KR101091605B1 - 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 자연에서 생산되는 에너지인 자연 에너지를 수집하고 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 수집변환부, 에너지 수집변환부에서 변환된 전기 에너지를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 적어도 하나 이상의 서로 다른 주파수를 가지는 진동주파수로 변환하여 무선 출력하는 자기공명송출부, 자기공명송출부에서 무선 출력으로 제공하는 진동주파수 중 같은 주파수를 가지는 진동주파수를 수신하고 수신된 진동주파수를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환하는 자기공명수신부 및 자기공명수신부에서 제공하는 전기 에너지를 공급받아 출력하는 에너지 출력부를 포함한다.
무선전기, 충전, 자기공명, 자연에너지

Description

자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치{Wireless Electricity Charging Device Using Nature Energy}
본 발명은 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전원 공급 장치는 일정 전력을 공급하기 위하여 변압기등　전력 중계 시스템으로부터 소정 거리에 이격되어 있는 전원 공급 장소로부터 전력 케이블 등의 유선 케이블의 연결을 통해 전원을 공급받았다. 이에 따라 전원 공급 장소로부터 원거리에 있는 경우 전력 케이블 설치에 따른 공사 비용이 증가하고, 사막, 바다, 산악지역, 우주공간등의 지리적 위치적 특성상 전기공사 실시에 따른 많은 어려움이 초래되는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시 예는 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기 에너지를 필요로 하는 모든 제품에 전기 에너지를 무선으로 공급함으로써, 언제 어디서든지 전기 에너지를 이용할 수 있는 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 자연에서 생산되는 에너지인 자연 에너지를 수집하고 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 수집변환부; 상기 에너지 수집변환부에서 변환된 전기 에너지를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 진동주파수로 변환하여 무선 출력하는 자기공명송출부; 상기 자기공명송출부에서 무선 출력으로 제공하는 진동주파수를 수신하고 수신된 진동주파수를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환하는 자기공명수신부; 및 상기 자기공명수신부에서 제공하는 전기 에너지를 공급받아 출력하는 에너지 출력부가 구비된 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치에 있어서, 진동주파수를 무선으로 주고 받는 과정에서 전기 에너지의 낭비를 방지하고 에너지 효율을 개선할 수 있도록 상기 자기공명송출부는 상기 에너지 수집변환부에서 변환된 전기 에너지를 저장하고 사용자가 미리 설정한 시간에 따라 저장된 전기 에너지를 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 진동주파수로 변환하여 무선 출력하고, 상기 자기공명수신부는 복수 개의 진동주파수를 각기 수신하여 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기의 자기공명수신부는 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 진동주파수 중 동일한 주파수를 가지는 진동주파수 별로 전기 에너지를 변환하여 충전장치에 충전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 무선으로 전기 에너지를 제공함으로써, 사무실 또는 가정에 있는 가전제품의 배치와 이동을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 무선으로 전기 에너지를 제공함으로써, 전송할 때 발생하는 에너지 소비를 현저하게 줄일 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 무선으로 전기 에너지를 제공함으로써, 별도의 전선공사 없이도 용이하게 전기 에너지를 소비자에게 제공할 수 있어 설치비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기공명송출부에서 무선 출력될 수 있는 진동주파수의 범위를 설명하기 위한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 무선전기 충전 장치의 일 예를 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치는 에너지 수집변환부(100), 자기공명송출부(200), 자기공명수신부(300) 및 에너지 출력부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
에너지 수집변환부(100)는 자연에서 생산되는 에너지인 자연 에너지를 수집하고 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 에너지 수집변환부(100)는 지역에 따라 자연 에너지를 달리하여 수집할 수 있다. 예를 들어, 바람이 자주 발생하는 지역에서는 풍력을 이용한 자연 에너지, 햇빛이 오랜 시간 동안 내리쬐는 지역에서는 태양열을 이용한 자연 에너지, 해안가에서는 파도의 높낮이를 이용한 자연 에너지 등등을 수집할 수 있다. 이에 따라, 에너지 수집변환부(100)는 서로 다른 지역에서 생산되는 자연 에너지를 더욱 효율적으로 수집하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 자연 에너지를 동시에 수집하기 위해 에너지 수집변환부(100)가 복수 개로 형성될 수도 있다.
이와 같이 자연 에너지를 다양한 형상을 통해 수집한 에너지 수집변환부(100)는 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
자기공명송출부(200)는 에너지 수집변환부(100)에서 변환된 전기 에너지를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 적어도 하나 이상의 서로 다른 주파수를 가지는 진동주파수로 변환하여 무선 출력할 수 있다. 즉 자기공명송출부(200)는 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 전기 에너지를 복수 개의 서로 다른 주파수를 가지는 진동주파수로 변환함으로써 복수 개의 진동주파수를 무선으로 출력할 수 있다. 이와 같이, 전기 에너지를 복수 개의 진동주파수로 변환하여 무선 출력함으로써 전기 에너지를 필요로 하는 모든 제품들이 동시에 자기가 원하는 주파수를 가진 진동주파수를 효율적으로 수신할 수 있다.
또한, 자기공명송출부(200)는 변환된 전기 에너지를 저장하고, 사용자가 미 리 설정한 시간에 따라 저장된 전기 에너지를 진동주파수로 변환하여 무선 출력할 수 있다. 이와 같이, 자기공명송출부(200)는 전기 에너지를 소정의 시간 동안 저장함에 따라, 자연 에너지를 수집할 수 없을 경우에도 사용자가 원하는 시간에 출력할 수 있거나 사용자가 미리 설정된 시간에 언제든지 무선으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 효율적으로 에너지 효율을 개선할 수 있다.
자기공명수신부(300)는 자기공명송출부(200)에서 무선 출력으로 제공하는 진동주파수 중 같은 주파수를 가지는 진동주파수를 수신하고 수신된 진동주파수를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환할 수 있다. 즉, 자기공명수신부(300)는 자기공명송출부(200)에서 출력하는 복수 개의 진동주파수 중에서 동일한 주파수를 가진 진동주파수를 수신하고 수신된 진동주파수를 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환할 수 있다. 이때 자기공명수신부(300)는 동일한 주파수를 가진 진동주파수를 수신함으로써 전기 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 자기공명 방식은 동일한 주파수끼리만 반응하기 때문에 진동주파수를 무선으로 주고 받는 과정에서 전기 에너지가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 자기공명수신부(300)는 서로 다른 주파수를 가지는 진동주파수 중 동일한 주파수를 가지는 진동주파수 별로 전기 에너지로 변환하여 충전할 수 있다. 즉, 자기공명수신부(300)는 자기공명송출부(200)에서 무선으로 출력하는 서로 다른 주파수를 가지는 적어도 하나 이상의 진동주파수 중 실질적으로 동일한 주파수를 가지는 진동주파수를 수신 받아 전기 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수를 가지는 제1 진동주파수와 제2 주파수를 가지는 제2 진동주파수를 자기공명 송출부(200)가 무선으로 출력하면 자기공명수신부(300)는 제1 진동주파수를 수신하여 전기 에너지로 변화하여 충전하거나 또는 제2 진동주파수를 수신하여 전기 에너지로 변환하여 충전할 수 있다. 이때, 자기공명수신부(300)는 제1 진동주파수를 통해 변환된 전기 에너지와 제2 진동 주파수를 통해 변환된 전기 에너지를 서로 다른 충전장치에 충전할 수도 있고 동일한 충전장치에 충전할 수도 있다. 여기서 충전장치는 밧데리를 포함할 수 있다.
에너지 출력부(400)는 자기공명수신부(300)에서 제공하는 전기 에너지를 공급받아 출력할 수 있다. 즉, 에너지 출력부(400)는 자기공명수신부(300)에 배치되는 충전장치에 충전된 전기 에너지를 공급받거나 실시간으로 변환된 전기 에너지를 자기공명수신부(300)로부터 공급받아 전기에너지를 필요로 하는 모든 제품에 출력할 수 있다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 자기공명송출부에서 무선 출력될 수 있는 진동주파수의 범위를 나타낸 것이다.
자기공명송출부(200)는 보다 광범위한 범위로 진동주파수를 무선으로 출력하기 위해 메인자기공명송출부(A)와 서브자기공명송출부(a1 내지 a9)를 형성할 수 있다.
서브자기공명송출부(a1 내지 a9)는 메인자기공명송출부(A)에서 출력하는 진동주파수가 약해지는 지역에 배치하여 더욱 광범위한 범위에 진동주파수를 출력할 수 있을 뿐만 아니라 진동주파수를 증폭할 수 있어 전기 에너지의 품질도 개선될 수 있다.
이러한 서브자기공명송출부(a1 내지 a9)는 중첩되어 형성될 수도 있다.
또한, 자기공명송출부(200)를 통해 진동주파수가 무선으로 출력되기 때문에 소정의 범위 내에 자기공명수신부(300)가 형성되어야 한다. 이와 같이 진동주파수가 도달할 수 있는 소정의 범위 내에 자기공명수신부(300)를 형성함으로써, 무선으로 전달되는 전기 에너지가 낭비되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 자기공명송출부(200)의 개수보다 자기공명수신부(300)의 개수가 더 많을 수 있다. 이와 같이 자기공명수신부(300)의 개수를 많이 형성함으로써 자기공명송출부(200)에서 무선 출력되는 진동주파수를 누락되지 않게 효율적으로 수신할 수 있다.
도 3 및 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따라 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치가 실생활에 쓰이는 것을 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 풍력을 이용하여 생산되는 자연 에너지와 태양열을 이용하여 생산되는 자연 에너지를 에너지 변환수집부를 통해 수집하고, 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하고 자기공명송출부(200)를 통해 무선으로 출력하고, 자기공명수신부(300)를 통해 수신하고 에너지 출력부(400)를 통해 전기 에너지가 가로등에 공급되어 가로등(600)에 불빛이 켜질 수 있다.
또한, 자기공명수신부(300)는 사무실 또는 가정의 옥외에 설치되어 에너지 출력부(400)에서 제공되는 전기 에너지를 통해 빛을 발생하는 장치를 동작할 수 있고, 직장 또는 가정에서 사용하는 가전제품을 동작시킬 수 있다. 이에 따라, 전기 에너지를 필요로 하는 모든 가전제품에 무선으로 전기 에너지를 공급할 수 있어 가 전제품의 배치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 가전제품을 이동하면서도 동작시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도시의 큰 대로변에 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치를 설치함으로써, 태양열을 이용하여 생산되는 자연 에너지를 이용하여 가로등(600), 솔라봉(510), 중앙차선분리대 또는 신호등(500)을 동작시킬 수 있다. 이때, 자기공명수신부(300)는 가로등(600), 솔라봉(510), 중앙차선분리대 또는 신호등(500) 등 내부에 배치될 수 있다. 이와 같이 가로등(600), 솔라봉(510), 중앙차선분리대 또는 신호등(500)의 내부에 자기공명수신부(300)를 배치함으로써, 별도의 전선공사 없이도 용이하게 가로등(600), 중앙차선분리대 또는 신호등(500)을 설치할 수 있다.
또한, 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치의 근처를 운행하는 전기 자동차(540)들도 전기 에너지를 공급받을 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기공명송출부에서 무선 출력될 수 있는 진동주파수의 범위를 설명하기 위한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치의 일 예를 설명하기 위한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 에너지 수집변환부 200: 자기공명송출부
300: 자기공명수신부 400: 에너지 출력부

Claims (6)

  1. 자연에서 생산되는 에너지인 자연 에너지를 수집하고 수집된 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 수집변환부; 상기 에너지 수집변환부에서 변환된 전기 에너지를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 진동주파수로 변환하여 무선 출력하는 자기공명송출부; 상기 자기공명송출부에서 무선 출력으로 제공하는 진동주파수를 수신하고 수신된 진동주파수를 코일을 이용한 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환하는 자기공명수신부; 및 상기 자기공명수신부에서 제공하는 전기 에너지를 공급받아 출력하는 에너지 출력부가 구비된 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치에 있어서,
    진동주파수를 무선으로 주고 받는 과정에서 전기 에너지의 낭비를 방지하고 에너지 효율을 개선할 수 있도록 상기 자기공명송출부는 상기 에너지 수집변환부에서 변환된 전기 에너지를 저장하고 사용자가 미리 설정한 시간에 따라 저장된 전기 에너지를 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 진동주파수로 변환하여 무선 출력하고, 상기 자기공명수신부는 복수 개의 진동주파수를 각기 수신하여 자기공명방식을 통해 전기 에너지로 변환하는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자기공명수신부는 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 진동주파수 중 동일한 주파수를 가지는 진동주파수 별로 전기 에너지를 변환하여 충전장치에 충전하는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 무선전기 충전 장치.
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  5. 삭제
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