KR101796446B1 - 배터리 안전 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스는, 배터리가 내장되는 금속 케이스부, 배터리의 이탈을 차단하는 덮개부, 그리고 배터리를 지지하는 이격부를 포함할 수 있다. 금속 케이스부는 사각 형상으로 패킹된 복수의 원통형 배터리가 내장되도록 마련되며, 상부에 출입구를 갖는다. 이러한 금속 케이스부는 주로 철재 혹은 알루미늄 재질을 압출 성형하여 제작될 수 있다. 금속 케이스부는 내장되는 배터리의 폭발에 대비한 것으로서, 리튬 이온 전지는 폭발성이 있고, 폭발 시 발화 가능한 물질에 대해 화재를 일으킬 수 있으나, 금속 케이스부에 내장되는 경우에는 폭발에 대한 화재 가능성이 현저히 줄어들게 된다.

Description

배터리 안전 케이스{BATTERY SAFETY CASE}
본 발명은 배터리 안전 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 이온 배터리와 같은 폭발 가능성이 있는 배터리를 수용할 수 있는 배터리 안전 케이스에 관한 것이다.
전지는 물질들 사이의 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 장치이다. 이러한 전지는 카메라·시계·휴대 전화 등 생활 곳곳에서 매우 중요하게 사용되고 있으며, 그 모양과 종류 또한 매우 다양하다.
전지의 기본 원리는 두 금속의 이온화 경향의 차이를 이용하는 것이다. 전지는 한 번 사용하고 버리는 1차 전지와 재충전해서 다시 사용할 수 있는 2차 전지로 나눌 수 있다. 1차 전지의 대부분은 (-)극으로 아연 금속을 사용한다. 1차 전지는 매우 흔하게 사용되는데, 값도 싸고 이온화 경향이 커서 오랜 시간 많은 에너지를 사용할 수 있기 때문이다.
2차 전지의 경우 충전할 때 아연 주변에 불순물이 많이 생기고 변형도 쉽게 이루어지기 때문에 아연 금속을 사용하지 않는다. 초기에 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지를 많이 사용했으나, 메모리 효과가 있으며 가격이 비싸고 에너지 밀도가 높지 않다는 단점이 있었다.
현재는 에너지 밀도가 크고 소형화가 가능한 리튬계 2차 전지가 많이 쓰이고 있다. 리튬계 전지는 통상 리튬 이온 전지가 많이 사용된다. 리튬 이온 전지는 에너지 저장량이 많고, 충전 시간이 짧아 각종 소형 전자기기와 이동을 위한 운송장치의 동력원 및 각종 기계 장치들의 모터 구동 전원으로 사용된다.
일 예로 전기 차량에 사용되는 리튬 이온 전지는 원통형 리튬 이온 전지를 병렬로 연결하여 것이 많이 사용되며, 안마기의 구동 전원으로 사용되는 리튬 이온 전지도 원통형 리튬 이온 전지를 몇 개를 패킹한 것이 사용된다.
리튬 이온 전지는 사용 혹은 충전 중에 폭발할 위험이 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 폭발 방지 회로를 전지팩에 추가하기도 한다. 하지만 원천적으로 리튬 이온 전지의 폭발을 봉쇄하기는 쉽지 않다.
상기의 안마기 등은 가연성 물체인 스폰지폼, 플라스틱 케이스, 레자 또는 천(직물) 원단 등이 사용되어 구성되므로, 리튬 이온 전지가 폭발하는 경우 곧바로 화재로 이어질 수 있다.
이처럼 기존의 리튬 이온 전지가 발화가 잘 되는 물질을 포함하는 요소들과 함께 장치를 구성하는 경우에는, 리튬 이온 전지의 폭발시에 화재를 일으킬 수 있는 위험성이 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 리튬 이온 전지가 발화성이 있는 물질을 포함하는 요소들과 함께 장치를 구성하는 경우에 1차적인 폭발 위험과 폭발에 따른 2차 피해를 차단하며, 폭발에 의한 화재를 사전에 방지할 수 있는 배터리 안전 케이스를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스는, 사각 형상으로 패킹된 복수의 원통형 배터리가 내장되도록 마련되며, 출입구를 갖는 금속 케이스부; 상기 금속 케이스의 출입구에 위치하여 상기 출입구를 차단하는 덮개부; 및 상기 금속 케이스의 내벽부에 대해 상기 상기 원통형 배터리를 지지하여 이격시키는 이격부를 포함한다.
상기 이격부는 상기 금속 케이스의 양측에 배치되어 상기 원통형 배터리를 지지하는 복수의 이격부재를 포함하며, 상기 이격부재는 상기 금속 케이스부의 상부에서 하부로 길게 배치될 수 있다.
상기 금속 케이스부는, 상기 패킹된 복수의 원통형 배터리에 대응하는 넓적한 형상으로서, 전면부와 후면부가 넓적하고 평평하며, 상기 전면부와 후면부를 연결하는 양쪽 측부가 둥글게 형성되되, 상기 이격부재는 상기 양쪽 측부에 상하 방향으로 배치되며, 상기 양쪽 측부로부터 동일한 높이로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 덮개부는 상기 금속 케이스부의 출입구를 폐쇄하는 커버; 및 상기 커버에서 절곡되어 상기 금속 케이스부를 둘러싸면서 배치되는 커버 홀더를 포함하며, 상기 커버의 양쪽 측부에는 상기 금속 케이스부와 상기 덮개부의 상호 결합을 위한 체결 나사가 위치하며, 상기 커버의 상기 양쪽 측부의 체결 나사 사이에는 길게 복수의 홈부가 마련될 수 있다.
상기 커버에는 상기 금속 케이스부의 내부에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배기구가 마련될 수 있다.
상기 금속 케이스부의 외부를 둘러싸는 하나 이상의 외부 케이스부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예는, 배터리팩을 금속 케이스부로 둘러싸면서 양쪽 부분을 금속 케이스부의 내벽부에 대해 이격 지지하여 발생된 기체의 통로를 마련함으로써 리튬 이온 전지가 발화성이 있는 물질을 포함하는 요소들과 함께 장치를 구성하는 경우에, 1차적인 폭발 위험과 폭발에 따른 2차 피해를 차단하며, 폭발에 의한 화재를 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스의 입체도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 덮개부의 분해도이다.
도 4는 도 3의 완전 분해도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전 케이스의 분해도이다.
도 6 내지 8은 본 발명이 적용될 수 있는 배터리들의 종류를 예시하는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 일 실시예에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시예로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
도면의 방향과 위치는 XYZ 직교 좌표계를 상정하여 설명하며, 상하좌우는 XY좌표 평면계와 일치하며, 전후좌우는 YZ좌표의 평면계와 일치하는 것으로 상정한다. 실시예들의 도면에서 하부 요소들이 설명되지 않은 각각의 유닛, 모듈, 부, 부재는 각기 부여된 기능을 갖기 위한 통상적인 하부 요소들을 포함하는 것으로 상정하며, 도면에 도시된 하부 요소들에 제한하진 않는다. 도시되었으나 통상적으로 설명이 생략된 구성 요소들은 실시예들에 포함된 것으로 이해되어야 한다.
사용되는 용어들은 특별히 정의된 용어를 제외하고는 통상적인 한자, 국어 혹은 영어의 사전적인 의미 혹은 해당 분야에서 사용되는 용어와 부합하는 속성을 가진 것으로 이해되어야 한다. "포함한다, 구성된다, 또는 구비한다"는 다른 구성요소들을 더 가질 수 있음을, "고정 및 구속된다"는 이동과 움직임이 제한됨을, "회전 및 힌지"는 대상 객체의 일부 혹은 전부가 회전하여 이동될 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스의 입체도이며, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 덮개부의 분해도이며, 도 4는 도 3의 완전 분해도이다. 이들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스의 주요 구성 요소들을 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스(100)는, 배터리가 내장되는 금속 케이스부(110), 배터리의 이탈을 차단하는 덮개부, 그리고 배터리를 지지하는 이격부(115)를 포함할 수 있다.
금속 케이스부(110)는 대략 사각 형상으로서, 배터리 패키지(105)가 내장되도록 마련되며, 상부에 출입구를 갖는다. 이러한 금속 케이스부(110)는 주로 철재 혹은 알루미늄 재질을 압출 성형하여 제작할 수 있다.
금속 케이스부(110)는 내장되는 배터리의 폭발에 대비한 것이다. 리튬 이온 전지는 폭발성이 있고, 폭발 시 발화 가능한 물질에 대해 화재를 일으킬 수 있으나, 금속 케이스부(110)에 내장되는 경우에는 폭발에 대한 화재 가능성이 현저히 줄어들게 된다.
덮개부(119)는 금속 케이스부(110)의 출입구에 위치하여 출입구를 차단하는 것이다. 이러한 덮개부(119)는 금속 케이스부(110)와 동일한 재질로 제작될 수 있으며, 출입구의 형상에 상응하는 형상을 가질 수 있다.
배터리 패키지(105)는 원통형 배터리들이 나란하게 배치되어 패킹된 것으로서, 출입구를 통해 금속 케이스부(110)의 내부로 배치될 수 있다. 이때 덮개부(119)는 금속 케이스부(110)의 출입구를 차단하여 내장된 배터리 패키지(105)의 이탈을 차단할 수 있다.
배터리 패키지(105)는 금속 케이스부(110)의 내벽부에서 이격부(115)에 지지된다. 이러한 이격부(115)는 금속 케이스의 내벽부에 대해 배터리 패키지(105)를 지지하여 이격시킬 수 있는 것으로서, 배터리에서 발생되는 가스들은 이격부(115)에 의해 형성되는 틈새를 통해 배기될 수 있다.
이러한 이격부(115)는 금속 케이스부(110)의 양측에 배치되어 배터리 패키지(105)를 지지하는 복수의 이격부재(116)를 포함하며, 이격부재(116)는 금속 케이스부(110)의 상부에서 하부로 길게 배치될 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스(100)는, 리튬 이온 전지가 발화성이 있는 물질을 포함하는 요소들과 함께 장치에 구성되어 사용되는 경우에 금속으로 이루어진 금속 케이스부(110)와 덮개부(119)에 의해 배터리의 1차적인 폭발 위험과 폭발에 따른 2차 피해를 차단하여, 폭발에 의한 화재를 봉쇄할 수 있으며, 전지에서 발생되는 가스를 이격부(115)를 통해 원활하게 배기시켜 폭발 위험을 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스(100)의 주요한 구성요소들의 세부 구성과 작동 구조에 대해 상세하게 설명한다. 후술되는 세부 구성과 작동 구조는 본 발명의 일 실시예에 불과하다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 케이스부(110)는, 배터리 패키지(105)에 대응하는 넓적한 형상으로서, 전면부와 후면부가 넓적하고 평평하며, 전면부와 후면부를 연결하는 양쪽 측부가 둥글게 형성될 수 있다.
리튬 이온 원통형 배터리들이 패킹되어 마련된 배터리 패키지(105)는 상하부가 둥글고 단자가 있는 양쪽 측부가 평평한 형상일 수 있다. 이러한 배터리 패키지(105)의 형상의 대응하여 상기의 금속 케이스부(110)의 내부 공간이 마련될 수 있다.
배터리 패키지(105)는 전극부가 금속 케이스부(110)의 양측으로 배치되도록 금속 케이스부(110)의 출입구를 통해 내장될 수 있다. 이에 따라 배터리 패키지(105)의 단자가 있는 평평한 양쪽 측부는 이격부재(116)에 지지될 수 있다. 복수의 이격부재(116)는 배터리 패키지(105)의 패킹 소재 내부 단자부들을 지지하게 된다. 사용 중에 배터리 패키지(105)에서 가스가 발생되는 경우, 가스는 이격부재(116)들 사이의 틈새를 통해 상부에 있는 덮개부(119)를 통해 외부로 배기될 수 있다.
이러한 이격부재(116)는 양쪽 측부에 상하 방향으로 배치되며, 양쪽 측부로부터 동일한 높이로 돌출되어 형성됨으로써 배터리 패키지(105)의 평평한 양쪽 측부를 지지할 수 있다. 또한 복수의 이격부재(116)는 배터리 패키지(105)의 금속 케이스부(110)내부로 진입과 외부로 배출 시에 이동에 대한 마찰을 줄이게 된다.
덮개부(119)는 금속 케이스부(110)의 출입구를 폐쇄하는 커버(120)와 커버(120)에서 절곡되어 금속 케이스부(110)를 둘러싸면서 배치되는 커버 홀더(125)를 포함할 수 있다.
덮개부(119)는 커버 홀더(125) 측으로 금속 케이스부(110)의 상단부가 들어갈 수 있는 구조로 마련되며, 커버 홀더(125)에 의해 커버(120)가 금속 케이스부(110)의 상단부에 위치 고정될 수 있다.
커버(120)의 양쪽 측부에는 금속 케이스부(110)와 덮개부(119)의 상호 결합을 위한 체결 나사(127)가 위치하며, 커버(120)의 양쪽 측부의 체결 나사(127) 사이에는 길게 복수의 홈부(128)가 마련될 수 있다.
체결 나사(127)는 커버(120)의 양쪽 측부를 통해 금속 케이스부(110)의 상면부 양쪽에 있는 이격부재(116)들 사이로 결합될 수 있다. 그리고 복수의 홈부(128)는 커버(120)를 따라 길게 형성된 것으로서, 커버(120)의 강성을 높여 주며, 금속 케이스부(110)의 상부까지 배치되는 배터리 패키지(105)의 상부를 지지하게 된다.
한편 커버(120)에는 금속 케이스부(110)의 내부에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배기구(121)가 마련될 수 있다. 이러한 가스 배기구(121)는 배터리 패키지(105)의 단자 와이어(106)를 인출하는데 사용될 수 있다. 가스 배기구(121)로는 금속 케이스부(110)의 내부에서 발생되는 가스가 배기되므로, 금속 케이스부(110)의 내압 상승이 방지되어 폭발이 예방될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전 케이스(100)의 분해도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 케이스(100)는, 금속 케이스부(110)의 외부를 둘러싸는 하나 이상의 외부 케이스부(130)를 더 포함할 수 있다.
외부 케이스부(130)는 금속 케이스부(110)의 내부에서 가스 또는 불꽃이 외부로 배출되는 경로를 길게 할 수 있다. 이러한 외부 케이스부(130)는 가스 등 내부의 압력을 높일 수 있는 물질들은 외부로 원활히 배출시키면서, 불꽃과 같이 화재를 일으킬 수 있는 것들이 직접 외부로 노출되지 않도록 하는 구조를 마련할 수 있다.
한편 외부 케이스부(130)는 하나만 도시되어 있으나, 금속 케이스부(110)의 외부에서 케이스를 이중 또는 다중으로 구성하는 것으로서, 가스와 불꽃 등의 배출 경로를 길게 형성시키는 역할을 할 수 있는 것이다.
이러한 외부 케이스부(130)에는 도시되지 않았으나 외부 케이스용 덮개부가 마련될 수 있다. 덮개부는 상기 덮개부(119)와 같은 구조로 외부 케이스부(130)의 상부를 폐쇄할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
도 6 내지 8은 본 발명이 적용될 수 있는 배터리들의 종류를 예시하고 있다. 먼저 도 6은 현재 시중에서 사용되고 있는 인체의 어께부분을 안마하는 어께 안마기에 사용되는 배터리이고, 도 7은 인체의 눈(안구) 부분을 안마하는 눈 안마기에 사용되고 있는 배터리이며, 도 8은 스마트폰에 사용되고 있는 배터리이다. 본 발명의 기술적 사상은 도 6 내지 도 8에서 예시하고 있는 배터리들에도 적용가능한 것은 물론이며 그외 여러 배터리들에도 적용이 가능하다.
100: 배터리 안전 케이스 105: 배터리
106: 단자 와이어 110: 금속 케이스부
115: 이격부 116: 이격부재
119: 덮개부 120: 커버
121: 가스 배기구 125: 커버 홀더
127: 체결 나사 128: 홈부
130: 외부 케이스부

Claims (6)

  1. 가연성 물질을 포함하는 안마기에 사용되는 배터리를 수용하기 위한 배터리 안전 케이스로서,
    사각 형상으로 패킹된 복수의 원통형 배터리가 내장되도록 마련되며, 출입구를 갖는 금속 케이스부;
    상기 금속 케이스부의 출입구에 위치하여 상기 출입구를 차단하는 덮개부; 및
    상기 금속 케이스부의 내벽부에 대해 상기 원통형 배터리를 지지하여 이격시키는 이격부를 포함하며,
    상기 금속 케이스부는 알루미늄 재질로 이루어지고,
    상기 이격부는 상기 금속 케이스부의 양측에 배치되어 상기 원통형 배터리를 지지하는 복수의 이격부재를 포함하며, 상기 이격부재는 상기 금속 케이스부의 상부에서 하부로 길게 배치되어 배터리로부터 발산되는 열을 외부로 발산시키는 방열 기능을 발휘하며,
    상기 덮개부는 상기 금속 케이스부의 출입구를 폐쇄하는 커버 및 상기 커버에서 절곡되어 상기 금속 케이스부를 둘러싸면서 배치되는 커버 홀더를 포함하며,
    상기 커버에는 배터리에 의하여 상기 금속 케이스부의 내부에 발생되는 열 및 가스를 배출하기 위한 가스 배기구가 마련되고,
    상기 커버의 양쪽 측부에는 상기 금속 케이스부와 상기 덮개부의 상호 결합을 위한 체결 나사가 위치하며, 상기 커버의 상기 양쪽 측부의 체결 나사 사이에는 길게 복수의 홈부가 마련되어 원통형 배터리의 굴곡부를 가압하여 배터리를 안정적으로 지지하는 배터리 안전 케이스.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 케이스부는, 상기 패킹된 복수의 원통형 배터리에 대응하는 넓적한 형상으로서, 전면부와 후면부가 넓적하고 평평하며, 상기 전면부와 후면부를 연결하는 양쪽 측부가 둥글게 형성되되, 상기 이격부재는 상기 양쪽 측부에 상하 방향으로 배치되며, 상기 양쪽 측부로부터 동일한 높이로 돌출되어 형성되는 배터리 안전 케이스.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 금속 케이스부의 외부를 둘러싸는 하나 이상의 외부 케이스부를 더 포함하는 배터리 안전 케이스.
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