KR20120042080A - 휴대용 전자기기의 충전을 위한 태양전지패널이 구비된 가방 - Google Patents

Abstract

자연 친화적인 에너지를 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리를 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 휴대용 전자기기의 배터리를 이동 중에도 충전할 수 있어 충전에 대한 불편함을 해소할 수 있는 태양전지패널이 구비된 가방이 개시된다. 이를 위하여 태양전지패널에 연결되어 태양전지패널로부터 공급된 전기에너지를 저장하는 축전지, 및 상기 축전지에 연결되어 축전지에 저장된 전기에너지를 외부로 공급하는 입출력 단자를 포함하는 배터리팩, 및 상기 입출력 단자에 연결되어 휴대용 전자기기에 전기에너지를 공급하는 커넥터를 포함하는 태양전지패널이 구비된 가방을 제공한다. 본 발명에 의하면, 휴대용 전자기기의 보조 배터리를 별도로 가지고 다니지 않아도 이동 중에 휴대용 전자기기의 배터리를 충전할 수 있으므로, 각 전자기기의 보조 배터리 구입비를 절감할 수 있고 배터리 충전에 대한 번거로움이 해소된다.

Description

휴대용 전자기기의 충전을 위한 태양전지패널이 구비된 가방{BAG HAVING SOLAR BATTERY FOR CHARGING MOBILE DEVICE}

본 발명은 태양전지패널이 구비된 가방에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연 친화적인 에너지를 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리를 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 휴대용 전자기기의 배터리를 이동 중에도 충전할 수 있어 충전에 대한 불편함을 해소할 수 있는 태양전지패널이 구비된 가방에 관한 것이다.

일반적으로 현대 생활에서 필수품 또는 기호품으로 정착되어 가는 이동통신용 휴대전화, MP3, 노트북 PC, 휴대용 라디오, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 전자기기는 배터리가 착탈식으로 장착되거나 기기 내부에 내장되어 내부 회로에 적절한 동작 전원이 공급되면 작동한다.

상기 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 또는 건전지는 일정시간이 지나면 재충전하거나 교체해야 하는데, 상기 배터리를 충전하기 위해서는 반드시 상용전원이나 보조전원을 이용하여야 한다.

또한, 배터리는 충전하는 것도 번거롭고 시간이 소요되며, 충전 전력이 모두 소모된 때에는 휴대용 전자기기를 사용할 수 없게 되기 때문에 특히 여행 중이나 장기외출 중인 때는 충전장치를 함께 휴대하거나, 충전소를 이용하여야 하는 등의 불편이 있다.

아울러, 충전전력이 다 소모된 때를 대비하기 위해서는 충전된 보조 배터리를 휴대할 수 있지만, 상기 보조 배터리는 고가이고, 호환성이 없어 각 전자기기별로 구비해야 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 태양전지를 이용한 충전장치를 보면, 태양전지를 휴대용 전자제품인 휴대폰용 축전지의 뒷면에 직접 부착시키는 기술이 제시된바 있으며, 그 예는 미합중국 등록특허 US5898932 및 대한민국 공개특허 제2003-0053988호 등에서 확인할 수 있다.

그리고 태양전지를 이용한 충전장치를 휴대하여 야외 활동을 하는 중에도 휴대폰에 전기를 공급할 수 있는 기술이 제시된바 있으며, 그 예는 대한민국 등록특허 제0742358호 등에서 확인할 수 있다.

그러나 종래의 태양전지를 이용한 충전장치는 휴대용 전자기기에 태양전지가 직접 결합되어 있어 휴대용 전자기기의 디자인을 자유롭게 변형시키는데 제한이 있을 뿐만 아니라, 휴대용 전자기기의 부피가 커져 전자기기의 휴대성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

또한, 환경이나 외부의 강한 충격에 의해 폭발될 경우 사용자가 위험에 그대로 노출되는 문제점이 있다. 아울러, 종래의 태양전지를 이용한 충전장치는 자체 설정된 저장용량이 충전되면 태양전지에 의해 지속적으로 변환되는 전기에너지를 사용할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 물건을 넣어 다니는 통상의 휴대용 가방에 자연 친화적인 태양의 열에너지를 전기에너지로 변환시키는 간단한 구조의장치를 설치하여 휴대용 전자기기의 배터리를 선택적으로 충전함으로써 전자기기의 배터리용량에 상관없이 지속적으로 휴대용 전자기기를 활용할 수 있으며, 휴대용 전자기기의 잦은 충전으로 인해 배터리 수명이 단축되는 것을 예방할 수 있는 태양전지패널이 구비된 가방을 제공하는데 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 태양열에너지를 전기에너지로 변화시키는 태양전지패널이 구비된 가방에 있어서, 상기 태양전지패널에 연결되어 태양전지패널로부터 공급된 전기에너지를 저장하는 축전지, 및 상기 축전지에 연결되어 축전지에 저장된 전기에너지를 외부로 공급하는 입출력 단자를 포함하는 배터리팩과, 상기 입출력 단자에 연결되어 휴대용 전자기기에 전기에너지를 공급하는 커넥터, 및 상기 가방의 내부에 구비되며, 상기 배터리팩을 수납할 수 있도록 배터리팩의 크기와 동일한 수납공간이 형성된 수납주머니를 포함하는 태양전지패널이 구비된 가방을 제공한다.

본 발명에 의하면, 휴대용 전자기기의 보조 배터리를 별도로 가지고 다니지 않아도 이동 중에 휴대용 전자기기의 배터리를 충전할 수 있으므로, 각 전자기기의 보조 배터리 구입비를 절감할 수 있고 배터리 충전에 대한 번거로움이 해소된다.

그리고 본 발명은 휴대용 전자기기를 구동시키는데 소모되는 전기에너지를 무한자원인 태양열을 이용하여 생성하므로 자연 친화적이다.

또한, 본 발명은 이동 중에도 전기에너지를 생산할 수 있어 사용자가 배터리 용량에 대한 부담감이 없이 다양한 휴대용 전자기기를 편하게 사용할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.

아울러, 본 발명은 폭발의 위험성이 있는 배터리팩을 수납하는 수납주머니가 방탄섬유로 형성되어 있어 폭발에 대한 위험을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가방을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가방에 설치된 전원공급장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가방에 설치된 전원공급장치를 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 휴대용 전자기기의 충전을 위한 태양전지패널이 구비된 가방(이하, '태양전지패널이 구비된 가방'이라 한다.)을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지패널이 구비된 가방을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가방에 설치된 전원공급장치를 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 외측면에 설치되는 태양전지패널(10)과 상기 태양전지패널(10)로부터 공급된 전기에너지를 저장하는 배터리팩(20) 및 상기 배터리팩(20)에 저장된 전기에너지를 휴대용 전자기기에 공급하는 커넥터(30)로 이루어진 전원공급장치, 및 상기 가방(1)의 내부에 구비되어 배터리팩(20)을 수납하는 수납주머니를 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 태양전지패널(10)을 포함한다.

상기 태양전지패널(10)은 태양으로부터 조사되는 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성하는 것으로서, 복수개의 태양전지가 직렬 및/또는 병렬로 배열된 상태로 이루어진다.

여기서, 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 것이 가능하게끔 반도체화합물로 이루어진 반도체 PN접합으로 구성된다. 즉, 상기 태양전지에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 태양전지패널(10) 내부에 접속되어 있는 부하에 전류가 흐르도록 구성된다.

일반적으로 태양전지 1개당 대략 0.4V 내지 0.5V의 기전력이 생성되고 발생전류는 일사량의 세기와 태양전지의 면적에 비례하여 증가하게 되는데, 상기 태양전지를 수개씩 직?병렬로 연결하여 필요한 만큼의 전력을 얻을 수 있으며, 휴대용 전자기기의 사용전압에 따라서 1.2V, 2.4V, 3.6V, 4.8V, 12V, 24V 등의 다양한 전압을 얻을 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 태양전지패널(10)은 최초 설계 목적에 따라 다양한 종류의 태양전지가 선택되어 구성될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 태양전지패널 삽입 케이스(40)를 더 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지패널 삽입 케이스(40)는 가방(1)의 외측면, 바람직하게는 전면에 구비된 것으로서, 사용자의 선택에 따라 하나 이상의 태양전지패널(10)이 가방(1)에 부착될 수 있는 공간을 제공한다.

예를 들어, 휴대폰의 배터리를 충전하는 경우에는 1개의 태양전지패널(10)을 태양전지패널 삽입 케이스(40)에 부착하고, 노트북의 배터리를 충전하는 경우에는 3개의 태양전지패널(10)을 태양전지패널 삽입 케이스(40)에 부착한다.

또한, 본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 배터리팩(20)을 포함한다.

상기 배터리팩(20)은 가방(1)에 설치된 태양전지패널(10)에 연결되어 상기 태양전지패널(10)로부터 생성된 전기에너지를 저장하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 배터리팩(20)을 사용하여도 무방하다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 배터리팩(20)은 태양전지패널(10)에 연결되어 태양전지패널(10)로부터 공급된 전기에너지를 저장하는 축전지(22)와, 상기 축전지(22)의 전압 및 전류를 감시하는 보호회로(24)와, 상기 축전지(22)에 연결되어 축전지(22)에 저장된 전기에너지를 배터리팩(20) 외부로 공급하는 입출력 단자(26), 및 외부의 제어에 따라 온오프(on-off)동작을 수행하여 축전지(22)에 저장된 전기에너지를 입출력 단자(26)로 제공하는 제어스위치(28)를 포함한다.

다시 말해, 태양전지패널(10)로부터 입력되는 전압 및 전류는 축전지(22)로 입력되어 충전되며, 제어스위치(28)가 온 상태일 경우 축전지(22)에 충전된 전원을 입출력 단자(26)에 공급하고, 오프 상태일 경우 축전지(22)에 충전된 전원이 입출력 단자(26)에 공급되어 소실되지 않도록 전원의 공급을 차단한다.

보다 구체적으로, 상기 축전지(22)는 리튬-이온(Li-Ion) 또는 리튬-폴리머(Li-Polymer) 등의 리튬계열의 이차전지를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다.

상기 보호회로(24)는 전기적인 회로를 차단하는 PCM(Protection Circuit Module)과, 과열 발생시 회로를 단락시키는 PTC(Positive Temperature Coefficient thermistor)로 구성된다. 이러한 PCM은 축전지(22)의 전압 및 전류를 감시하는 회로로, 과충전 전압과 과방전 전압 및 과전류를 감지하면 전기적인 회로를 차단하여 축전지(22)를 보호하는 역할을 수행한다. 또한, PTC는 티탄산바륨계의 반도체에 주석, 세슘 등을 소량 혼합하여 제조한 것이고, 온도가 상승하면 전기 저항이 커지는 반도체소자로, 정특성 서미스터라고도 한다. 그리고 PTC는 일정온도 이상으로 온도가 상승되면 오프 상태가 되고, 온도가 낮아지면 다시 온 상태로 동작을 하게 되며, 단시간 내에 높은 전류가 흐르면 전기저항이 커져서 오프상태로 동작을 하게 된다.

그리고 배터리팩(20)은 태양전지에 의한 전원공급 이외에도 별도의 충전기로부터 상용전원을 변환하여 공급받아 축전지(22)에 전기에너지를 저장할 수도 있다. 이를 위해, 배터리팩(20)에는 충전기가 접속될 수 있도록 충전기 입력단자(미도시)가 구비된다.

한편, 상기 배터리팩(20)에는 변환기(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 변환기는 축전지(22)에 충전된 전기에너지의 전압을 공급하고자 하는 전자기기의 전압에 적합하게 변환시키는 역할을 수행한다. 예를 들어, 배터리팩(20)의 표면에는 변환기의 변환 전압을 설정할 수 있도록 8.4V, 12V. 16V, 19V로 구분된 선택스위치(미도시)가 구비될 수 있으며, 상기 선택스위치를 통해 사용자의 선택 전압이 입력되면, 변환기는 설정된 전압으로 전기에너지를 변환시키게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가방(1)에 설치된 전원공급장치를 나타내는 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 전원분배수단(50) 및 보조 배터리팩(60)을 더 포함할 수 있다.

상기 전원분배수단(50)은 배터리팩(20)에 구비되는 것으로서, 축전지(22)의 충전량이 충분할 경우 축전지(22)에 저장되지 못한 잉여 전기에너지를 활용하여 배터리팩(20)에 연결된 보조 배터리팩(60)을 충전하는 것이다.

이러한 전원분배수단(50)은 축전지(22)의 충전량을 측정하는 충전량 측정장치(미도시)와, 상기 축전지(22)에 연결되고 배터리팩(20)의 표면에 설치되는 제 2 입출력 단자(미도시)와, 상기 축전지(22)와 제 2 입출력 단자의 사이에 구비되어 축전지(22)와 제 2 입출력 단자를 온오프 작동시키는 스위치(미도시), 및 상기 충전량 측정장치로부터 측정된 축전지(22)의 충전량에 따라 스위치를 제어하여 축전지(22)에 저장되지 못한 잉여 전기에너지를 제 2 입출력단자로 공급하는 제어부(미도시)로 구성된다.

다시 말해, 축전지(22)의 충전량이 일정 수준, 예를 들면 95% 이상인 경우에는 스위치가 온 되어 축전지(22)와 제 2 입출력 단자(26)가 연결되며, 이에 따라 제 2 입출력 단자(26)에 연결된 보조 배터리팩(60)이 잉여 전기에너지로 충전된다.

이와 반대로, 축전지(22)의 충전량이 일정 수준, 예를 들면 95% 미만인 경우에는 스위치가 오프 되어 축전지(22)와 제 2 입출력 단자(26)의 연결이 차단되며, 이에 따라 제 2 입출력 단자(26)에 연결된 보조 배터리팩(60)의 충전이 중지된다.

이때, 상기 보조 배터리팩(60)의 전압이 후술하는 면상발열체(미도시)를 가동할 수 있는 최소 전압 이상으로 충전된 경우에는 면상발열체를 가동할 수 있게 된다. 이때, 면상발열체는 상기 보조 배터리팩(60)과 작동스위치를 통해 연결된다. 여기서, 최소 전압은 면상발열체의 종류에 따라 변경될 수 있으므로, 특별히 한정하지는 않는다.

상기 면상발열체는 사용자의 등에 접촉되는 가방(1)의 배면 내측에 구비되는 것으로서, 보조 배터리팩(60)에 연결되어 상기 보조 배터리팩(60)으로부터 공급되는 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 사용자에게 열기를 제공하는 역할을 수행한다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 면상발열체는 탄소사로 형성된 발열직물, 및 상기 발열직물의 일측에 구비되어 보조 배터리팩(60)으로부터 공급되는 전기에너지를 발열직물에 제공하는 전극으로 이루어진다.

한편, 태양전지패널(10)과 배터리팩(20) 사이는 충전 케이블(미도시)로 연결될 수 있다.

상기 충전 케이블로는 태양전지패널(10) 및 배터리팩(20)과 착탈이 가능한 충전 케이블을 사용할 수 있다. 이는 휴대용 전자기기의 종류에 따라 가방(1)에 설치하는 태양전지패널(10)의 숫자를 조절하여 필요한 양의 전기에너지를 생산하기 위함이다.

다만, 일반적으로 사용되는 충전 케이블은 가방(1) 내부에 위치하여 가방(1) 내부의 소정 공간을 점유하게 되므로 가방(1)의 전체적인 저장 공간이 감소시키며, 때때로 가방(1)에 담긴 책 등의 내용물에 의해 태양전지패널(10)이나 배터리팩(20)으로부터 분리되거나 케이블 자체가 단선되는 문제가 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 태양전지패널(10)과 배터리팩(20)의 연결하는 장치로 일반적인 충전 케이블 대신 가방(1) 내부에 봉제 처리된 도전사를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 도전사란 금속에 가까운 도전성을 갖는 복합섬유로서, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴섬유 등을 메트릭스로 하여 그 섬유의 중앙에 카본블랙 등으로 이루어진 도전층을 형성시켜 얻는다.

이러한 도전사는 봉제 처리를 통해 가방(1)에 결합되어 있으므로, 별도의 점유 공간을 필요로 하지 않으며, 가방(1)에 담긴 내용물에 의한 영향도 최소화된다. 또한, 도전사를 사용하면 가방(1) 전체의 무게가 감소하고 미관이 개선된다.

본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 커넥터(30)를 포함한다.

상기 커넥터(30)는 일측이 입출력 단자(26)에 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 충전하고자 하는 휴대용 전자기기에 연결되는 것으로서, 입출력 단자(26)로부터 공급된 전기에너지를 휴대용 전자기기에 제공하는 역할을 수행한다.

일 실시 양태로서, 상기 커넥터(30)로는 현재 공용으로 사용되고 있는 24핀 커넥터를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 태양전지패널(10)이 구비된 가방(1)은 수납주머니(미도시)를 포함한다.

상기 수납주머니는 가방(1)의 내부에 배터리팩(20)을 수납하기 위해 구비되는 것으로서, 이동 중 배터리팩(20)의 움직임을 최소화할 수 있도록 배터리팩(20)의 크기와 동일한 수납공간이 형성된다.

또한, 상기 수납주머니는 고온, 예를 들어 40℃ 이상의 환경이나 외부로부터 제공되는 강한 충격에 의해 발생되는 배터리팩(20)의 폭발로부터 사용자를 보호할 수 있도록 방탄섬유로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 수납주머니는 배터리팩(20)이 수납된 상태로 배터리팩(20)이 외부로 노출되지 않도록 형성된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 가방(1)은 폭발할 위험성이 있는 배터리팩(20)을 방탄섬유로 형성된 수납주머니에 보관할 수 있기 때문에 사용자에게 심리적인 안정감을 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 가방 10 : 태양전지패널
20 : 배터리팩 22 : 축전지
24 : 보호회로 26 : 입출력 단자
28 : 제어스위치 30 : 커넥터
40 : 태양전지패널 삽입 케이스 50 : 전원분배수단
60 : 보조 배터리팩

Claims (9)

1. 태양열에너지를 전기에너지로 변화시키는 태양전지패널이 구비된 가방에 있어서,
   상기 태양전지패널에 연결되어 태양전지패널로부터 공급된 전기에너지를 저장하는 축전지, 및 상기 축전지에 연결되어 축전지에 저장된 전기에너지를 외부로 공급하는 입출력 단자를 포함하는 배터리팩; 및
   상기 입출력 단자에 연결되어 휴대용 전자기기에 전기에너지를 공급하는 커넥터를 포함하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 태양전지패널과 배터리팩이 가방 내부에 봉제 처리된 도전사로 연결된 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가방의 전면에는 태양전지패널을 탈부착할 수 있도록 태양전지패널 삽입 케이스가 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리팩에는
   상기 축전지의 충전량을 측정하는 충전량 측정장치와, 상기 축전지에 연결되는 제 2 입출력 단자, 상기 축전지와 제 2 입출력 단자의 사이에 구비되어 축전지와 제 2 입출력 단자를 온오프시키는 스위치, 및 상기 충전량 측정장치로부터 측정된 축전지의 충전량에 따라 스위치를 제어하여 축전지에 저장되지 못한 잉여 전기에너지를 제 2 입출력단자로 공급하는 제어부로 구성된 전원분배수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 입출력 단자에 연결되어 배터리팩으로부터 공급되는 잉여 전기에너지를 저장하는 보조 배터리팩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 보조 배터리팩에 연결되고, 사용자의 등에 접촉되는 가방의 배면 내측에 구비되어 상기 보조 배터리팩으로부터 공급된 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 면상발열체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 면상발열체는
   탄소사로 형성된 발열직물, 및 상기 발열직물에 전기에너지를 제공하는 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 가방의 내부에 구비되며, 상기 배터리팩을 수납할 수 있는 수납공간이 형성된 수납주머니를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.
   
9. 제 8 항에 있어서, 상기 수납주머니는
   상기 배터리팩의 폭발로부터 사용자를 보호하기 위해 방탄섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지패널이 구비된 가방.

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