KR20120118532A - 펠티어 소자와 자가 충전방식을 이용한 신발 냉난방 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠티어 소자(Pletier)를 사용하여 신발에 보온과 냉장 기능을 가능하게 하여 계절에 따라 신발을 효과적으로 사용할 수 있게 해주고 이러한 보온과 냉장 기능을 자가발전으로 가능하게 한 것이다.

Description

펠티어 소자와 자가 충전방식을 이용한 신발 냉난방 장치{Cool and warm shoes by thermal electrical module and electrical linear generator }

펠티어 소자(Pletier)

펠티어 소자(Pletier)는 열전소자(Thermoelectric Module), 펠체소자, 써머모듈, 써머모줄, 열전냉각소자, 열전모듈이라고도 하며 두 개의 다른 금속이 양끝만 서로 접합한 어느 한 시스템의 양쪽 접합에 전기를 흘려주면 한 접합에서는 열을 흡수하고 다른 접합에서는 열을 방출한다. 펠티어 소자는 전기적으로는 직렬, 열적으로는 평행인 두 개 이상의 반도체로 구성되어 있고 전기가 각 Ｎ형과 Ｐ형 소자를 통해 기판의 위와 아래를 계속해서 교대로 흐르는 동안 열이 열전소자를 통해 오직 한 방향으로만 이동하도록 배열되어 있다. 열은 열전소자를 통해서 흡열면에서 방열면으로 이동되고 이동되는 열은 공급되는 전압에 비례한다. 극성을 바꿔주면 같은 열전소자로 전류의 극성을 바꿈에 따라 가열과 냉각의 기능을 바꿀 수 있다.

펠티어 소자(Pletier)의 주요 용도는 다음과 같다. 자동차의 온도조절（Climate Control) 시트, 반도체분야에서는 칠러, 순환기(Circulator), 냉각판과 척, 의료기구 중 혈액분석기, PCR, 시료온도싸이클테스터 이화학의 써큘레이터, 제습기, 스펙트로포토미터, 광학에서는 CCD 쿨링, 적외선센서 냉각, 레이저다이오드 냉각, 포토디이오드 냉각, SHG레이저 냉각, 컴퓨터에서는 CPU 냉각, 칩세트 번인에 사용되고 그밖에 냉장박스, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 소형김치냉장고, 제습기 그리고 산업용으로 폐열발전기, 리모트파워발전 등에 사용되고 있다.

본 발명의 목적은 신발에 보온과 냉장 기능을 구비하게 하는 데 있다. 신발은 인간이 움직이는데 사용함으로 자가발전이 가능하다. 자가발전이 가능할 뿐 아니라 또한 사용된 전기를 재활용할 수 있게 만드는 것이 본 발명의 목적 중 하나이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 직류 전원을 공급하면 발열과 냉각이 가능한 펠티어 소자(Pletier)를 이용한다. 리튬이온전지 등의 충전지로 전기를 충전할 수 있게 하고 자가 발전을 위해 코일과 전자석을 이용한다.

본 발명은 신발에 자가발전으로 신발을 보온하거나 차게 함으로써 겨울철이나 여름철에 유용한 신발을 제공해 줄뿐 아니라 자가발전과 전기를 재활용하는 효율이 높은 전원시스템을 제공해 준다.

도 1은 본 발명의 일실시예
도 2는 자석을 이용한 자가발전 모듈

본 발명은 열이 잘 전도되는 구리판(1-4) 등을 신발(1-1) 안에 장착하고 신발(1-1)의 외부에 둔 펠티어 소자(1-2)의 한쪽 면을 구리판(1-4)에 연결하여 구성한다. 리튬이온전지 등의 충전지(1-3)를 통해 공급되는 전기를 공급하면 펠티어 소자(1-2)의 한쪽 면은 차갑게 되고 다른 면은 뜨겁게 된다. 전기의 극성을 바꾸게 되면 반대로 종전에 뜨거워진 부분은 차가워지고 찬 부분은 뜨거워지므로 스위치 조작 하나만으로 뜨겁게 하거나 차갑게 할 수 있게 된다. 펠티어 소자(1-2)는 양 면의 온도차가 커야지 효과가 극대화된다. 예를 들면 보온기능을 주 용도로 사용하고자 한다면 뜨겁게 하는 부분의 반대 면을 더 차갑게 하면 발열 효율이 높아지므로 반대 면의 단면적을 넓게 하는 알루미늄판(1-4)을 사용한다거나 팬을 사용한다면 발열효율이 커지게 된다. 반대로 냉장기능을 주 용도로 사용한다면 반대면이 차가워지는 것을 막을 수 있도록 천이나 열전도가 낮은 재질을 사용해서 열을 외부에 빼앗기지 않는 장치를 하면 휠씬 냉장 효율이 좋게 된다. 이때 온도 센서를 사용하여 일정온도 이상을 올라가거나 내려가지 않도록 조절이 가능하게 할 수 있다.

신(1-1)발에 압력센서나 누룸 스위치를 장착하여 발을 신발에 넣자 마자 자동으로 냉온 기능이 작동되게 할 수 있다.

펠티어 소자(1-2)는 적어도 1암페어 이상의 전류가 필요하다. 자가발전 시스템(1-6)을 이용하여 리튬이온전지(1-3)에 충전하여 사용할 수 있게 할 수 있고 뿐만 아니라 펠티어 소자(1-2)로 발전시킨 전기를 역으로 리튬이온전지에 충전할 수 있다. 신발을 사용하고 나면 펠티어 소자(1-2)의 양 면은 이미 상당한 온도차가 생기게 되므로 발을 신발에서 분리하자 마자 충전할 수 있게 한다.

자가발전모듈(1-6)은 자석(2-1)이 아래 위로 움직이면 전자기유도 현상에 위해 코일(2-2)에 전류가 흐르는 것을 이요하는 것이다. 자석(2-1) 밑에 스프링(2-3)이 장착되어 있어 발을 옮길 때마다 자석(2-1)은 올라오고 발을 내디디면 자석(2-1)이 들어가는 것을 반복하게 되어 전기가 발생하게 된다. 이러한 발전은 상당한 발전 효과를 갖게 되므로 리튬이온전지(1-3)에 효과적으로 많은 양의 전기를 충전할 수 있게 한다.

1-1: 신발
1-2: 펠티어소자
1-3: 건전지
1-4: 구리판
1-5: 신발 밑창
1-6: 자가발전부
2-1: 자석
2-2: 코일
2-3: 스프링
2-4: 전선

Claims (3)

1. 신발 안에 열전도가 되는 금속(1-4)으로 구성된 신발(1-1)에 펠티어 소자(1-2)를 이용하여 열을 전달 또는 탈취하는데 있어서 발열 효율을 높이기 위해 알루미늄판 등을 이용하여 반대편 면의 온도를 낮게 유지시키고 냉장 효율을 높이기 위해 반대면에 보온재를 사용한 것을 특징으로 하는 기능성 신발(1-1).
   
2. 청구항 1을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 기능성 신발(1-1)에 있어서 사용 후 자동으로 충전시시템을 작동 시켜 사용전력의 일부로 다시 충전하여 에너지 효율을 높이는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 기능성 신발.
   
3. 청구항 1을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 기능성 신발(1-1)에 있어서 전자기유도 원리를 이용한 자가발전모듈(1-6)을 이용하여 충전지(1-3)에 전기를 충전하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자를 이용한 기능성 신발.
   
   

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