KR102144439B1 - 온도 차를 이용한 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도 차를 이용한 충전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온도 차를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가지고 배터리를 충전하는 것을 통해 배터리 충전을 위해 외부로 공급 받아야 하는 전력의 양을 줄여 에너지를 절약하는 온도 차를 이용한 충전 장치에 관한 것이다.

Description

온도 차를 이용한 충전 장치{Device for Charging using Temperature Difference}
본 발명은 온도 차를 이용한 충전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온도 차를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가지고 배터리를 충전하는 온도 차를 이용한 충전 장치에 관한 것이다.
종래 기술은 배터리를 충전하기 위해 외부로부터 전력을 공급받고 공급된 전력을 가지고 배터리를 충전한다.
따라서, 외부로부터 전력을 공급 받기 어려운 상황인 경우, 배터리를 전혀 충전할 수 없어, 매우 곤란한 상황이 발생할 수 있다.
이러한 곤란한 상황이 발생하는 것을 방지하는 것과 동시에 배터리 충전을 위해 공급받는 전력을 절약하는 필요를 충족하기 위함이다.
공개특허 10-2009-0037043
http://www.z-max.jp/peltier_kr/products/products2.html
본 발명이 해결하려는 과제는, 상기 필요를 충족하기 위한 것으로서, 외부로부터 공급 받는 전력 외에 온도 차이를 이용하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있게 하는 것이다.
본 발명은 온도 차를 이용한 충전 장치에 관한 것으로서, 온도 차를 이용한 충전 장치에 있어서, 외부와 내부의 온도차를 유지하고 온도차를 이용한 충전 장치의 내부 구성을 보호하는 본체부(100); 상기 본체부(100) 외부와 내부의 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 열전부(200); 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 배터리부(400)에 전력을 충전하고 상기 배터리부(400)에 충전된 전력의 사용을 제어하는 제어부(300); 및 상기 제어부(300)를 통해 상기 열전부(200)로부터 생산된 전력에 의해 충전되고 상기 제어부(300)를 통해 충전된 전력의 사용을 제어 받는 배터리부(400);를 포함한다.
이때, 상기 본체부(100)는, 하부본체부(120)와 함께 외부와 내부의 온도차를 유지하고 상기 온도차를 이용한 충전 장치의 상부를 보호하는 상부본체부(110); 상기 상부본체부(110)와 함께 외부와 내부의 온도차를 유지하고 상기 온도차를 이용한 충전 장치의 하부를 보호하는 하부본체부(120); 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 사용자가 상기 제어부(300)의 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 스위치부(130); 및 상기 제어부(300)에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리부(400)에 상기 제어부(300)를 통해 충전하도록 외부 전력을 공급받거나 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 상기 제어부(300)를 통해 외부로 출력하도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 외부연결부(140);를 포함한다.
또한 이때, 상기 열전부(200)는, 상기 본체부(100)에 상부와 하부의 외부에 노출되도록 쌍으로 배치되는 열극부(210); 상기 열극부(210)의 열에너지가 상기 본체부(100) 내부로 유입되지 않도록 상기 열극부(210)와 열전소자부(230)를 감싸는 단열부(220); 및 상기 열극부(210)의 쌍 사이에 배치되고 상기 열극부(210)의 쌍에 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 열전소자부(230);를 포함한다.
또한 이때, 상기 열전소자부(230)는, 상기 열전소자부(230)와 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자부(230)를 통해 생산된 전력을 상기 제어부(300)에 송전하는 전력입출력부(231);를 포함한다.
또한 이때, 상기 제어부(300)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력이나 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 공급된 전력 중 어느 하나 이상을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 충전제어부(310); 및 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하기 위해 상기 배터리부(400)를 제어하는 방전제어부(320);를 포함한다.
또한 이때, 상기 충전제어부(310)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 열충전부(311); 및 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 외부 전력을 공급 받아 상기 배터리부(400)를 충전하는 외부충전부(312);를 포함한다.
또한 이때, 상기 열충전부(311)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 안정화하는 정류부(311a);를 포함한다.
본 발명에 따르면 외부로부터 공급 받는 전력 외에 온도 차이를 이용하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 것을 통해 배터리 충전을 위해 외부로 공급 받아야 하는 전력의 양을 줄여 에너지를 절약 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 상부를 나타내기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 하부를 나타내기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 도 1의 A-A'의 단면도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 하부본체부(120)가 없는 경우 아래에서 온도 차를 이용한 충전 장치를 바라 볼 때 예시도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 열전부(200)를 나타내기 위해 도 3의 열전부(200)의 확대도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 블록도 이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 제어부(300)를 나타내기 위한 블록도 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 충전제어부(310)를 나타내기 위한 블록도 이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 열충전부(311)를 나타내기 위한 블록도 이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 예시도 이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 도 10의 단면도 이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 예시도 이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치에 관해 도 1 내지 12를 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 상부를 나타내기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 하부를 나타내기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 도 1의 A-A'의 단면도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 하부본체부(120)가 없는 경우 아래에서 온도 차를 이용한 충전 장치를 바라 볼 때 예시도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 열전부(200)를 나타내기 위해 도 3의 열전부(200)의 확대도 이다.
도 1 내지 5에 도시한 바와 같이, 온도 차를 이용한 충전 장치에 있어서, 외부와 내부의 온도차를 유지하고 온도차를 이용한 충전 장치의 내부 구성을 보호하는 본체부(100)와; 상기 본체부(100) 외부와 내부의 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 열전부(200)와; 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 배터리부(400)에 전력을 충전하고 상기 배터리부(400)에 충전된 전력의 사용을 제어하는 제어부(300)와; 상기 제어부(300)를 통해 상기 열전부(200)로부터 생산된 전력에 의해 충전되고 상기 제어부(300)를 통해 충전된 전력의 사용을 제어 받는 배터리부(400);로 이루어진다.
아울러, 상기 열전부(200)가 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 바람직한 실시 예는 제어백(Seebeck) 효과를 이용하는 것이다.
또한 아울러, 상기 열전부(200)는 온도차를 이용하여 전력을 생산하기도 하지만, 상기 배터리부(400)로부터 상기 제어부(300)를 통해 전원을 공급 받으면 펠티어 효과에 의해 상기 열극부(210) 쌍의 한쪽에서는 열에너지을 생성하고 다른 한쪽에서는 열에너지를 흡수한다.
또한 아울러, 상기 제어부(300)는 상기 열전부(200)에 전원을 공급하기 위해 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 제어하여 상기 열전부(200)에 공급할 수 있다.
또한 아울러, 상기 배터리부(400)의 바람직한 실시 예는 일반적인 충방전이 가능한 배터리를 사용하여 구성하는 것이다.
이때, 도 1 내지 2에 도시한 바와 같이, 상기 본체부(100)는, 하부본체부(120)와 함께 외부와 내부의 온도차를 유지하고 상기 온도차를 이용한 충전 장치의 상부를 보호하는 상부본체부(110)와; 상기 상부본체부(110)와 함께 외부와 내부의 온도차를 유지하고 상기 온도차를 이용한 충전 장치의 하부를 보호하는 하부본체부(120)와; 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 사용자가 상기 제어부(300)의 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 스위치부(130)와; 상기 제어부(300)에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리부(400)에 상기 제어부(300)를 통해 충전하도록 외부 전력을 공급받거나 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 상기 제어부(300)를 통해 외부로 출력하도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 외부연결부(140);로 이루어진다.
또한 이때, 도 3 내지 5에 도시한 바와 같이, 상기 열전부(200)는, 상기 본체부(100)에 상부와 하부의 외부에 노출되도록 쌍으로 배치되는 열극부(210)와; 상기 열극부(210)의 열에너지가 상기 본체부(100) 내부로 유입되지 않도록 상기 열극부(210)와 열전소자부(230)를 감싸는 단열부(220)와; 상기 열극부(210)의 쌍 사이에 배치되고 상기 열극부(210)의 쌍에 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 열전소자부(230);로 이루어진다.
아울러, 상기 단열부(220)의 바람직한 실시 예는 단열소재를 사용하는 것이다.
또한 아울러, 상기 열전소자부(230)의 바람직한 실시 예는 일반적인 열전소자를 사용하는 것이다.
또한 이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 열전소자부(230)는, 상기 열전소자부(230)와 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자부(230)를 통해 생산된 전력을 상기 제어부(300)에 송전하는 전력입출력부(231);로 이루어진다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 블록도 이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 제어부(300)를 나타내기 위한 블록도 이다.
또한 이때, 도 6 내지 7에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(300)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력이나 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 공급된 전력 중 어느 하나 이상을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 충전제어부(310)와; 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하기 위해 상기 배터리부(400)를 제어하는 방전제어부(320);로 이루어진다.
아울러, 상기 방전제어부(320)가 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하기 위해 상기 배터리부(400)를 제어하는 바람직한 실시 예는, 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하여 상기 온도차를 이용한 충전 장치에 전력이 필요한 내부 구성요소에 전력을 공급하거나, 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하여 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 상기 충전된 전력을 외부로 출력하거나, 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하여 상기 열전부(200)의 펠티어 효과에 의해 상기 열극부(210) 쌍의 한쪽에서는 열에너지을 생성하고 다른 한쪽에서는 열에너지를 흡수하도록 상기 열전부(200)에 전력을 공급하는 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 충전제어부(310)를 나타내기 위한 블록도 이다.
또한 이때, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 충전제어부(310)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 열충전부(311)와; 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 외부 전력을 공급 받아 상기 배터리부(400)를 충전하는 외부충전부(312);로 이루어진다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치의 열충전부(311)를 나타내기 위한 블록도 이다.
또한 이때, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 열충전부(311)는, 상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 안정화하는 정류부(311a);로 이루어진다.
아울러, 상기 정류부(311a)는 상기 열전부(200)가 생산한 전력이 불규칙적이기 때문에 상기 열전부(200)가 생산한 불규칙한 전력을 안정화하는 것으로, 일반적인 정류회로를 사용하여 구성된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 예시도 이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 도 10의 단면도 이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치를 나타내기 위한 예시도 이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 차를 이용한 충전 장치는, 도 10에 도시한 바와 같이 외부연결부(140)가 본체 상부에 돌출되어 있고, 도 11에 도시한 바와 같이 상기 상부에 돌출된 외부연결부(140)가 본체 하부로 연결되어 본체 하부에서는 본체 안으로 함몰되게 형성되어 있어, 도 12에 도시한 바와 같이 본 발명인 온도 차를 이용한 충전 장치를 쌓아 충전 장치들 간에 외부 충전을 병렬로 연결될 수 있게 할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.
100: 본체부
110: 상부본체부
120: 하부본체부
130: 스위치부
140: 외부연결부
200: 열전부
210: 열극부
220: 단열부
230: 열전소자부
231: 전력입출력부
300: 제어부
310: 충전제어부
311: 열충전부
311a: 정류부
312: 외부충전부
320: 방전제어부
400: 배터리부

Claims (7)

  1. 온도 차를 이용한 충전 장치에 있어서,
    상부본체부(110)와 하부본체부(120)가 결합되어 외부와 내부의 온도차를 유지하고, 온도차를 이용한 충전 장치의 내부 구성을 보호하며, 상하면이 평평하게 구성된 본체부(100);
    상기 본체부(100)의 중심에 끼워진 형태로 결합되고, 상기 본체부(100)의 상면 및 하면에 각각 노출되어 상기 본체부(100)의 상면 및 하면과 각각 연속된 평활면을 이루도록 배치된 상·하 열극부(210); 상기 상·하 열극부(210) 사이에 배치되고 상기 상·하 열극부(210)의 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 열전소자부(230); 상기 상·하 열극부(210)의 열에너지가 상기 본체부(100) 내부로 유입되지 않도록 상기 상·하 열극부(210)와 열전소자부(230)를 감싸는 단열부(220); 를 포함하여 구성된 열전부(200);
    상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 배터리부(400)에 전력을 충전하고 상기 배터리부(400)에 충전된 전력의 사용을 제어하는 제어부(300); 및
    상기 제어부(300)를 통해 상기 열전부(200)로부터 생산된 전력에 의해 충전되고 상기 제어부(300)를 통해 충전된 전력의 사용을 제어 받는 배터리부(400); 를 포함하고,
    상기 본체부(100)에는 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 사용자가 상기 제어부(300)의 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 스위치부(130); 및 상기 제어부(300)에 전기적으로 연결되고, 상기 배터리부(400)에 상기 제어부(300)를 통해 충전하도록 외부 전력을 공급받거나 상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 상기 제어부(300)를 통해 외부로 출력하도록 상기 본체부(100) 외부에 구성된 외부연결부(140); 가 구비되며,
    상기 외부연결부(140)는 상기 본체부(100) 상면에서 돌출되고 상기 본체부(100) 하면에서는 내측으로 인입한 형태가 되도록 상기 본체부(100)에 상하방향으로 결합된 것을 특징으로 하는 온도 차를 이용한 충전 장치
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전소자부(230)는,
    상기 열전소자부(230)와 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자부(230)를 통해 생산된 전력을 상기 제어부(300)에 송전하는 전력입출력부(231);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 차를 이용한 충전 장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력이나 상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 공급된 전력 중 어느 하나 이상을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 충전제어부(310); 및
    상기 배터리부(400)에 충전된 전력을 사용하기 위해 상기 배터리부(400)를 제어하는 방전제어부(320);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 차를 이용한 충전 장치
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전제어부(310)는,
    상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 사용하여 상기 배터리부(400)에 전력을 충전하는 열충전부(311); 및
    상기 본체부(100)의 외부연결부(140)를 통해 외부 전력을 공급 받아 상기 배터리부(400)를 충전하는 외부충전부(312);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 차를 이용한 충전 장치
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열충전부(311)는,
    상기 열전부(200)를 통해 생산된 전력을 안정화하는 정류부(311a);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 차를 이용한 충전 장치
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