KR101646871B1 - 사용자 접촉열을 이용하는 열전발전 무선 마우스 장치 및 그에 따른 전력 공급방법 - Google Patents

Abstract

사용자 바디의 열로써 열전발전을 행하여 마우스 회로에 구동전원으로 사용할 수 있는 무선 마우스 장치가 개시된다. 그러한 자가발전 형이며 노 배터리 타입의 무선 마우스 장치는, 무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 상부표면에 설치되어 사용자 접촉열에 의해 히팅되는 제1 플레이트와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트와, 상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부를 포함한다. 또한, 상기 무선 마우스 장치는, 상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 축전부를 포함한다.

Description

사용자 접촉열을 이용하는 열전발전 무선 마우스 장치 및 그에 따른 전력 공급방법{Codeless mouse device for thermoelectric generation using holding temperature of human body and therefore power providing method}

본 발명은 컴퓨터 등과 같은 정보 처리기기의 입력 장치에 관한 것으로, 특히 무선으로 정보 처리기기에 사용자의 입력을 전송하는 무선 마우스 장치 및 그에 따른 전력 공급방법에 관한 것이다.

일반적으로 마우스(mouse) 장치는 컴퓨터의 입력 장치들 중 하나로서 맨 머시인 인터페이스 기능을 수행할 수 있다. 책상 위 등에서 마우스 장치를 움직이면 그에 따라 컴퓨터의 화면에 나타난 커서(cursor)가 움직인다. 사용자는 마우스 장치에 있는 선택 버튼을 눌러 명령어를 선택하거나 프로그램이 실행되도록 할 수 있다.

컴퓨터와 연결선을 통해 연결되는 유선 마우스 장치와는 달리, 무선 마우스 장치는 수십 내지 수기가 헤르츠의 무선신호를 사용하여 사용자 입력기능을 수미터 떨어진 거리에서 수행할 수 있으므로 노트북 컴퓨터 등에서 많이 선호되고 있다.

그러한 무선 마우스 장치들 중에서 블루투스 통신 방식을 사용하고 광센서를 탑재하는 무선 광 마우스 장치도 있다.

무선 마우스 장치가 입력 기능을 수행하기 위해서는 전원이 필요하다. 따라서 전원공급용으로서 1회용 건전지나 리차지블 건전지가 무선 마우스 장치의 내부에 일반적으로 삽입될 수 있다.

건전지의 채용을 없애거나 리차지블 건전지의 충전을 개선하는 연구 개발이 무선 마우스 장치의 분야에서 다양하게 시도되어왔다.

그러한 시도들 중 하나로서 무선 충전방식으로 리차지블 건전지를 충전하는 방식이 알려져 있을 뿐만 아니라, 무선 마우스 장치가 입력기능을 위해 사용될 때 움직이는 마우스 볼의 회전력을 이용하여 발전을 행함에 의해 전력을 생산하고 이를 장치의 전원으로 사용하는 자가발전 타입의 무선 마우스 장치, 또는 기계적 변형을 전기적 에너지로 바꾸는 압전소자를 채용하여 전력을 발생하는 자가발전 타입의 무선 마우스 장치도 알려져 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기계적 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 자가 발전형 마우스 장치와는 달리, 마우스 사용자의 접촉 체온을 이용하여 열전발전을 수행하는 무선 마우스 장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 사용자 접촉열을 이용하는 열전발전 무선 마우스 장치 및 그에 따른 전력 공급방법을 제공함에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예적 일 양상에 따라, 무선 마우스 장치는,

무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용하는 하우징;

상기 하우징의 상부표면에 설치되어 사용자 접촉열에 의해 히팅되는 제1 플레이트;

상기 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트;

상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부; 및

상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 축전부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제1 플레이트는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 표면이 엠보싱 처리될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라,상기 제2 플레이트는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 히트 싱크 형태의 냉각핀들을 복수로 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 열전 발전소자부는 pn 접합 다이오드가 복수로 구성된 반도체 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 축전부는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)타입의 슈퍼 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 축전부는 2장의 전류수집 기판들 사이에 설치된 세퍼레이트를 기준으로 상하로 나뉘어진 폴리머층을 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 받아 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 행하여 상기 축전부로 제공하는 열전에너지 하베스팅 회로부를 더 구비할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예적 또 다른 양상에 따라, 무선 마우스 장치는,

블루투스 통신을 통해 사용자 입력 인터페이싱 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용하는 하우징;

상기 하우징의 상부표면에 상기 하우징과 일체형으로 설치되어 사용자 바디와의 접촉에 의해 대기온도 이상으로 히팅되는 제1 플레이트;

상기 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트;

상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부; 및

상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 축전부를 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예적 또 다른 양상에 따라, 광 입력 장치는,

무선 입력 인터페이싱 기능을 수행하기 위한 광 입력 회로를 수용하는 하우징;

상기 하우징의 상부표면에 설치되어 사용자 바디와의 접촉에 의해 대기온도 이상으로 히팅되는 제1 플레이트;

상기 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트;

상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부; 및

상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 광 입력 회로의 구동전원으로서 공급하는 슈퍼 커패시터를 포함한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예적 또 다른 양상에 따라, 무선 마우스 장치의 전력 공급방법은,

흡열하는 제1 플레이트와 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트의 사이에 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부를 무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용하는 하우징에 설치하고,

상기 제1 플레이트가 마우스 사용자의 손과 접촉될 때 손의 온도를 흡열하고,

상기 열전 발전소자부를 통해 전기를 생성하고,

상기 생성된 전기를 슈퍼 커패시터에 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 단계들을 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예적인 구성에 따르면, 사용자의 체온에 의해 발생되는 열을 제백 효과를 일으키는 열전 발전에 이용하므로 노 배터리 타입의 무선 마우스 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열전발전 무선 마우스 장치의 개략적 형태도이다.
도 2는 도 1에 따른 열전발전 무선 마우스 장치의 전원 발생 및 저장장치의 블록도이다.
도 3은 도 1에 따른 장치의 마우스 회로의 개략적 블록도이다.
도 4는 도 2에 따른 구체적 구현 예시도이다.
도 5는 도 2 또는 도 4 내의 슈퍼 커패시터의 구현 예시도이다.
도 6은 도 4의 응용 구현 예시도이다.
도 7은 도 1에 따른 장치의 사용 예시도이다.

위와 같은 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다 라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다.

또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가급적 나타내고 있다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐, 타의 소자나 기능블록들이 더 구비될 수 있다.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함될 수 있으며, 무선 마우스 장치의 기본적 동작과 내부의 회로 블록에 관한 세부는 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않음을 유의(note)하라.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열전발전 무선 마우스 장치의 개략적 형태도이다.

열전발전 무선 마우스 장치(1000)는 무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용하는 케이스로서의 하우징(61)을 포함한다.

상기 하우징(61)은 하부 하우징(51)과 상부 하우징(71)을 포함할 수 있다.

상기 하부 하우징(51)의 내부에는 상기 마우스 회로가 탑재된다.

상기 상부 하우징(71)은 무선 마우스 장치를 구성하기 위해 사용자의 손에 잡혀지기 좋은 형태로 이루어지며 상기 하부 하우징(51)과 끼워 맞춤의 형태로 결합된다. 보다 완전한 결합을 위해 나사 고정, 본딩 고정이나 고주파 접합이 수행될 수 있다.

도 1에서 상기 상부 하우징(71)의 표면 상부에는 복수의 돌출된 형상의 접촉부(202)들이 형성된다. 상기 접촉부(202)는 사용자의 체온을 쉽게 많이 흡열하는 구조를 가지기 위해 알루미늄 계열의 재질 표면이 에칭 공정을 통해 엠보싱 처리되어질 수 있다. 결국, 사용자의 손바닥과 접촉면을 최대화하기 위한 구조로 상기 상부 하우징(71)의 표면 상부의 굴곡을 따라 형성된다.

도 1의 열전발전 무선 마우스 장치는 도 2와 같은 전원 발생 및 저장장치를 가질 수 있다.

도 2는 도 1에 따른 열전발전 무선 마우스 장치의 전원 발생 및 저장장치의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 전원 발생 및 저장장치는 제1 플레이트(200), 열전 발전소자부(100), 제2 플레이트(220), 열전에너지 하베스팅 회로부(300), 및 축전부(400)를 포함한다.

도 2에서 상기 제1 플레이트(200)를 제외한 나머지 기능 블록들은 도 1의 하우징(61)내부에 수용될 수 있다.

결국, 상기 하우징(61)은 무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 수용할 뿐만 아니라, 도 2의 제1 플레이트(200)이외의 나머지 기능 블록들(100,220,300,400)을 내부적으로 수용한다.

상기 제1 플레이트(200)는 상기 하우징(61)의 상부표면에 설치되어 사용자 접촉열에 의해 히팅된다. 상기 제1 플레이트(200)는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 표면이 엠보싱 처리된 복수의 접촉부(202)들을 가질 수 있다.

상기 제2 플레이트(220)는 상기 하우징(61)의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행한다. 상기 제2 플레이트(220)는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 히트 싱크 형태의 냉각핀들을 복수로 가질 수 있다.

상기 열전 발전소자부(100)는 상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행한다. 상기 열전 발전소자부(100)는 pn 접합 다이오드가 복수로 구성된 반도체 모듈을 포함할 수 있다.

상기 축전부(400)는 슈퍼 커패시터로서 구현 가능하며 상기 열전 발전소자부(100)에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급한다. 상기 축전부(400)는 ELDC(Electric Double Layer Capacitor)타입의 슈퍼 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 축전부(400)는 2장의 전류수집 기판들 사이에 설치된 세퍼레이트를 기준으로 상하로 나뉘어진 폴리머층을 가질 수 있다.

한편, 사안에 따라, 상기 슈퍼 커패시터는 고체 전해질에 나노선(nano wire)을 섞고 이를 산화흑연 층간에 삽입하여 전극을 형성한 다음, 상기 나노선을 녹여서 이온이 잘 통과되도록 하는 이동경로를 형성하여, 그래핀 표면에 이온이 흡착되도록 한 구조일 수 있다. .

열전에너지 하베스팅 회로부(300)는 상기 열전 발전소자부(100)에 의해 생성되는 전기를 받아 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 행하여 상기 축전부(400)로 제공할 수 있다. 필요에 따라, 상기 열전에너지 하베스팅 회로부(300)는 생략될 수도 있다.

도 2에서, 상기 제1 플레이트(200)와 열전발전 소자부(100)의 사이에는 제조의 편의성을 위해 열전도성 박막층(150)이 개재될 수 있다. 또한, 상기 제2 플레이트(220)와 열전발전 소자부(100)의 사이에도 제조의 편의성을 위해 열전도성 박막층(250)이 개재될 수 있다.

도 3은 도 1에 따른 장치의 마우스 회로의 개략적 블록도이다.

도 3의 마우스 회로는 블루투스 통신 방식을 이용하며 광센서를 탑재하는 무선 광 마우스 회로의 예를 보여준다.

도 3을 참조하면, 마우스 회로는 도 2의 슈퍼 커패시터(400)에 대응되는 축전부(10), 상기 축전부(10)의 출력 전압을 각 회로 블록에서 필요로 하는 정전압(VCC)으로 레귤레이팅하는 정전압 발생부(20), 블루투스 방식으로 무선 연결된 컴퓨터와 무선 신호를 송수신하는 블루투스 모듈부(30), 버튼부(50)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)의 출력신호를 체크하여 소정 주기마다 버튼 및 위치 인식 신호를 상기 블루투스모듈부(30)를 통해 컴퓨터로 송출하며 상기 버튼부(50)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로부터의 신호출력이 소정 시간 이상 없을 때 전원제어부(80)로 전원오프신호를 출력하는 제어부(40)를 포함한다.

상기 버튼부(50)는 상기 정전압 발생부(20)로부터 전원을 공급받으며 사용자의 조작에 의하여 온/오프신호를 출력하는 하나 이상의 버튼을 구비한다.

상기 마우스휠부(60)는 사용자의 조작으로 회전 동작을 행한다.

상기 광센서부(70)는 설정된 파장의 빛을 방사하고 반사되어온 빛을 수광하여 마우스의 움직임을 감지한다.

또한, 상기 마우스 회로는 상기 버튼부(50)로부터 버튼 온신호가 발생되면 상기 정전압 발생부(20)로부터의 출력전원을 버튼부(50)를 제외한 나머지 회로블록들로 인가하고, 제어부(40)로부터 수신되는 전원오프신호에 응답하여 상기 버튼부(50)를 제외한 나머지 회로블록들로 인가되는 상기 출력전원을 차단시키는 전원제어부(80)를 포함한다.

무선 마우스에서의 무선 입력 기능을 위한 동작은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

축전부(10)로부터 출력된 직류 전원은 정전압 발생부(20)에 의하여, 레벨 안정화되어 일정한 전압 레벨로 유지되고, 일정한 전압 레벨로 안정화된 전압은 전원 제어부(80) 및 버튼부(50)로 인가된다. 전원 제어부(80)는 제어부(40) 또는 버튼부(50)로부터 인가되는 전원 제어신호에 따라서 동작한다. 전원 제어부(80)는 상기 버튼부(50)를 제외한 나머지 회로블록들, 즉, 제어부(40)와 블루투스 모듈부(30)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)에 정전압 발생부(20)로부터의 출력 전원을 공급하거나 차단시킨다.

초기 전원의 인가시에는, 정전압 발생부(20)로부터 출력된 전원이 블루투스모듈부(30)와 제어부(40)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로 인가된다. 이 경우에, 버튼부(50)로는 정전압발생부(20)로부터 전원이 직접 인가된다.

따라서, 제어부(40)는 블루투스 모듈부(30)를 제어하여, 컴퓨터와의 연결설정을 완료한 후, 버튼부(50)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로부터 출력된 신호를 소정주기마다 마우스 데이터로 변환하고 이를 블루투스 듈부(30)로 출력한다.

상기와 같이 출력된 마우스 이터는 블루투스 모듈부(30)에 의하여 무선신호에 실려 컴퓨터로 전송된다. 이때, 마우스 장치가 소정 시간 이상 사용되지 않는 경우, 즉, 버튼부(50)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로부터 출력되는 신호가 소정 시간 이상 없을 경우, 제어부(40)는 전원제어부(80)로 전원오프신호를 출력하고, 상기 전원오프신호에 의하여 전원제어부(80)는 블루투스 모듈부(30)와 제어부(40)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로 인가되는 전원을 차단시킨다.

상기 상태에서는, 정전압 발생부(20)로부터 직접 전원을 인가 받는 버튼부(50)를 제외한 나머지 기능 블록들, 즉 블루투스 모듈부(30)와 제어부(40)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)는 동작하지 않으며, 동작하지 않는 만큼의 전류소모가 감소된다.

이때, 버튼부(50)는 정전압발생부(20)로부터 전원이 계속 인가되는 상태이며, 따라서, 사용자가 버튼부(50)에 구비된 임의의 버튼을 누르는 경우, 상기 버튼부(50)로부터 소정의 버튼신호가 전원 온 신호로서 전원제어부(80)에 인가된다.

따라서, 전원 제어부(80)는 상기 버튼부(50)의 전원 온 신호에 의하여 동작하여 정전압 발생부(20)의 출력전원을 블루투스모듈부(30)와 제어부(40)와 마우스휠부(60)와 광센서부(70)로 인가한다. 이에 따라 마우스 장치가 다시 활성화된다.

이와 같이, 버튼부(50)의 조작에 의해 셀프 웨이크업(self-wakeup)되도록 함으로써, 제어부(40)나 광센서부(70)등에 전원을 인가할 필요가 없으며, 그 만큼의 전류소모가 감소될 수 있다.

도 3의 동작은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 인체와의 접촉에 의해 발생된 온도와 대기 온도 간의 차이를 이용하여 제백 효과에 의한 열전발전을 행하고 마우스 회로의 구동을 위한 전기 에너지를 도 3의 축전부(10)에 저장하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

도 4는 도 2에 따른 구체적 구현 예시도이다.

도 4를 참조하면, 하우징(61)의 외부에는 복수의 접촉부(202)들이 형성된 제1 플레이트(200)가 형성된 단면 구조가 보여진다. 상기 제1 플레이트(200)는 알루미늄 계열의 재질로 이루어진 박판일 수 있으며 상부 표면이 인체 접촉에 의한 열전달 효율향상을 위해 딤플 돌기형으로 제작될 수 있다. 즉, 골프공의 외부 표면형태와 같이 돌기 형태 즉 요철 형태를 갖는 표면 구조에 의해 손바닥과의 접촉 면적이 최대화될 수 있다.

상기 하우징(61)의 내부에는 열전 발전소자부(100) 및 상기 제2 플레이트(220)가 설치된다. 상기 제2 플레이트(220)는 상기 하우징(61)의 내부에서 열방출 기능을 수행하기 위해 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 히트 싱크 형태의 냉각핀(222)들을 복수로 가질 수 있다. 상기 히트 싱크 형태의 냉각핀(22)들은 포토 에칭공정을 통해 형성될 수 있다.

도 4에서, 상기 제2 플레이트(220)의 냉각 기능을 높이기 위한 자연대류 열전달 플로우 봉(302)이 복수로 설치될 수 있다. 상기 자연대류 열전달 플로우 봉(302)은 외부의 대기온도를 상기 냉각핀(222)들에 공급하여 상기 제2 플레이트(220)의 냉각 기능이 최대화되도록 한다. 상기 열전달 플로우 봉(302)의 재질도 열전달 성능이 우수한 알루미늄 계열로 구현될 수 있다.

상기 열전 발전소자부(100)는 상기 제1,2 플레이트들(200,220) 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하기 위해 pn 접합 다이오드가 복수로 구성된 반도체 모듈로 구현될 수 있다.

p형 반도체(108)와 n형 반도체(110)는 고온 전극(106)을 서로 연결되어 하나의 단위 pn 접합 다이오드를 형성한다. p형 반도체(108)의 저온 전극(104)은 전원라인(L10)을 통해 슈퍼 커패시터(400)의 + 전극 단자와 연결되고, n형 반도체(110)의 저온 전극은 전원라인(L20)을 통해 슈퍼 커패시터(400)의 - 전극 단자와 연결된다.

상기 열전 발전 소자부(100)는 두 장의 금속판 또는 반도체 판으로 구성되어 제백 효과에 의한 기전력을 발생하는 소자이다. 제백 효과를 발생하는 소자는 금속 또는 반도체의 양 끝을 접합하고 거기에 온도 차를 주어 열기전력을 일으키는 회로 소자를 의미한다. 이 제백 효과(또는 현상)은 1821년에 T. Seebeck이 Cu와 Bi 또는 Sb에 대하여 발견하였다. 열기전력을 측정하여 온도로 환산하는 열전대식 온도계는 공업적으로도 널리 이용되고 있고, 고온에서 극저온까지 각종 열전대이 개발되어 있다. 온도계측용의 열전대에는 은-금(철 첨가), 크로멜-금(철 첨가), 구리-콘스탄탄, 크로멜-콘스탄탄, 크로멜-알루멜, 백금ㆍ로듐-백금, 텅스텐-텅스텐 레늄 등, 여러 가지가 있다. 한편 반도체는 금속에 비해서 열전능(제벡 계수)이 1000배나 크기 때문에 이것을 사용한 열전기 발전기는 효율이 상대적으로 높은 편이다.

결국, 제백 효과는 간단히 말해 펠티어 효과와는 반대되는 효과로서, 양면에 온도 차를 주면 전기가 생성되는 현상이다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 플레이트(200)의 후면에 열전도 절연막을 코팅한 후에 포토 에칭공정으로 전극을 배치한다. 또한, 박막공정 스퍼터링 공법을 이용하여 p형 반도체(108)와 n형 반도체(110)를 코팅한 후 포토 에칭공정을 통해 상기 전극에 pn 접합 다이오드 패턴이 형성되도록 한다.

제1 플레이트(200)의 온도가 인체의 온도 예를 들어 36도씨로 되고, 제2 플레이트(220)의 온도가 실내온도 예를 들어 24도씨로 되면, 약 10도씨 이상의 온도 차이에 의해 제백 효과에 의한 기전력이 발생된다. 0.5mW 정도의 기전력은 축전부(400)로 제공되어 계속적으로 충전된다. 한편, 초기 출하 시에 축전부(400)는 완전히 충전된 상태로 되어 있으며, 상기한 바와 같이 열전 발전에 의해 생성된 전기는 누적적으로 저장된다.

한편, 도 2에서의 열전에너지 하베스팅 회로부(300)는 도 4에서는 생략되었다. 열전에너지 하베스팅 회로부(300)가 도 4에서 하우징(61)의 내부에 설치되는 경우에 상기 열전 발전소자부(100)에 의해 생성되는 전기를 받아 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어가 행해진 후 상기 축전부(400)로 제공될 수 있다.

MPPT 제어는 개방전압과 MPP(Maximum Power Point) 전압간의 비례관계를 이용하여, 파일럿(pilot) 셀로 하여금 주(main) 셀의 MPP를 실시간 추적할 수 있도록 설계할 수 있다.

도 4에서, 상기 제1 플레이트(200)의 하부와 열전발전 소자부(100)의 상기 고온 전극(106)들 사이에는 열전도성 박막층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 플레이트(220)의 상부와 열전발전 소자부(100)의 상기 저온 전극(104)들 사이에도 열전도성 박막층(250)이 형성될 수 있다.

상기 축전부(400)는 슈퍼 커패시터로서 구현 가능하며 상기 열전 발전소자부(100)에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급한다. 상기 축전부(400)는 ELDC(Electric Double Layer Capacitor)타입의 슈퍼 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 축전부(400)는 도 5에서 보여지는 바와 같이 2장의 전류수집 기판들 사이에 설치된 세퍼레이터를 기준으로 상하로 나뉘어진 폴리머층을 가질 수 있다.

도 4에서 기판(500)의 상부에는 마우스 회로(520)와 무선 마우스 장치의 전원 발생 및 저장장치를 위한 기능 회로(510)가 탑재될 수 있다.

도 5는 도 2 또는 도 4 내의 슈퍼 커패시터의 구현 예시도이다.

도 5를 참조하면, 축전부(400)로서 구현된 슈퍼 커패시터는 2장의 전류수집 기판들 사이에 설치된 세퍼레이터를 기준으로 상하로 나뉘어진 폴리머층을 갖는다.

도 5에서 레이어 L210은 하부 전류 수집 기판을 나타내고, 레이어 L250은 상부 전류 수집 기판을 가리킨다. 레이어 L230은 상기 세퍼레이터를 나타낸다.

레이어 L220은 이온 저장을 위한 하부 폴리머층을 가리키고, 레이어 L240은 이온 저장을 위한 상부 폴리머층을 나타낸다.

도 6은 도 4의 응용 구현 예시도이다.

도 6을 참조하면, 제1,2 플레이트들(200,220)과 열전발전 소자부(100)는 마우스 장치의 상부 하우징의 굴곡 형상에 따라 위로 볼록한 형태를 가지도록 제조될 수 있다. 예를 들어 제2 플레이트(200)의 두께가 3밀리미터라고 할 경우에 참조부호 A10에서 보여지는 바와 같이 T12은 3밀리미터이다. 또한, 제1 플레이트(200)와 열전발전 소자부(100)를 합한 두께도 3밀리미터라고 할 경우에 참조부호 A10에서 보여지는 바와 같이 T10도 3밀리미터이다. 참조부호 A10에서는 마우스 장치의 상부 표면이 위로 볼록한 형태로 된 것을 도식적으로 나타내고 있다.

한편, 참조부호 B10에서는 제1 플레이트(200)의 표면에 형성된 접촉부(202)의 평면 형상의 일부가 예시적으로 보여진다. 요철 형상의 상부 표면에 의해 인체의 체온이 흡열되어 최적으로 상기 열전발전 소자부(100)의 고온 전극부에 전달될 수 있다.

도 7은 도 1에 따른 장치의 사용 예시도이다.

도 7을 참조하면, 무선 마우스 장치(1000)는 사용자의 손(2)에 의해 잡혀져서, 사용자의 체온을 제1 플레이트를 통해 흡열한다. 따라서, 열전 발전 소자부(100)를 통해 열전발전이 일어나 전기가 생성된다. 생성된 전기는 축전부(400)에 저장되고 마우스 회로의 구동전원으로서 공급되므로, 자가발전 타입의 무선 마우스 장치가 구현된다.

이상에서와 같이 도면과 명세서를 통해 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이, 열전발전 소자부나 무선 마우스 장치의 내부 구성, 세부적 구조 및 형태를 다양하게 변경 및 변형할 수 있을 것이다.

100: 열전발전 소자부
200: 제1 플레이트
220: 제2 플레이트
300: 축전부

Claims (15)

1. 하부 하우징 및 상부 하우징을 포함하고, 무선입력 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 상기 하부 하우징에 탑재된 기판의 상부에서 수용하는 하우징;
   상기 상부 하우징의 상부표면에 설치되어 사용자 접촉열에 의해 히팅되는 제1 플레이트;
   알루미늄 계열의 재질로 형성되고 히트 싱크 형태의 냉각핀들을 복수로 가지며, 상기 상부 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트;
   상기 제2 플레이트의 상기 냉각핀들과 접촉되도록 설치된 자연대류 열전달 플로우 봉;
   pn 접합 다이오드가 복수로 구성된 반도체 모듈을 포함하며, 상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부; 및
   상기 마우스 회로의 상부에 탑재되며 상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 축전부를 포함하며,
   상기 제1 플레이트의 하부와 상기 반도체 모듈의 고온 전극들 사이, 그리고 상기 제2 플레이트의 상부와 상기 반도체 모듈의 저온 전극들 사이에는 열전도성 박막층이 각기 개재되고,
   상기 고온 전극들은 상기 제1 플레이트의 하부에 개재된 상기 열전도성 박막층의 하부에서 포토 에칭공정에 의해 제조되고, 상기 pn 접합 다이오드의 패턴은 상기 고온 전극들에 박막공정 스퍼터링 공법으로 코팅된 후 포토 에칭공정에 의해 형성되는 무선 마우스 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 플레이트는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 표면이 엠보싱 처리된 무선 마우스 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 축전부는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)타입의 커패시터를 포함하는 무선 마우스 장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 축전부는 2장의 전류수집 기판들 사이에 설치된 세퍼레이트를 기준으로 상하로 나뉘어진 폴리머층을 갖는 무선 마우스 장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 받아 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어를 행하여 상기 축전부로 제공하는 열전에너지 하베스팅 회로부를 더 구비하는 무선 마우스 장치.
   
8. 하부 하우징 및 상부 하우징을 포함하고, 블루투스 통신을 통해 사용자 입력 인터페이싱 기능을 수행하기 위한 마우스 회로를 상기 하부 하우징에 탑재된 기판의 상부에서 수용하는 하우징;
   상기 상부 하우징의 상부표면에 상기 하우징과 일체형으로 설치되어 사용자 바디와의 접촉에 의해 대기온도 이상으로 히팅되는 제1 플레이트;
   알루미늄 계열의 재질로 형성되고 히트 싱크 형태의 냉각핀들을 복수로 가지며, 상기 상부 하우징의 내부에 설치되어 열방출 기능을 수행하는 제2 플레이트;
   상기 제2 플레이트의 상기 냉각핀들과 접촉되도록 설치된 자연대류 열전달 플로우 봉;
   pn 접합 다이오드가 복수로 구성된 반도체 모듈을 포함하며, 상기 제1,2 플레이트들 간의 온도 차에 의한 제백 효과를 이용하여 열전 발전을 수행하는 열전 발전소자부; 및
   상기 마우스 회로의 상부에 탑재되며 상기 열전 발전소자부에 의해 생성되는 전기를 저장하여 상기 마우스 회로의 구동전원으로서 공급하는 축전부를 포함하며,
   상기 제1 플레이트의 하부와 상기 반도체 모듈의 고온 전극들 사이, 그리고 상기 제2 플레이트의 상부와 상기 반도체 모듈의 저온 전극들 사이에는 열전도성 박막층이 각기 개재되고,
   상기 고온 전극들은 상기 제1 플레이트의 하부에 개재된 상기 열전도성 박막층의 하부에서 포토 에칭공정에 의해 제조되고, 상기 pn 접합 다이오드의 패턴은 상기 고온 전극들에 박막공정 스퍼터링 공법으로 코팅된 후 포토 에칭공정에 의해 형성되는 무선 마우스 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 플레이트는 알루미늄 계열의 재질로 형성되고 딤플 표면 형태를 갖는 무선 마우스 장치.
   
10. 삭제
11. 제8항에 있어서, 상기 축전부는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)타입의 커패시터나 리차지블 배터리를 포함하는 무선 마우스 장치.
    
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