 또는 함침하는 방식으로 구성한 것을 적용한다.
그리고, 잎본체(2)는 발전수단연결부(22)에 통공(미도시)이 상하방향으로 관통, 형성될 수 있다. 이 통공이 발전수단연결부(22)에 형성되면 공기의 유동이 가능하여 통풍작용을 수행할 수 있으므로 태양전지(121)의 냉각작용을 수행할 수 있고 통풍성을 확보할 수 있으며, 우천시 우수의 배출이 가능하므로 잎본체(2)의 유지관리에 편의성을 제공할 수 있다.
또한, 전원라인(3)으로 배치되는 도전선(3a)에는 LED와 같은 램프(미도시)가 접속될 수 있다. 이러한 램프(미도시)는 태양전지(121)로부터 수득된 전원에 의해 발광되므로 특정 무늬모양을 갖도록 형성된 잎본체(2)을 장식하여 미감을 보다 다채롭게 구현할 수 있다.
도1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 잎본체 세부구조를 설명하기 위한 도면으로, 이해를 돕기 위해 잎본체발전수단 및 잎맥발전수단의 도시를 생략하고 잎본체 부분만을 도시한 것이다.
도1d를 참조하면, 잎본체(2)는 비신축구조로 직조된 발전수단설치부(21) 및 신축구조로 직조된 발전수단연결부(22)로 이루어진 잎본체(2)를 구비하되, 발전수단설치부(21)는 태양전지의 견고한 고정과 설치된 상태에서의 변형을 방지하기 위해 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하게 직조되고, 발전수단연결부(22)는 가요성을 갖도록 발전수단설치부(21)에 비해 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하지 않게 직조된 구조로 되어 있다.
예컨대, 도1d의 확대부에 도시된 바와 같이 발전수단설치부(21)는 직조된 상태에서 평탄도를 갖도록 하기 위해 위사 및 경사의 직조 밀도를 최대한 조밀하게 하여 틈새가 형성되지 않도록 직조한다. 그 이유는 발전수단설치부(21)를 형성하는 위사 및 경사 사이에 틈새가 형성될 경우 태양전지(121)의 부착강도가 약화되고 표면 평탄도가 불균일 하게 되므로 발전효율 및 내구성의 저하를 초래하는 단점이 있다.
바람직하게, 발전수단설치부(21)는 도1d의 확대부의 재확대된 부분에 나타난 바와 같이 직조에 이용되는 각각의 섬유사가 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유(flat type yarn)를 적용한다. 그리고, 플랫형 섬유(a)는 굵기가 50 내지 200 데니어(denier)인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 이 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100가닥인 것을 적용하되, 더욱 바람직하게는 필라멘트사의 가닥 수가 20 가닥 이하이고 100데니어 이하의 굵기를 갖는 필라멘트사를 적용하여 PE 섬유를 구성한다. 이와 같은 형태의 PE 섬유를 선택한 이유는 내열성, 내마모성, 내충격성, 저마찰계수, 내약품성이 우수하여 열변형과 충격에 강한 잎본체를 구현할 수 있기 때문이다.
한편, 잎맥발전부(11)는 잎본체(2)에 인가되는 풍력과 같은 외부 부하에 대응하여 전기에너지를 수득할 수 있도록 발전수단연결부(22)에 선형압전소자(111)로 구성되어 있다.
선형압전소자(111)는 압전물질에 의해 선형으로 형성된 것을 그대로 배치하여 구성할 수도 있지만 풍속이 약한 미풍과 같은 작은 부하에도 전기에너지의 수득이 가능하도록 도1a의 확대부에 도시된 바와 같이 코일 구조로 형성되어 있다. 이 때, 선형압전소자(111)는 나뭇잎 잎맥의 무늬모양을 형성하도록 배치된다.
그리고, 선형압전소자(111)를 형성하는 압전물질은 외력이 작용 되었을 때 외력의 크기에 대응하여 물질 내부 분극이 유도되고, 외부 전기장에 의해 물리적인 변형이 유발되어 전류가 발생하는 압전효과를 발휘하는 물질로서, 이러한 압전물질로 형성된 선사를 잎본체(2)에 배치하게 되면 외부 부하에 대해 전기를 생성하여 발전할 수 있다.
그리고, 압전물질은 발전용으로 사용하고자 하는 경우 통상 강유전성 중합체(Ferroelectric Polymer)로 호칭되는 소재가 선택되어 적용된다. 여기서, 강유전성 중합체(Ferroelectric Polymer)는 불소분자의 강인한 결합으로 내구성 및 내마모성이 우수하고, 낮은 표면 에너지와 화학적 불활성으로 내약품성 내식성이 뛰어난 PVDF와 이 PVDF의 공중합체(Copolymer)인 P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CFE) 또는 P(VDF-HFP)와 같은 압전 폴리머가 적용될 수 있다.
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 요부 확대단면도이다.
잎본체(2)는 도2a에 도시된 바와 같이 태양전지(1)가 설치되는 발전수단설치부(21)에 보조코팅층(25)이 형성되어 있다. 보조코팅층(25)은 내열성을 갖는 합성수지 등을 도포하는 방식으로 형성할 수 있는 것으로, 이와 같이 보조코팅층(25)이 형성되면 외부로부터 변형력이 작용되더라도 태양전지가 설치되는 기초 지지층의 기능을 수행하므로 쉽게 변형되지 않아서 태양전지가 설치될 경우 안정된 고정상태를 유지할 수 있다.
그리고, 발전수단설치부(21)는 전술한 보조코팅층(25) 외에도 별도의 시트를 부착하는 방법으로 보조시트층을 형성함으로써 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
도2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 확대부는 요부의 확대 단면도이다.
도2b를 참조하면, 잎본체(2)는 위사(f1) 및 경사(f2)에 의해 직조된 상면직(26), 위사(f1) 및 경사(f2)에 의해 직조되고 상면직(16)의 하방에 이격공간(29)을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직(27), 상면직(26) 및 하면직(27) 사이에 연결되는 다수의 연결사(c)로 형성된 연결층(28)으로 구성된다.
상기한 잎본체(2)는 경편기 또는 벨벳직기로 호칭되는 직기에 의해 제조할 수 있고, 상면직(26) 및 하면직(27)를 형성하는 위사(f1)와 경사(f2), 연결사(c)는 섬유사(유기 섬유사 및 무기섬유사 중에서 선택하여 적용)를 직기에 공급하여 동시에 직조하는 방식으로 구성한다. 이때, 전원라인(3)으로 배치되는 섬유기반 도전선(3a)을 위사 또는 경사의 일부로 공급하여 함께 직조한다.
그리고 연결사(c,파일사라고 호칭됨)는 쿠션작용을 수행할 수 있도록 상면직(26) 및 하면직(27)을 형성하는 선사(위사 및 경사)에 비해 탄성력이 큰 선사로 형성된다. 이와 같이 연결사(c)를 탄성력이 큰 선사로 적용할 경우 상면직(26)에 인가되는 하중을 지탱하면서도 쿠션작용을 수행할 수 있다. 예컨대, 연결사(c)는 탄성을 갖는 소재의 선사로서 모노필라멘트사와 같은 합성섬유사 계열의 섬유사가 적용되거나, 위사 및 경사에 비해 데니어(굵기)가 큰 섬유사가 공급되어 직조된다.
그리고, 상면직(26) 및 하면직(27)을 형성하는 위사(f1)와 경사(f2), 및 연결사(c)로 적용되는 선사 중 일부는 정전기를 방지할 수 있는 제전사(미도시)가 포함될 수 있다. 예컨대, 제전사는 도전사물질이 포함된 섬유사로 구성될 수 있다.
도2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면으로서 도2b의 H 부분에 해당되는 부분의 단면구조를 간략하게 도시한 것이다.
도2c를 참조하면, 잎본체는 상면직(26), 이 상면직(26)과의 사이에 이격공간(29)을 갖도록 이격, 배치되는 하면직(27), 및 연결층(28)으로 이루어지되, 상기 상면직(26) 및 하면직(27)은 밀봉층(96)이 형성되어 이격공간(29)에 공기의 주입을 위한 기밀실이 마련되도록 구성되어 있다.
그리고, 상기 상면직(26) 또는 하면직(27)에는 기밀실에 공기의 주입을 위한 공기주입구(미도시)가 설치되어 있다.
도2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면으로서 도의 H 부분에 해당되는 부분의 단면구조를 간략하게 도시한 것이다.
도2d를 참조하면, 잎본체(2)는 상면직(26), 이 상면직(26)과의 사이에 이격공간(29)을 갖도록 이격, 배치되는 하면직(27), 및 연결층(28)으로 이루어지되, 이격공간(29)에는 쿠션재, 단열재, 기능성물질부재와 같은 주입물(97)이 선택적으로 주입, 수용된다.
예컨대, 주입물(97)은 쿠션재로서 스펀지패드, 발포폼 알갱이, 스티로폼 알갱이 등이 투입될 수 있고, 단열재로서 에어로겔 알갱이, 스티로폼 알갱이 등이 투입될 수 있으며, 기능성물질 부재로서 원적외선이 방출되는 토루말린(전기석) 알갱이나 황토알갱이, 탈취 및 항균 작용을 수행하는 숯알갱이 등과 같은 기능성물질이 투입, 수용될 수 있다.
도2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잎본체의 제5 변형예를 설명하기 위한 사시도로서 확대부는 요부를 확대하여 도시한 것이다.
도2e를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제5 변형예에 따른 잎본체(2)는 상면직(26), 이 상면직(26)과의 사이에 이격공간(29)을 갖도록 이격, 배치되는 하면직(27), 및 연결층(28)으로 이루어지되, 발전수단연결부(22)를 형성하는 부분의 상면직(26)이 제거된 구조로 형성되어 있다.
도2e에 도시된 바와 같이 발전수단연결부(22) 부분의 상면직(26)이 제거되면 하면직(27)만 남게 되므로 2겹 구조로 형성된 발전수단설치부(21)에 비해 가요성이 향상되는 장점이 있다. 그리고, 발전수단설치부(21)는 2겹 구조로서 외력의 인가시에 쿠션기능을 수행하면서 그 상면에 설치된 태양전지(121)와 잎몸발전부(12)를 안전하게 보호할 수 있다.
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제1 예를 설명하기 위한 도면으로, 확대부는 G 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도3a를 참조하면, 잎자루발전부(4)는 잎자루본체(41)는 그 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 구비하되, 이 잎자루발전수단(42)은 잎자루본체(41)의 하단부에 배치되는 영구자석(421), 잎자루본체(41)의 하단부가 설치되는 주변부에 배치되어 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일(422)로 구성되어 있다.
잎자루본체(41)는 중공홀(411)을 갖는 막대형 몸체로 형성되고, 이 막대형 몸체의 하단에 N극 및 S극을 갖는 링 형상의 영구자석(421)이 사출시에 함께 내장되고, 이 영구자석(421)의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일(422)이 교호적으로 막대형 몸체의 인접한 위치에 배치되어 있다.
전술한 잎자루발전수단(42)을 포함하는 잎자루본체(41)는 생육중인 나무와 같은 실제 식물의 줄기에 설치될 수 있도록 구성되어 있다.
잎자루본체(41)는 식물의 줄기에 직접 삽입되는 구조로도 설치할 수 있지만, 도3a에 도시된 바와 같이 별도의 잎자루장착부재(43)를 구비하여 장착하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
잎자루장착부재(43)는 막대형 몸체의 단부에 형성된 접속구(412)가 삽입되는 구삽입홈(431a)이 형성되고 유도코일(422)이 삽입되는 코일삽입홈(431b)이 형성되며 중심에 전원라인(3)이 인입되는 전원라인인입공(431c)이 형성된 잎자루접속부(431)와, 이 잎자루접속부(431)에 체결부재(433)에 의해 고정되는 잎자루고정부(432)로 구성되어 있다.
전술한 바와 같이 잎자루장착부재(43)가 구비되면 잎자루접속부(431)의 외주면에 형성된 나사부(431d) 또는 체결부재(433)를 줄기에 체결하는 방식으로 잎본체(2)를 식물의 줄기 등에 장착할 수 있다.
도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면으로, 도3a의 G 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도3b를 참조하면, 본 발명에 따른 잎자루발전부(4)는 막대형 몸체로 형성된 잎자루본체(41)와, 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 구비하되, 잎자루발전수단(42)은 막대형 몸체에 압전물질에 의해 선형으로 형성된 선형압전소자(423)가 배치되어 있다.
그리고, 잎자루본체(41)는 복수의 엮음용 선사(413)가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성되어 있다.
선형압전소자(423)는 엮음용 선사(413)와 함께 감김방식 또는 엮음방식으로 배치되어 있다.
그 외에도, 선형압전소자(423)는 전술한 바와 같이 엮음용 선사(413)와 함께 배치되지 않고 이 엮음용 선사가 감김된 상태에서 내부 중심에 형성된 중공홀의 내부에 배치되도록 구성할 수 있다. 아울러, 선형압전소자는 코일 구조 외에도 파형구조로 배치될 수 있다.
또한, 잎몸발전부(12) 및 잎맥발전부(11)의 전극과 연결된 전원라인(3)은 선형압전소자(423)와 함께 권취되는 방식으로 배치되거나, 감김된 선형압전소자(423)의 중심에 형성된 코일홀 내부로 배치된다.
한편, 상기 선형압전소자(423)는 발전량의 증대를 위해 복수 개가 코일 구조로 권취될 수 있다. 이때, 선형압전소자 중에서 일부는 시계방향으로 권취되고 나머지는 반시계방향으로 권취되도록 구성한다.
아울러, 잎자루본체(41)는 선형압전소자(423)와 함께 형상기억고분자수지 또는 형상기억합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억선(미도시)이 동반하여 배치될 수 있다. 이와 같이 형상기억선이 동반, 배치되면 잎본체(2)의 이상가열로 인해 잎자루본체 부분으로 전도되는 열기의 온도가 특정 온도 이상으로 상승되면 형상기억선이 기억된 형상으로 변형되게 된다. 예컨대, 잎자루본체(41)에 배치되는 형상기억선이 특정 온도로 가열된 상태에서 구부러지도록 기억된 경우 잎본체(2)가 태양전지(121)에 의해 특정 온도로 과열될 경우 잎자루본체가 구부러지게 되어 태양전지는 더이상 직사광선을 받지 않게 되므로 과열되는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면으로, 도3a의 G 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도3c를 참조하면, 막대형 몸체로 형성된 잎자루본체(41)와, 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 구비하되, 잎자루본체(41)는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀(414a)을 갖는 튜브(414) 형태로 형성되고, 잎자루발전수단(42)은 유도코일(422)이 튜브(414)에 배치되고 중공홀(414a)에 영구자석(421)이 내장된 구조로 구성되어 있다.
그리고, 튜브(414)의 하단에는 전원라인(3)의 인출을 위한 인출공(414b)이 형성되어 있다.
도3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 잎자루본체와 잎자루발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면으로, 도3a의 G 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도3d을 참조하면, 막대형 몸체로 형성된 잎자루본체(41)와, 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 구비하되, 잎자루본체(41)는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀(414a)을 갖는 튜브(414) 형태로 형성되고, 잎자루발전수단(42)은 선형압전소자(423)가 중공홀의 내부에 코일 형태로 배치되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 제2 내지 제4 실시예 및 변형예를 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 및 제4 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 중 실시 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수 있다. 또한, 제2 내지 제4 실시예 및 그 변형예에 나타난 구성요소 또한 실시 가능한 범위 내에서 서로 간에 선택하여 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
도4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도로서, 확대부는 요부의 단면구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도4a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치는 식물의 잎 형상으로 형성된 복수의 잎본체(2), 상기 잎본체(2)에 배치되는 잎본체발전부(1), 잎본체발전부(1)의 전극과 연결되도록 잎본체(2)에 배치되는 전원라인(3)을 포함하고, 상기 잎본체발전부(1)는 영구자석(13)와, 이 영구자석(13)의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 발생되는 유도코일(14)로 이루어진다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 잎본체발전부(1)는 입본체(2)의 길이방향으로 배치되고 내부에 삽입공간(151)이 형성된 발전부설치부재(15), 이 발전부설치부재(15)의 삽입공간(151)에 설치되고 중공홀을 갖는 보빈부재(16), 보빈부재(16)의 중공홀에 설치되는 영구자석(13), 이 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되도록 보빈부재(16)의 외면에 권취되는 유도코일(14)로 구성되어 있다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치는 바람에 의해 영구자석(13)이 설치된 잎본체(2)가 흔들리게 되면 영구자석(13)이 보빈부재(16)의 내부에서 요동되므로 인접하는 유도코일(14)에 전자기유도작용에 의해 전기에너지가 생성되게 된다.
도4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물형 발전장치의 변형예를 나타내는 사시도로서, 확대부는 I-I선의 단면구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도4b를 참조하면, 잎본체발전부(1)는 영구자석(13) 및 이 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일(14)이 입본체(2)에 배치되되, 복수개로 배치된 잎본체 중에서 어느 하나의 잎본체(2)에 영구자석(13)이 설치되어 있으면 인접하는 또 다른 잎본체(2)에는 유도코일(14)이 설치되는 형태로 서로 교호적으로 배치되어 있다. 여기서, 유도코일(14)이 배치되는 잎본체(2)에는 영구자석(13)이 삽입 및 이탈되면서 요동되도록 이동공(141)이 형성되어 있다.
도4b에 도시된 형태의 잎본체발전부(1)가 잎본체(2)에 구비된 경우 바람에 의해 영구자석(13)이 설치된 잎본체(2)가 흔들리게 되면 인접하는 잎본체에 배치된 이동공(141)으로 영구자석(13)이 삽입 및 이탈되므로 인접하여 배치된 유도코일(14)에 전자기유도작용에 의해 전기에너지가 생성되게 된다.
도5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도로서, 확대부는 J부의 확대단면도이다.
도5a를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치는 식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체(2), 압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 잎본체에 배치되는 잎본체발전부(1), 잎본체발전부(1)의 전극과 연결되도록 잎본체(2)에 배치되는 전원라인(3), 잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체(41)와 이 잎자루본체(41)의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단(42)을 구비한 잎자루발전부(4)를 구비하는 한편 잎자루본체(41)가 설치되는 줄기 형태로 형성된 줄기발전부(5)가 더 구비되어 있다.
줄기발전부(5)는 잎자루본체(41)가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체(51)와, 이 줄기본체(51)의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단(52)로 구성되어 있다.
도5a의 확대부를 참조하면, 줄기본체(51)는 그 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단(52)을 구비하되, 이 줄기발전수단(52)은 줄기본체(51)의 하단부에 배치되는 영구자석(521), 줄기본체(51)의 하단부가 설치되는 주변부에 배치되어 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일(522)로 구성되어 있다.
줄기본체(51)는 중공홀(511)을 갖는 막대형 몸체로 형성되고, 이 막대형 몸체의 하단에 N극 및 S극을 갖는 링 형상의 영구자석(521)이 사출시에 함께 내장되고, 이 영구자석(521)의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일(522)이 교호적으로 막대형 몸체의 인접한 위치에 배치되어 있다.
그리고, 줄기본체(51)는 표면에 잎본체(2)에 배치되는 태양전지에 태양광을 반사하여 조사할 수 있도록 반사미러필름 또는 은막필름과 같은 반사부가 설치될 수 있다.
도5a에 도시된 줄기발전수단(52)을 포함하는 줄기본체(51)는 생육중인 나무의 중심 골격을 형성하는 메인줄기와 같은 실제 식물의 지주에 설치될 수 있도록 구성되어 있다.
줄기본체(51)는 식물의 줄기에 직접 삽입되는 구조로도 설치할 수 있지만, 도5a의 확대부에 도시된 바와 같이 별도의 줄기장착부재(53)를 구비하여 장착하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
줄기장착부재(53)는 막대형 몸체의 단부에 형성된 접속구(512)가 삽입되는 구삽입홈(531a)이 형성되고 유도코일(522)이 삽입되는 코일삽입홈(531b)이 형성되며 중심에 전원라인(3)이 인입되는 전원라인인입공(531c)이 형성된 줄기접속부(531)와, 이 줄기접속부(531)에 체결부재(533)에 의해 고정되는 줄기고정부(532)로 구성되어 있다.
전술한 바와 같이 줄기장착부재(53)가 구비되면 도5a에 도시된 바와 같이 줄기접속부(531)의 외주면에 형성된 나사부(531d) 또는 체결부재(533)를 후술되는 메인줄기(6)에 체결하는 방식으로 줄기본체(51)를 장착할 수 있다.
이하, 본 실시예에서 적용할 수 있는 줄기본체(51)와 줄기발전수단(52)의 다른 형태를 도5b 내지 도5d를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제2 예를 설명하기 위한 도면으로, 도5a의 J 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도5b를 참조하면, 줄기발전부(5)는 막대형 몸체로 형성된 줄기본체(51)와, 전기를 발전하는 줄기발전수단(52)을 구비하되, 줄기발전수단(52)은 막대형 몸체에 압전물질에 의해 선형으로 형성된 선형압전소자(523)가 배치되어 있다.
그리고, 줄기본체(51)는 복수의 엮음용 선사(513)가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성되어 있다.
선형압전소자(523)는 엮음용 선사(513)와 함께 감김방식 또는 엮음방식으로 배치되어 있다.
그 외에도, 선형압전소자(523)는 엮음용 선사(513)와 함께 배치되지 않고 이 엮음용 선사가 감김된 상태에서 내부 중심에 형성된 중공홀의 내부에 배치되도록 구성할 수 있다. 아울러, 선형압전소자는 코일 구조 외에도 파형구조로 배치될 수 있다.
또한, 잎몸발전부(12), 잎맥발전부(11), 입자루발전부(5)의 전극과 연결된 전원라인(3)은 선형압전소자(523)와 함께 권취되는 방식으로 배치되거나, 감김된 선형압전소자(523)의 중심에 형성된 코일홀 내부로 배치된다.
도5c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제3 예를 설명하기 위한 도면으로, 도5a의 J 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도5c를 참조하면, 막대형 몸체로 형성된 줄기본체(51)와, 전기를 발전하는 줄기발전수단(52)을 구비하되, 줄기본체(51)는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀(514a)을 갖는 튜브(514) 형태로 형성되고, 줄기발전수단(52)은 유도코일(522)이 튜브(514)에 배치되고 중공홀(514a)에 영구자석(521)이 내장된 구조로 구성되어 있다.
그리고, 튜브(514)의 하단에는 전원라인(3)의 인출을 위한 인출공(514b)이 형성되어 있다.
도5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물형 발전장치에 적용할 수 있는 줄기본체와 줄기발전부의 제4 예를 설명하기 위한 도면으로, 도5a의 J 부분의 개략적인 확대단면도이다.
도5d을 참조하면, 막대형 몸체로 형성된 줄기본체(51)와, 전기를 발전하는 줄기발전수단(52)을 구비하되, 줄기본체(51)는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀(514a)을 갖는 튜브(514) 형태로 형성되고, 줄기발전수단(52)은 선형압전소자(523)가 중공홀의 내부에 코일 형태로 배치되어 있다.
도6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치를 나타내는 사시도이고, 도6b는 도6a의 A부 확대단면도로서 A-1은 횡단면 구조를 나타낸 것이고, A-2는 종단면 구조를 나타낸 것이며, 도6c는 도6a의 B부 확대단면도로서 종단면 구조를 나타낸 것이다.
도6a를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치는 전술한 제1 실시예, 제2 실시예, 및 제3 실시예에서 상세하게 기재된 잎본체(2), 잎본체발전부(1), 전원라인(3), 잎자루발전부(4), 및 줄기발전부(5)를 구비하되, 이 줄기발전부(5)의 줄기본체(51)가 접속되는 메인줄기본체(61)와 이 메인줄기본체(61)의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 메인줄기발전수단(62)을 구비한 메인줄기발전부(6)가 더 구비되어 있다.
메인줄기본체(61)는 대략 원기둥 형상으로 형성되는 것으로, 도6b에 도시된 바와 같이 위사(f1) 및 경사(f2)에 의해 직조되는 상면직(66), 위사(f1) 및 경사(f2)에 의해 직조되고 상면직의 하방에 이격공간(69)을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직(67), 상기 상면직(66) 및 하면직(67) 사이에 연결되는 다수의 연결사로 형성된 연결층(68)으로 구성된 부재가 원형 구조로 둥글게 말린 상태에서 양단부가 접합된 구조로 형성된다.
그리고, 상면직(66)의 외부에는 나무의 외피와 유사하게 형성된 외피층(65)이 부착, 코팅 등의 방법으로 형성되어 있다. 아울러, 이격공간(69)에는 전술한 제1 실시예(도2d 참조)에 기재된 바와 같은 쿠션재, 단열재, 기능성물질부재와 같은 주입물(97)이 선택적으로 주입, 수용될 수 있다.
한편, 메인줄기발전수단(62)은 도6c에 도시된 바와 같이 잎본체(2) 및 줄기본체(41)로 인가되는 풍력에 의해 메인줄기본체(61)에 회전력이 작용 될 경우 풍력발전과 유사한 방식으로 전기를 발전할 수 있도록 구성되어 있다. 예컨대 메인줄기발전수단(62)은 메인줄기본체(61)의 하부에 설치되는 구동기어(621), 이 구동기어(621)와 접속되는 종동기어(622)를 구비한 발전기(623)로 구성된다.
구동기어(621)는 내주면에 치산이 형성된 링기어로 구성되어 메인줄기본체(61)의 내주면에 압입 고정되어 있다.
그리고, 메인줄기발전수단(62)은 발전효율의 향상을 위해 메인줄기본체(61)의 일 회전에 대해 종동기어(622)의 회전수가 증가되도록 증속수단(624)이 구비되어 있다. 증속수단(624)은 풍력발전에 이용되고 안정성이 검증된 다양한 증속기가 선택되어 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 링기어의 내주면에 형성된 치산에 치합되고 작은 직경을 갖도록 형성된 제1 증속기어(624a), 이 제1 증속기어(624a)에 접속되는 대경의 제2 증속기어(624b)로 구성되어 있다.
종동기어(622)는 발전기(623)의 입력축에 설치되어 상기한 제2 증속기어(624b)에 맞물림 되게 설치되어 있다.
아울러 메인줄기본체(61)는 후술되는 뿌리본체(71)와 베어링(75)을 매개로 회전 가능하게 설치되어 있다.
한편, 메인줄기본체(61)와 메인줄기발전수단(62)은 도6c에 도시된 형태 외에도 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 도5a 내지 도5d에 도시된 줄기본체(51)와 줄기발전수단(52)과 유사하게 구성할 수 있는 것이므로 도면의 도시는 생략하고 이하와 같이 간략하게 설명한다.
먼저, 메인줄기본체(61)를 도5a에 도시된 형태의 막대형 몸체로 구성하되 직경을 증가시키고 이 막대형 몸체의 하단에 N극 및 S극을 갖는 링 형상의 영구자석이 내장되도록 하고, 이 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 교호적으로 막대형 몸체의 인접한 위치에 배치되게 구성할 수 있다.
그리고, 메인줄기본체(61)와 메인줄기발전수단(62)은 도5b에 도시된 줄기본체(51)와 줄기발전수단(52)과 유사하게 구성할 수 있다. 이때, 메인줄기본체(61)는 도5b에 도시된 형태와 유사한 막대형 몸체로 구성하되 직경을 증가시키고, 이 막대형 몸체에 메인줄기발전수단로서 선형압전소자가 배치되도록 하여 구성할 수 있다.
또한, 메인줄기본체(61)는 도5c에 도시된 바와 같이 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고, 줄기발전수단(62)은 유도코일이 메인줄기본체에 배치되고 중공홀에 영구자석이 내장된 구조로 구성될 수 있다.
그 외에도, 메인줄기본체(61)는 도5d에 도시된 바와 같이 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고, 메인줄기발전수단(62)은 선형압전소자가 중공홀의 내부에 코일 형태로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치는 메인줄기본체(61)의 하단부와 뿌리 형상으로 형성된 뿌리본체(71)와, 이 뿌리본체(71)로 인가되는 부하에 대응하여 전기를 발전하는 뿌리발전수단(72)을 구비한 뿌리발전부(7)가 구성되어 있다.
뿌리본체(74)는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 도5b에 도시된 형상과 유사한 형상의 중공홀을 갖는 선형부재로 형성되어 있다.
뿌리발전수단(72)은 지면으로부터 가해지는 하중 부하와 같은 압력이 전달되면 전기를 발전할 수 있도록 뿌리본체(71)에 압전소자가 배치되어 있다. 여기서, 압전소자는 전술한 선형압전소자가 뿌리본체(71)를 형성하는 엮음용 선사와 함께 감김방식 또는 엮음방식으로 배치되어 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 식물형 발전장치의 메인줄기본체(61)는 상면직(66), 이 상면직(66)과의 사이에 이격공간(69)을 갖도록 이격, 배치되는 하면직(67), 및 연결층(68)으로 이루어지되, 상기 상면직(66) 및 하면직(67)은 도2c에 도시된 형태와 유사하게 밀봉층이 형성되어 이격공간(69)에 공기의 주입을 위한 기밀실이 마련되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 상면직(66) 또는 하면직(67)에는 기밀실에 공기의 주입을 위한 공기주입구(미도시)가 설치되어 있다.
전술한 바와 같이 메인줄기본체(61)에 밀봉층이 형성되면 이격공간(69)의 내부에 마련된 기밀실에 헬륨 가스와 같은 기체를 주입할 경우 메인줄기본체(71)를 공중으로 부양시킬 수 있으므로 공중에서 부유된 상태에서 전기를 발전할 수 있도록 구성할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 식물형 발전장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
1:잎본체발전부
2:잎본체
3:전원라인
4:잎자루발전부
41:잎자루본체
42:잎자루발전수단
5:줄기발전부
51:줄기본체
52:줄기발전수단
6:메인줄기발전부
61:메인줄기본체
62:메인줄기발전수단
7:뿌리발전부
71:뿌리본체
72:뿌리발전수단
2:잎본체
3:전원라인
4:잎자루발전부
41:잎자루본체
42:잎자루발전수단
5:줄기발전부
51:줄기본체
52:줄기발전수단
6:메인줄기발전부
61:메인줄기본체
62:메인줄기발전수단
7:뿌리발전부
71:뿌리본체
72:뿌리발전수단
Claims (51)
- 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서,
식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체;
압전물질로 형성된 선형압전소자 및 태양전지 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및
상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 잎본체발전부는 상기 선형압전소자가 상기 잎본체에 잎맥 형태로 배치되는 잎맥발전부와,
상기 잎본체 중에서 상기 잎맥발전부의 배치 부분을 제외한 잎본체 부분에 배치되고 태양전지로 형성된 잎몸발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항에 있어서,
잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제3항에 있어서,
상기 잎자루발전수단은 상기 잎자루본체의 하단부에 배치되는 영구자석, 상기 잎자루본체의 하단부가 설치되는 주변부에 배치되어 상기 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제3항에 있어서,
상기 잎자루발전수단을 포함하는 상기 잎자루본체는 생육중인 식물의 줄기에 설치되는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제3항에 있어서,
상기 잎자루본체는 막대형 몸체로 형성되고, 상기 잎자루발전수단은 상기 막대형 몸체에 상기 선형압전소자가 배치된 구조, 또는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 교호적으로 상기 막대형 몸체 및 상기 막대형 몸체의 인접한 위치에 배치된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 잎자루본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성되고,
상기 잎자루발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 잎자루본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고,
상기 잎자루발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형압전소자는 파형구조로 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형압전소자는 코일 구조로 형성되고, 상기 선형압전소자의 중심에 형성되는 코일홀 내부로 상기 전원라인이 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형압전소자는 복수 개가 코일 구조로 권취, 형성되되, 상기 선형압전소자 중에서 일부는 시계방향으로 권취되고 나머지는 반시계방향으로 권취된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형압전소자에는 형상기억고분자수지 또는 형상기억합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억선이 동반하여 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 잎본체에는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 배치되되, 상기 영구자석과 상기 유도코일은 서로 인접하는 상기 잎본체 사이에 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 잎본체는 발전수단설치부, 및 상기 발전수단설치부 사이사이에 배치되고 가요성 또는 신축성을 갖도록 형성된 발전수단연결부로 구성되고,
상기 잎본체발전부는 상기 발전수단설치부에 상기 태양전지가 배치되어 구성된 잎몸발전부와, 상기 발전수단연결부에 상기 선형압전소자에 의해 잎맥 형태로 배치되는 잎맥발전부를 포함하고,
상기 전원라인은 상기 잎본체에 일체로 배치되는 도전선으로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제14항에 있어서,
상기 태양전지는 상기 잎본체의 상면 및 하면에 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제1항에 있어서,
제1항에 있어서,
상기 잎본체는 발전수단설치부, 및 상기 발전수단설치부 사이사이에 배치되고 가요성 또는 신축성을 갖도록 형성된 발전수단연결부로 구성되고,
상기 전원라인은 상기 잎본체에 일체로 배치되는 도전선으로 구성되며,
상기 잎본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 직조물로 구성되되, 상기 발전수단설치부는 비신축구조로 형성되고, 상기 발전수단연결부는 신축구조로 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 발전수단설치부는 보조시트층이 덧대어지거나 보조코팅층이 코팅되어 비신축구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 발전수단설치부는 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하게 직조되고, 상기 발전수단연결부는 상기 발전수단설치부에 비해 직조밀도 또는 직조패튼이 조밀하지 않게 직조, 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제18항에 있어서,
상기 발전수단설치부는 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유를 포함하여 직조된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제19항에 있어서,
상기 플랫형 섬유는 굵기가 50 내지 200데니어인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 상기 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100 가닥인 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 발전수단연결부는 상기 위사 및 상기 경사 중에서 일부 또는 전체가 신축성 고분자사로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 잎본체는 상기 위사 및 상기 경사의 일부로서 전자파차폐사가 포함되어 직조되거나, 전자파차폐물질이 포함된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 위사 및 상기 경사로서 광의 투과가 가능한 투명한 섬유사가 포함된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 직조물을 형성하는 위사 및 경사는 색상이 변하는 변색 섬유사를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 도전선은 복수 가닥의 섬유사 및 도전사가 하나의 묶음으로 형성된 선형부재로 구성되어 상기 직조물에 엮여져 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제25항에 있어서,
상기 도전선은 중심에 중심사가 배치되고, 상기 중심사에 복수 가닥의 상기 도전사가 감김 또는 엮여지며, 상기 도전사의 외면에 복수 가닥의 외피사가 감김되거나 엮여지는 구조로 구성되고,
상기 중심사는 비신축성 섬유사 또는 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 구성되고,
상기 도전사는 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제25항에 있어서,
상기 도전선은 중심에 중심사가 배치되고, 상기 중심사에 복수 가닥의 상기 도전사가 감김 또는 엮여지며,
상기 중심사는 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 도전선은 상기 잎본체에 구속되게 배치되는 도전선 구속구간과, 상기 도전선이 상기 잎본체에 구속되지 않고 외부로 이격, 노출되게 배치되는 도전선 노출구간을 갖도록 배치되되, 상기 도전선 노출구간은 상기 발전수단설치부 또는 상기 발전수단설치부와 인접한 부위에 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제14항에 있어서,
상기 도전선에는 램프가 접속되는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 발전수단연결부는 통풍작용과 우수의 배출을 위한 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제16항에 있어서,
상기 잎본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상면직, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상기 상면직의 하방에 이격공간을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직, 상기 상면직 및 상기 하면직 사이에 연결되는 다수의 연결사로 형성된 연결층을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제31항에 있어서,
상기 잎본체는 상기 이격공간에 기밀실이 형성되도록 밀봉층이 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서,
식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체;
상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및
상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하고,
상기 잎본체발전부는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 발생되는 유도코일로 이루어지되, 상기 영구자석과 상기 유도코일은 서로 인접하는 잎본체에 서로 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서,
식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체;
상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부; 및
상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인을 포함하고,
상기 잎본체발전부는 상기 입본체에 배치되고 내부에 삽입공간이 형성된 발전부설치부재, 상기 발전부설치부재의 삽입공간에 설치되고 중공홀을 갖는 보빈부재, 상기 보빈부재의 중공홀에 설치되는 영구자석 및 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되도록 상기 보빈부재의 외면에 권취되는 유도코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서,
식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체;
압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부;
상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인;
잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부;
상기 잎자루본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부; 및
상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부 및 상기 줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제35항에 있어서,
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 막대형 몸체로 형성되고, 상기 잎자루발전수단 및 상기 줄기발전수단은 상기 막대형 몸체에 상기 선형압전소자가 배치되거나, 상기 영구자석과 상기 영구자석의 요동시 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일이 상기 막대형 몸체에 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제36항에 있어서,
상기 영구자석과 상기 유도코일은 상기 막대형 몸체와 상기 막대형 몸체의 인접한 위치에 교호적으로 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제36항에 있어서,
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성된 구조로 형성되고,
상기 잎자루발전수단 및 상기 줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제36항에 있어서,
상기 잎자루본체 및 상기 줄기본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성된 구조로 형성되고,
상기 잎자루발전수단과 상기 줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제35항에 있어서,
상기 줄기발전수단을 포함하는 상기 줄기본체는 생육중인 식물의 메인줄기에 설치되는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제35항에 있어서,
상기 잎본체 또는 상기 줄기본체에는 광의 반사를 위한 반사부가 배치된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 식물 형상으로 형성되어 전기에너지를 발전하는 식물형 발전장치에 있어서,
식물의 잎 형상으로 형성된 잎본체;
압전물질로 형성된 선형압전소자, 태양전지, 영구자석과 유도코일이 인접하여 배치된 전자기유도방식, 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 상기 잎본체에 배치되는 잎본체발전부;
상기 잎본체발전부의 전극과 연결되도록 상기 잎본체에 배치되는 전원라인;
잎자루 형상으로 형성된 잎자루본체와, 이 잎자루본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 잎자루발전수단을 구비한 잎자루발전부;
상기 잎자루본체가 접속되도록 줄기 형상으로 형성된 줄기본체, 이 줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 줄기발전수단을 구비한 줄기발전부;
복수의 상기 줄기본체가 접속되는 메인줄기본체, 이 메인줄기본체의 움직임에 대응하여 전기를 발전하는 메인줄기발전수단을 구비한 메인줄기발전부; 및
상기 잎본체발전부, 상기 잎자루발전부, 상기 줄기발전부 및 상기 메인줄기발전부의 전극과 연결되도록 배치되는 전원라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기본체는 복수의 엮음용 선사가 감김방식 또는 엮음방식으로 엮여져 중공홀을 갖는 선형부재로 형성된 구조로 형성되고,
상기 메인줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 엮음용 선사와 함께 배치되거나 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 엮음용 선사와 함께 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기본체는 신축성 고분자수지에 의해 중공홀을 갖는 튜브 형태로 형성되고,
상기 메인줄기발전수단은 상기 선형압전소자가 상기 중공홀의 내부에 배치된 구조, 또는 상기 유도코일이 상기 잎자루본체에 배치되고 상기 중공홀에 상기 영구자석이 내장된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기발전수단은 상기 메인줄기본체의 하단부와 뿌리 형상으로 형성된 뿌리본체와의 연결부에 배치되는 영구자석, 상기 영구자석에 인접, 배치되어 상기 영구자석의 요동시에 전자기유도작용에 의해 전기가 생성되는 유도코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기발전수단은 상기 메인줄기본체의 하부에 설치되는 구동기어, 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 회전되는 종동기어를 구비한 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제46항에 있어서,
상기 구동기어의 회전력을 상기 종동기어에 전달하는 과정에서 상기 종동기어의 회전수를 증가시키기 위해 상기 구동기어와 상기 종동기어 사이에 배치되는 증속수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기본체의 하단부가 접속되고 뿌리 형상으로 형성된 뿌리본체와, 이 뿌리본체로 인가되는 부하에 대응하여 전기를 발전하는 뿌리발전수단을 구비한 뿌리발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제48항에 있어서,
상기 뿌리발전수단은 상기 뿌리본체로 전달되는 압력에 대응하여 전기를 생성하는 압전소자가 구비된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기본체는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상면직, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상기 상면직의 하방에 이격공간을 갖도록 평행하게 이격, 배치되는 하면직, 상기 상면직 및 상기 하면직 사이에 연결되는 다수의 연결사로 형성된 연결층으로 구성된 부재가 원형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치. - 제42항에 있어서,
상기 메인줄기본체는 내부에 공기의 주입되어 밀봉되는 기밀실이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 식물형 발전장치.
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| KR1020170027394A KR20180099406A (ko) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 식물형 발전장치 |
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| KR102181932B1 (ko) * | 2020-04-29 | 2020-11-23 | 주식회사 비엠티 | 에너지하베스팅 체험 및 전시장치 |
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| KR101210322B1 (ko) | 2008-07-16 | 2012-12-10 | 동우 화인켐 주식회사 | 태양전지용 접착시트 조성물, 이를 이용한 태양전지용 접착시트 및 태양전지 |
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