KR100711154B1 - 광충전식 2차 전지 - Google Patents

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Abstract

광충전식 2차 전지는 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 구비한다. 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 실제 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있다. 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트의 수광면 상에 형성된 중합 덮개막을 더 구비한다. 중합 덮개막은 광전 변환기 시트 상에 야기된 반복된 절곡 및 활주 작용에 대항하여 광전 변환기 시트의 내구성을 향상시킨다. 광전 변환기 시트는 광전 변환기 시트가 코어 상에 감겨질 때 수광면이 롤의 외향으로 향하도록 배치될 수 있다. 광충전식 2차 전지는 코어와 동축인 원통형 주연벽을 구비할 수 있고 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 그 사이에 형성한다. 광전 변환기 시트는 원통형 주연 벽 부재 내에 형성된 슬릿을 통해 환상 공간 내로 수축되고 그 공간으로부터 취출될 수 있다. 원통형 주연 벽 부재는 코어에 대해 회전 가능하여, 광전 변환기 시트는 원통형 주연 벽 부재가 회전하게 될 때 환상 공간 내로 수축될 수 있고 코어 상에 감겨질 수 있다. 원통형 주연 벽 부재는 그 내부면 상에 형성된 다수의 돌기를 구비할 수 있다. 광충전식 2차 전지는 축전지를 전기 접속으로부터 분리시키도록 또는 축전지를 소정 위치로부터 이동시키도록 작동 가능한 온도 반응 기구를 구비할 수 있다.
코어, 축전지, 뚜껑 장착 부재, 광전 변환 소자, 중합 덮개막

Description

광충전식 2차 전지{PHOTOVOLTAIC-CHARGED SECONDARY BATTERY DEVICE}
도1은 본 발명의 제1 및 제2 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 종단면도.
도2는 도1의 광충전식 2차 전지의 사시도.
도3은 충전 모드에서의 도1의 광충전식 2차 전지의 사시도.
도4는 도1의 광충전식 2차 전지에 이용된 광전 변환기 시트의 평면도.
도5는 도4의 선V-V를 따라 취한 단면도.
도6a 및 도6b는 제1 태양의 광충전식 2차 전지의 제2 실시예를 도시한 것이고, 도6a는 종단면도이고, 도6b는 광전 변환기 시트가 펼쳐져 전개되어 있는 상태에서의 장치의 단면도.
도7은 충전 모드에서의 도6의 광충전식 2차 전지의 사시도.
도8은 특히 그 중요 부분을 도시한 도6의 광충전식 2차 전지의 확대 종단면도.
도9는 본 발명의 제3 태양에 따른 광충전식 2차 전지에 이용된 광전 변환기 시트의 평면도.
도10은 도9의 선XX-XX를 따라 취한 단면도.
도11은 광전 변환기 시트가 광선을 수용하도록 완전히 펼쳐져 있고 전개되어 있는 상태의 도9의 광충전식 2차 전지의 사시도.
도12는 도11에 도시된 광충전식 2차 전지의 횡단면도.
도13a 및 도13b는 본 발명의 제4 태양에 따른 광충전식 2차 전지를 도시한 것이고, 도13a는 종단면도이고, 도13b는 광전 변환기 시트가 막 펼쳐져 전개되기 시작하는 상태에서의 횡단면도.
도14는 광충전식 2차 전지의 주연벽 부재와 상부 및 하부 플랜지 간의 결합 상태를 특히 도시한 광충전식 2차 전지의 확대 종단면도.
도15는 광전 변환기 시트의 단면도.
도16은 광전 변환기 시트가 광선을 수용하도록 완전히 펼쳐져 있고 전개되어 있는 상태의 도9의 광충전식 2차 전지의 사시도.
도17은 도16의 광전 변환기 시트의 횡단면도.
도18은 본 발명의 제4 태양의 또 다른 실시예인 광충전식 2차 전지의 중요 부분의 구성을 도시한 단면도.
도19는 본 발명의 제4 태양의 제3 실시예에 따른 광전 변환기 시트의 횡단면도.
도20a 및 도20b는 본 발명의 제5 태양의 제1 실시예로서 광충전식 2차 전지의 구성을 도시한 것이고, 도20a는 도20b의 선XXa-XXa를 따라 취한 광충전식 2차 전지의 전체 구성의 횡단면도이고, 도20b는 광충전식 2차 전지의 평면도.
도21은 기부 뚜껑이 개방되어 있는 도20a 및 도20b에 도시된 광충전식 2차 전지의 중요 부분의 구성을 도시한 종단면도.
도22a 및 도22b는 상이한 상태에서의 도20a 및 도20b에 도시된 광충전식 2차 전지의 종단면도이고, 도22a는 축전지가 광충전식 2차 전지에서 정상 설치된 상태를 도시한 것이고, 도22b는 축전지의 일부가 광충전식 2차 전지의 외부로 돌출하도록 축전지가 배출되어 있는 상태를 도시한 것이다.
도23a 및 도23b는 본 발명의 제5 태양의 제2 실시예로서 광충전식 2차 전지의 종단면도이고, 도23a는 축전지가 광충전식 2차 전지에서 정상 설치된 상태를 도시한 것이고, 도23b는 축전지의 일부가 광충전식 2차 전지의 외부로 돌출하도록 축전지가 배출되어 있는 상태를 도시한 것이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 광충전식 2차 전지
2 : 코어
3 : 광전 변환기 시트
4 : 축전지
5 : 제어 회로
6 : 상부 플랜지
7 : 하부 플랜지
8 : 양극
9 : 음극
11 : 광전 변환 소자
본 발명은 광전 변환기에 의해 생성된 전기로 충전 가능한 축전지를 구비한 광충전식 2차 전지에 관한 것이다.
대개, 광전 변환기는 공지되어 있으며 태양 전지라 부르며, 태양 에너지와 같은 빛에너지를 전기 에너지로 변환한다. 종래의 화석 연료와는 달리, 광전 변환기는 빛에너지로부터 전기 에너지를 발생시킬 때 이산화탄소와 같은 배출물을 생성하지 않는다. 광전 변환기는 거의 고갈되지 않는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생성하기 때문에 전기를 반영구적으로 발생시킬 수 있다. 따라서, 광전 변환기는 지구 환경의 관점으로부터 더 광범위한 용도 및 더 큰 규모로 활용하는 것이 기대된다.
그러나, 광전 변환기는 시간에 따라 현저히 가변되는 태양광과 같은 빛에너지 수준의 큰 변동으로 인해 출력 전기 에너지의 충분한 변동을 나타내기 때문에, 많은 경우에 전기 기구의 직접 전원으로서 적절히 이용되지 못한다. 또한, 광전 변환기가 실제 유용한 수준의 전기 에너지를 생성하기 위해, 태양 에너지와 같은 빛에너지가 상당히 희석식으로 공간적으로 분산되기 때문에 그러한 변환기 상에 광선을 수용하는 큰 면적을 필요로 하게 된다. 이러한 이유로 인해, 광전 변환기는 단지 지원 전력을 제공하거나 또는 전기 에너지가 사용을 위해 그로부터 방전되는 축전지를 충전하는 데 이용된다.
한편, 다양한 가공 및 기계 가공 기술에서의 진전은 전기 기구의 소형화를 향한 추세를 촉진시켜 왔고, 다양한 종류의 편리하고 휴대형의 장치들이 이용 가능 하게 된다. 그러한 휴대형 장치는 대개 편리하고 휴대형 전원인 건전지로부터 공급된 동력으로 작동한다.
광전 변환기의 장점과 건전지의 편리함을 조합한 광충전식 2차 전지는 발명의 명칭이 전지인 일본 특개소 63-314780호의 공보 및 발명의 명칭이 원통형 충전식 태양 전지인 일본 특개평 2-73675호의 공보에 개시되어 있다. 그러한 공지된 광충전식 2차 전지는 충방전 소자로서의 발전 광전 변환기와 축전지를 표준 원통형 전지의 형태로 통합한 것이다. 따라서, 보통의 전기 기기는 빛에너지로부터 얻는 전력에 의해 작동될 수 있다.
그러나 종래의 광충전식 2차 전지는 다음과 같은 결함을 갖는다. 첫째로, 태양 에너지와 같은 빛에너지가 대개 단지 일방향으로만 전지와 충돌하기 때문에 수광면으로서 축전지의 전체면을 이용하는 것이 불가능하다. 또한, 전지의 전체 외부 표면적 이상으로 수광면의 면적을 증가시키는 것이 불가능하다. 따라서, 공지된 광충전식 2차 전지는 비실용적으로 장시간의 충전 시간을 필요로 하게 되거나 또는 축전지를 충분히 충전시키는 데 필요한 전기 에너지를 생성하지 못하게 된다.
이러한 상황하에서, 발명자는 축전지가 보통의 전기 기구의 전원으로서 태양 에너지와 같은 빛에너지로부터 발생된 동력을 이용할 수 있도록 가요성 광전 변환기에 결합되는 광충전식 2차 전지를 발명하기 위해 열정적인 연구를 해왔다. 발명자는 본 발명의 특허 출원을 하였으며 현재 그 출원은 일본 특허 출원 평 10-351505호를 부여받았다. 따라서, 발명자는 실제 만족스런 충전 성능을 갖고 보통의 전기 기기의 전원으로서 적절히 이용될 수 있는 광충전식 2차 전지의 개발을 계 속해왔다.
그러나, 이러한 광충전식 2차 전지는 여전히 몇가지 면에서 개량을 필요로 한다. 하나의 주요 문제점은 광전 변환기가 손상되는 경향이 있고 단시간에 기능이 저하되어, 전체의 동력 발생 효율과 충전 성능이 바람직스럽지 않게 손상된다는 점이다. 이는 가요성 광전 변환기가 전지를 충전시키는 큰 수광 면적과, 몇몇 경우에 2차 전지의 다른 부분과의 마찰 접촉을 발전시키도록 빈번한 교정을 겪게된다는 사실에 기인한다.
제거될 또 다른 결함은 다른 부분이 광선에 충분히 조사되더라도 펼쳐진 상태에서 광전 변환기의 중요 부분은 빛이 차단되어 광선을 받지 못한다는 점이다. 그늘 부분은 전기 에너지를 효율적으로 발생시킬 수 없어, 전체 동력 발생 효율과 충전 성능이 손상된다.
계속해서 또 다른 문제점은 다음과 같다. 광전 변환기는 가요성 캐리어 시트나 기판 및 시트 상에 배치된 다수의 광전 변환 소자들로 구성된 광전 변환기 시트의 형태를 갖는다. 광전 변환기 시트가 큰 수광 면적을 발전시키도록 펼쳐질 때, 큰 외력이 광전 변환기 시트에 가해진다. 발명자는 그러한 큰 외력이 시트와 2차 전지의 다른 부분 사이의 마찰 결합의 결과로 발생된 저항을 극복하는 데 필요함을 발견하게 되었다. 그러한 큰 외력을 반복적으로 가함으로써 광전 변환기의 손상 및 저하가 촉진되어, 전체 동력 발생 효율이 줄어들고 충전 효율이 떨어지게 된다.
해결하여야 할 또 다른 문제점은 다음과 같다. 축전지를 충전할 때, 광전 변환기 시트는 태양 광선을 수용하는 큰 구역을 발달시키도록 펼쳐진다. 햇빛 하방에 놓인 광충전식 2차 전지는 특별한 고온 까지 가열될 수 있고, 축전지 내부의 과도한 압력 상승으로 인해 내부 가스의 송풍이나 숭풍될 전해질의 위험에 직면하게 된다. 이러한 위험은 그러한 사고 발생 가능성이 매우 적기는 하지만 사용자가 적절히 주의를 기울일 때에도 완전히 피할 수는 없다. 따라서, 광충전식 2차 전지를 축전지의 과도한 온도 상승에 대해 보호하는 대책을 취하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 그 위에 형성되고 축전지에 결합된 광전 변환기를 부착한 광전 변환기 시트를 구비한 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이고, 광전 변환기 시트는 반복 사용에 대해 높은 충전 성능을 보증하기에 충분한 가요성 및 내구성을 갖는다.
본 발명의 제2 목적은 그 위에 형성된 광전 변환기와, 축전지와, 광전 변환기 시트를 보호하는 주연벽 부재를 부착한 가요성 광전 변환기 시트를 구비하여, 실제 만족스럽고 반복 사용에 대해 장시간 동안 유지될 수 있는 충전 성능을 제공하는 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제3 목적은 광선에 노출되도록 코어로부터 풀어져 취출되는 광전 변환기 시트를 구비한 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이고, 축전지는 변환기 시트 발생 전기 에너지로 충전되고, 반복되는 재권취 및 풀림에 대해 광전 변환기 시트의 내구성이 향상되어, 광전 변환기 시트의 장시간 지속되는 큰 동력 발생 효율과 장시간 사용에 대해 탁월한 충전 성능을 보증한다.
본 발명의 제4 목적은 예상하지 못한 고온 환경 하에서의 사용에 대해 안전한 대책을 채택하는 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이다. 더 구체적으로, 제4 목적은 가요성 광전 변환기 시트와 가요성 광전 변환기 시트에 의해 발생된 전기 에너지로 충전되는 축전지를 구비한 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이고, 2차 전지가 특별한 고온 온도로 가열될 때, 축전지와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속이 자동적으로 차단되거나, 또는 달리 축전지는 2차 전지로부터 자동 배출된다. 따라서, 제4 목적은 축전지의 손상 및 고장의 어떠한 위험이 없고 환경 오염을 야기함이 없이 안전하게 활용될 수 있는 광충전식 2차 전지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 태양에 따라, 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공되며, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트의 수광면 상에 형성된 중합 덮개막을 더 포함한다.
이러한 특징으로 인해, 가요성 있고 내구성 있는 광전 변환기 시트와 축전지 간의 결합에 의해 반복 사용에 대해 장시간 동안 고충전 성능을 유지하는 광충전식 2차 전지를 얻는 것이 가능하다.
광전 변환기 시트는 그 위에 형성되고 그 종축에 평행 배치되고 서로 직렬 전기 접속된 다수의 광전 변환 소자들을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 광전 변환기 시트의 일부가 완전히 취출되지 않고 광충전식 2차 전지 내부에 남아있을 때 광선을 수용하지 못한다는 사실로 인해 지금까지 피할 수 없었던 광전 변환기 시트의 전체 동력 발생 효율의 임의의 저하를 제거한다.
또한 축전지가 코어 내부의 공간 내에 수용되고, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때 광충전식 2차 전지가 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다.
축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 것이 바람직하다.
축전지는 코어 내의 공간으로부터 분리 가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 전술된 제1 목적은 또한 본 발명의 제2 태양에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 제2 태양에 따라, 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공되며, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 광전 변환기 시트는 광전 변환기 시트가 코어 상에 감겨져 있을 때 광전 변환기 시트의 수광면이 롤의 외향을 향하도록 배치된다.
이러한 특징으로 인해, 가요성 있고 내구성 있는 광전 변환기 시트와 축전지 간의 결합에 의해 반복 사용에 대해 장시간 동안 고충전 성능을 유지하는 광충전식 2차 전지를 얻는 것이 가능하다.
바람직하게, 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트의 수광면 상에 형성된 중합 덮개막을 더 포함한다. 그러한 중합 덮개막은 광전 변환기 시트 상의 광전 변환 소자들의 손상 및 악화를 효과적으로 억제한다. 광전 변환기 시트는 그 위에 형성되고 그 종축에 평행 배치되고 서로 직렬 전기 접속된 다수의 광전 변환 소자들을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 광전 변환기 시트의 일부가 완전히 취출되지 않고 광충전식 2차 전지 내부에 남아있을 때 광선을 수용하지 못한다는 사실로 인해 지금까지 피할 수 없었던 광전 변환기 시트의 전체 동력 발생 효율의 임의의 저하를 제거한다.
축전지는 코어 내부의 공간 내에 수용되는 것이 바람직하다. 또한, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때 광충전식 2차 전지가 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다.
축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 축전지는 코어 내의 공간으로부터 분리 가능하고, 축전지가 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 전술된 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 태양에 따라, 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공되며, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 광충전식 2차 전지는 코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와, 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고, 주연벽 부재와 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 광전 변환기 시트는 광전 변환기 시트가 환상 공간으로부터 취출될 때 슬릿으로부터 이격되도록 광전 변환기 시트의 유효 광전지부의 내부 단부를 이격시키기 위한 길이를 갖는 내부 단부 구역을 구비한다.
공지된 광충전식 2차 전지에서, 광전 변환기 시트의 광전지부의 일부가 차단되어 충분한 광선을 수용하지 못한다는 사실로 인해 광전 변환기 시트의 전체 동력 발생 효율이 떨어진다는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점은 본 발명의 제3 태양의 전술된 특징에 의해 극복된다.
광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때 광충전식 2차 전지가 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다.
또한 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖고, 축전지는 코어로부터 분리 가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 전술된 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제4 태양에 따라, 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공되며, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 광충전식 2차 전지는 코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와, 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고, 주연벽 부재와 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 주연벽 부재는 그 내부면 상에 다수의 돌기를 더 구비한다.
본 발명의 제4 태양의 변형예로서 광충전식 2차 전지는 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 충방전 가능한 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하고, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 광충전식 2차 전지는 코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와, 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고, 주연벽 부재와 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 광전 변환기 시트는 주연벽 부재의 내부면과 대면하는 표면 상에 형성된 다수의 돌기를 구비한다.
본 발명의 제4 태양에 따라, 광전 변환기 시트는 시트를 면 대 면 접촉시킴 이 없이 광전 변환기 시트가 주연벽 부재의 내부면 상에 형성된 돌기의 정점 상에서 활주시키는 동안 취출될 수 있다. 변형예에서, 광전 변환기 시트는 면 대 면 접촉없이 주연벽 부재의 내부면 상에서 활주하는 그 위에 형성된 돌기와 함께 취출될 수 있다. 이로 인해 공지된 광충전식 2차 전지와는 달리 비실용적으로 큰 인장력을 광전 변환기 시트 상에 가할 필요가 없어, 큰 인장력을 가함에 기인하는 광전 변환기 시트의 손상이나 신속한 악화를 피하게 된다. 또한, 본 발명의 제4 태양에서, 광전 변환기 시트와 주연벽 부재의 내부면 상의 돌기 사이에 작용하는 동적 마찰력은 면 대 면 접촉으로 인해 공지된 광충전식 2차 전지 내에 발생된 힘 보다 현저히 더 작음을 알 수 있다. 마찬가지로, 변형예에서, 광전 변환기 시트와 광전 변환기 시트 상의 돌기 및 주연벽 부재의 내부면 사이에 작용하는 동적 마찰력은 면 대 면 접촉으로 인해 공지된 광충전식 2차 전지 내에 발생된 힘 보다 현저히 더 작다. 이는 또한 광전 변환기 시트의 손상 방지에 도움이 된다.
따라서, 제4 태양 및 변형예는 공지된 기술의 문제점, 즉 광전 변환기 시트의 전체 동력 발생 효율의 감소 및 광전 변환기 시트 상의 큰 인장력의 적용에 기인한 충전 성능의 저하의 문제점을 극복한다.
광전 변환기 시트가 코어 상에 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 것이 바람직하다. 축전지는 코어로부터 분리 가능한 것이 바람직하다. 본 발명의 제4 태양에서, 광전 변환기 시트는 코어 상에 감겨질 때, 그 수광면이 롤의 내향으로 대면하도록 배치되는 것이 바람직하다. 대조적으로, 변형예에서, 돌기는 수광면 반대편의 광전 변환기 시트의 표면 상에 형성되고, 광전 변환기 시트는 그 수광면이 롤의 내향으로 대면하도록 감겨진다.
본 발명의 전술된 제4 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제5 태양에 따라, 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 광전 변환기 시트를 통해 충방전 가능한 착탈식 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로와, 온도 반응 기구를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공되며, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 온도 반응 기구는 온도가 소정 고온으로 상승될 때 축전지와 결합 부재 간의 전기 접속을 차단하도록 작동된다.
제5 태양의 또 다른 장치로서의 광충전식 2차 전지는 원통형 코어와, 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와, 광전 변환기 시트를 통해 충방전 가능한 착탈식 축전지와, 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로와, 온도 반응 기구를 포함하고, 광전 변환기 시트를 갖춘 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 온도 반응 기구는 온도가 소정 고온으로 상승될 때 축전지를 소정 위치로부터 멀리 이동되도록 작동된다.
본 발명의 제5 태양의 실제 형태에 따라, 원통형 코어(2)와, 코어(2) 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트(3)와, 광전 변환기 시트(3)를 통해 충방전 가능한 착탈식 축전지(4)와, 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로(5)를 포함하는 광충전식 2차 전지가 제공된다. 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 감겨져 있을 때 대개 원통형 형태를 나타낸다. 광충전식 2차 전지(1)는 코어(2)의 축방향 일단부에 마련되고 광충전식 2차 전지의 2 개의 전극 단자 중 하나의 단자(9)(또는 8)와 전기 접속되는 도전성 스프링(31)과, 코어(2)의 축방향 타단부에 형성된 전지 삽입공(91)과, 전지 삽입공(91)의 모서리 상에 마련되고 광충전식 2차 전지의 전극 단자의 다른 하나의 단자(9)(또는 8)로서 또한 제공되는 뚜껑 장착 부재(9a)와, 전기 도전성 재료로 제조되고 뚜껑 장착 부재(9a)에 힌지 결합되는 뚜껑 부재(92)와, 뚜껑 장착 부재(9a)에 부착되고 온도 변화에 응답하여 역 변형 가능한 전기 도전성 뚜껑 로킹 부재(93)를 더 포함하고, 축전지(4)는 코어(2) 내에 형성된 공간 내에 수용되고 뚜껑 부재(92)는 뚜껑 로킹 부재(93)에 의해 폐쇄 위치로 로킹되어, 그 전극 단자 중 하나의 단자(4a)(또는 4b)는 스프링(31)에 의해 압축되고 반면에 전극 단자 중 다른 하나의 단자(4b)(또는 4a)는 뚜껑 부재 또는 뚜껑 로킹 부재(93)를 통해 광충전식 2차 전지의 전극 단자 중 다른 하나의 단자(9)(또는 8)에 전기 접속되며, 뚜껑 로킹 부재는 그 온도가 소정 온도로 상승될 때 뚜껑 부재(92)가 열리도록 열적으로 변형 가능하다.
전술된 제1 실시예 및 그 변형예에 따라, 광충전식 2차 전지의 온도가 비정상적으로 높은 수준 까지 상승될 때, 광충전식 2차 전지와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속은 자동 차단되거나, 또는 달리 축전지는 광충전식 2차 전지로부터 자동 배출된다. 따라서, 환경 오염을 방지하면서 광충전식 2차 전지와 관련 장치의 손상이나 고장을 방지할 수 있다.
제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 실제 실시예에서, 코어(2)의 축방향 일단부 상에 마련된 스프링(31)은 축전지(4)를 일정하게 압박하고, 코어(2) 내부의 공간으로부터 전지 삽입공(91)을 거쳐 축전지(4)를 배출하는 경향이 있다. 광충전식 2차 전지와 축전지(4)의 온도가 비정상적으로 고온으로 상승할 때, 뚜껑 로킹 부재(33)는 뚜껑 부재(92)가 열리도록 열적으로 변형되어, 축전지(4)는 스프링(31)력에 의해 코어의 외부로 압박된다. 이는 광충전식 2차 전지와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속의 자동 차단이나, 또는 달리 광충전식 2차 전지로부터 축전지의 자동 배출을 가져오게 된다. 따라서, 환경 오염을 방지하면서 광충전식 2차 전지와 관련 장치의 손상이나 고장을 방지할 수 있다.
광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때 광충전식 2차 전지가 대개 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 것이 바람직하다. 또한 축전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 것이 바람직하다. 전술된 실제 실시예에 이용된 로크 기구는 형상 기억 합금과 고탄성을 갖는 합금으로 구성된 바이메탈로부터 형성된 판스프링 형상 부재에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면에 관련된 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확히 알 수 있다.
도1 내지 도8을 참조하면, 본 발명의 제1 태양에 따른 광충전식 2차 전지(1)는 원통형 코어(2)와, 코어(2) 상에 권취되고 그로부터 풀리도록 된 가요성 광전 변환기 시트(3)와, 코어(2) 내에 마련된 축전지(4), 및 제어 회로(5)를 구비한다. 도1 및 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 권취될 때 대개 원통형 형태를 제공한다. 도3에 도시된 대로, 코어(2)로부터 풀려 펼쳐질 때 광전 변환기 시트(3)는 축전지(4)를 충전시키는 전기를 발생하도록 광선에 노출된다.
코어(2)는 일예로 원통형 형태를 갖도록 ABS 수지로부터 형성된다. 코어(2)는 그 위에 권취된 광전 변환기 시트(3)의 폭 보다 약간 더 큰 축방향 길이를 갖는다. 따라서, 광충전식 2차 전지(1)는 시트(3)를 코어(2)의 각 축방향 단부 위로 돌출시킴이 없이 광전 변환기 시트의 전체 폭을 수용한다. 상부 플랜지(6)와 하부 플랜지(7)는 코어(2)의 양 단부에 마련된다.
상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 코어(2)와 유사한 재료로부터 실제 원형 디스크 형태로 형성되고, 이러한 플랜지(6, 7)가 코어(2)와 일체형으로 형성될 수 있지만 접착제와 같은 적절한 수단에 의해 코어(2)의 각각의 단부에 고정된다.
상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 코어(2) 상에 완전히 권취된 광전 변환기 시트(3)의 직경과 실제 동일하거나 그보다 약간 더 큰 직경을 갖는다. 따라서, 상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 광전 변환기 시트(3)의 모서리들을 보호하고 풀려진 시트(3)가 수축되고 코어(2) 상에 재권취될 때 광전 변환기 시트(3)용 가이드로서 제공되어, 광전 변환기 시트(3)는 축방향 벗어나지 않고 코어(2) 상에서 정확히 감겨질 수 있다.
바람직하게, 코어(2)와 상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 전기 절연 재료로부터 형성되고, 달리 전기 적용의 전지 공간의 단자와 플랜지의 접촉으로 인해 이러한 플랜지를 통한 내부 배선의 단락이나 광충전식 2차 전지가 사용되는 전기 적용에서 의 단락과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
또한 코어(2)와 상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 단열 특성이 탁월한 재료로부터 제조된다. 광충전식 2차 전지가 매우 고온 환경, 일예로 자동차의 대시보드 상에 있을 때, 축전지(4)는 비정상적으로 온도가 높이 올라갈 수 있고, 광충전식 2차 전지의 파열을 가져오게 된다. 단열 재료의 이용은 그러한 비정상적인 온도 상승을 효과적으로 억제하는 역할을 하게 된다.
상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 양극(8)과 음극(9)을 각각 갖추고 있다. 양극 및 음극(8, 9)은 유전성 재료로 제조되고, 도시되지 않은 전선을 통해 제어 회로(5)의 관련 단자에 접속된다.
도4 및 도5로부터 알 수 있는 바와 같이, 광전 변환기 시트(3)는 실제 직사각형의 가요성 기판(10)과, 기판(10) 상에 배치된 다수의 광전 변환 소자와, 중합 덮개 시트(15)를 구비한다. 가요성 기판(10)은 폴리에스테르와 같은 전기 절연 재료로부터 형성된다.
도5로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 각각의 광전 변환 소자(11)는 기판(10) 상에 형성된 제1 전극층(12)과, 제1 전극층(12) 상에 형성된 광전 변환층(13)과, 광전 변환층(13) 상에 형성된 제2 전극층(14)을 구비한다. 이러한 층들(12, 13, 14)은 PVD 방법, 대개 스퍼터링이나 증착, CVD 기술, 대개 플라즈마 CVD 또는 MOCVD 기술등과 같은 적절한 방법에 의해 기판(10) 상에 박막의 형태로 연속적으로 형성된다. 각각의 광전 변환 소자(11)는 광전 변환 소자(11)의 각각의 층이 박막이기 때문에 기판(10)의 굴곡을 따르기에 충분한 가요성을 갖는다.
광충전식 2차 전지의 도시된 실시예는 또한 가요성을 갖는 중합 덮개 시트(15)를 더 구비한다. 중합 덮개 시트는 광전 변환 소자(11)의 수광부 위에 놓인다.
이러한 실시예에서, 중합 덮개 시트(15)는 광전 변환기 시트(3)의 광수용측 상에 마련되는 것이 필수적이다. 중합 덮개 시트(15)는 또한 수광측 반대편의 광전 변환기 시트(3)의 후방측 상에 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 인해, 큰 수광 구역을 발전시키는 광전 변환기 시트(3)의 풀림과 코어(2) 상으로의 시트의 재권취의 반복 사이클에 기인한 광전 변환 소자(11)의 손상이나 악화를 억제하는 것이 가능하다. 또한 중합 덮개 시트(15)의 제공은 광전 변환기 시트(3)와 광충전식 2차 전지의 다른 정지부 간의 반복된 마찰 활주 결합에 기인한 광전 변환 소자(11)의 손상이나 악화를 억제하는 역할을 하게 된다. 따라서, 광전 변환 소자의 전체 동력 발생 효율의 감소 및 충전 성능의 감소를 피할 수 있게 된다. 다시 말해, 큰 동력 발생 효율을 얻는 것이 가능하고, 뛰어난 충전 성능을 제공하게 된다.
장시간 동안 감긴 상태로 남아 있을 때 광전 변환기 시트(3)는 시트 재료의 소성 변형으로 인해 소위 권취 성질을 나타내는 경향이 있다. 그러한 권취 성질은 풀어져 있는 광전 변환기 시트(3)에 의해 효과적인 광의 수용을 손상시키는 경향이 있다. 중합 덮개 시트(15)는 그러한 시트 재료의 소성 변형을 억제하는 역할을 하여, 시트가 펼쳐져 전개될 때 큰 수광 효율을 보증함을 알 수 있다. 광전 변환기 시트(3)가 중합 덮개 시트(15)로 덮여 있을 때, 덮개 시트(15) 모두는 동일 재료로 제조되거나 임의의 적절한 상이한 재료가 이용될 수도 있다. 그러나, 광전 변환기 시트(3)의 수광측 위에 놓인 중합 덮개 시트(15)는 적어도 광전 변환 소자(11)를 덮는 부분에서 투명해야 한다. 중합 덮개 시트(15)는 또한 빛과 기후에 견디기 위해 내마모성과 내후성을 가져야 한다.
중합 덮개 시트(15)의 재료의 예로서 올레핀 할로겐화물의 중합체, 특히 불소 첨가 올레핀과, 그러한 올레핀 할로겐화물 및 올레핀의 공중합체가 있다. 접착층은 중합 덮개층을 광전 변환기 시트에 고정하도록 제공될 수 있다. 예에 의해, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체는 접착층의 재료로서 이용될 수 있다.
광전 변환기 시트(3) 상의 광전 변환 소자(11)는 직렬 전기 접속된다. 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 광전 변환기 시트(3)의 양 가로 단부 상에 배치된 광전 변환 소자(11)의 전극층 상에 각각 마련된다. 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 제어 회로(5)의 관련 단자에 각각 접속된다. 바람직하게, 양극 및 음극 단자(12a, 14a)는 중합 덮개 시트(15)에 의해 가리워지게 되어, 이러한 단자들은 이들 단자들을 부착한 광전 변환기 시트(3)의 반복된 굴곡에 기인한 손상 및 악화에 대해 만족스럽게 보호된다.
각각의 광전 변환 소자(11)는 기판(10)에 반대편인, 즉 외향으로 대면하는 그 주요면(11a)에서 광을 수용하도록 배치된다. 제1 및 제2 전극층(12, 14)은 유전성 재료로 제조되어, 광전 변환층(13) 상에 한 쌍의 전극으로서 제공된다. 광전 변환층(13)은 태양광과 같은 광선으로 조사될 때 광전지 동력을 생성하는 소위 광전지 효과를 갖는 막으로 형성된다. 그러한 광전지막의 전형적인 예는 a-Si의 핀 접합부에 의해 나타낸 비결정질 반도체 박막이다.
광전 변환기 시트(13)는 또한 페리렌(perylene)과 같은 p타입의 유기물 반도체 및 동 프탈로시아닌(phthalocyanine)과 같은 n타입의 유기물 반도체의 핀 접합부로 될 수 있다. 광전 변환층(13)의 전술된 재료는 단지 설명을 위한 것이며, 그것이 충분한 가요성 및 광전 효과를 제공할 수 있다면 임의의 다른 적절한 재료가 이용될 수 있음을 알 수 있다.
제1 전극(12)은 광전 변환층(13)에 의해 수용된 광선에 고반사성을 나타내도록 Ag, Al, Cr, Ni 또는 Cu와 같은 금속 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 그러한 배치로 인해 광전 변환층(13)을 투과한 광선이 효과적으로 반사될 수 있고 광전 변환층(13) 상에 다시 충돌하게 하여, 광전 변환층(13)의 광전지 효율을 향상시킨다. 한편, 제2 전극층(14)은 주요 성분으로서 SnO2 또는 In2O3와 같은 금속 산화물을 함유한 재료로 형성된 소위 투명 전극으로서 형성된다. 그러한 투명 전극은 광이 광전 변환층(13)에 도달할 수 있도록 효과적으로 광을 전달하여, 더 높은 광전지 효율을 제공한다.
도4 및 도5에 도시된 배치에서, 제1 전극(12)과 제2 전극(14)은 다수의 인접 광전 변환 소자(11)에 의해 공통 이용된다. 더 구체적으로, 각각의 광전 변환 소자(11)의 제1 전극(12)은 전술된 소자(11)의 일측면에 배치된 인접 광전 변환 소자(11)의 제2 전극(14)으로서 이용되고, 한편 제2 전극(14)은 다른 인접 광전 변환 소자(11)의 제1 전극(12)으로서 이용된다. 따라서 인접 광전 변환 소자(11)의 직렬 접속을 실행하는 것이 가능하다.
그 배치는 제1 및 제2 전극층(12, 14)이 전술된 대로 SnO2 또는 In2O3와 같은 금속 산화물로 주로 구성된 재료로부터 제조되고, 반면에 일예로 금속 재료로 제조된 (도시되지 않은) 반사층은 제1 전극층(12)과 기판(10) 사이에 배치된다. 이러한 배치로 인해 광전 변환 소자(11)는 광전 변환 소자(11)의 하방에 놓인 반사층으로부터 제2 전극층(14)을 통해 대량의 광선을 충분히 수용할 수 있게 되어, 큰 광전지 효율을 얻게 된다.
이러한 배치에서, 인접 광전 변환 소자(11)는 광전 변환 소자(11)의 전장에 걸쳐 광전 변환 소자들을 따라 연장하는 개재 간극에 의해 제공된 "선 접촉"을 통해 서로 접속된다. 이로 인해 인접 광전 변환 소자들 간의 접속이 리이드선에 의해 "점 대 점" 접속을 통해 달성될 때 발생되는 경향이 있는 광전 변환 소자(11) 간의 전기 접속의 파손의 위험이 효과적으로 줄어들게 된다. 따라서, 이러한 배치로 인해, 광전 변환층(13) 내에 발생된 전력은 고도의 신뢰성을 갖춘 채로 양극 및 음극 단자(12a, 14a)를 통해 공급될 수 있다.
광전 변환 소자(11)는 광전 변환기 시트(3)의 종축에 평행 연장하도록 놓여 있다. 다시 말해, 각각의 광전 변환 소자(11)의 전극 쌍은 전술된 종축에 평행 연장하도록 배치된다. 따라서, 광전 변환 소자(11)의 일부는 광전 변환기 시트(3)가 펼쳐져 전개될 때 대량의 광선을 충분히 수용하지 못할 때에도, 전체 광전 변환기 시트(3)에 의해 제공된 전체 동력 발생 효율의 저하를 피할 수 있다.
광전 변환기 시트(3)는 코어(2) 상에서 감겨지고 그로부터 풀어질 수 있다. 광전 변환기 시트(3)의 최내측 턴(turn) 단부는 코어(2)에 접속 및 고정된다. 전술된 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 최내측 턴의 단부 상에 마련된다.
도시된 실시예에서, 광전 변환기 시트(3)는 코어(2) 상에 감겨질 때 그 수광면이 내향 대면하도록 배치된다. 이러한 배치는 광충전식 2차 전지(1)가 코어(2) 상에 감겨진 광전 변환기 시트(3)와 함께 방전 모드에서 사용될 때 수광면이 손상되는 것을 효과적으로 보호한다. 따라서, 광전 변환기 시트(3)가 롤의 외향과 대면하는 그 수광면을 갖도록 배치될 때 수광면의 손상으로 인해 또는 광 전달의 저하로 인해 발생할 수 있는 동력 발생 효율의 감소를 방지할 수 있다.
그러나, 광전 변환기 시트(3)가 롤의 내향으로 대면하는 수광면을 갖도록 감겨지는 것은 필수적인 것은 아니다. 즉, 수광면이 롤의 외향으로 대면하도록 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨지게 되는 배치로 될 수 있다. 그러한 배치로 인해 광전 변환기 시트(3)를 펼치거나 전개시킬 필요 없이, 즉 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨진 상태로 축전지(4)를 충전시킬 수 있게 된다.
축전지(4)는 코어(2) 내부에 형성된 공간 내에 수용된다. 축전지(4)는 반복 방전 및 충전을 수행하는 2차 전지이다. 적절히 이용된 2차 전지의 예로서 니켈-수소 2차 전지, 니켈-카드뮴 2차 전지, 니켈-아연 2차 전지, 아연-은 산화물 2차 전지 및 철-니켈 2차 전지가 있다.
이러한 2차 전지 중에, 니켈-수소 2차 전지는 이러한 형태의 2차 전지가 단위 체적당 높은 에너지 밀도를 나타내기 때문에 축전지(4)로서 가장 적절히 이용되 고, 납과 카드뮴과 같은 중금속을 사용하지 않기 때문에 유익하게 환경 요건을 맞추게 된다.
축전지(4)는 소정 표준 전지 형태를 갖는 표준 건전지로 될 수 있다. 따라서, 축전지(4)는 IEC 또는 JIS와 같은 표준 규격에 의해 정해진 전지, "사이즈 AA의 건전지"로 불리는 R6 타입의 전지, "사이즈 AAA의 건전지"로 불리는 R03 타입의 전지, "사이즈 AAAA의 건전지"로 불리는 R1 전지, 및 또한 "버튼 타입 전지"로 불리는 R44 타입 전지와 R1220 타입의 전지로 될 수 있다. 그러한 표준 전지를 이용함으로써 광충전식 2차 전지(1)의 생산 비용을 유익하게 줄이게 된다.
그러나 저장 용량의 관점으로부터, 축전지는 표준 전지를 이용하는 것 보다는 코어(2) 내부의 공간 내에 전해질과 같은 전지 구성물을 직접 한정함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 인해 전지 구성물이 표준 전지의 외부 치수에 대응하는 크기의 공간을 채울 수 있게 되며, 따라서 저장 용량을 현저히 증가시킨다.
축전지(4)는 또한 코어(2)로부터 분리될 수 있다. 이를테면, 하부 플랜지(7)는 축전지를 코어(2) 내로 및 그 외부로 투입될 수 있도록 개방될 수 있는 부분을 구비할 수 있다. 대안으로, 코어(2)는 광전 변환기 시트(3)를 완전히 펼친 후에 축전지(4)가 코어(2) 내로 및 그 외부로 이동되도록 개방될 수 있는 부분을 구비할 수 있다.
이러한 배치로 인해 전지가 다 소모될 때에만 전지(4)를 교환함으로써 광충전식 2차 전지(1)를 장시간 동안 사용할 수 있게 된다. 광충전식 2차 전지(1)의 다른 부분은 축전지(4) 보다 더 장시간의 사용을 본래 유지할 수 있다. 전술된 배치로 인해 이러한 부분들은 폐기할 필요 없이 재사용할 수 있고 그리고 새로운 축전지(4)와 함께 재사용할 수 있게 된다. 이는 자원의 효율적 이용의 관점으로부터 상당한 장점을 제공한다.
광충전식 2차 전지(1)는 축전지(4)를 충전하기 위한 충전기로서 이용될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 방전 후에 축전지(4)는 광충전식 2차 전지(1)에 의해 재충전될 수 있고, 재충전 후에 광충전식 2차 전지(1)로부터 빼내어 전기 기구의 전원으로서 제공되도록 전기 기구 내에 배치된다.
표준 축전지가 축전지(4)로서 이용될 때, 그러한 표준 전지는 또한 코어(2)로부터 분리될 수 있다. 표준 전지를 착탈식으로 이용함으로써 축전지(4)를 용이하게 교환할 수 있다. 광충전식 2차 전지(1)는 그러한 표준 축전지(4)용 충전기로서 이용될 수 있다. 재충전된 표준 축전지(4)는 광충전식 2차 전지(1)로부터 분리될 수 있고 그러한 표준 축전지로부터의 동력에 의해 작동하도록 설계된 전기 기구에 배치된다.
축전지(4)의 방전 전압은 0.6V 내지 1.9V의 범위에 있는 것이 바람직하다. 광충전식 2차 전지(1)의 방전 전압이 매우 낮게 되면, 광충전식 2차 전지(1)는 보통의 원통형 표준 전지와 함께 작동하도록 설계된 전기 기구를 작동시킬 수 없게 된다. 반대로, 너무 높은 방전 전압은 전기 기구의 고장을 야기하게 된다. 광충전식 2차 전지의 방전 전압이 위의 규정 범위 내에 있을 때 그러한 문제점을 피하게 된다.
제어 회로(5)는 도1로부터 알 수 있는 바와 같이 코어(2) 내부의 공간 내에 장착된다. 제어 회로(5)는 광전 변환기 시트(3)와 축전지(4) 간의 전류를 정류하기 위한 정류 기능, 축전지(4)의 과도 충전을 방지하기 위한 과도 충전 방지 기능, 및 축전지(4)로부터 과도 방전을 방지하기 위한 과도 방전 방지 기능으로부터 선택된 하나 이상의 기능을 갖게 될 수 있다. 제어 회로(5)는 다이오드와 작동 증폭기를 합체하고, 정류 기능과 과도 충전 방지 기능이나 과도 방전 방지 기능을 제공하는 전기 회로로 될 수 있다. 그러한 회로는 산업의 전자/전기 분야에서 대개 이용되기 때문에 그러한 회로의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제어 회로(5)는 광전 변환기 시트(3)의 양극 및 음극 단자(12, 14)와 축전지(4)의 양극 및 음극 단자가 전기 접속되어 있는 적어도 4 개의 단자를 구비한다. 제어 회로(5)는 광전 변환기 시트(3)에 축전지(4)의 효율적 충전 및 축전지(4)로부터의 효율적 방전을 가능하게 하도록 제공된다.
광충전식 2차 전지(1)는 전술된 구성을 갖고, 도2에 도시된 대로 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 감겨질 때 대개 원통 형상을 제공한다. 이러한 상태에서, 광충전식 2차 전지(1)는 전기 기구에 전원으로서 기능하도록 전기 기구 상에 착탈식으로 장착될 수 있다.
광충전식 2차 전지(1)의 치수 및 형태는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 감겨질 때 표준 원통형 전지에 맞도록 정해지는 것이 바람직하다. 실제, 광충전식 2차 전지(1)는 IEC 및 JIS와 같은 표준 규격에 의해 정해진 전지, 일예로 대개 단위 건전지로 불리는 R20 타입의 전지, 대개 사이즈 A 건전지로 불리는 R14 타입의 전지, 또는 대개 사이즈 AA 건전지로 불리는 R6 타입의 전지에 맞는 형태 및 치수를 갖게 될 수 있다.
따라서, 이러한 실시예의 광충전식 2차 전지(1)는 보통의 원통형 표준 전지를 수용하도록 설계된 전기 기구에 용이하게 사용될 수 있다. 따라서, 광충전식 2차 전지(1)는 태양 에너지와 같은 빛에너지를 전기 에너지로 변환하고 보통의 원통형 표준 전지의 동력으로 작동되도록 설계된 전기 기구를 작동시키는 전기 에너지를 저장한다.
광충전식 2차 전지(1) 작동의 전지 충전 모드에서, 광전 변환기 시트(3)는 광전 변환기 코어(2)로부터 펼쳐져 도3에 도시된 대로 바르게 놓여진다. 광전 변환기 시트(3)의 수광면은 광선의 공급원에 지향될 수 있기 때문에, 광전 변환기 시트(3)에 의한 전력 발생이 향상되어, 축전지(4)는 실제 수용 가능한 단 시간 내에 충전될 수 있다.
기재된 실시예는 축전지(4)의 형태, 수 및 장착 위치에 어떠한 제한을 가하기 위한 것이 아님을 알 수 있다. 이를테면, 하나의 광충전식 2차 전지(1)는 광충전식 2차 전지(1) 내에서 뜻하지 않게 이동되지 않도록 코일 스프링이나 판 스프링과 같은 탄성 부재에 의해 지지되고 고정되는 다수편의 축전지(4)를 구비할 수 있다.
또한, 광전 변환기 시트(3)의 최내측 턴이 코어(2)에 반드시 접속 및 고정될 필요는 없다. 따라서, 광전 변환기 시트(3)는 광충전식 2차 전지(1)의 코어(2)로부터 분리될 수 있다. 이러한 배치로 인해, 물리적 또는 전기적으로 손상되는 임 의의 광전 변환기 시트(3)는 새로운 광전 변환기 시트(3)로 교환될 수 있다. 따라서, 광전 변환기 시트(3)는 광충전식 2차 전지(1)의 작동의 적어도 충전 단계에서 축전지에 접속되는 것이 요구된다.
<제1 태양의 제2 실시예>
이제 본 발명의 제1 태양의 제2 실시예에 대해 도6a 내지 도8을 참고로 하여 설명하기로 한다. 도6a 및 도6b는 제1 태양의 광충전식 2차 전지의 제2 실시예를 도시한 것이고, 도6a는 종단면도이고, 도6b는 광전 변환기 시트가 펼쳐져 전개되어 있는 상태에서의 장치의 단면도이고, 도7은 충전 모드에서의 도6의 광충전식 2차 전지의 사시도이고, 도8은 특히 그 중요 부분을 도시한 도6의 광충전식 2차 전지의 확대 종단면도이다. 이들 도면에서, 제1 실시예의 것과 동일한 부품 또는 요소들에 대해서는 제1 실시예의 설명에 사용된 것과 동일한 참조 부호가 부기되며, 그러한 부품 또는 요소들의 상세한 설명은 중복 설명을 피하도록 생략하기로 한다.
우선 도6a를 참조하면, 대개 도면부호 50이 부기된 제2 실시예에 따른 광충전식 2차 전지는 상부 및 하부 플랜지(6, 7)의 것과 실제 동일한 직경을 갖는 대개 원통형 주연벽 부재(51)를 구비한다. 도8로부터 알 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 플랜지(6, 7)는 주연벽(51)의 상부 및 하부 모서리를 활주식으로 수용하는 환상 홈(6a, 7a)을 각각 갖추고 있어, 주연벽 부재(51)는 코어(2) 및 상부 및 하부 플랜지(6, 7)에 대해 일방향 및 양방향으로 회전 가능하다.
주연벽 부재(51)는 내부에 형성된 종방향 슬릿(51a)을 갖추고 있다. 이러한 슬릿(51a)의 길이와 폭은 광전 변환기 시트가 주연벽 부재(51) 내부의 공간 내로 및 그 공간 외부로 취출 및 수축될 수 있도록 하기에 충분히 크다. 광전 변환기 시트(3)는 취출 방향에서 보았을 때 그 외부 단부, 즉 선행 단부에 마련되고, 광전 변환기 시트가 코어(2) 상에 감겨질 때 리테이너부(3a)는 슬릿(51a)의 모서리와 결합하기에 충분히 큰 두께를 갖는다. 따라서, 리테이너부(3a)는 광전 변환기 시트(3)가 주연벽 부재(51) 내부의 공간 내로 완전 수축되는 것을 차단하는 정지부와, 주연벽 부재(51)의 내부 공간으로부터 광전 변환기 시트(3)의 용이한 취출을 가능하게 하도록 사용자의 손가락에 의해 집을 수 있는 핸들의 이중 역할을 한다.
축전지(4)를 충전하기 위한 광충전식 2차 전지(50)의 작동의 충전 단계에서, 사용자는 광전 변환기 시트(3)의 리테이너부(3a)를 집어 잡아당겨, 광전 변환기 시트는 코어(2)로부터 펼쳐져 주연벽 부재(51)의 슬릿(51a)을 통해 취출된다. 주연벽 부재(51)를 코어(2)에 대해 회전시킴으로써 광전 변환기 시트(3)를 코어(2) 상에서 다시 수축시키고 감는 것이 가능하다.
이러한 실시예의 광충전식 2차 전지(50)는 슬릿(51a)을 갖는 주연벽 부재(51)를 제공함으로써 광전 변환기 시트(1)의 용이한 전개, 즉 취출과, 감김, 즉 수축을 용이하게 한다. 주연벽 부재(51)는 또한 광충전식 2차 전지(50)가 전기 기구의 전지 공간 내에 수용될 때 광전 변환기 시트(3)의 어떠한 헐거움을 방지하는 역할을 한다. 또한, 주연벽 부재는 주변 먼지와 외부 충격과 같은 임의의 손상 요인에 대해 광전 변환기 시트(3)를 보호하는 한편, 태양 광선에 직접 노출로 인해 달리 발생할 수 있는 축전지의 과열을 피하도록 한다. 과열 방지 효과를 향상시키기 위해, 주연벽 부재(51)는 빛과 열을 덜 흡수하는 색상, 일예로 흰색의 색상을 갖는 것이 바람직하다.
선행 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 태양의 광충전식 2차 전지는 축전지와, 광전 변환 소자들이 그 위에 형성된 내구성을 갖는 가요성 광전 변환기 시트의 조합체를 채용하여, 광충전식 2차 전지의 반복 사용에 견디는 충전 성능을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 제1 태양의 광충전식 2차 전지는 일예로 태양 광선으로부터 나오는 빛에너지가 다양한 전기 기구를 작동시키기 위한 동력으로서 실제 사용될 수 있도록 하는 한편, 유해한 배출물로 인한 환경 오염을 피하고 지구 상의 이용 가능한 천연 자원의 효율적 이용을 가능하게 한다.
본 발명의 전술된 제1 목적은 이제 설명하게 될 본 발명의 제2 태양에 의해 또한 달성될 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따른 광충전식 2차 전지는 제1 실시예와 실질적으로 동일한 기본 구성을 갖게 되나, 광전 변환기 시트(3)의 수광면, 즉 광전 변환 소자(11)가 그 위에 형성된 표면이 코어(2) 상의 광전 변환기 시트(3)의 롤의 외향으로 대면하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 광전 변환기 시트(3)의 수광면은 광충전식 2차 전지가 충전 모드에서 코어(2) 상에 감긴 광전 변환기 시트(3)와 함께 사용될 때 외부에 노출된다. 이는 수광면 손상의 위험을 수반하나, 그러한 위험은 일예로 광전 변환기 시트(3)의 수광면 상에 보호층을 제공함으로써 피할 수 있게 된다.
발명자는 광충전식 2차 전지의 주요 악화 요인은 반복된 절곡에 의해 야기된 광전 변환 소자(11)의 피로와 권취와 풀림의 사이클에 의해 야기된 교정임을 발견 하게 되었다. 따라서, 그러한 악화를 줄이기 위해, 반복된 권취와 풀림 중에 유지된 광전 변환 소자(11)의 곡률 반경 변화의 크기를 줄이는 것이 효과적이다. 이러한 관점으로부터, 광전 변환 소자(11)가 광전 변환기 시트(3)의 롤의 방사상 내향으로 대면하는 것 보다 광전 변환기 시트(3)의 롤의 방사상 외향으로 대면하도록 형성되는 것이 바람직하며, 왜냐하면 그러한 배치가 광전 변환 소자(11)의 곡률 반경의 더 작은 변화를 야기하기 때문이다. 또한 기판(10) 상의 광전 변환 소자(11)의 형성은 기판(10)의 표면을 따라 작용하는 잔류 응력을 야기함을 알 수 있다. 이는 기판이 지속적으로 이동되는 동안 광전 변환 소자(11)가 기판(10) 상에 연속적으로 형성된다는 사실에 기인한다. 잔류 압축 응력의 또 다른 발생 요인은 광전 변환 소자(11)와 기판(10) 간의 경계부 상에 작용하는 물리적 및 화학적 영향들이다. 피로로 인한 광전 변환 소자(11)의 악화를 억제하기 위해, 특히 잔류 압축 응력의 존재하에서 광전 변환 소자(11)에 의해 유지된 곡률 반경 변동을 줄이는 것이 매우 효과적이다.
제2 태양에 따른 광충전식 2차 전지는 제1 태양에 의한 것과 동일한 장점을 제공하고, 또한 특별한 장점, 즉 광전 변환 소자의 수광면이 광전 변환기 시트의 롤의 내향으로 대면하기 보다 그 외향으로 대면하는 특징에 의해 광전 변환기 시트의 반복된 권취 및 풀림 중에 초래되는 피로에 의해 야기된 광전 변환 소자(11)의 악화를 억제하는 더 큰 효과를 제공한다.
이러한 특별한 효과는 광충전식 2차 전지가 본 발명의 제1 태양에 이용된 시트(15)와 같은 중합 덮개 시트가 없을 때에도 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 태양에서, 중합 덮개 시트의 제공은 필수적인 것은 아니다.
이제 본 발명의 전술된 제2 목적을 달성하는 본 발명의 제3 태양에 대해 설명하기로 한다.
도6a 내지 도8에 도시된 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트 상에 형성된 중합 덮개 시트의 제공외에 원통형 주연벽 부재의 제공을 특징으로 한다. 그러나, 원통형 주연벽 부재는 단독으로 그 특별한 장점을 제공함을 알 수 있다. 따라서, 도6a 내지 도8에 도시된 광충전식 2차 전지는 중합 덮개 시트가 없을 때에도 공지된 배치 이상의 효과를 생성하여, 본 발명의 제3 태양을 제공한다.
이제 본 발명의 제3 태양의 광충전식 2차 전지에 대해서 도9 내지 도12를 참고로 하여 설명하기로 한다.
도9 및 도10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제3 태양에 따른 광충전식 2차 전지는 직사각형 가요성 기판(10)과 그 위에 형성된 다수의 광전 변환 소자(11)를 구비한 광전 변환기 시트(3)를 구비한다. 기판(10)은 폴리에스테르와 같은 절연 재료로 제조되고, 큰 가요성을 갖출 뿐만 아니라 직사각형 형태를 갖도록 형성된다. 따라서, 광전 변환기 시트(3)는 중합 덮개막(15)이 없다는 점에서 도4 및 도5에 도시된 것과 상이하다. 이러한 광전 변환기 시트(3)는 도4 및 도5에 도시된 광전 변환기 시트(3)의 생산에 사용된 것과 기본적으로 동일한 공정에 의해 성형될 수 있다.
광전 변환기 시트(3) 상의 광전 변환 소자(11)는 직렬로 전기 접속된다. 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 광전 변환기 시트(3)의 양 가로 단부 상에 배치 된 광전 변환 소자(11)의 전극층 상에 각각 마련된다. 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 제어 회로(5)의 관련 단자에 각각 접속된다.
도9 및 도10에 도시된 배치에서, 제1 전극(12)과 제2 전극(14)은 다수의 인접 광전 변환 소자(11)에 의해 공통으로 이용된다. 더 구체적으로, 각각의 광전 변환 소자(11)의 제1 전극(12)은 전술된 소자(11)의 일측면에 배치된 인접 광전 변환 소자(11)의 제2 전극(14)으로서 이용되고, 한편 제2 전극(14)은 다른 인접 광전 변환 소자(11)의 제1 전극(12)으로서 이용된다. 따라서, 인접 광전 변환 소자(11)의 직렬 접속을 실행하는 것이 가능하다.
광전 변환기 시트(3)는 코어(2) 상에 감겨지고 그로부터 풀어질 수 있다. 광전 변환기 시트(3)의 최내측 턴의 단부는 코어(2)에 접속 및 고정된다. 전술된 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)는 최내측 턴의 단부 상에 마련된다.
도11 및 도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 광전 변환기 시트(3)는 코어(2)에 접속 및 고정된 최내측 단부로부터 개시되고 광전 변환기 시트의 내부 단부와 접속하는 부분에서 종결되는 최내측 구역을 구비한다. 이러한 최내측 구역은 양극 단자(12a)와 음극 단자(14a)가 이러한 최내측 구역 위로 연장하지만 광전 변환 소자(11)를 부착하고 있지 않다. 광전 변환기 시트(3)의 최내측 구역은 광전 변환기 시트(3)가 완전히 풀여져 취출될 때 광전 변환 소자가 주연벽 부재(50)의 슬릿(51a)으로부터 충분히 이격될 수 있도록 한다.
이러한 배치는 주연벽 부재(51)에 의해 광전 변환 소자(11)의 햇볕가림을 효과적으로 차단하여, 광전 변환 소자(11)는 광선에 충분히 노출될 수 있다. 또한, 광전 변환 소자(11)가 더 큰 곡률 반경을 유지해야 하는 내부 단부 구역으로부터 이격되고 유지된 곡률 반경이 더 작은 외부 단부 구역을 향해 이동되기 때문에, 반복된 절곡 및 교정으로 인한 광전 변환 소자(11)의 악화가 억제된다. 또한, 광전 변환 소자(11)가 없는 시트의 내부 단부 구역은 광전 변환 소자(11)를 부착한 구역 보다 더 큰 가요성을 갖게 되어, 광전 변환기 시트(3)의 코어(2)로의 더 큰 접속 강도를 제공한다.
시트의 최내측 구역은 광전 변환기 시트(3)에 일체로 형성될 수 있거나, 대안으로 동일하거나 상이한 재료로 된 별도의 시트가 광전 변환 소자(11)가 없는 전술된 최내측 구역을 제공하도록 광전 변환기 시트(3)에 연결될 수 있다.
이러한 실시예의 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨질 때 광전 변환기 시트(3)의 수광면이 방사상 내향으로 대면하도록 배치된다. 그러나 이는 필수적인 것은 아니며, 도4 및 도5와 관련하여 전술된 광충전식 2차 전지의 경우에서와 같이 광전 변환 소자의 손상 위험이 무시할 정도로 작다고 가정하면, 광전 변환기 시트(3)의 수광면은 방사상 외향으로 대면하도록 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 태양의 광충전식 2차 전지는 원통형 주연벽 부재에 의한 광전 변환 소자의 일부의 햇볕가림에 기인한 동력 발생 효율의 감소를 억제하는 한편, 광전 변환 소자의 기계적 피로를 줄인다. 또한, 광전 변환기 시트의 코어로의 접속 내구성을 향상시키는 것이 가능하다. 따라서, 제3 태양의 광충전식 2차 전지는 전기 기구를 작동시키기 위한 동력으로서 태양광 에너지와 같은 빛에너 지의 실제 사용을 가능하게 하는 한편, 유해한 배출물로 인한 환경 오염을 피하고 지구 상에서 이용 가능한 제한된 천연 자원의 효율적 사용을 가능하게 한다.
이제 도13a 내지 도19를 참고로 하여 본 발명의 제4 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 제1 및 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다.
제4 태양의 광충전식 2차 전지의 구조, 재료 및 생산 공정은 지금까지 기재된 실시예의 것과 기본적으로 동일할 수 있다. 따라서, 도13a 내지 도19에서, 전술된 실시예의 것과 동일한 부품 또는 요소들에 대해서는 선행 실시예의 설명에 사용된 것과 동일한 참조 부호가 부기되며, 그러한 부품 또는 요소들의 상세한 설명은 중복 설명을 피하도록 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 태양에 따른 광충전식 2차 전지는 코어 상에 감겨지고 축전지가 그것으로 충전될 수 있는 전기 에너지를 발생하도록 취출되어 바르게 펴질 수 있는 축전지와 광전 변환기 시트의 조합체를 구비하고, 반복되는 권취 및 풀림에 대해 광전 변환기 시트의 내구성이 향상되어, 큰 충전 성능 뿐만 아니라 장시간 지속되는 큰 동력 발생 효율을 보증한다.
<제4 태양의 광충전식 2차 전지의 제1 실시예>
도13a는 제4 태양의 광충전식 2차 전지의 종단면도이고, 도13b는 주연벽 부재 내부의 공간으로부터 막 취출되기 시작하는 광전 변환기 시트를 갖는 광충전식 2차 전지의 횡단면도이다. 도14는 주연벽 부재와 상부 및 하부 플랜지 간의 결합 상태를 특히 도시한 광충전식 2차 전지의 확대 단면도이다. 도15는 광전 변환기 시트의 단면도이다. 도16은 광전 변환기 시트가 완전히 취출되어 펼쳐져 있는 광 충전식 2차 전지의 사시도이다. 도17은 도16에 도시된 상태에서의 광충전식 2차 전지의 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 광충전식 2차 전지(1)는 주연벽 부재(51)의 내부면에 대향하는 표면의 반대편 표면 상에 형성된 광전 변환 소자(11)를 구비한 광전 변환기 시트(3)를 구비한다. 각각 삼각형 단면을 갖는 다수의 줄무늬형 돌기(51)는 광전 변환기 시트(3)의 운동 방향에 수직 방향으로 연장하도록 주연벽 부재(51)의 내부면 상에 소정의 원주 피치로 형성된다.
이러한 광충전식 2차 전지에서, 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨질 때, 광전 변환기 시트(3)의 수광면, 즉 광전 변환 소자(11)를 부착한 표면이 롤의 내향으로, 즉 코어(2)를 향해 대면하도록 배치가 이루어진다. 따라서, 광전 변환기 시트가 풀어져 취출될 때, 광전 변환 소자(11)의 표면 보다는 기판(10)의 후방면이 돌기(51b) 상에서 미끄러진다. 이러한 배치로 인해, 광충전식 2차 전지가 코어(2) 상에 완전히 감긴 광전 변환기 시트(3)와 함께 방전 모드에서 사용될 때, 광전 변환기 시트(3)의 수광면은 손상시키는 힘으로부터 보호된다.
그러나, 본 발명의 제4 태양에서 그 수광면이 롤의 내향으로 대면하도록 광전 변환기 시트(3)가 감겨지는 것은 필수적인 것은 아니다. 즉, 수광면의 손상 위험이 무시할 정도로 작다면, 그 수광면이 롤의 외향으로 대면하도록 광전 변환기 시트(3)는 코어(2) 상에 감겨질 수 있다.
따라서, 이러한 실시예에서, 삼각형 단면을 갖고 권취 및 풀림 중에 광전 변환기 시트(3)의 운동 방향에 수직의 횡단 방향으로 연장하는 줄무늬형 돌기(51b)는 주연벽 부재(51)의 내부면 상에 형성된다. 이로 인해 광전 변환기 시트(3)의 수명이 연장되어, 아래에 기술되는 문제점을 극복한다.
본 발명의 발명자는 공지된 광충전식 2차 전지에서 감겨진 광전 변환기 시트(3)가 헐거워져 주연벽 부재(51)의 내부면에 접촉하도록 방사상 팽창하는 경향이 있고, 광전 변환기 시트(3)와 주연벽 부재(51) 사이에 큰 정적 마찰력을 생성하는 것을 발견하였다. 따라서, 시트(3)를 풀어 취출할 때, 광전 변환 소자들을 바람직스럽지 않게 손상시키거나 그 소자들의 수명을 단축시키는 정적 마찰력을 극복하도록 큰 잡아당기는 힘이 가해져야 한다. 이러한 문제점을 제거하기 위해, 본 발명의 제4 태양에 따른 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)의 수광면과 주연벽 부재(41)의 내부면 간의 마찰 접촉을 피하도록 배치된다. 따라서, 광전 변환 소자들을 부착한 측면의 반대편의 광전 변환기 시트의 반대 측면은 광전 변환기 시트(3)의 수광면이 마찰을 야기함이 없이 돌기(51b)의 정점 상에서 활주한다. 또한, 돌기(51b)의 정점과 광전 변환기 시트(3) 사이에 작용하는 동적 마찰력은 광전 변환기 시트(3)가 주연벽 부재(51)의 내부면에 면 대 면 접촉할 때 발생하는 동적 마찰력 보다 더 작다. 이는 또한 광전 변환기 시트(3)의 수명 연장에 도움이 된다.
줄무늬형 돌기(51b)는 도트형 또는 섬 형태의 돌기에 의해 구성될 수 있다. 줄무늬형 돌기(51b)는 또한 횡단 방향으로 보다는 광전 변환기 시트(3)의 취출/수축 운동 방향으로 이어지도록, 또는 그러한 경사져 있는 돌기들이 어려움 없이 형성될 수 있다면 광전 변환기 시트(3)의 운동 방향에 비스듬한 방향으로 이어지도록 형성될 수 있다. 돌기(51b)의 단면은 삼각형 형태이외의 형태, 일예로 원형 또는 타원형의 일부의 형태를 갖게 될 수 있다.
도15로부터 알 수 있는 바와 같이, 광전 변환기 시트(3)는 실제 직사각형의 가요성 기판(10)과, 기판(10)의 일측면 상에 형성된 다수의 광전 변환 소자(11)를 구비한다. 기판(10)은 폴리에스테르와 같은 절연 재료로부터 제조되고, 큰 가요성을 가질 뿐만 아니라 직사각형 형태를 갖게 된다. 광전 변환기 시트가 풀어져 취출될 때, 광전 변환 소자(11) 반대편의 광전 변환기 시트(3)의 표면은 돌기(51b)의 정점 상에서 활주한다. 광전 변환기 시트(3)는 도4 및 도5에 연관되어 전술된 것과 유사한 중합 덮개 시트를 갖춘 일측면 또는 양 측면에 마련될 수 있다.
도16 및 도17로부터 알 수 있는 바와 같이, 광전 변환기 시트(3)가 광선을 수용하기에 충분히 큰 길이로 풀어져 취출될 때 코어(2)에 더 가까운 광전 변환 소자(11)의 내부 단부는 주연벽 부재(51)의 슬릿(51a)으로부터 충분히 이격되도록 배치가 이루어진다. 더 구체적으로, 광전 변환기 시트(3)는 코어(2)에 인접하고 광전 변환 소자(41)가 없고 양극 및 음극 단자(12a, 14a)를 부착한 내부 단부 구역(31A)을 구비한다.
이러한 배치는 광전 변환 소자가 그늘지게 되는 것을 효과적으로 차단하여, 광전 변환기 시트(3)가 광선을 수용하도록 취출 및 전개될 때 광전 변환 소자(11) 전체가 광선을 수용할 수 있도록 한다. 또한, 광전 변환 소자(11)가 더 큰 곡률 반경을 유지해야 하는 내부 단부 구역으로부터 이격되고 유지된 곡률 반경이 더 작은 외부 단부 구역을 향해 이동되기 때문에 반복된 절곡 및 풀림으로 인한 광전 변 환 소자(11)의 악화는 억제된다. 또한, 광전 변환 소자(11)가 없는 시트의 내부 단부 구역은 광전 변환 소자(11)를 부착한 구역 보다 더 큰 가요성을 갖게 되어, 광전 변환기 시트(3)의 코어(2)로의 더 큰 접속 강도를 제공한다. 시트의 최내측 구역은 광전 변환기 시트(3)에 일체로 형성될 수 있거나, 대안으로 동일하거나 상이한 재료로 된 별도의 시트가 광전 변환 소자(11)가 없는 전술된 최내측 구역을 제공하도록 광전 변환기 시트(3)에 연결될 수 있다.
선행 실시예의 경우에서와 같이, 수광면의 손상 위험이 무시할 정도로 작다고 가정하면, 도16 및 도17에서 광전 변환기 시트(3)가 롤의 내향을 지향하는 그 수광면과 함께 감겨지더라도 광전 변환기 시트(3)의 수광면이 롤의 외향으로 대면하도록 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨질 수 있다.
<제4 태양의 제1 실시예의 수정예>
도18은 제4 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 제1 실시예의 수정예의 중요 부분의 단면을 도시한 것이다. 이러한 수정예에서, 다수의 줄무늬형 돌기(51b)는 광전 변환기 시트(3)의 미그럼 운동 방향, 즉 도18의 평면에 수직 방향으로 연장하도록 주연벽 부재(51)의 내부면 상에 형성된다. 이러한 수정예의 다른 부분은 도16 및 도17에 도시된 제1 실시예의 것과 동일하다. 따라서 이러한 수정예는 제1 실시예에 의해 제공된 것과 동일한 장점을 만들어 낸다.
<제4 태양의 제2 실시예>
도19는 본 발명의 제4 태양의 제2 실시예에 따른 광전 변환기 시트(3)의 단면도이다. 도16에 도시된 실시예의 경우에서와 같이, 광전 변환 소자(11)를 부착 한 광전 변환기 시트(3)의 수광면은 코어(2) 상의 광전 변환기 시트(3)의 롤의 내향으로 대면하는 한편, 광전 변환기 시트(3)의 후방측, 즉 광전 변환 소자(11)의 반대편 기판(10)의 표면은 주연벽 부재(51)의 내부면에 대면하도록 배치가 이루어진다. 이러한 광충전식 2차 전지(1)에서, 다중 원뿔형 도트(32)는 광전 변환 소자(11)의 반대편 기판(10)의 표면 상에 형성된다. 그러나, 돌기(32)는 광전 변환기 시트(3)의 수광면 상에 형성될 수 있음을 알 수 있고, 동력 발생 효율의 손상이나 감소의 위험이 무시할 정도로 작다면 수광면이 롤의 외향으로 대면하도록 광전 변환기 시트(3)가 감겨질 수 있다.
명백히, 원뿔형 돌기(32)는 반구형 돌기에 의해 구성될 수 있다. 또한 광전 변환기 시트(3)의 미끄럼 운동 방향에 평행하거나 그 방향에 횡단 방향으로 연장하도록 기판(10)의 표면 상에 줄무늬형 돌기를 형성하는 것이 가능하다. 그러한 줄무늬형 돌기가 형성될 때, 돌기는 타원의 일부인 단면 형태 뿐만 아니라 직사각형, 삼각형 또는 원형 단면을 갖게 될 수 있다. 줄무늬형 돌기는 경사진 돌기가 용이하게 형성될 수 있다면 광전 변환기 시트(3)의 미끄럼 운동 방향에 비스듬한 방향으로 연장하도록 또한 형성될 수 있다.
선행 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제4 태양에 따라, 광전 변환기 시트가 코어(2)로부터 풀어져 취출될 때 이러한 돌기 상에서 미끄러지도록 다수의 돌기는 주연벽 부재의 내부면 상에 형성된다. 대안으로, 돌기는 주연벽 부재의 내부면에 대면하는 광전 변환기 시트(3)의 표면 상에 형성되어, 돌기는 코어(2)로부터 풀어져 취출되는 광전 변환기 시트가 이러한 돌기 상에서 미끄러질 때 주연벽 부재의 내부면 상에서 활주한다.
따라서, 광전 변환기 시트는 광전 변환기 시트(3)가 주연벽 부재의 내부면에 면 대 면 접촉 없이 권취 및 수축될 뿐만 아니라 풀림 및 취출될 수 있다. 따라서, 광전 변환기 시트는 큰 힘을 받지 않고 취출 및 수축될 수 있어, 악화됨이 없이 더 오래 사용할 수 있다. 또한 광전 변환기 시트의 활주 운동 중에 돌기와 광전 변환기 시트 사이에 발생된 동적 마찰력은 광전 변환기 시트가 주연벽 부재의 내부면에 면 대 면 접촉할 때 발생되는 동적 마찰력 보다 더 작음을 알 수 있다. 이는 또한 손상에 대해 광전 변환기 시트의 보호에 도움이 되어, 탁월한 충전 성능 뿐만 아니라 장시간 지속되는 높은 동력 발생 효율을 보증한다.
이제 본 발명의 제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지에 대해 도20a 내지 도23b를 참고로 하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제5 태양은 뜻하지 않는 고온 환경하에서의 사용에 대해 안전 대책을 채용한 광충전식 2차 전지를 제공하기 위한 것이다. 더 구체적으로, 제5 실시예에 따른 광충전식 2차 전지는 축전지와, 축전지를 충전시키기 위한 전기를 발생시키기 위한 광전 변환기 시트를 구비하고, 광충전식 2차 전지의 온도가 소정 온도로 상승될 때, 축전지와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속은 자동 차단되거나, 또는 달리 축전지는 광충전식 2차 전지로부터 자동 배출되어, 환경 오염을 피하는 한편 광충전식 2차 전지와 관련 부재 또는 기구의 손상이나 고장을 방지하게 된다. 따라서, 제5 태양의 광충전식 2차 전지는 안전성을 향상시키면서 이용될 수 있다.
<제5 태양의 제1 실시예>
도20a는 제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 종단면도이고, 도20b는 광충전식 2차 전지의 평면도이다. 도21은 기부 뚜껑이 개방되어 있는 특히 그 중요 부분을 도시한 광충전식 2차 전지의 부분 단면도이다. 도22a 및 도22b는 축전지가 광충전식 2차 전지 내에 수용된 상태와, 축전지가 광충전식 2차 전지로부터 부분적으로 돌출하도록 배출되어 있는 상태를 각각 도시한 광충전식 2차 전지의 종단면도이다.
선행 실시예의 경우에서와 같이, 본 발명의 제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지(1)는 원통형 코어(2)와, 코어(2) 상에 권취되고 그로부터 풀어지도록 된 가요성 광전 변환기 시트(3)와, 코어(2) 내에 마련된 축전지(4) 및 제어 회로(5)를 구비한다. 도1 및 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 권취될 때 대개 원통형 형태를 제공한다. 도3에 도시된 대로, 코어(2)로부터 풀어져 전개될 때 광전 변환기 시트(3)는 축전지(4)를 충전시키는 전기를 발생하도록 광선에 노출된다.
광충전식 2차 전지(1)는 또한 원통형 코어(2)에 의해 상호 접속된 상부 및 하부 플랜지(6, 7)와, 코어(2)와 동축 상에 있는 주연벽 부재(51)를 구비한다. 광전 변환기 시트(3)는 일단부에서 코어(2)에 접속되고 코어(2)와 주연벽 부재(51) 사이에 형성된 환상 공간 내에 수용되도록 코어(2) 상에 감겨지도록 된다. 코어(2)는 도전성 재료로 된 천장 부재(2a)에 의해 상부 공간 및 하부 공간으로 분할되는 원통형 공간을 형성한다. 상부 공간은 제어 회로(5)를 수용한다. 도전성 재료로 제조된 판스프링(31)은 천장 부재(2a)의 하부면에 부착된다. 판스프링(31)은 천장 부재(2a)를 통해 광충전식 2차 전지(1)의 양극 단자(8)에 전기 접속된다. 축전지를 광충전식 2차 전지(1) 내로 삽입하기 위한 전지 삽입공(91)은 코어(2)의 기부벽 내에 형성된다. 또한 뚜껑 장착 부재(9a)로서 제공되는 환상의 음극 단자(9)는 전지 삽입공(91) 근방 부분에서 하부 플랜지(7)에 고정된다.
도면부호 92로 나타내고 이 경우에 기부 뚜껑 부재인 뚜껑 부재는 또한 전기 도전성 재료로 제조된 뚜껑 장착 부재(9a)의 주연 모서리의 적절한 부분에 힌지 결합된다. 도전성 재료로 된 판스프링으로 제조된 도전성 부재(94)는 기부 뚜껑(92)의 내부면에 고정된다. 기부 뚜껑(92)을 로킹하기 위한 로킹 기구(93)는 기부 뚜껑(92)의 힌지부의 정반대 위치에서 뚜껑 장착 부재(9a)의 주연 모서리 상에 마련된다. 로킹 기구(93)는 온도 변화에 따라 역 변형되도록 형상 기억 합금과 보통의 탄성 합금으로 구성된 바이메탈로 제조된 판스프링의 형태를 갖는다. 따라서, 로킹 기구(93)는 또한 열 변형 기구로서 불리게 된다. 전술된 대로, 로킹 기구는 로킹 및 언로킹 기능의 더 큰 신뢰성을 제공하도록 탄성을 갖는 것이 바람직하다.
광충전식 2차 전지(1)의 사용에 있어서, 축전지(4)는 전지 삽입공(91)을 통해 코어(2) 내의 하부 공간 내로 삽입된다. 뚜껑 부재(92)는 그후 폐쇄 위치로 요동되고 로킹 기구(93)에 의해 폐쇄 위치에서 로킹된다. 이러한 상태에서, 축전지(4)의 양극 단자(4a)와 음극 단자(4b)는 각각의 판스프링(31)과 도전성 부재(94)에 의해 압축된다. 따라서, 도20a에 도시된 상태에서, 축전지(4)의 양극 단자(4a)는 판스프링(31)과 천장판(2a)을 통해 광충전식 2차 전지(1)의 양극 단자(8a)에 전기 접속되고, 축전지의 음극 단자(4b)는 도전성 부재(94), 뚜껑 부재(92) 및 로킹 기구(93)를 통해 광충전식 2차 전지(1)의 음극 단자(9)에 전기 접속된다. 광충전식 2차 전지(1)의 양극 단자(8)는 상부 플랜지(6)로부터 상향 돌출하도록 배치된다. 축전지(4)는 양극 단자(4a) 근방의 위치에서 (도시되지 않은) 안전 밸브를 갖추고 있다.
작동시에, 광충전식 2차 전지(1)의 온도가 비정상적으로 높은 수준으로 상승하게 될 때, 로킹 기구(93)는 뚜껑 부재(92)를 해제 분리하도록 열 변형되어, 뚜껑 부재(92)는 개방이 자유로워진다. 그 결과, 축전지(4)는 축전지(4)를 뚜껑 부재(92)를 향해 일정하게 압박하는 판스프링(31)에 의해 코어(2)의 외부로 압박된다. 따라서, 축전지(4)의 양극 단자(4a)와 판스프링(41) 간의 전기 접속, 즉 단자(4a)와 광충전식 2차 전지(1)의 양극 단자(8) 간의 전기 접속은 중단된다.
판스프링(31)의 탄성력이 상당히 클 때, 또는 광충전식 2차 전지(1)가 도20a에 도시된 대로 직립 유지될 때, 축전지(4)는 적어도 부분적으로 코어(2)로부터 배출되거나 중력에 의해 떨어지게 된다. 도22a는 축전지(4)가 광충전식 2차 전지 내에서 정상적으로 수용되고 수평 자세로 배치되어 있는 광충전식 2차 전지(1)를 도시한 것이고, 도22b는 축전지(4)가 코어(2)로부터 부분적으로 돌출하도록 그로부터 배출되어 있는 광충전식 2차 전지(1)를 도시한 것이다. 축전지(4)와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속은 축전지가 단지 일부 돌출하도록 배출되더라도 축전지(4)의 외향 운동의 결과로서 자동 중단됨을 알 수 있다. 명백히, 로킹 기구(93)의 재료로서 이용된 바이메탈은 판스프링의 형태를 갖고 형상 기억 합금만으로 제조된 부 재에 의해 구성될 수 있다. 또한 판스프링(31) 대신에 코일 스프링을 이용하는 것이 가능하다. 도전성 부재(94)는 또한 도전성 코일 스프링에 의해 구성될 수 있다.
자동차가 여름에 햇빛 아래서 장시간 주차할 때, 자동차의 내부는 매우 고온으로 가열된다. 자동차의 대시보드에 장착된 전기 기구에 설치된 광충전식 2차 전지는 또한 과도하게 고온으로 가열되어 파열되거나 고장이 나게 된다. 그러나, 제5 태양의 기재된 실시예에 따라, 그러한 파열이나 고장은 온도가 그러한 높은 수준으로 상승할 때 축전지가 자동 배출되기 때문에 피할 수 있게 된다. 이로 인해 관련 장치의 손상이나 오염의 위험을 최소화하면서 광충전식 2차 전지의 사용에 있어서의 안전성을 향상시킨다.
도시되어 있지 않지만, 이러한 제5 태양의 실시예는 전술된 제4 실시예의 경우와 같이 주연벽 부재(51)의 내부면 상에 또는 이러한 내부면에 대향하는 광전 변환기 시트(3)의 표면 상에 줄무늬형 또는 도트형 돌기를 갖출 수 있다.
또한, 이러한 실시예에 이용된 광전 변환기 시트(3)는 도5와 관련하여 전술된 본 발명의 제1 태양에 이용된 덮개 시트(15)와 같은 가요성 중합 덮개 시트를 갖출 수 있다.
광전 변환기 시트(3)는 또한 광전 변환 소자(11)가 없고 단지 양극 및 음극 단자(12a, 14a)만을 부착한 코어(2)에 접속된 단부 근방에 내부 단부 구역을 구비할 수 있다.
이러한 실시예의 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 감겨질 때 광전 변환기 시트(3)의 수광면이 방사상 내향으로 대면하도록 배치된다. 그러나, 이는 필수적인 아니며 광전 변환 소자의 손상 위험이 무시할 정도로 작다면 광충전식 2차 전지의 선행 실시예의 경우와 같이 광전 변환기 시트(3)의 수광면이 방사상 외향으로 대면하도록 배치가 이루어질 수 있다. 그러한 경우에, 돌기는 수광면의 반대편 측면 상에 형성될 수 있다.
<제1 실시예의 수정예>
도23a는 축전지(4)를 내부에 수용한 제5 태양의 제2 실시예의 광충전식 2차 전지(1)를 도시한 것이고, 도23b는 축전지(4)가 광충전식 2차 전지(1)로부터 부분적으로 배출되어 있는 동일한 광충전식 2차 전지(1)를 도시한 것이다. 이러한 수정예에서, 축전지(4)는 도22a 및 도22b에 도시된 제1 실시예의 것과 반대 자세로 장착된다. 즉, 축전지(4)는 음극 단자(4b)가 판스프링(31)에 의해 압축되고 양극 단자(4a)가 도전성 부재(94)에 의해 압축되도록 코어(2) 내에 배치된다. 따라서, 도23a 및 도23b에 도시된 배치에서, 도22a 및 도22b의 양극 단자(8)는 (도시되지 않은) 음극 단자로서 제공되고, 도22a 및 도22b의 음극 단자(9)는 양극 단자(8)로서 제공된다. 이러한 수정예의 다른 부분은 도22a 및 도22b에 도시된 제1 실시예와 실질적으로 동일하고, 작동 및 효과는 제1 실시예와 동일하다. 전술된 대로, 축전지(4)는 양극 단자 근방 부분에 마련된 (도시되지 않은) 안전 밸브를 갖추고 있다. 따라서, 이러한 수정예에서, 안전 밸브로부터의 내부 화학 액체의 송풍에 기인하는 광충전식 2차 전지(1)의 손상 및 오염의 위험은 유익하게 최소화될 수 있다.
따라서, 도20a 및 도20b로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지(1)의 실제 형태는 원통형 코어(2)와, 코어(2) 상에 취출식으로 감겨지는 가요성 광전 변환기 시트(3)와, 광전 변환기 시트(3)를 통해 충전 가능한 착탈식 충방전 가능한 축전지(4)와, 방전 및 충전 조작을 제어하기 위한 제어 회로(5)를 포함한다. 광충전식 2차 전지는 광전 변환기 시트(3)가 코어(2) 상에 완전히 감겨져 있을 때 실제 원통형 형태를 나타낸다. 광충전식 2차 전지(1)는 코어(2)의 축방향 일단부에 마련되고 광충전식 2차 전지의 2 개의 전극 단자 중 하나의 단자(9(또는 8))와 전기 접속되는 도전성 스프링(31)과, 코어(2)의 다른 축방향 단부에 형성된 전지 삽입공(91)과, 전지 삽입공(91)의 모서리 상에 마련되고 광충전식 2차 전지의 전극 단자 중 다른 하나의 단자(9(또는 8))로서 또한 제공되는 뚜껑 장착 부재(9a)와, 전기 도전성 재료로 제조되고 뚜껑 장착 부재(9a)에 힌지 결합되는 뚜껑 부재(92)와, 뚜껑 장착 부재(9a)에 부착되고 온도 변화에 반응하여 역으로 변형가능한 전기 도전성 뚜껑 로킹 부재(93)를 더 포함하고, 축전지(4)는 코어(2) 내에 형성된 공간 내에 수용되고 뚜껑 부재(92)는 뚜껑 로킹 부재(93)에 의해 폐쇄 위치로 로킹되어, 그 전극 단자 중 하나의 단자(4a(또는 4b))는 스프링(31)에 의해 압축되고 전극 단자 중 다른 하나의 단자(4b(또는 4a))는 뚜껑 부재 또는 뚜껑 로킹 기구(93)를 통해 광충전식 2차 전지의 전극 단자 중 다른 하나의 단자(9(또는 8))에 전기 접속되고, 뚜껑 로킹 기구는 온도가 소정 온도로 상승하게 될 때 뚜껑 부재(92)를 로킹 해제하도록 열적으로 변형 가능하다.
전술된 제1 실시예 및 그 수정예에 따라, 광충전식 2차 전지의 온도가 비정상적으로 높은 수준으로 상승하게 될 때, 광충전식 2차 전지와 관련 부재 또는 기구 간의 전기 접속은 자동 차단되고, 또는 달리 축전지는 광충전식 2차 전지로부터 자동 배출된다. 따라서, 환경 오염을 방지하면서 광충전식 2차 전지 및 관련 장치의 손상이나 고장을 방지하는 것이 가능하다.
제5 태양에 따른 광충전식 2차 전지의 실제 실시예에서, 코어(2)의 축방향 단부 상에 마련된 스프링(31)은 축전지(4)를 일정하게 압박하여, 축전지(4)를 코어(2) 내부의 공간으로부터 전지 삽입공(91)을 통해 배출시키는 경향이 있다. 광충전식 2차 전지와 축전지(4)의 온도가 비정상적으로 고온으로 상승하게 될 때, 뚜껑 로킹 기구(33)는 뚜껑 부재(92)를 로킹 해제하도록 열적으로 변형되어, 축전지(4)는 스프링(31)력에 의해 코어의 외부로 압박된다. 이로 인해 광충전식 2차 전지와 관련 부재나 기구 간의 전기 접속이 자동 차단되거나, 또는 달리 광충전식 2차 전지로부터 축전지가 자동 배출되게 된다. 따라서, 환경 오염을 방지하면서 광충전식 2차 전지 및 관련 장치의 손상이나 고장을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 기재하였지만, 기재된 실시예는 단지 설명을 위한 것이며 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 또한 기재된 실시예의 다양한 특징의 다양한 조합을 본 발명의 광충전식 2차 전지를 실행하는 것이 가능하다. 이러한 모든 변경, 수정 및 조합은 단지 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정된 본 발명의 범주 내에 있게 된다.

Claims (38)

  1. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    충방전 가능한 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 상기 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 상기 광충전식 2차 전지는 상기 광전 변환기 시트의 수광면 상에 형성된 중합 덮개막을 더 포함하는 광충전식 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 광전 변환기 시트 상에 형성되고 상기 광전 변환기 시트의 종축에 평행 배치되고 서로 직렬 전기 접속된 복수의 광전 변환 소자를 포함하는 광충전식 2차 전지.
  3. 제1항에 있어서, 축전지는 코어 내부의 공간 내에 수용되는 광충전식 2차 전지.
  4. 제1항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  5. 제1항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  6. 제1항에 있어서, 축전지는 코어 내의 공간으로부터 분리 가능한 광충전식 2차 전지.
  7. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    충방전 가능한 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 상기 광전 변환기 시트는 상기 광전 변환기 시트가 상기 코어 상에 감겨져 있을 때 상기 광전 변환기 시트의 수광면이 롤의 외향을 향하도록 배치되는 광충전식 2차 전지.
  8. 제7항에 있어서, 광전 변환기 시트의 수광면 상에 형성된 중합 덮개막을 더 포함하는 광충전식 2차 전지.
  9. 제7항에 있어서, 광전 변환기 시트 상에 형성되고 상기 광전 변환기 시트의 종축에 평행 배치되고 서로 직렬 전기 접속된 복수의 광전 변환 소자를 포함하는 광충전식 2차 전지.
  10. 제7항에 있어서, 축전지는 코어 내부의 공간 내에 수용되는 광충전식 2차 전지.
  11. 제7항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  12. 제7항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  13. 제7항에 있어서, 축전지는 코어 내의 공간으로부터 분리 가능한 광충전식 2차 전지.
  14. 제7항에 있어서, 축전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  15. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    충방전 가능한 축전지와,
    축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고,
    상기 광충전식 2차 전지는,
    상기 코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와,
    상기 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지들에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고,
    상기 주연벽 부재와 상기 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 상기 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 상기 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 상기 광전 변환기 시트는 광전 변환기 시트가 환상 공간으로부터 취출될 때 상기 슬릿으로부터 이격되도록 광전 변환기 시트의 유효 광전지부의 내부 단부를 이격시키기 위한 길이를 갖는 내부 단부 구역을 구비하는 광충전식 2차 전지.
  16. 제15항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  17. 제15항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  18. 제15항에 있어서, 축전지는 코어로부터 분리 가능한 광충전식 2차 전지.
  19. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    충방전 가능한 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고,
    광충전식 2차 전지는,
    코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와,
    상기 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지들에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고,
    상기 주연벽 부재와 상기 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 상기 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 상기 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 상기 주연벽 부재는 그 내부면 상에 복수의 돌기를 더 구비하는 광충전식 2차 전지.
  20. 제19항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  21. 제20항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  22. 제20항에 있어서, 축전지는 코어로부터 분리 가능한 광충전식 2차 전지.
  23. 제20항에 있어서, 광전 변환기 시트는 상기 광전 변환기 시트가 코어 상에 감겨질 때, 상기 광전 변환기 시트의 수광면이 롤의 내향을 향하도록 배치되는 광충전식 2차 전지.
  24. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    충방전 가능한 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고,
    상기 광충전식 2차 전지는,
    상기 코어의 양 단부 상에 마련된 편평한 디스크형 상부 및 하부 플랜지와,
    상기 상부 및 하부 플랜지 사이에 배치되고 그 플랜지들에 의해 회전식으로 지지되는 주연벽 부재를 더 포함하고,
    상기 주연벽 부재와 상기 코어는 그 사이에 코어 상에 감긴 광전 변환기 시트를 수용하기 위한 환상 공간을 형성하고, 상기 주연벽 부재는 주연벽 부재의 회전으로 인해 광전 변환기 시트가 상기 환상 공간 내로 수축되어 코어 상에 감기도록 광전 변환기 시트가 그를 통해 취출 및 수축되는 슬릿을 구비하고, 상기 광전 변환기 시트는 주연벽 부재의 내부면과 대면하는 표면 상에 형성된 복수의 돌기를 구비하는 광충전식 2차 전지.
  25. 제24항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  26. 제25항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  27. 제25항에 있어서, 축전지는 코어로부터 분리 가능한 광충전식 2차 전지.
  28. 제25항에 있어서, 돌기는 수광면 반대편의 광전 변환기 시트의 표면 상에 형성되고, 상기 광전 변환기 시트는 상기 광전 변환기 시트가 코어 상에 감겨질 때 상기 광전 변환기 시트의 수광면이 롤의 내향을 향하도록 배치되는 광충전식 2차 전지.
  29. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    상기 광전 변환기 시트를 통해 충전이 가능하고, 방전 가능한 착탈식 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로와,
    온도 반응 기구를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 상기 온도 반응 기구는 온도가 소정 고온으로 상승할 때 상기 축전지와 결합 부재 간의 전기 접속을 차단하도록 작동 가능한 광충전식 2차 전지.
  30. 제29항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  31. 제29항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  32. 제29항에 있어서, 축전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  33. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    상기 광전 변환기 시트를 통해 충전 가능하고 방전 가능한 착탈식 축전지와,
    상기 축전지의 충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로와,
    온도 반응 기구를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광전 변환기 시트를 갖춘 상기 광충전식 2차 전지는 원통형 형태를 나타내는 코어 상에 완전히 감겨져 있고, 상기 온도 반응 기구는 온도가 소정 고온으로 상승할 때 상기 축전지를 소정 위치로부터 멀리 이동시키도록 작동 가능한 광충전식 2차 전지.
  34. 제33항에 있어서, 광전 변환기 시트가 코어 상에서 완전히 감겨질 때, 광충전식 2차 전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  35. 제33항에 있어서, 축전지는 0.6V 이상 1.9V 이하의 방전 전압을 갖는 광충전식 2차 전지.
  36. 제33항에 있어서, 축전지는 소정의 원통형 표준 전지의 치수 및 형상을 갖는 광충전식 2차 전지.
  37. 원통형 코어와,
    상기 코어 상에 취출식으로 감긴 가요성 광전 변환기 시트와,
    상기 광전 변환기 시트를 통해 충전 가능한 착탈 가능 및 충방전 가능 축전지와,
    충방전 조작을 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 광충전식 2차 전지이며,
    상기 광충전식 2차 전지는 상기 광전 변환기 시트가 코어 상에 완전히 감겨질 때 원통형 형태를 나타내고,
    상기 광충전식 2차 전지는,
    코어의 축방향 일단부에 마련되고, 광충전식 2차 전지의 2개의 전극 단자 중 하나와 전기 접속되게 유지되는 도전성 스프링과,
    코어의 축방향 타단부에 형성된 전지 삽입공과,
    전지 삽입공의 모서리 상에 마련되고 광충전식 2차 전지의 전극 단자들 중 다른 하나로써의 기능도 하는 뚜껑 장착 부재와,
    전기 도전성 재료로 제조되고 상기 뚜껑 장착 부재에 힌지 결합되는 뚜껑 부재와,
    상기 뚜껑 장착 부재에 부착되고 온도 변화에 반응하여 역 변형 가능한 뚜껑 로킹 부재를 더 포함하고,
    상기 축전지는 코어 내에 형성된 공간 내에 수용되고 뚜껑 부재는 뚜껑 로킹 부재에 의해 폐쇄 위치로 로킹되어, 축전지의 전극 단자들 중 하나는 상기 스프링에 의해 압축되고 전극 단자들 중 다른 하나는 상기 뚜껑 부재를 통해 광충전식 2차 전지의 전극 단자들 중 다른 하나에 전기 접속되게 유지되며, 뚜껑 로킹 기구는 그 온도가 소정 온도로 상승할 때 뚜껑 부재가 풀리도록 열적으로 변형 가능한 광충전식 2차 전지.
  38. 제37항에 있어서, 뚜껑 로킹 기구는 형상 기억 합금과 고탄성을 갖는 합금으로 구성된 바이메탈로 형성된 판스프링형 부재를 포함하는 광충전식 2차 전지.
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