DE102012019511A1

DE102012019511A1 - Box for use as smart card for energy recovery in clothing e.g. shoe soles, has capacitors placed between bottom part and lid, where capacity of capacitors is varied such that electric power is obtained from work and stored in buffer memory

Info

Publication number: DE102012019511A1
Application number: DE201210019511
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bock; Robert Hahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10

Abstract

The box has an edge part maintaining altitude while recovering energy. Multiple capacitors are placed between bottom part (5) and a lid (6), where capacity of the capacitors is varied such that electric power is obtained from mechanical work and stored in a buffer memory. A spring element i.e. resilient perforated plate (7), is arranged in a box body. Droplets (3) are deformed by applying force (8), where return force is produced by the resilient perforated plate, and the bottom part and the droplets are passed into holes. An independent claim is also included for a method for creating a box.

Description

1. Stand der Technik1. State of the art

Bekannt sind Schachteln, die elektronische Funktionen beinhalten, und bevorzugt über ohmsche Kontakte, oder induktiv mit Strom versorgt werden; sie sind demnach nur mit externem Hilfsgerät nutzbar. Chipkarten nach Art einer Kreditkarte sind ein weit verbreitetes und bevorzugtes Beispiel für eine derartige Schachtel, wobei integrierte Primärbatterien für Chipkarten (VARTA LFP25) bekannt sind, die sich aber nicht durchgesetzt haben, da aufgrund der umweltrelevanten Bestandteile eine Entsorgung der Chipkarte nach der Batterierücknahmeverordnung notwendig ist.Known are boxes that contain electronic functions, and preferably via ohmic contacts, or are supplied with power inductively; They are therefore only usable with external auxiliary device. Card-type smart cards are a widely used and preferred example of such a box, with integrated primary batteries for chip cards (VARTA LFP25) being known, but they have not prevailed since, due to the environmentally relevant components, it is necessary to dispose of the chip card according to the battery return ordinance ,

Bekannt sind Wandler zur Energierückgewinnung, wobei die Energie z. B. mit elektromechanischen, piezoelektischen, kapazitiven, elektromagnetischen, photovoltaischen und thermoelektrischen Verfahren gewonnen werden kann und in einem Stromspeicher, z. B. einer Batterie, bereitgestellt wird.Are known converters for energy recovery, the energy z. B. can be obtained with electromechanical, piezoelectric, capacitive, electromagnetic, photovoltaic and thermoelectric method and in a power storage, for. As a battery is provided.

Bekannt sind funktionale Druckverfahren, die einen Bedruckstoff entweder nach Art des Zeitungsdruckes mit kontinuierlicher Geschwindigkeit durch eine Druckanlage führen, oder so ausgeführt sind, dass der Bedruckstoff während seines Durchlaufs in der Druckanlage intermittierend fixiert wird, nach Art einer optischen Filmkopieranlage, wobei bevorzugt der Bedruckstoff während der Fixierung mit diskreten Elementen bestückt wird. Derartige Druckverfahren werden „funktional” genannt, weil sie dem Bedruckstoff eine bevorzugt optische oder elektrische oder chemische Funktion verleihen, und nicht etwa nur auf dem Bedruckstoff direkt betrachtbare Bilder oder Text produzieren. Dabei kommen bevorzugt Zwischenschritte zum Einsatz, die den Siebdruck oder Flexodruck oder digitale Druckverfahren nach Art des Inkjetdrucks nutzen, oder die aus dem Etikettendruck bekannte Laminierungsverfahren beinhalten. Bevorzugt werden auch Chipkarten in derartigen Verfahren hergestellt.Are known functional printing processes that lead a substrate either by type of newspaper printing at a continuous rate by a printing system, or are designed so that the substrate is intermittently fixed during its passage in the printing system, like an optical film copying machine, preferably the substrate during the fixation is equipped with discrete elements. Such printing processes are called "functional" because they impart a preferably optical or electrical or chemical function to the printing material and do not produce images or text that are directly viewable on the printing substrate. In this case, preference is given to using intermediate steps which use screen printing or flexographic printing or digital printing methods of the type of inkjet printing, or include the lamination method known from label printing. Preferably, smart cards are also produced in such processes.

Gesucht ist ein effizientes Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie in einer Schachtel, derart dass die Schachtel elektronische Funktionen völlig autonom und über eine lange Zeit leisten kann, sodass die Schachtel ohne externe Hilfsmittel auskommt, ohne dass die Nutzer häufig Batterien entsorgen müssen; dabei kommen bevorzugt Vorrichtungen zum Einsatz, deren Einbringung in eine derartige Schachtel die vorstehend genannten funktionalen Druckverfahren nutzt.What is needed is an efficient method of obtaining electrical energy in a box, so that the box can perform electronic functions fully autonomously and over a long period of time, so that the box does not require external aids, without the users having to dispose of batteries frequently; In this case, preference is given to using devices whose introduction into such a box utilizes the abovementioned functional printing methods.

2. Beschreibung der Erfindung2. Description of the invention

Die nachstehend beschriebene Erfindung löst das verallgemeinerte Problem mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 7. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.The invention described below solves the generalized problem with a device according to claim 1 and a manufacturing method according to claim 7. Further features of the invention are laid down in the dependent claims.

Die erfindungsgemässe Schachtel nutzt bevorzugt kapazitive Wandler nach dem REWOD-Prinzip (Reverse-Electrowetting-On-Dielectric); z. B. wird im Patent US7898096 ein REWOD-Wandler beschrieben, mit dem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann, indem eine eingeprägte Kraft die Kapazität eines oder mehrerer Kondensatoren erhöht, derart dass die Kondensatoren für kurze Zeit eine Ladung abgeben, welche mit Hilfe einer elektronischen Schaltung abgeführt wird. In US2012/0181901 wird eine konkrete Ausführungsform des REWOD-Wandlers beschrieben, bei der die elektrisch leitförmigen Tröpfchen von einem elastischen Abstandshalter variabler Höhe berandet werden, der als Federelement wirkt. Der von diesen beiden Patenten gelehrte Stand der Technik, und besonders das REWOD-Verfahren wird in dieser Schrift, nach dem Haupterfinder, auch mit ”Krupenkin” bezeichnet.The box according to the invention preferably uses capacitive transducers according to the REWOD principle (reverse electrowetting-on-dielectric); z. B. is in the patent US7898096 a REWOD converter is described, with which mechanical energy can be converted into electrical energy by an impressed force increases the capacity of one or more capacitors, so that the capacitors for a short time deliver a charge which is discharged by means of an electronic circuit. In US2012 / 0181901 A concrete embodiment of the REWOD converter will be described in which the electrically conductive droplets are bounded by a variable height elastic spacer which acts as a spring element. The prior art taught by these two patents, and especially the REWOD method, is also referred to in this document, after the main inventor, as "Krupenkin".

Die nachstehende beschriebene erfindungsgemässe Schachtel ist verformbar, indem sie oben einen Deckel und unten einen Boden aufweist, sowie einen Rand, der während der nachstehend beschriebenen Energierückgewinnung seine Höhe beibehält, der Boden und Deckel der Schachtel miteienander verbindet und der bevorzugt die Schachtel luftdicht verschliesst. Im Gegensatz zu „Krupenkin” wird dieser Rand nicht während der Energierückgewinnung als Federelement genutzt.The box of the invention described below is deformable by having a lid at the top and a bottom at the bottom, and a rim which maintains its height during the energy recovery described below, interconnecting the bottom and lid of the box and which preferably seals the box airtight. In contrast to "Krupenkin" this edge is not used during the energy recovery as a spring element.

Die Schachtel kann zusätzlich Löcher aufweisen, nach Art eines Gürtels, also einen gelochten Boden und Deckel sowie pro Loch einen zusätzlichen durchgängigen Rand.The box may additionally have holes, like a belt, so a perforated bottom and lid and per hole an additional continuous edge.

Bevorzugt ist eine Chipkarte als erfindungsgemässe Schachtel ausgeführt.Preferably, a chip card is designed as a box according to the invention.

2.1 Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele2.1 Description of preferred embodiments

1 zeigt hierzu schematisch und bevorzugt eine erste Variante eines Teils eines Energierückgewinnungssystems nach dem REWOD Verfahren, in der ein elektrisch hoch leitendes Tröpfchen (3) auf seiner Ober- und Unterseite als zweite Elektrode je eines oberen und eines unteren Kondensators fungiert, dessen erste Elektrode (1) von (3) durch jeweils eine dielektrische Schicht (2) getrennt ist, sodass das Tröpfchen (3) zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren definiert. Bevorzugt sind die Elektroden (1) jeweils auf die Oberseite einer steifen Fläche (61) und die Unterseite einer steifen Fläche (51) einer Schachtel aufgebracht, wobei (61) und (51) jeweils mit dem Boden (6) und dem Deckel (5) einer erfindungsgemässen Schachtel verbunden sind, und wobei (5) und (6) elastisch sind. Gemäss (4) sind (5) und (6) mit einem Rand (12) verbunden, welcher während der Energierückgewinnung seine Höhe beibehält. 1 shows schematically and preferably a first variant of a part of an energy recovery system according to the REWOD method, in which an electrically highly conductive droplets ( 3 ) acts on its top and bottom as the second electrode of each of an upper and a lower capacitor, whose first electrode ( 1 ) from ( 3 ) by a respective dielectric layer ( 2 ), so that the droplet ( 3 ) defines two capacitors in series. The electrodes are preferably ( 1 ) each on top of a stiff surface ( 61 ) and the underside of a stiff surface ( 51 ) of a box, wherein ( 61 ) and ( 51 ) each with the ground ( 6 ) and the lid ( 5 ) of a box according to the invention, and wherein ( 5 ) and ( 6 ) are elastic. According to ( 4 ) are ( 5 ) and ( 6 ) with a border ( 12 ), which maintains its height during energy recovery.

Bevorzugt bilden (5) und (6) jeweils die Ober- und die Unterseite einer Chipkarte.Preferably form ( 5 ) and ( 6 ) respectively the top and the bottom of a chip card.

Die Energierückgewinnung erfolgt, z. B. gemäss 1, indem sich beim Zusammenpressen von (61) und (51) durch eine Kraft (8) die Kontaktflächen von (3) und (2) vergrössern und mithin die Kapazität beider Kondensatoren ansteigt, sodass bei einer gegebenen eingeprägten Spannung durch eine geeignete elektronische Schaltung Energie aus dem Kondensator über die Elektroden (1) entnehmbar ist. Bevorzugt erfolgt dies nach dem Konstantspannungsprinzip: dabei wird die Anordnung im zusammengedrückten Zustand, d. h. bei maximaler Kapazität mit einer Hilfsspannung auf eine bestimmte Spannung aufgeladen; dann wird bei weiterhin konstant gehaltener Spannung die Anordnung mechanisch entspannt, d. h. auseinandergezogen, wobei sich die Kapazität verringert; dadurch kann der Kondensator nicht mehr die ursprüngliche Anzahl von Ladungen speichern, die nun über eine notwendige elektronische Beschaltung in einen Speicher abfließen; im nächsten Schritt wird die Anordnung wieder elektrisch abgetrennt und mit konstanter (geringer) Ladung wieder zusammengedrückt, wobei sich die Spannung verringert und wonach der Ladezyklus von vorne beginnen kann. Nach Stand der Technik lässt sich zeigen, dass in derartigen kapazitiven Wandlern mechanische Energie mit hoher Effizienz in eine entnehmbare elektrische Energie umwandelbar ist.The energy recovery takes place, for. B. according to 1 by compressing (compressing) 61 ) and ( 51 ) by a force ( 8th ) the contact surfaces of ( 3 ) and ( 2 ) and thus increases the capacitance of both capacitors, so that at a given impressed voltage by a suitable electronic circuit energy from the capacitor via the electrodes ( 1 ) is removable. Preferably, this is done according to the constant voltage principle: while the arrangement is in the compressed state, that is charged at maximum capacity with an auxiliary voltage to a certain voltage; then, with the voltage still kept constant, the arrangement is mechanically relaxed, ie pulled apart, whereby the capacitance decreases; As a result, the capacitor can no longer store the original number of charges, which now flow via a necessary electronic circuitry into a memory; in the next step, the assembly is again electrically disconnected and compressed again with a constant (low) charge, whereby the voltage decreases and after which the charging cycle can start from the beginning. It can be shown in the prior art that in such capacitive transducers mechanical energy can be converted with high efficiency into a removable electrical energy.

Die Trennung der einzelnen elektrisch leitenden Tröpfchen (3) und mithin der parallelgeschalteten Kondensatorpaare erfolgt nach Krupenkin mit Hilfe einer dielektrischen Flüssigkeit; in Abweichung hierzu werden zwei bevorzugte Varianten vorgeschlagen.The separation of the individual electrically conductive droplets ( 3 ) and thus the capacitor pairs connected in parallel, according to Krupenkin, by means of a dielectric fluid; By contrast, two preferred variants are proposed.

In der ersten Variante wird gemäss 1 und 2 eine elastomere Lochplatte (7) eingesetzt, welche die Tröpfchen (3) mechanisch voneinander trennt, und die bevorzugt zwischen den dielektrischen Flächen angebracht ist. Eine bevorzugte Draufsicht dieser Lochplatte ist ausschnittweise in 2 gezeigt, wobei die Tröpfchen (3) in die wabenförmigen Aussparungen in (7) eingebracht werden. In dieser Variante wird unterstellt, dass die zusammengepressten Kugeln (3) in den Aussparungen aus (7) immer ausreichend Platz haben. Bevorzugt stellt (7) auch eine Rückstellkraft bereit, welche die Anordnung nach dem Zusammenpressen wieder in den Ausgangszustand mit niedriger Kapazität überführt.In the first variant is according to 1 and 2 an elastomeric perforated plate ( 7 ), which use the droplets ( 3 ) is mechanically separated from one another, and which is preferably mounted between the dielectric surfaces. A preferred plan view of this perforated plate is in sections in 2 shown, the droplets ( 3 ) into the honeycomb recesses in ( 7 ) are introduced. In this variant it is assumed that the compressed balls ( 3 ) in the recesses ( 7 ) always have enough space. Preferably ( 7 ) also provides a restoring force, which converts the assembly after compression back into the initial state with low capacity.

3 zeigt eine zweite Variante, bei welcher die elektrisch leitfähigen Tröpfchen nicht durch eine elastische Lochplatte (7) voneinander getrennt sind, sondern durch ein über den jeweiligen Dielektrika (2) aufgebrachtes Begrenzungsmuster (13). (13) muss hier keine Rückstellkraft hervorrufen und braucht daher keine elastischen Eigenschaften zu besitzen, sondern dient lediglich zur Begrenzung der Bewegung der leitenden Tröpfchen (3) und als Endanschlag beim Zusammenpressen, sodass die Tröpfchen (3) nicht über ein bestimmtes Mass zusammengepresst werden. 3 2 shows a second variant in which the electrically conductive droplets are not penetrated by an elastic perforated plate (FIG. 7 ) are separated from each other, but by a via the respective dielectrics ( 2 ) applied boundary pattern ( 13 ). ( 13 ) must cause no restoring force here and therefore does not need to have elastic properties, but merely serves to limit the movement of the conductive droplets ( 3 ) and as an end stop during compression, so that the droplets ( 3 ) are not compressed over a certain amount.

Die Kondensatorstruktur beider Varianten kann entweder direkt auf die Innenseiten der Schachtel, also auf (5) und (6) aufgebracht werden, oder eigenständig hergestellt und anschließend in der Schachtel montiert werden. Hierzu zeigen 4a und 4b zwei bevorzugte Variante, in denen das eigenständige Kondensatorelement (100), in die Struktur der Schachtel bzw. in ein Chipkartengehäuse integriert ist, wobei (100) in 4a dem Kondensatorelement in 3 entspricht, und (100) in 4b dem in 1 gezeigten Kondensatorelement.The capacitor structure of both variants can either directly on the insides of the box, so on ( 5 ) and ( 6 ) or manufactured independently and then mounted in the box. Show this 4a and 4b two preferred variant in which the independent capacitor element ( 100 ), is integrated in the structure of the box or in a chip card housing, wherein ( 100 ) in 4a the capacitor element in 3 corresponds, and ( 100 ) in 4b the in 1 shown capacitor element.

4b zeigt schematisch nochmals Details der vorstehend genannten ersten Variante, in welcher ein Kondensatorelement (100) gemäss 1 so zwischen Deckel (5) und Boden (6) einer Schachtel eingebracht ist, dass wie in 5 bevorzugt gezeigt, (6) und (5) sich durch eine äußere Kraft (8) verformen können, wobei der Rand (12) seine Höhe beibehält und wobei die steifen Platten (51), (61) und mithin sowohl die Tröpfchen (3) als auch die elastische Lochplatte (7) zusammengepresst werden. Geht die Kraft (8) auf Null zurück so gelangen die Platten (5) und (6), sowie die elastische Lochplatte (7) durch Eigenelastizität wieder in ihre Ausgangslage, und damit auch die Kondensatorstruktur (100). Bevorzugt liegt dabei (7) auf dem Dielektrikum (2) auf. In einer anderen bevorzugten Variante ist das Dielektrikum mit Aussparungen versehen, sodass (7) bevorzugt direkt auf den Elektroden (1) oder den Flächen (51) und (61) aufliegen kann, was z. B. in einem Druckverfahren vorteilhaft ist, wenn (7) zunächst flüssig aufgebracht wird und dabei das Dielektrikum nicht ausreichend von (7) benetzt werden würde. 4b schematically shows again details of the aforementioned first variant, in which a capacitor element ( 100 ) according to 1 between lid ( 5 ) and ground ( 6 ) a box is inserted, that as in 5 preferably shown, 6 ) and ( 5 ) by an external force ( 8th ), whereby the edge ( 12 ) maintains its height and where the rigid plates ( 51 ) 61 ) and thus both the droplets ( 3 ) as well as the elastic perforated plate ( 7 ) are pressed together. Does the power go ( 8th ) back to zero so get the plates ( 5 ) and ( 6 ), as well as the elastic perforated plate ( 7 ) by inherent elasticity back to its original position, and thus the capacitor structure ( 100 ). Preferably ( 7 ) on the dielectric ( 2 ) on. In another preferred variant, the dielectric is provided with recesses, so that ( 7 ) preferably directly on the electrodes ( 1 ) or the surfaces ( 51 ) and ( 61 ) can rest on what z. B. in a printing method is advantageous if ( 7 ) is first applied liquid and thereby the dielectric is not sufficient from ( 7 ) would be wetted.

4a zeigt ein Kondensatorelement (100) gemäss dem in 3 dargestellten, das oben und unten von Platten (51) und (61) begrenzt ist, welche möglichst steif sein sollen um eine gleichmäßige Deformation aller Tröpfchen (3) zu gewährleisten. Dabei sind (51) und (61) an Deckel (5) und Boden (6) elastisch so angebracht, dass ein Zusammenpressen der Tröpfchen durch Verformung der Deckelflächen (5) und (6) bewirkt wird, wobei der Rand (12) der Schachtel während der Energierückgewinnung seine Höhe beibehält. Z. B. können (5), (6) die Deckel- und Bodenflächen einer Smartcard sein. In dieser Variante wird das Zusammenpressen von (3) nicht durch eine elastomere Lochplatte begrenzt, sondern durch zwei aufgebrachte Flächenmuster (13), deren Draufsicht bevorzugt der Draufsicht von (7) in 2 ähnelt. Bevorzugt liegt (13) auf dem Dielektrikum auf. In einer anderen bevorzugten Variante ist das Dielektrikum mit Aussparungen versehen, sodass (13) bevorzugt direkt auf den Elektroden (1) oder den Flächen (51) und (61) aufliegen kann. Die Rückkehr in den Ruhezustand wird in dieser Variante allein durch die Elastitzität von (5) und/oder (6) bewirkt. 4a shows a capacitor element ( 100 ) according to the in 3 shown, the top and bottom of plates ( 51 ) and ( 61 ), which should be as stiff as possible in order to ensure uniform deformation of all droplets ( 3 ) to ensure. Are 51 ) and ( 61 ) on lid ( 5 ) and ground ( 6 ) are elastically mounted so that compression of the droplets by deformation of the lid surfaces ( 5 ) and ( 6 ), whereby the edge ( 12 ) of the Box during energy recovery maintains its altitude. For example, ( 5 ) 6 ) the top and bottom surfaces of a smart card. In this variant, the compression of ( 3 ) is not limited by an elastomeric perforated plate, but by two applied surface pattern ( 13 ) whose top view preferably the top view of ( 7 ) in 2 similar. Preferably ( 13 ) on the dielectric. In another preferred variant, the dielectric is provided with recesses, so that ( 13 ) preferably directly on the electrodes ( 1 ) or the surfaces ( 51 ) and ( 61 ) can rest. The return to the state of rest is in this variant only by the elasticity of ( 5 ) and or ( 6 ) causes.

Bevorzugt bestehen (5) und (6) aus einem Laminat mehrerer Schichten.Preferably ( 5 ) and ( 6 ) of a laminate of several layers.

6 zeigt bevorzugt eine erfindungsgemässe Chipkarte bei welcher die Innenlage gleichzeitig das Rahmenelement (12) darstellt und verschiedene Aussparungen enthält: (101) für das Elektronikmodul, (102) für ein Display und (103) bevorzugt für das REWOD-Kondensatorelement (100), wobei (100) ist zentral in einem größeren Hohlraum (103) angeordnet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Luftdruck beim Zusammenpressen nicht zu hoch wird und sich (100) sehr gleichmäßig zusammendrückt. Werden nämlich die leitfähigen Kügelchen (3) ungleichmäßig verformt, so kommt es zu Ladungsausgleichsströmen innerhalb des REWOD-Elements und die nach außen abführbare Energie verringert sich. 6 shows a chip card according to the invention in which the inner layer at the same time the frame element ( 12 ) and contains various recesses: ( 101 ) for the electronic module, ( 102 ) for a display and ( 103 ) is preferred for the REWOD capacitor element ( 100 ), in which ( 100 ) is centrally located in a larger cavity ( 103 ) is arranged. This ensures that the air pressure during compression is not too high and ( 100 ) compresses very evenly. Namely, the conductive beads ( 3 ) deforms unevenly, it comes to charge balance currents within the REWOD element and the externally dissipated energy decreases.

Das erfindungsgemässe Energierückgewinnungssystem beinhaltet ferner einen auf- und entladbaren elektrischen Pufferspeicher, der bevorzugt als aufladbare Batterie oder Kondensator ausgeführt ist sowie die notwendige Elektronik zur Steuerung von Ladungsfluss und Spannungsanpassung.The energy recovery system according to the invention further includes a charge and discharge electric buffer memory, which is preferably designed as a rechargeable battery or capacitor and the necessary electronics for controlling charge flow and voltage adjustment.

2.2 Weitere Ausgestaltungen der Erfindung2.2 Further embodiments of the invention

Die Tröpfchen (3) können durch eine Einstellung der Oberflächenenergie des Dielektrikums fixiert sein, indem z. B. auf das Dielektrikum eine entsprechend hydrophobes/hydrophiles Muster aufgebracht wird.The droplets ( 3 ) can be fixed by adjusting the surface energy of the dielectric by z. B. on the dielectric a correspondingly hydrophobic / hydrophilic pattern is applied.

Die erfindungsgemässe Schachtel kann einen Rand beliebiger Gestalt aufweisen. Sie kann z. B. zur Energierückgewinnung in Schuhsohlen eingebaut werden, oder in Schaltknöpfe und Bedienelemente die bei Betätigung zusammengedrückt werden. Sie kann als autonomer Trittsensor unter einem Bodenbelag oder Teppich angebracht sein und eine Anzahl derartiger Schachteln kann so verteilt sein, dass sie z. B. als Teil einer Alarmanlage nur schwer zu entdecken und gleichzeitig abzuschalten sind.The box according to the invention may have an edge of any shape. You can z. B. for energy recovery in shoe soles, or in control knobs and controls are pressed together when pressed. It may be mounted as an autonomous tread sensor under a floor covering or carpet and a number of such boxes may be distributed so as to be e.g. B. as part of an alarm system difficult to discover and disconnect at the same time.

Es kann z. B. an der Außenseite (5) einer erfindungsgemässen Schachtel eine Schwungmasse angebracht und die Bodenseite 6 an einer vibrierenden Oberfläche montiert werden, sodass Schwingungsenergie in Elektrizität umgewandelt wird.It can, for. B. on the outside ( 5 ) a box according to the invention attached a flywheel and the bottom side 6 be mounted on a vibrating surface so that vibrational energy is converted into electricity.

Die Lochplatte (7) kann aus einer beliebigen Anzahl voneinander getrennter flächiger Inseln gebildet sein, von denen eine Anzahl elastisch ist.The perforated plate ( 7 ) may be formed of any number of spaced apart flat islands, a number of which are elastic.

Beide Abstandshalter-Muster (13) können durch ein einzigen Abstandshalter-Muster ersetzt werden, das z. B. nur auf dem unteren Teil von (100) aufliegt.Both spacer patterns ( 13 ) can be replaced by a single spacer pattern, the z. B. only on the lower part of ( 100 ) rests.

Das Federelement (7) kann aus einer zweiphasigen Emulsion erstellt werden, deren äußere Phase eine flüssige Phase bildet, die zu einem porösen Elastomer aushärtbar ist, wobei das Youngsche Modul dieses Federelements sowohl durch die Werkstoffeigenschaften dieses Elastomers als auch durch dessen Porosität bestimmt wird.The spring element ( 7 ) can be prepared from a biphasic emulsion whose outer phase forms a liquid phase which is curable into a porous elastomer, the Young's modulus of this spring element being determined both by the material properties of this elastomer and by its porosity.

Denkbar ist die Nutzung anderer Verfahren als REWOD in einer erfindungsgemässen Schachtel.It is conceivable to use other methods than REWOD in a box according to the invention.

Denkbar sind erfindungsgemässe REWOD-Kondensatorstrukturen, die senkrecht zu den Flächen (5), (6) vibrieren, wobei die Tröpfchen (3) sich birnenförmig verformen können, sodass sich die beiden an (3) anliegende Kapazitäten stark unterscheiden. Eine derartige Struktur muss zwar anders beschaltet werden, aber sie taugt bevorzugt ebenfalls zur einer Energierückgewinnung, in welcher die Tröpfchen die Schwungmasse bereitstellen.Conceivable are inventive REWOD capacitor structures which are perpendicular to the surfaces ( 5 ) 6 ), the droplets ( 3 ) can deform like a pear, so that the two ( 3 ) strongly differentiate existing capacities. Although such a structure must be wired differently, it is also preferable for energy recovery in which the droplets provide the flywheel.

Im Fall von leitfähigen Tröpfchen mit hoher Dichte kann deren Masse bei der Auslegung der Schwingungsgeneratoren angepasst werden.In the case of conductive droplets of high density, their mass can be adjusted in the design of the vibration generators.

3. Vorteile der Erfindung3. Advantages of the invention

Da die Amplitude der Kondensatorbewegung sehr gut über den Durchmesser der leitfähigen Tröpfchen eingestellt werden und die Federsteifigkeit bzw. Elastizität von der Lochplatte (7), Rahmen (12) und Platten (5) und (6) sehr gut an die in der Anwendung auftretenden Kräfte angepasst werden können, ist der erfindungsgemäße Aufbau besonders zur Energierückgewinnung in Kleidungsgegenständen z. B. Schuhsohlen oder Schuheinlagen geeignet, fernder in Chipkarten, Druckknöpfen und Schaltern, die manuell gedrückt werden. Dort treten größere Amplituden bei mittleren bis kleinen Kräften auf. Mit PZT-Piezokeramik-basierte Wandler kann diese Anregung aufgrund deren sehr hoher Steifigkeit nicht einfach genutzt werden, sondern es sind aufwändige Konstruktionen notwendig, die die mechanische „Impedanzanpassung” vornehmen. Piezoelektrische Folien wie PVDF weisen in Druckrichtung 33 nur eine geringe Wirksamkeit auf. Im Fall von leitfähigen Tröpfchen mit hoher Dichte muß deren Masse bei der Auslegung der Schwingungsgeneratoren berücksichtigt werden.Since the amplitude of the capacitor movement are set very well over the diameter of the conductive droplets and the spring stiffness or elasticity of the perforated plate ( 7 ), Frame ( 12 ) and plates ( 5 ) and ( 6 ) can be adapted very well to the forces occurring in the application, the structure according to the invention is particularly suitable for energy recovery in garments z. As shoe soles or shoe inserts suitable fernder in smart cards, snaps and switches that are pressed manually. There occur larger amplitudes at medium to small forces. With PZT piezoceramic-based transducers, this excitation can not be easily used due to their very high rigidity, but complex constructions are necessary which perform the mechanical "impedance matching". Piezoelectric films such as PVDF point in the printing direction 33 just one low effectiveness. In the case of conductive droplets of high density, their mass must be taken into account when designing the vibrators.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7898096 [0006]
US 2012/0181901 [0006]

Claims

Box containing a device for energy recovery, and one edge ( 12 ), a floor ( 5 ), and a lid ( 6 ), 12 ) during energy recovery maintains its altitude, and where energy recovery between ( 5 ) and ( 6 ) a number of capacitors are introduced whose capacitance is due to a deformation of ( 5 ) 6 ) is varied so that electrical energy is recoverable from mechanical work and can be stored in a buffer memory.

Box according to claim 1, which is designed as a chip card.

Elastic perforated plate ( 7 ) as a spring element in a box according to claim 1 or 2, which in the energy recovery according to the REWOD method physically separates a number of conductive droplets from each other, the 7 ) is applied either as a contiguous area or as a number of sub-areas, and where ( 5 ) and ( 6 ), and therefore the droplets ( 3 ) by a force ( 8th ) are deformed, and wherein a restoring force by the elastic perforated plate ( 7 ) alone, or additionally by cover ( 5 ) and ground ( 6 ) is produced.

Box according to one of claims 1 to 2, which is used for energy recovery according to the REWOD method, wherein the compression of ( 6 ) and ( 5 ) and thus the droplets ( 3 ) by spacers ( 13 ) is limited. The restoring force is determined by the elastic properties (thickness, modulus of elasticity) of ( 6 ) and ( 5 ) generated.

Box according to one of claims 1 to 4, comprising a floor ( 6 ), a lid ( 5 ) and a border ( 12 ), which is compressible, in the cavity ( 103 ) a capacitor element according to the REWOD principle ( 100 ) is mounted.

Box according to claims 1 or 3, wherein the spring element ( 7 ) is formed from a biphasic emulsion whose outer liquid phase is curable to a porous elastomer, and wherein the Young's modulus of this spring element is determined both by the material properties of this elastomer and by its porosity.

Method for producing a box according to one of claims 1 to 6, which uses functional printing methods.

Method according to Claim 7, in which a spring element designed as a perforated plate ( 7 ) is applied in a roll process, wherein droplets ( 3 ) into the holes in ( 78 ), so that ( 7 ) the respective droplets in ( 3 ) are electrically isolated from each other.

Method according to claim ( 1 ) wherein a perforated plate ( 7 ) is printed as a surface pattern and is preferably cured thermally, chemically or by the action of electromagnetic radiation or by electron flow.