KR20200137335A - 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드 - Google Patents

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박진형
조한철
문형순
이강원
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Abstract

본 발명은 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부에 일면이 대면되고, 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부를 중심으로 감싸며 양끝단이 결합되어 고정되도록 구비된 밴드부, 상기 밴드부와 피부의 사이에 배치되고, 양전하를 띄는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시키도록 구비된 음전하부, 상기 밴드부의 일측에 구비되고, 피부와 접촉되어 양전하를 이동시키도록 도전성 소재로 구비된 도전성부, 상기 음전하부 및 도전성부와 연결되고, 상기 도전성부를 통해 이동된 양전하를 저장하여 정전기를 방지하도록 구비된 축전기부를 포함한다.

Description

마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드{ANTI-STATIC WRIST BAND USING TRIBOELECTRIFICATION}
본 발명은 손목밴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마찰대전 방식을 통해 인체에 쌓인 양전자를 밴드의 축전지로 보내 갑자기 발생되는 정전기의 생성을 방지할 수 있는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드에 관한 것이다.
일상생활에서 금속류 옷장, 섬유, 자동차, 전자기기등과 접촉할때 정전기가 발생을 하는 경우가 많으며 이러한 경우 사람들에게 불쾌감을 주고, 건강에도 나쁜영향을 미친다.
이러한 정전기가 가장 많이 발생하는 부분중 하나는 사람의 손목이나 팔뚝 등 다른 물체와 부딪히는 부분으로서 종래에는 손목에 정전기 방지 밴드를 착용하여 정전기를 방지하였으나, 실제 정전기 방지효과가 떨어지고, 별도의 접지를 구비하여 인체에 축적된 양전하를 전송하는 방법을 이용하였으나, 추가적인 접지를 장착해야 되는 등의 문제가 발생되었다.
등록특허공보 제 10- 0495862호(2005.06.08.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시켜 인체에 축적된 양전하를 축전지로 보냄으로써, 갑자기 발생되는 정전기의 생성을 방지하고, 음전하부가 폴리머막과 메탈울로 구성되므로, 짧은 제조 공정을 통해 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 안정적으로 전위차를 발생시킬 수 있는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 피부에 일면이 대면되고, 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부를 중심으로 감싸며 양끝단이 결합되어 고정되도록 구비된 밴드부, 상기 밴드부와 피부의 사이에 배치되고, 양전하를 띄는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시키도록 구비된 음전하부, 상기 밴드부의 일측에 구비되고, 피부와 접촉되어 양전하를 이동시키도록 도전성 소재로 구비된 도전성부 및 상기 음전하부 및 도전성부와 연결되고, 상기 도전성부를 통해 이동된 양전하를 저장하여 정전기를 방지하도록 구비된 축전기부를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음전하부는 상기 밴드부와 피부 사이에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 도전성부가 피부와 접촉 및 접촉해제를 반복하여 지속적으로 전위차를 발생시키도록 피부와 소정의 간격을 유지시켜주는 지지부가 상기 도전성부의 측면에 배치된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음전하부와 피부 사이에 전도성을 갖는 다공성구조로 형성된 다공레이어부가 배치되며, 상기 다공레이어부가 피부와 음전하부의 사이에서 소정의 간격을 유지시키도록 배치된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음전하부는 상기 밴드부의 하단에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 다공레이어부는 상기 음전하부의 각각과 개별적으로 전위차를 발생시키도록 상기 음전하부들의 사이에 위치된 다공레이어부에 절연부가 구비된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음전하부에서 발생된 마이너스전압을 플러스전압으로 변환하도록 상기 음전하부와 연결된 정류기가 구비된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음전하부는 피부와 슬라이드되어 마찰되고, 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 전극구조체 및 상기 전극구조체의 상면에 판상 형상으로 배치되고, 마찰대전 방식에 의해 피부와 전위차를 갖도록 음전하를 띄는 재료로 구성된 재료막으로 구성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전극구조체는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키도록 메탈울로 구성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 재료막은 음전하를 띄는 폴리머로 구성된 폴리머층이 상기 전극구조체의 일부 또는 전면을 감싸도록 구비된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 폴리머층은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탈울은 금속블럭을 가공하여 하나의 가는 선 형상의 뭉치로 형성되고 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어하여 발생되는 전기의 생산량을 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 엘이디를 발광시키는 장치인 정전기방지용 손목밴드를 이용한 엘이디장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 손목시계를 작동시키는 장치인 정전기방지용 손목밴드를 이용한 손목시계장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시켜 인체에 축적된 양전하를 축전지로 보냄으로써, 갑자기 발생되는 정전기의 생성을 방지하고, 음전하부가 메탈울로 구성되므로, 짧은 제조 공정을 통해 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 안정적으로 전위차를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드를 착용한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 음전하부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 제조방법을 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 제조방법을 나타낸 촬상도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
도 10은 종래의 음전하부의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드를 착용한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드(100)는 피부(S)에 일면이 대면되고, 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부를 중심으로 감싸며 양끝단이 결합되어 고정되도록 구비된 밴드부(110), 상기 밴드부(110)와 피부의 사이에 배치되고, 양전하를 띄는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시키도록 구비된 음전하부(120), 상기 밴드부(110)의 일측에 구비되고, 피부와 접촉되어 양전하를 이동시키도록 도전성 소재로 구비된 도전성부(130) 및 상기 음전하부(120) 및 도전성부(130)와 연결되고, 상기 도전성부(130)를 통해 이동된 양전하를 저장하여 정전기를 방지하도록 구비된 축전기부(140)를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 피부에 일면이 대면되고, 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부를 중심으로 감싸며 양끝단이 결합되어 고정되도록 구비된 밴드부(110)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 밴드부(110)는 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부에 일면이 대면되도록 피부를 감싸며 양끝단이 결합되어 고정된다.
따라서, 상기 밴드부(110)는 손목, 다리, 목 등과 같은 부위에 감겨지는 구조로 구성될 수 있고, 바람직하게는, 활동이 많고 정전기가 쉽게 발생되는 손목부위에 착용될 수 있다.(도 2)
또한, 밴드부(110)와 피부의 사이에 배치되고, 양전하를 띄는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시키도록 음전하부(120)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 음전하부(120)는 상기 밴드부(110)와 피부의 사이에 배치되고, 상기 밴드부(110)의 일면에 결합된다. 따라서, 상기 밴드부(110)가 피부에 고정되어 착용자의 움직임에 따라 피부와 접촉 또는 접촉해제를 반복하며 전위차를 발생시키고, 이를 통해 전기가 생성된다.
또한, 밴드부(110)의 일측에 구비되고, 피부와 접촉되어 양전하를 이동시키도록 도전성 소재로 도전성부(130)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 도전성부(130)는 상기 밴드부(110)의 일면에 결합되는 도전성 소재로 구성되고, 상기 음전하부(120)와 피부의 전위차에 의해 축적된 양전하가 피부와 접촉된 상기 도전성부(130)를 통해 이동하게 된다.
따라서, 상기 도전성부(130)를 통해 양전하가 피부로부터 후술할 축전기부(140)로 이동되어 착용자가 금속 등에 접촉되어 발생될 수 있는 정전기를 방지할 수 있다.
또한, 음전하부(120) 및 도전성부(130)와 연결되고, 상기 도전성부(130)를 통해 이동된 양전하를 저장하여 정전기를 방지하도록 축전기부(140)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 축전기부(140)는 상기 음전하부(120) 및 도전성부(130)와 전기적으로 연결되고, 상기 전위차에 의해 피부에 축적된 양전하가 상기 도전성부(130)를 통해 축전지에 저장된다.
따라서, 상기 축전지에 양전하를 저장하여 정전기를 방지할 수 있고, 저장된 전하는 자연상태로 방전시키거나 전기제품의 전원으로 공급될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 음전하부(220)는 상기 밴드부(210)와 피부 사이에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 도전성부(230)가 피부와 접촉 및 접촉해제를 반복하여 지속적으로 전위차를 발생시키도록 피부와 소정의 간격을 유지시켜주는 지지부(280)가 상기 도전성부(230)의 측면에 배치된다.
보다 상세하게는, 상기 음전하부(220)는 피부와 접촉 및 접촉해제를 반복함으로써, 전위차를 발생시킬 수 있고, 지속적인 전위차를 발생시키도록 상기 지지부(280)가 피부와 상기 음전하부(220)의 사이에 소정을 간격을 유지시킬 수 있다.
즉, 상기 지지부(280)는 상기 적어도 하나 이상 배치된 상기 음전하부(220)의 측면에 배치되어 피부와 상기 음전하부(220)의 사이에 소정의 간격을 유지시키고, 착용자의 움직임에 따라 상기 음전하부(220)와 피부가 접촉되며, 상기 지지부(280)의 탄성에 의해 다시 소정의 간격의 유지함으로 지속적으로 전위차를 갖게 된다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 음전하부(320)와 피부 사이에 전도성을 갖는 다공성구조로 형성된 다공레이어부(380)가 배치되며, 상기 다공레이어부(380)가 피부와 음전하부(320)의 사이에서 소정의 간격을 유지시키도록 배치될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 음전하부(320)는 피부와 접촉 및 접촉해제를 반복함으로써, 전위차를 발생시킬 수 있고, 지속적인 전위차를 발생시키도록 상기 다공레이어부(380)가 피부와 상기 음전하부(320)의 사이에 소정을 간격을 유지시킬 수 있다.
즉, 상기 다공레이어부(380)는 상기 적어도 하나 이상 배치된 상기 음전하부(320)의 측면에 배치되어 피부와 상기 음전하부(320)의 사이에 소정의 간격을 유지시키고, 착용자의 움직임에 따라 상기 음전하부(320)와 피부가 접촉되며, 상기 다공레이어부(380)의 탄성에 의해 다시 소정의 간격의 유지함으로 지속적으로 전위차를 갖게 된다.
또한, 음전하부(320)는 상기 밴드부(310)의 하단에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 다공레이어부(380)는 상기 음전하부(320)의 각각과 개별적으로 전위차를 발생시키도록 상기 음전하부(320)들의 사이에 위치된 다공레이어부(380)에 절연부(390)가 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)와 상기 밴드부(310)의 사이에는 적어도 하나 이상의 음전하부(320)가 배치되고, 상기 음전하부(320)와 음전하부(320)의 사이에 위치되는 상기 다공레이어부(380)에 절연부가 구비되어 상기 다공레이어부(380)는 상기 음전하부(320)의 각각과 절연부(390)에 의해 분리되어 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 다공레이어부(380)는 전도성의 소재로 구성된 스폰지형상으로 형성되어, 압축시에는 다공구조가 압축되어 전도성을 갖고, 비압축시에는 다공구조로 인해 전도성이 낮아지게 된다. 따라서, 상기 다공레이어부(380)를 통해 압축 시 상기 음전하부(320)가 피부와 마찰대전에 의해 전위차를 갖고 전기가 생성되고, 비압축 시 상기 음전하부(320)가 피부와 전위차를 갖지 않도록 구비된다.
이때, 상기 다공레이어부(380)는 다수의 음전하부(320)의 전면에 하나의 다공레이어부(380)로 구비되어 절연부(390)에 의해 분리되어 구비될 수 있고, 각각의 음전하부(320)의 각각에 개별적으로 구비될 수 있다.
또한, 음전하부(320)에서 발생된 마이너스전압을 플러스전압으로 변환하도록 상기 음전하부(320)와 연결된 정류기(350)가 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 정류기(350)는 주기적으로 양과 음 두 가지 방향으로 변화하는 교류전류를 한 가지 방향만 갖는 직류전류로 변환시키도록 구비된 것으로, 마이너스전압을 플러스전압으로 변환하여 상기 축전기부(340)로 공급하게 된다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 음전하부에서 일부 또는 전면을 감싸는 재료막을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 음전하부(120)는 피부와 슬라이드되어 마찰되고, 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 전극구조체(121) 및 상기 전극구조체(121)의 상면에 판상 형상으로 배치되고, 마찰대전 방식에 의해 피부와 전위차를 갖도록 음전하를 띄는 재료로 구성된 재료막(122)을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 음전하부(120)는 피부와 슬라이드되어 마찰되고, 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 전극구조체(121)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 전극구조체(121)는 판상형상으로 형성되고, 피부와 슬라이드되어 마찰되고, 도전성 재료로 구성된다.
또한, 전극구조체(121)의 상면에 판상 형상으로 배치되고, 마찰대전 방식에 의해 피부와 전위차를 갖도록 음전하를 띄는 재료로 구성된 재료막(122)이 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 재료막(122)은 음전하를 띄는 재료로 판상형상으로 형성되어, 상기 피부와 슬라이드되어 마찰대전방식으로 전위차를 갖게 한다.
이때, 상기 도전성부(130) 및 상기 전극구조체(121)는 상기 축전기부(140)와 각각 연결된 인출선(150)이 결합되므로, 전위차를 통해 생산된 전기를 상기 축전기부(140)에 공급하게 된다.
또한, 전극구조체(121)는 도전성을 갖도록 메탈울로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 전극구조체(121)는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키고, 제작공정을 단순화하도록 메탈울이 구성될 수 있다.
따라서, 상기 메탈울로 구성된 상기 전극구조체(121)는 양전하를 띄는 피부와 마찰대전되어 전기가 발생된다.
또한, 재료막(122)은 음전하를 띄는 폴리머로 구성된 폴리머층이 상기 전극구조체(121)의 일부(도 5의 A) 또는 전면(도 5의 B)을 감싸도록 구비된 것일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 음전하부는 메탈울로 구성된 전극구조체(121) 및 재료막(122)으로 구성되고, 상기 재료막(122)은 음전하를 띄는 폴리머층으로 구성되거나 상기 메탈울 전면에 코팅될 수 있다.
또한, 전극구조체(121)는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키도록 메탈울로 구성될 수 있고, 상기 메탈울은 음전하를 띄는 재료막(122)과 결합되어 음전하부(120)를 이룰 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 전극구조체(121)은 메탈울로 구성되고, 가는 선 모양으로 이루어진 메탈울로 구성되므로 표면적을 증가시켜 발전량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 메탈울은 음전하를 띄는 도전성 재료인 폴리머로 구성된 재료막(122)과 결합되어 음전하를 띄게 된다.
보다 상세하게는, 상기 음전하부(120)는 전극구조체(121) 및 재료막(122)으로 구성되고, 상기 전극구조체(121)는 금속으로 구성되며 상기 재료막(122)은 폴리머 소재로 구성되어 상기 전극구조체(121)의 일부 또는 전면을 감싸도록 구비될 수 있다.
또한, 재료막(122)은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 재료막(122)은 실리콘러버, 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성로 구성되고, 상기 메탈울의 일부 또는 전면을 감싸도록 일정 형상으로 형성시킨 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나의 용해액을 투입하여 상온이 비치시키면 일정시간 후 경화되고, 이를 통해 상기 음전하부(120)를 완성시킨다.
또한, 메탈울은 금속블럭을 가공하여 하나의 가는 선 형상의 뭉치로 형성되고 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어하여 발생되는 전기의 생산량을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 메탈울은 금속블럭을 회전시켜 하나의 가는 선을 일정 형상의 뭉치로 형성시키고, 요구되는 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하여 형상의 크기 및 모양을 조절 할 수 있고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어할 수 있으며, 이를 통해 발생되는 전기의 생산량을 제어할 수 있다.
즉, 표면적이 넓은 메탈울은 마찰대전시 넓은 접촉면적을 가짐으로써, 전기의 생산량이 증가되고, 표면적이 작은 메탈울은 마찰대전시 작은 접촉면적은 가짐으로써, 전기의 생산량이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 메탈울의 굵기를 제어하여 생산되는 전기의 양을 조절할 수 있다.
또한, 상기 메탈울은 하나의 가는 선으로 가공되고, 상기 선을 뭉침으로써 하나의 메탈울을 완성할 수 있다. 따라서, 형상의 크기와 모양에 따라 상기 선의 길이를 제어하고, 이를 통해 전기의 생산량을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 다공레이어부가 구비된 음전하부의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 음전하부와 피부의 사이에 공간을 채우도록 배치되고, 가압에 의해 압축되도록 다공성구조 형성된 다공레이어부(380)가 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에 배치되고, 가압 시 압축되거나 가압해제시 본래의 형상으로 복원되는 다공성구조로 형성된다.
즉, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에 빈 공간이 없도록 배치되고, 가압 시 압축되거나 가압해제시 본래의 형상으로 복원되도록 탄성이 있는 소재로 구성되어 외력이나 밴드 착용자의 움직임이 작용되면 압축되어 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 마찰대전에 의해 전기가 생산되고 외력이나 밴드 착용자의 움직임이 해제되면 본래의 형상으로 복원되며 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)가 소정의 간격을 가지며 전기의 생산이 중단된다.
또한, 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에서 다공성구조로 소량의 전류가 흐르고, 가압에 의해 다공성구조가 압축되어 보다 높은 전류가 발생될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에 공간을 채우도록 배치되고, 다공성구조로 인해 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)에 배치되어 적은 접촉면적으로 인해 소량의 전류가 흐르며, 외력에 의한 가압으로 상기 다공레이어부(380)가 압축되면 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)와의 접촉면적이 증가되어 마찰대전으로 인해 보다 높은 전류가 발생된다.
즉, 상기 다공레이어부(380)는 가압 시 압력에 의해 마찰력이 증가되고, 접촉면이 증가되므로, 보다 높은 전류가 발생되고, 가압이 해제되면 마찰력이 감소되므로 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에서 흐르는 전류가 낮아진다.
따라서, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321) 간의 공간을 채우므로, 완충작용에 의해 반복적인 외력에 의해 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)가 손상되는 것을 방지할 수 있고, 지속적으로 전기를 생산할 수 있다.
이때, 상기 다공레이어부(380)는 비전도성 소재로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)는 비전도성 소재로 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에 구비될 수 있고, 가압에 의해 압축되면 다공성 구조로 인해 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)가 접촉되면서 전기가 발생될 수 있다.
즉, 상기 다공레이어부(380)는 비전도성으로 비가압시 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)를 분리시키고, 외력에 의해 가압되면 압축되며 다공성구조로 인해 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)가 접촉가능하게 되어 이를 통해 전기가 발생하게 된다.
또한, 다공레이어부(380)는 가압 시 압축되고, 가압해제 시 형상복원되도록 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론 중 어느 하나로 구성된 것일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)의 사이에 배치되고, 외력에 의해 압축되거나 외력의 해제시 본래의 형상으로 복원되도록 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론으로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 다공레이어부(380)는 압축 또는 형상복원을 반복하여 지속적인 외력에 의해 전기를 생산할 수 있다.
또한, 다공레이어부(380)는 도전성을 갖도록 도전성 파우더와 혼합되거나 외부에 코팅된 것일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 다공레이어부(380)는 상기 피부 및 상기 전극구조체(321)가 접촉되어 전기를 생산할 수 있도록 도전성 파우더와 혼합되어 제조되거나 외부에 상기 도전성 파우더가 코팅될 수 있다.
상기 도전성 파우더는 탄소나노튜브, 은나노와이어, 알루미늄, 구리, 금 중 적어도 하나 이상의 소재로 구성될 수 있고, 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론 소재와 도전성 파우더로 탄소나노튜브, 은나노와이어, 알루미늄, 구리, 금 중 적어도 하나 이상의 소재가 추가되어 상기 다공레이어부(380)를 제조할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 제조방법을 도시한 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 제조방법을 나타낸 촬상도이다.
도 5 및 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 음전하부의 제조방법은,) a) 상기 음전하부(120)를 제조하기 위해 메탈울을 준비하는 단계(S410), b) 상기 준비된 메탈울을 소정의 형상으로 형성하는 단계(S420), c) 상기 소정의 형상으로 형성된 메탈울을 용기에 담는 단계(S430), d) 용기에 담긴 메탈울에 폴리머를 주입하여 경화시키는 단계(S440), e) 상기 경화된 메탈울 및 폴리머로 구성된 음전하부(120)를 용기에서 분리시키는 단계(S450) 및 f) 전극구조체(121) 및 재료막(122)으로 구성된 음전하부(120)를 완성하는 단계(S460)를 포함할 수 있다.
따라서, 작업자는 1) 얇은 실로 구성된 메탈울을 준비하고, 2) 준비된 메탈을 원하는 형상으로 형성시킨 후 용기에 담으며, 3) 용기에 담겨진 상기 메탈울에 용해된 실리콘러버를 원하는 양만큼 투입시켜 경화시키고, 4) 경화된 메탈울 및 실리콘러버로 이루어진 음전하부(120)를 분리시킨다.
결과적으로, 상기 음전하부(120)를 메탈울로 구성하여 복잡한 공정없이 전극구조체(121)를 구비할 수 있고, 재료막(122)을 상온에서 경화되는 실리콘러버로 구성함에 따라 추가공정없이 음전하부(120)를 제조하여 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 음전하부의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이고, 도 10은 종래의 음전하부의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 9 내지 도 10을 참조하면, 우선, 도 10에서 본 발명에 따른 음전하부(120)는 메탈울로 구성되어 재료막(122)에 의해 둘러싸인 전극구조체(121)가 외력에 의해 알루미늄 플레이트와 마찰대전에 의해 발생되는 전류 및 전압을 OSC(오실로스코프: oscilloscope)측정한 그래프를 도시하였다.
그 중 5kgf의 외력으로 음전하부(120)를 가압하는 경우 평균전압값은 800V, 평균전류값은 0.4 ㎃이다. 따라서, 본 발명에 따른 음전하부(120)는 5kgf의 외력이 작용할 때, 적어도 평균전압값이 800V, 평균전류값이 0.4 ㎃ 이상의 값을 갖도록 제조되는 것이 바람직하다.
반면에, 도 11에 도시된 종래의 폴리머층에 의해 둘러싸인 CNT(탄소나노튜브)가 외력(5kgf)에 의해서 알루미늄 플레이트와 마찰대전에 의해 발생되는 전류 및 전압을 OSC(오실로스코프: oscilloscope)측정한 그래프를 도시하였다.
종래의 폴리머층에 의해 둘러싸인 CNT는 상기에서 언급된 외력과 동일한 5kgf의 힘으로 가압하는 경우 평균전압값은 80V, 평균전류값은 15㎂이다.
따라서, 본 발명에 따른 메탈울로 구성된 음전하부(120)의 경우 평균전압값 및 평균전류값은 최소 10배 이상 높은 수치를 나타낸다.
결과적으로, 메탈울이 적용된 음전하부(120)를 사용하여 작업공정을 단순화하여 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 보다 높은 평균전압값 및 평균전류값을 가짐으로써, 안정적인 전기를 생산할 수 있으며, 낮은 외력에도 종래의 폴리머층에 의해 둘러싸인 CNT 보다 높은 높은 평균전압값 및 평균전류값을 생산할 수 있다.
또한, 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 엘이디를 발광시키는 장치인 정전기방지용 손목밴드를 이용한 엘이디장치일 수 있다.
또한, 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 손목시계를 작동시키는 장치인 정전기방지용 손목밴드를 이용한 손목시계장치일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200, 300: 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드
110, 210, 310: 밴드부
120, 220, 320: 음전하부
130, 230, 320: 도전성부
140, 240, 340: 축전기부
150, 250, 350: 정류기
160, 260, 360: 인출선
280: 지지부
380: 다공레이어부
390: 절연부

Claims (12)

  1. 피부에 일면이 대면되고, 일측으로 좁고 긴 밴드형상으로 형성되어 피부를 중심으로 감싸며 양끝단이 결합되어 고정되도록 구비된 밴드부;
    상기 밴드부와 피부의 사이에 배치되고, 양전하를 띄는 피부와 마찰대전방식으로 전위차를 발생시키도록 구비된 음전하부;
    상기 밴드부의 일측에 구비되고, 피부와 접촉되어 양전하를 이동시키도록 도전성 소재로 구비된 도전성부; 및
    상기 음전하부 및 도전성부와 연결되고, 상기 도전성부를 통해 이동된 양전하를 저장하여 정전기를 방지하도록 구비된 축전기부;
    를 포함하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 음전하부는 상기 밴드부와 피부 사이에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 도전성부가 피부와 접촉 및 접촉해제를 반복하여 지속적으로 전위차를 발생시키도록 피부와 소정의 간격을 유지시켜주는 지지부가 상기 도전성부의 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 음전하부와 피부 사이에 전도성을 갖는 다공성구조로 형성된 다공레이어부가 배치되며, 상기 다공레이어부가 피부와 음전하부의 사이에서 소정의 간격을 유지시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 음전하부는 상기 밴드부의 하단에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 다공레이어부는 상기 음전하부의 각각과 개별적으로 전위차를 발생시키도록 상기 음전하부들의 사이에 위치된 다공레이어부에 절연부가 구비된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 음전하부에서 발생된 마이너스전압을 플러스전압으로 변환하도록 상기 음전하부와 연결된 정류기가 구비된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 음전하부는,
    피부와 슬라이드되어 마찰되고, 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 전극구조체; 및
    상기 전극구조체의 상면에 판상 형상으로 배치되고, 마찰대전 방식에 의해 피부와 전위차를 갖도록 음전하를 띄는 재료로 구성된 재료막;
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 음전하부가 구비된 보도블록.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극구조체는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키도록 메탈울로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 재료막은 음전하를 띄는 폴리머로 구성된 폴리머층이 상기 전극구조체의 일부 또는 전면을 감싸도록 구비된 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리머층은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합되는 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 메탈울은 금속블럭을 가공하여 하나의 가는 선 형상의 뭉치로 형성되고 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어하여 발생되는 전기의 생산량을 제어하는 것을 특징으로 하는 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드.
  11. 제 1 항에 따른, 상기 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 엘이디를 발광시키는 장치인 것을 특징으로 하는 정전기방지용 손목밴드를 이용한 엘이디장치.
  12. 제 1 항에 따른, 상기 마찰대전을 이용한 정전기방지용 손목밴드는 축전기부에 저장된 전기를 통해 손목시계를 작동시키는 장치인 것을 특징으로 하는 정전기방지용 손목밴드를 이용한 손목시계장치.
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