KR20230005040A - Vibration power generator and applications using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진동을 이용하여 전력을 생성하는 발전기에 대한 것이며, 상세하게는 케이스를 구비하고, 각각의 발전기를 직렬 또는 병렬로 연결하여 전력 발전의 효율을 증가시키는 발명에 대한 것이다.The present invention relates to a generator that generates power using vibration, and more particularly, to an invention that increases the efficiency of power generation by having a case and connecting each generator in series or parallel.
특허문헌 001은 압력 센서는 외측 필름, 상기 외측 필름에 대향하여 이격되게 배치되는 전도성 전극, 및 생체고분자 및 탄성체 고분자를 포함하고 상기 외측 필름과 전도성 전극 사이에 배치되는 바이오 고분자 필름을 포함하며, 상기 바이오 고분자 필름 표면과 상기 전도성 전극 표면의 적어도 일부가 상호 접촉하거나 분리될 때 접촉면에서 발생하는 마찰전기에 의해 압력을 감지하는 기술을 제시하고 있다.In Patent Document 001, the pressure sensor includes an outer film, a conductive electrode disposed to be spaced apart from the outer film, and a biopolymer film including a biopolymer and an elastic polymer and disposed between the outer film and the conductive electrode, wherein the A technology for sensing pressure by triboelectricity generated at the contact surface when the surface of the biopolymer film and at least a part of the surface of the conductive electrode are in contact with or separated from each other is proposed.
특허문헌 002는 하면에 제1도전층이 접촉되게 설치되는 마찰층; 및 상기 마찰층의 상측에 설치된 제2도전층; 을 포함하며, 상기 제1도전층은 등전위에 전기적으로 연결되고, 상기 제2도전층의 하면과 상기 마찰층의 상면은 대향되게 설치되며, 상기 마찰층의 상면과 상기 제2도전층의 하면이 상대적으로 슬라이드하여 마찰을 발생함과 동시에 마찰하는 면적이 슬라이드 과정에서 변화할 경우, 상기 제1도전층과 상기 등전위 사이에는 전기적 신호가 출력되고, 상기 마찰층의 상면을 형성하는 재료와 상기 제2도전층의 하면을 형성하는 재료는 대전열에서 나열 순서에 차이가 있으며, 상기 제1도전층은 전력 공급을 필요로 하는 외부회로를 경유하여 지면 또는 등전위 회로에 연결되고, 상기 제1도전층은 부하를 경유하여 등전위에 전기적으로 연결되는 기술을 제시하고 있다.Patent Document 002 is a friction layer installed to contact the first conductive layer on the lower surface; and a second conductive layer installed on the upper side of the friction layer. wherein the first conductive layer is electrically connected to the equipotential, the lower surface of the second conductive layer and the upper surface of the friction layer are installed to face each other, and the upper surface of the friction layer and the lower surface of the second conductive layer are When relatively sliding generates friction and at the same time the friction area changes during the sliding process, an electrical signal is output between the first conductive layer and the equipotential, and the material forming the upper surface of the friction layer and the second conductive layer The materials forming the lower surface of the conductive layer differ in the order in which they are arranged in the electrification row, and the first conductive layer is connected to the ground or an equipotential circuit via an external circuit requiring power supply, and the first conductive layer is A technology that is electrically connected to an equal potential via a load is presented.
특허문헌 003은 무전원 마찰전기 압력센서는, 마찰대전물질을 포함하는 제1 마찰 층과, 제1 마찰 층과 마주보도록 이격 배치되어 기계적 압력에 의한 제1 마찰 층과의 마찰을 통해 전기 에너지를 발생시키며 마찰대전물질과 탄소 나노소재를 혼합한 혼합물로 구성되는 제2 마찰 층을 포함하며, 마찰대전물질은, 폴리 디메틸실록산(poly dimethylsiloxane: PDMS, 이하, 'PDMS'라 칭함) 폴리머이고, 탄소 나노소재는 탄소 나노튜브(carbon nano tube: CNT, 이하 'CNT'라 칭함)이며, 혼합물은 PDMS-CNT 나노 복합체이고, 제2 마찰 층은, 마찰대전물질에 혼합된 탄소 나노소재의 농도 변화를 통해 무전원 마찰전기 압력센서의 내부 임피던스가 조절되며, 무전원 마찰전기 압력센서는, 두 마찰 층의 접촉면적 변화, 두 마찰 층의 접촉-분리하는 평균속도, 두 마찰 층의 두께 변화, 두 마찰 층 사이의 공기 층의 두께 변화 중 적어도 하나를 통해 내부 임피던스가 추가로 조절되는 기술을 제시하고 있다.Patent Document 003 discloses that a non-powered triboelectric pressure sensor generates electrical energy through friction between a first friction layer containing a triboelectric material and the first friction layer spaced apart from each other so as to face the first friction layer by mechanical pressure. and a second friction layer composed of a mixture of a triboelectric material and a carbon nanomaterial, wherein the triboelectric material is a poly dimethylsiloxane (PDMS, hereinafter referred to as 'PDMS') polymer, and a carbon nanomaterial. The material is a carbon nano tube (CNT, hereinafter referred to as 'CNT'), the mixture is a PDMS-CNT nanocomposite, and the second tribolayer is a carbon nanomaterial mixed with a triboelectric material. The internal impedance of the unpowered triboelectric pressure sensor is adjusted, and the unpowered triboelectric pressure sensor measures the change in the contact area of the two friction layers, the average contact-separation speed of the two friction layers, the change in the thickness of the two friction layers, and the difference between the two friction layers. A technique in which the internal impedance is additionally controlled through at least one of the thickness changes of the air layer is proposed.
특허문헌 004는 접촉대전을 이용한 마찰발전기는 제1 대전패턴, 전극패턴, 제2 대전패턴이 하나의 세트를 이루면서 교대로 반복된 대전구조를 포함하는 접촉대전부 및 상기 접촉대전부와 접촉 및 분리를 통하여 마찰전기를 발생시키는 대전구를 포함한다. 이때, 상기 접촉대전부는 하부캡에 장착되고, 상기 대전구는 상기 하부캡과 용기 몸체 사이의 공간에 투입되며, 상기 제1 대전패턴 및 상기 제2 대전패턴은 각각 양(+)으로 대전되는 물질 또는 음(-)으로 대전되는 물질 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 대전구는 양(+)으로 대전되는 물질 또는 음(-)으로 대전되는 물질 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 대전구에는 일체형 자석 또는 분리형 자석이 내장되어 있고, 상기 하부캡에는 상기 대전구에 내장된 상기 자석들에 대하여 서로 다른 극성을 가지도록 바라보는 복수개의 캡자석이 매립된다. 상기 대전구조는 프레임에 의해 지지되고, 상기 프레임과 상기 하부캡을 연결하는 탄성부가 배치되는 기술을 제시하고 있다.Patent Document 004 discloses that a triboelectric generator using contact electrification has a contact electrification unit including a charging structure in which a first electrification pattern, an electrode pattern, and a second electrification pattern are alternately repeated as one set, and contact and separation with the contact electrification unit. It includes a charge bulb that generates triboelectricity through. At this time, the contact charging unit is mounted on the lower cap, the charging port is inserted into the space between the lower cap and the container body, and the first charging pattern and the second charging pattern are materials that are positively charged, respectively, or It may be made of any of materials that are negatively charged. The charge bulb may be made of any one of a positive (+) charged material or a negative (-) charged material. An integrated magnet or a separate magnet is embedded in the charging bulb, and a plurality of cap magnets facing the magnets built in the charging bulb to have different polarities are embedded in the lower cap. The charging structure is supported by a frame, suggesting a technique in which an elastic part connecting the frame and the lower cap is disposed.
본 발명은 진동을 이용하여 전력을 생산하는 것으로, 진동을 극대화하고, 전력 발전의 효율을 증가시키기 위하여 전력 발전 장치를 직렬 또는 병렬로 연속 구성한 후 케이스에 내장하여 충분한 발전량을 제공하고자 한다.The present invention is to generate power using vibration, and to maximize vibration and increase the efficiency of power generation, power generation devices are continuously configured in series or parallel and then embedded in a case to provide sufficient power generation.
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 발명이며, 구체적으로 마찰 전기에 의하여 전하를 분리하여 전압을 생성시키는 발전부; 상기 발전부(100)를 내장하면서 밀폐시키는 케이스부; 상기 케이스부(200)에 형성되고, 상기 전압을 전달하는 전극부;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a vibrating power generator for generating voltage through triboelectricity caused by vibration, and specifically, a generator unit for generating voltage by separating charges by triboelectricity; A case unit for sealing while embedding the power generation unit 100; An electrode part formed on the
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 발전부는 판 형상의 제1 유전체; 상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a vibration power generator for generating voltage through triboelectricity caused by vibration. It consists of a configuration including; a plate-shaped second dielectric positioned opposite to the first dielectric.
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 케이스부는 강체로 형성되는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a vibration power generator that generates voltage through triboelectricity caused by vibration, and in the above-described invention, the case portion is formed of a rigid body.
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 발전부는 판 형상의 제1 유전체와 상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체를 포함하는 제1 발전모듈; 판 형상의 제3 유전체와 상기 제 3유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체를 포함하는 제2 발전모듈;을 포함하고, 상기 제1 발전모듈 및 제2 발전모듈은 적층되어 일체를 이루는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a vibrating power generator that generates voltage through triboelectricity caused by vibration. In the aforementioned invention, the power generation unit has a plate-shaped first dielectric and a plate-shaped positioned opposite to the first dielectric. A first power generation module including a second dielectric of; A second power generation module including a plate-shaped third dielectric and a plate-shaped fourth dielectric positioned opposite to the third dielectric, wherein the first power generation module and the second power generation module are stacked and integrally formed. consists of a composition
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 발전부는 판 형상의 제1 유전체와 상기 제1 유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체를 포함하는 제1 발전모듈; 판 형상의 제3 유전체와 상기 제3유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체를 포함하는 제2 발전모듈;을 포함하고, 상기 제1 발전모듈 및 제2 발전모듈은 같은 평면에서 일체를 이루는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a vibrating power generator that generates voltage through triboelectricity caused by vibration. In the above-described invention, the power generation unit has a plate-shaped first dielectric and a plate-shaped positioned opposite to the first dielectric. A first power generation module including a second dielectric of; A second power generation module including a plate-shaped third dielectric and a plate-shaped fourth dielectric positioned opposite to the third dielectric, wherein the first power generation module and the second power generation module are integrally formed on the same plane. made up of a composition
본 발명은 바다에 표류된 사용자의 위치정보를 송신하여 구조요청을 보조하는 라이프 자켓에 있어서, 사용자의 상반신에 착용되는 조끼 형상의 외형부; 상기 외형부의 내부에 구비되고, 공기주입을 통해 상기 외형부의 부피를 증가시켜 부력을 생성할 수 있는 부력생성부; 상기 외형부에 결합되고, 위치정보를 송신할 수 있는 위치송신부; 상기 위치송신부에 전력을 공급하는 앞에서 제시한 발명의 진동 전력 발생기;를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention is a life jacket that assists a rescue request by transmitting location information of a user drifting in the sea, comprising: a vest-shaped outer part worn on the user's upper body; a buoyancy generator provided inside the outer portion and capable of generating buoyancy by increasing the volume of the outer portion through air injection; a location transmission unit coupled to the exterior portion and capable of transmitting location information; The vibration power generator according to the above-described invention supplies power to the position transmitter.
본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 대한 것으로, 발전부가 케이스에 내장되어 있어, 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 효율의 증가 효과를 제공한다.The present invention relates to a vibration power generator that generates voltage through triboelectricity caused by vibration, and since a power generating unit is embedded in a case, an effect of increasing efficiency of converting kinetic energy into electrical energy is provided.
또한, 본 발명은 발전모듈이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있어, 종래 저전력을 생산하는 마찰전기 발전기의 한계점을 해결하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect of solving the limitations of conventional triboelectric generators that produce low power, since the power generation modules are connected in series or parallel.
또한, 본 발명은 케이스의 내부에 탄성체, 가이드가 포함되어 있어, 보다 효율적인 진동을 발생시키는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect of generating more efficient vibration by including an elastic body and a guide inside the case.
도 1은 본 발명의 발전부를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 진동 전력 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 적층되어 있는 발전부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 발전모듈이 적층되어 직렬로 연결되어 있는 것을 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 발전모듈이 적층되어 직렬로 연결되어 있는 것을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 발전모듈이 병렬로 연결되어 있는 것을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 발전모듈이 적층되어 병렬로 연결되어 있는 것을 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 발전모듈이 병렬로 연결되어 있는 진동 전력 발전기를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a power generation unit of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the vibration power generator of the present invention.
3 is a perspective view showing a power generation unit that is stacked according to the present invention.
Figure 4 is a front view showing that the power generation modules of the present invention are stacked and connected in series.
5 is a perspective view showing that the power generation modules of the present invention are stacked and connected in series.
6 is a plan view showing that the power generation modules of the present invention are connected in parallel.
7 is a front view showing that the power generation modules of the present invention are stacked and connected in parallel.
8 is a perspective view showing a vibrating power generator in which power generation modules of the present invention are connected in parallel.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail in order to explain the present invention in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the present invention.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.Numbers cited in the examples below are not limited to the referenced subject and can be applied to all examples. An object that exhibits the same purpose and effect as the configuration presented in the embodiment corresponds to an equivalent replacement object. The high-level concept presented in the examples includes sub-concept objects that are not described.
(실시예 1-1) 본 발명은 진동에 의한 마찰 전기를 통해 전압을 생성하는 진동 전력 발생기에 있어서, 마찰 전기에 의하여 전하를 분리하여 전압을 생성시키는 발전부(100); 상기 발전부(100)를 내장하면서 밀폐시키는 케이스부(200); 상기 케이스부(200)에 형성되고, 상기 전압을 전달하는 전극부(300);를 포함한다.(Embodiment 1-1) The present invention is a vibrating power generator generating voltage through triboelectricity caused by vibration, comprising: a generator 100 generating voltage by separating charges by triboelectricity; A
본 발명은 발전부(100), 케이스부(200), 전극부(300)를 포함하며, 발전부(100)는 정전기의 한 종류인 마찰 전기를 이용하여 전하를 분리하고, 이에 따라 전압을 생성시키는 구성이다. 구체적으로 마찰에 의해서 발생된 전하가 유전체 표면에서 모여서 발생시킨 전기장과 유전체간 정전기 유도의 결합으로 전압을 생성하고 이를 전력 생산에 활용하는 구성이다. 이 구성은 외부 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅의 원리를 이용하며, 바람직하게는 TENG(TriboElectric Nano Generator)의 기본 원리를 채용한다.The present invention includes a power generation unit 100, a
케이스부(200)는 후술하는 바와 같이 유전체의 조합으로 이루어진 발전부(100)를 내장하면서 밀폐시키는 구성이며, 케이스부(200)가 없는 경우와 비교하여 에너지 발전 효율을 증가된다.As will be described later, the
전극부(300)는 발전부(100)에서부터 얻어진 전압을 외부 부하에 전달할 수 있도록 전기적인 연결 역할을 하는 구성이다.The
(실시예 1-2) 실시예 1-1에 있어서, 상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110); 상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120);를 포함한다.(Example 1-2) In Example 1-1, the power generation unit 100 includes a plate-shaped first dielectric 110; and a plate-shaped second dielectric 120 positioned opposite to the first dielectric.
발전부(100)는 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)의 조합으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)는 판 형상이고, 서로 대향하며 위치할 수 있다. 두 유전체의 전기음성도는 서로 다르게 구성될 수 있으며, 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)가 마찰이 일어날 때, 전하가 분리되어 마찰전기를 발생시킬 수 있다.The power generation unit 100 may be composed of a combination of the first dielectric 110 and the second dielectric 120 . Preferably, the first dielectric 110 and the second dielectric 120 are plate-shaped and may be positioned to face each other. The electronegativity of the two dielectrics may be configured differently, and when friction occurs between the first dielectric 110 and the second dielectric 120, electric charges may be separated to generate triboelectricity.
(실시예 1-3) 실시예 1-2에 있어서, 상기 제1 유전체(110)는 유기 유전체로 형성되고, 상기 제2 유전체(120)는 무기 유전체로 형성된다.(Example 1-3) In Example 1-2, the first dielectric 110 is formed of an organic dielectric, and the second dielectric 120 is formed of an inorganic dielectric.
(실시예 1-4) 실시예 1-3에 있어서, 상기 유기 유전체는 PTFE(polytetrafluoroethylene), PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PI(Polyimide;Kepton) 중 선택된 어느 하나로 형성된다.(Example 1-4) In Example 1-3, the organic dielectric is selected from polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl chloride (PVC), and polyimide; Kepton (PI). formed by one
(실시예 1-5) 실시예 1-3에 있어서, 상기 무기 유전체는 AAO(Anodized Aluminum Oxide)로 형성되는 것;을 포함한다. (Example 1-5) In Example 1-3, the inorganic dielectric is formed of AAO (Anodized Aluminum Oxide).
발전부(100)는 복수의 유전체간에 발생하는 마찰에 의하여 발전을 가동할 수 있다. 이러한 발전부(100)는 재료 특성에 크게 좌우되며, 접촉면의 극성과 전하량의 주요 지표 중 하나는 마찰 전기 모듈에서 소재의 중요한 특성이다. 마찰 전기를 발생시키는 소재에 따라 더 많은 양의 표면 전하를 발생시키는 것이 가능하다. 그리고 소재에 따른 양전하의 극성이 다르게 나타나며, 이에 대한 변수로는 접촉 표면의 화학적 조성, 전처리, 가공 이력 및 표면 거칠기는 마찰 대전 밀도에 밀접한 영향을 줄 수 있다. The power generation unit 100 may operate power generation by friction generated between a plurality of dielectrics. Such a power generating unit 100 is greatly influenced by material properties, and one of the main indicators of the polarity of the contact surface and the amount of charge is an important property of the material in the triboelectric module. Depending on the material generating triboelectricity, it is possible to generate a higher amount of surface charge. In addition, the polarity of the positive charge appears differently depending on the material, and as variables for this, the chemical composition of the contact surface, pretreatment, processing history, and surface roughness can have a close effect on the triboelectric charge density.
발전부(100)는 발전 효율을 높이기 위하여 서로 마주하는 소재를 다른 종류의 유전체로 형성하며, 유전체는 유기 유전체와 무기 유전체로 형성된다. 유기 유전체는 전극 형성을 위해 전극부에 발전부(100)를 부착시키기 위한 스퍼터링(sputtering) 공정이 가능한 PTFE(polytetrafluoroethylene), PET(PolyEthylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PVC(Polyvinyl chloride), PI(Polyimide;Kepton) 중 선택된 하나로 형성될 수 있다. 또한 이들의 조합으로도 형성될 수 있다. 유기 유전체와 마주하며, 마찰 전기를 발생시키는 무기 유전체는 AAO(Anodized Aluminum Oxide)로 형성될 수 있다. AAO 제작 시, 20%(w.b)의 옥살산(oxalic acid)에서 40V의 양극 산화 전압을 인가하여 제작한 경우에는 갈색의 AAO 제작이 가능하다. 이렇게 제작된 AAO의 형태는 양극 산화 산화용매에 따라 특성이 매우 크게 변하며, 갈색 AAO와 백색 AAO 두 가지 형태로 구분된다. 갈색 AAO는 옥살산(oxalic acid)에서 양극 산화 공정 처리 된 AAO를 다시 10%(w.b)의 인산 용액에서 10분간의 알루미나 에칭 공정(pore widening)이 진행하여 형성된다. 또한, AAO 제작 공정 중, 양극산화 공정 조건 중 에칭 용액을 황산을 활용할 경우 갈색 AAO가 아니라 백색 AAO 제작이 가능하다. 백색 AAO 제조 공정은 20wt%의 황산 용액에서 30V의 양극산화 전압을 인가하여 제작할 수 있다.The power generation unit 100 forms materials facing each other with different types of dielectrics in order to increase power generation efficiency, and the dielectrics are formed of organic dielectrics and inorganic dielectrics. The organic dielectric is PTFE (polytetrafluoroethylene), PET (PolyEthylene Terephthalate), PEN (PolyEthylene Naphthalate), PVC (Polyvinyl chloride), PI capable of a sputtering process for attaching the power generation unit 100 to the electrode part to form the electrode. (Polyimide; Kepton). It can also be formed with a combination of these. The inorganic dielectric that faces the organic dielectric and generates triboelectricity may be formed of AAO (Anodized Aluminum Oxide). In the case of AAO fabrication, when fabricated by applying an anodic oxidation voltage of 40V in 20% (w.b) oxalic acid, it is possible to fabricate brown AAO. The shape of the AAO produced in this way varies greatly in characteristics depending on the anodic oxidation solvent, and is divided into two types: brown AAO and white AAO. Brown AAO is formed by performing an alumina etching process (pore widening) in a 10% (w.b) phosphoric acid solution for 10 minutes after the AAO has been subjected to an anodization process in oxalic acid. In addition, when sulfuric acid is used as an etching solution during the anodic oxidation process during the AAO fabrication process, it is possible to fabricate white AAO instead of brown AAO. The white AAO manufacturing process can be fabricated by applying an anodization voltage of 30V in a 20wt% sulfuric acid solution.
따라서, 발전부(100)는 유기 유전체와 무기 유전체가 접함에 따라 발생하는 마찰에 의하여 전기를 발생시키는 특징을 가진다.Therefore, the power generation unit 100 has a characteristic of generating electricity by friction generated as the organic and inorganic dielectrics come into contact with each other.
(실시예 1-6) 실시예 1-2에 있어서, 상기 제2 유전체(120)와 대향하지 않는 상기 제1 유전체(110)의 외측 및 제1 유전체(110)와 대향하지 않는 상기 제2 유전체(120)의 외측에는 전극판(150)이 결합된다.(Example 1-6) In Example 1-2, the outside of the
도2을 참조하면, 제1 유전체(110)의 상부에는 제1 전극판(150)이 결합되고, 제2 유전체(120)의 하부에는 제2 전극판(150)가 결합될 수 있다. 전극판은 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)간 접합 및 마찰에 의하여 생성된 전압을 외부로 전달하기 위한 구성이다.Referring to FIG. 2 , a
전극판은 알루미늄(Al) 금속을 이용할 수 있고, 선택적으로는 은, 구리, 백금 등 같은 효과를 낼 수 있는 다른 금속으로 대체할 수 있다.The electrode plate may use aluminum (Al) metal, and may optionally be replaced with other metals capable of producing the same effect as silver, copper, or platinum.
(실시예 1-7) 실시예 1-2에 있어서, 상기 제1 유전체(110)의 상측에는 중량판(120)이 위치한다.(Example 1-7) In Example 1-2, the
도2을 참조하면, 제1 유전체(110)의 상측에는 중량판(120)이 위치한다. 중량판(120)은 제1 전극판(111)의 상부에 적층되어 위치할 수 있다. 중량판(120)은 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)를 접합시키기 위한 기본 중량을 제공하며, SUS304와 같은 SUS계열의 재질로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , a
(실시예 1-8) 실시예 1-7에 있어서, 상기 중량판(120)에 부착되는 진동자(130);를 포함한다.(Example 1-8) In Example 1-7, the
중량판(120)의 상부에는 진동자(130)를 추가적으로 포함할 수 있다. 진동자(130)는 외부 모터(미도시)에 의하여 진동을 유발할 수 있고, 별도의 내부 배터리를 이용할 수도 있다. 나아가 본 발명의 진동 전력 발전기에서 생성한 전력 중 일부를 끌어와서 진동자(130)를 구동시킬 수 있다. 진동자(130)는 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)의 접합 및 마찰을 유도하여 전력 생산의 효율을 증가시킬 수 있다. An upper portion of the
(실시예 2-1) 실시예 1-2에 있어서, 상기 케이스부(200)는 강체로 형성된다.(Example 2-1) In Example 1-2, the
(실시예 2-2) 실시예 2-1에 있어서, 상기 케이스부(200)는 아크릴계 또는 테프론계의 폴리머로 형성된다.(Example 2-2) In Example 2-1, the
본 발명의 발전부(100)는 케이스부(200)에 내장되어질 수 있다. 케이스부(200)는 외부힘에 의하여 형상이 변화하는 재질이 아닌 강체로 형성될 수 있다. 발전부(100)가 진동함에 있어, 상하부의 변위한도를 제한함으로써, 진동의 효율성을 증가시키고, 결과적으로 전력 발전 효율을 증가시킬 수 있다.The power generation unit 100 of the present invention may be built into the
또한, 케이스부(200)는 아크릴계 또는 테프론계열의 폴리머로 형성될 수 있다. In addition, the
(실시예 2-3) 실시예 2-1에 있어서, 상기 케이스부(200)는 내부 상면 및/또는 하면에 결합되고, 상기 제1 유전체(110) 및/또는 제2 유전체(120)에게 복원력을 제공하는 탄성체(210);를 포함한다.(Example 2-3) In Example 2-1, the
제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)는 외부진동 또는 진동자(130)에 의하여 상하로 진동할 수 있다. 케이스의 내부 상면 또는 하면에는 탄성체(210)를 포함할 수 있다. 탄성체(210)는 판 스프링으로 구성될 수 있다. 탄성체(210)는 발전부(100)의 상하 진동을 증폭시킬 수 있다.The
(실시예 2-4) 실시예 2-1에 있어서, 상기 케이스부(200)는 상기 발전부(100)의 변위경로를 특정하는 가이드(220);를 포함한다.(Example 2-4) In Example 2-1, the
발전부(100)가 상하로 진동함에 있어, 불필요한 방향으로의 이동을 차단하기 위하여 가이드(220)가 포함될 수 있다. 가이드(220)는 케이스와 결합되어 발전부(100)의 상하운동을 안정적으로 유도할 수 있다.When the generator 100 vibrates up and down, a
(실시예 3-1) 실시예 1-1에 있어서, 상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110)와 상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120)를 포함하는 제1 발전모듈(10); 판 형상의 제3 유전체(130)와 상기 제 3유전체(130)와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체(140)를 포함하는 제2 발전모듈(20);을 포함하고,(Example 3-1) In Example 1-1, the power generation unit 100 includes a plate-shaped
상기 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20)은 적층되어 일체를 이룬다.The first
본 발명의 발전부(100)는 제1 유전체(110)와 제2 유전체(120)를 포함하는 제1 발전모듈(10)과 제3 유전체(130)와 제4 유전체(140)를 포함하는 제2 발전모듈(20)을 포함할 수 있다. <실시예 1-2> 에서는 제1 발전모듈(10)에 대응되는 구성만으로 이루어진 것을 표현한 것이다. 제3 유전체(130)에 대한 내용은 상술한 제1 유전체(110)에 대한 내용으로 갈음할 수 있으며, 제4 유전체(140)에 대한 내용은 상술한 제2 유전체(120)에 대한 내용으로 갈음할 수 있다.The power generation unit 100 of the present invention includes a
본 발명의 다른 실시예는 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20) 뿐 아니라, 제3 발전모듈(30), 제4 발전모듈(40)을 더 포함할 수 있다. 이용자의 필요에 따라 발전모듈은 복수개로 구성될 수 있다.Another embodiment of the present invention may further include a third
제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)은 상하로 적층되어 일체를 이룰 수 있다. 또한 제3, 제4 발전모듈이 더 포함될 겅우에도 모두 적층되어 일체를 이룰 수 있다. 이렇게 적층된 각각의 발전모듈은 직렬로 연결되거나 병렬로 연결될 수 있다.The
(실시예 3-2) 실시예 3-1에 있어서, 상기 제2 유전체(120)의 전극판과 상기 제3 유전체(130)의 전극판(150)이 접속되어 상기 제1 발전모듈(10)과 상기 제2 발전모듈(20)이 직렬로 연결된다.(Example 3-2) In Example 3-1, the electrode plate of the
제2 유전체(120)와 제3 유전체(130)의 전극판(150)이 서로 접속되어 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)은 직렬로 연결될 수 있다. 제2 유전체(120)에 결합된 전극판(150)과 제3 유전체(130)에 결합된 전극판(150)은 서로 다른 전하가 유도될 수 있다. 서로 다른 전하가 유도되는 전극판(150)이 서로 연결되면 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)은 전기적으로 직렬로 연결된다. The
(실시예 3-3) 실시예 3-2에 있어서, 접속되는 상기 두 전극판(150)은 연결소자(15)를 통해 접속된다.(Example 3-3) In Example 3-2, the two
제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)이 서로 연결될 때, 두 전극판(150)은 연결소자(15)를 통해 접속될 수 있다. 각각의 발전모듈은 서로 적층되더라도 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 이를 방지하고 직렬로 연결하기 위하여 제2 유전체(120)의 전극판(150)과 제3 유전체(130)의 전극판(150)은 연결소자(15)를 매개로 하여 접속될 수 있다. 연결소자(15)는 카본 양면 테이프로 구성될 수 있다.When the first
(실시예 3-4) 실시예 3-1에 있어서, 상기 제1 유전체(110)의 전극판(150)과 상기 제3 유전체(130)의 전극판(150)이 접속되고, 상기 제2 유전체(120)의 전극판(150)과 상기 제4 유전체(140)의 전극판(150)이 접속되어 상기 제1 발전모듈(10)과 상기 제2 발전모듈(20)이 병렬로 연결된다.(Example 3-4) In Example 3-1, the
제1 유전체(110)의 전극판(150)과 제3 유전체(130)의 전극판(150)이 서로 접속되고, 제2 유전체(120)의 전극판(150)과 제 4유전체(140)의 전극판(150)이 서로 접속될 수 있다. 제1 유전체(110)에 결합된 전극판(150)과 제3 유전체(130)에 결합된 전극판(150)은 서로 같은 전하가 유도될 수 있다. 제2 유전체(120)에 결합된 전극판(150)과 제4 유전체(140)에 결합된 전극판(150)은 서로 같은 전하가 유도될 수 있다. 서로 같은 전하가 유도되는 전극판(150)이 서로 연결되면 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)은 전기적으로 병렬로 연결된다.The
(실시예 3-5) 실시예 3-1에 있어서, 상기 제1 발전모듈(10)의 상측에는 중량판(120)이 위치한다.(Example 3-5) In Example 3-1, a
<실시예 1-7>에서는 제1 유전체(110)의 상측에 중량판(120)이 위치할 수 있다. 이와 같이 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)이 적층되어 있는 본 발명의 다른 실시예에서도 중량판(120)이 더 포함될 수 있다. 중량판(120)은 제1 발전모듈(10)의 상측에 위치할 수 있다.In <Example 1-7>, the
(실시예 4-1) 실시예 1-1에 있어서, 상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110)와 상기 제1 유전체(110)와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120)를 포함하는 제1 발전모듈(10); 판 형상의 제3 유전체(130)와 상기 제3유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체(140)를 포함하는 제2 발전모듈(20);을 포함하고, 상기 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20)은 같은 평면에서 일체를 이룬다.(Example 4-1) In Example 1-1, the power generation unit 100 includes a plate-shaped
(실시예 4-2) 실시예 4-1에 있어서, 상기 제1 유전체(110)의 전극판과 상기 제3 유전체(130)의 전극판이 접속되고, 상기 제2 유전체(120)의 전극판과 상기 제4 유전체(140)의 전극판이 접속되어 상기 제1 발전모듈(10)과 상기 제2 발전모듈(20)이 병렬로 연결된다.(Example 4-2) In Example 4-1, the electrode plate of the
제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)은 <실시예 3-1>에서와 같이 서로 적층되어 일체를 이루지 않고, 한 평면상에서 서로 이웃하게 위치하여 일체를 이룰 수 있다. 제1 유전체(110)의 전극판(150)과 제3 유전체(130)의 전극판(150)이 접속되고, 제2 유전체(120)의 전극판(150)과 제4 유전체(140)의 전극판(150)이 접속되어 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)이 병렬로 연결될 수 있다.The first
(실시예 4-3) 실시예 4-1에 있어서, 상기 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20) 각각 상측에 중량판(120)이 위치한다.(Example 4-3) In Example 4-1, the
(실시예 4-4) 실시예 4-3에 있어서, 상기 중량판(120)에 부착되는 진동자(130);를 포함한다.(Example 4-4) In Example 4-3, the
<실시예 3-5>에서는 제1 발전모듈(10)의 상측에만 중량판(120)이 위치할 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 발전모듈(10)과 제2 발전모듈(20)이 적층되어 구성되어 있지 아니하며, 이 경우 각각의 발전모듈에 중량판(120)이 각각 위치할 수 있다. 이에 따라 전력 발전이 보다 효율적으로 생산될 수 있다.In <Example 3-5>, the
진동자(130)는 각각의 중량판(120)에 각각 부착되어 각 발전모듈의 효율을 증가시킬 수 있다. 발전모듈들이 적층되어 구성되는 경우와 비교하여 더 많은 공간을 필요로 하지만, 각각의 발전모듈의 높은 발전효율을 효과적으로 확보할 수 있다.The
(실시예 5-1) 본 발명은 바다에 표류된 사용자의 위치정보를 송신하여 구조요청을 보조하는 라이프 자켓에 있어서, 사용자의 상반신에 착용되는 조끼 형상의 외형부; 상기 외형부의 내부에 구비되고, 공기주입을 통해 상기 외형부의 부피를 증가시켜 부력을 생성할 수 있는 부력생성부; 상기 외형부에 결합되고, 위치정보를 송신할 수 있는 위치송신부; 상기 위치송신부에 전력을 공급하는 실시예 3-1 또는 실시예 4-1의 진동 전력 발생기;를 포함한다.(Embodiment 5-1) The present invention is a life jacket that assists a rescue request by transmitting location information of a user adrift at sea, comprising: a vest-shaped outer portion worn on the user's upper body; a buoyancy generator provided inside the outer portion and capable of generating buoyancy by increasing the volume of the outer portion through air injection; a location transmission unit coupled to the exterior portion and capable of transmitting location information; and the vibration power generator of Example 3-1 or Example 4-1 for supplying power to the position transmitter.
본 발명은 실시예 3-1 또는 4-1의 진동 전력 발생기를 이용하여 전력을 생산하고, 이를 라이프 자켓에 이용하는 발명에 대한 것이다. 라이프 자켓은 바다에 표류될 경우를 대비하여 이를 착용한 사람에게 부력을 제공하여 물속에 가라앉는 것을 차단한다. 또한, GPS와 같은 위치송신부를 결합하여 사용자의 위치를 외부로 전송할 경우 보다 높은 생존율을 확보할 수 있다. 그러나 GPS와 전자장치에 전력을 공급하기 위하여 별도의 외부 배터리나 전원을 추가하는 것은 배터리의 용량, 대기전력의 낭비 등에 있어 효율적이지 않다. 따라서, 본 발명의 일 실시예인 진동 전력 발생기를 이용하여 전력을 공급할 수 있다. 바다의 표면은 일반적으로 파도와 같은 진동이 수반되고, 이러한 진동을 이용하여 전력을 발생시키는 원리이다. 자연적인 현상을 통해 전력을 공급하므로, 반 영구적이며 GPS와 같은 저전력이 필요한 장치에는 효과적으로 적용될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 라이프 자켓 이외에도 해양발전기, Active RFID, 스마트 컨테이너 등에도 적용하여 전력을 공급할 수 있다.The present invention relates to an invention in which power is generated using the vibration power generator of Example 3-1 or 4-1 and used for a life jacket. The life jacket provides buoyancy to the person wearing it to prevent sinking in the water in case of drifting in the sea. In addition, when the user's location is transmitted to the outside by combining a location transmitter such as GPS, a higher survival rate can be secured. However, adding a separate external battery or power source to supply power to GPS and electronic devices is not efficient in terms of battery capacity and waste of standby power. Accordingly, power may be supplied using the vibration power generator according to an embodiment of the present invention. The surface of the sea is generally accompanied by vibrations such as waves, and this vibration is used to generate power. Since power is supplied through natural phenomena, it is semi-permanent and can be effectively applied to devices requiring low power such as GPS. In addition, in addition to these life jackets, power can be supplied by applying to marine generators, active RFID, smart containers, etc.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications and implementations are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100 : 발전부
110 : 제1 유전체
120 : 제2 유전체
200 : 케이스부
210 : 탄성체
220 : 가이드
300 : 전극부
10 : 제1 발전모듈
20 : 제2 발전모듈
15 : 연결소자100: power generation unit 110: first dielectric
120: second dielectric 200: case part
210: elastic body 220: guide
300: electrode unit 10: first power generation module
20: second power generation module 15: connection element
Claims (6)
마찰 전기에 의하여 전하를 분리하여 전압을 생성시키는 발전부(100);
상기 발전부(100)를 내장하면서 밀폐시키는 케이스부(200);
상기 케이스부(200)에 형성되고, 상기 전압을 전달하는 전극부(300);를 포함하는 진동 전력 발생기.
In a vibration power generator for generating voltage through triboelectricity caused by vibration,
A power generation unit 100 generating voltage by separating electric charges by triboelectricity;
A casing unit 200 for sealing the power generation unit 100 while being embedded therein;
Vibrational power generator comprising a; electrode part 300 formed on the case part 200 and transmitting the voltage.
상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110);
상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120);를 포함하는 진동 전력 발생기.
The method of claim 1,
The power generation unit 100 includes a plate-shaped first dielectric 110;
A vibration power generator comprising a; plate-shaped second dielectric 120 positioned opposite to the first dielectric.
상기 케이스부(200)는 강체로 형성되는 진동 전력 발생기.
The method of claim 2,
The case part 200 is a vibration power generator formed of a rigid body.
상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110)와 상기 제1유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120)를 포함하는 제1 발전모듈(10);
판 형상의 제3 유전체(130)와 상기 제 3유전체(130)와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체(140)를 포함하는 제2 발전모듈(20);을 포함하고,
상기 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20)은 적층되어 일체를 이루는 진동 전력 발생기.
The method of claim 1,
The power generation unit 100 includes a first power generation module 10 including a plate-shaped first dielectric 110 and a plate-shaped second dielectric 120 positioned opposite to the first dielectric;
A second power generation module 20 including a plate-shaped third dielectric 130 and a plate-shaped fourth dielectric 140 positioned opposite to the third dielectric 130,
The first power generation module 10 and the second power generation module 20 are laminated and integrally formed.
상기 발전부(100)는 판 형상의 제1 유전체(110)와 상기 제1 유전체(110)와 대향하게 위치하는 판 형상의 제2 유전체(120)를 포함하는 제1 발전모듈(10);
판 형상의 제3 유전체(130)와 상기 제3유전체와 대향하게 위치하는 판 형상의 제4 유전체(140)를 포함하는 제2 발전모듈(20);을 포함하고,
상기 제1 발전모듈(10) 및 제2 발전모듈(20)은 같은 평면에서 일체를 이루는 진동 전력 발생기.
The method of claim 1,
The power generation unit 100 includes a first power module 10 including a plate-shaped first dielectric 110 and a plate-shaped second dielectric 120 positioned opposite to the first dielectric 110;
A second power generation module 20 including a plate-shaped third dielectric 130 and a plate-shaped fourth dielectric 140 positioned opposite to the third dielectric,
The first power generation module 10 and the second power generation module 20 are integrally formed on the same plane.
사용자의 상반신에 착용되는 조끼 형상의 외형부;
상기 외형부의 내부에 구비되고, 공기주입을 통해 상기 외형부의 부피를 증가시켜 부력을 생성할 수 있는 부력생성부;
상기 외형부에 결합되고, 위치정보를 송신할 수 있는 위치송신부;
상기 위치송신부에 전력을 공급하는 청구항 4 또는 청구항 5의 진동 전력 발생기;를 포함하는 라이프 자켓.
In a life jacket that transmits location information of a user adrift in the sea to assist in a rescue request,
An outer portion of a vest shape worn on the user's upper body;
a buoyancy generating unit provided inside the outer portion and capable of generating buoyancy by increasing the volume of the outer portion through air injection;
a location transmission unit coupled to the exterior portion and capable of transmitting location information;
A life jacket comprising a vibration power generator according to claim 4 or 5 for supplying power to the position transmitter.
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|---|---|---|---|
| KR1020210086112A KR102602592B1 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Vibration power generator and applications using the same |
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| EP4332972A1 (en) | 2022-08-31 | 2024-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Storage device including nonvolatile memory device and operating method of storage device |
| EP4332969A1 (en) | 2022-08-31 | 2024-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Storage device including nonvolatile memory device and operating method of storage device |
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| KR20200005295A (en) | 2018-07-06 | 2020-01-15 | 광운대학교 산학협력단 | Self-powered triboelectric pressure sensor and fabricating method thereof |
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- 2021-06-30 KR KR1020210086112A patent/KR102602592B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102602592B1 (en) | 2023-11-16 |
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