KR20150021318A - 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대 - Google Patents

방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 휴대폰 거치대에 관한 것이다.
본 발명의 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대는 배터리가 장착된 휴대폰이 거치되며, 상기 휴대폰에 설치된 2차 코일에 전류를 유도하는 1차 코일이 내부에 마련된 거치부와, 거치부를 고정물에 고정시키기 위한 고정부와, 거치부에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 방열수단을 구비한다.

Description

방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대{mobile phone supporter of wireless charging type having radiation function }
본 발명은 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있는 휴대폰 거치대에 관한 것이다.
휴대폰, PDA, 노트북 등과 같은 개인 휴대용 장치는 충전이 가능한 배터리를 통해 전원을 공급받는다. 개인 휴대용 장치의 사용자는 배터리의 전압이 소정 레벨 이하로 떨어지면, 충전기를 이용하여 배터리를 충전한 후 다시 사용한다.
일반적인 개인 휴대용 장치의 배터리는 충전기에 마련된 충전 단자에 전기적으로 연결될 수 있도록 외부로 노출된 접속 단자를 구비한다. 배터리의 충전시에는 충전기의 충전 단자와 배터리의 접속 단자가 서로 접속되어 전기적으로 연결된 상태가 유지된다.
그런데, 충전 단자와 접속 단자는 상호 간의 접속을 위해 외부로 노출되어 있어 이물질에 의해 쉽게 오염이 되고, 충전 단자와 접속 단자가 접속되는 과정에서 양 단자의 마찰로 마모가 발생 되고, 대기 중의 수분에 의해 충전 단자와 접속단자가 부식됨으로써 충전 단자와 접속 단자의 접속이 불량해진다는 문제가 있다.
그리고 배터리의 사용 과정에서 접속 단자의 미세한 틈을 통해 배터리 내부로 수분이 침투되면, 내부 회로의 단락에 의해 배터리가 완전히 방전되는 치명적 문제가 야기된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에 개인 휴대용 장치의 배터리가 전자기유도 현상에 의해 무 접점 방식으로 충전기와 결합된 상태에서 배터리를 충전할 수 있는 무선 충전 기술이 제안되었다.
현재 무선 충전 기술은 전동 칫솔, 전기 면도기 등의 일상 생활 용품에 널리 활용되고 있다.
대한민국 공개 특허 제 2007-0055086호에 무선충전장치가 개시되어 있다. 상기 종래기술의 무선 충전 장치의 구성을 도 1에 개략적으로 도시하였다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(1)는 상용 교류 전원(2)으로부터 전원을 공급받아 고주파 교류전류를 출력하는 고주파전력 구동수단(3), 그리고 상기 고주파 전력 구동수단(3)으로부터 고주파 교류전류를 인가받아 자기장(M)을 형성하는 1차측 코일(4)을 구비한다.
그리고, 휴대폰 등의 배터리에 설치되어 유도전류를 발생시켜 배터리에 충전시키기 위한 구조로서, 1차측 코일(4)에서 발생 된 자기장(M)의 쇄교에 따라 고주파 교류전류가 유도되는 2차측 코일(7), 2차측 코일(7)에서 유도된 고주파 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류부(8) 및 정류부(8)에서 정류된 직류전류를 배터리 셀(6)에 인가하는 정전압/정전류 공급부(9)를 구비한다.
상술한 구성을 갖는 종래의 무선 충전 장치는 충전대상인 배터리가 무선 충전장치에 놓이게 되면 1차측 코일에서 발생한 자기장에 의해 2차측 코일에 유도기전력이 발생하고, 생성된 전기는 배터리에 충전된다.
하지만, 종래의 무선 충전 장치는 배터리에 전기를 충전시 열이 발생되어 충전효율을 저하시키고 기기의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 충전시 거치대에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있는 무선충전 방식의 휴대폰 거치대를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대는 배터리가 장착된 휴대폰이 거치되며, 상기 휴대폰에 설치된 2차 코일에 전류를 유도하는 1차 코일이 내부에 마련된 거치부와; 상기 거치부를 고정물에 고정시키기 위한 고정부와; 상기 거치부에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 방열수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열수단은 상기 거치부에 설치되어 상기 1차 코일로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출하는 펠티어 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열수단은 상기 거치부에 설치되어 상기 1차 코일로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트파이프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열수단은 상기 거치부에 형성되는 통기로와, 상기 통기로로 공기를 송풍시키는 팬유니트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 거치부의 양 측면에 설치되어 상기 휴대폰의 양 측면을 지지하는 홀더부와, 상기 휴대폰이 상기 거치부로부터 흘러내리는 것을 방지하기 위해 상기 거치부에 설치되는 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 거치부에 펠티어소자나 히트파이프 등의 방열수단을 구비함으로써 무선 충전시 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.
또한, 거치부의 양측면에 설치된 홀더부와 함께 스토퍼를 형성함으로써 휴대폰이 흘러내리는 것을 방지하여 휴대폰을 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 무선충전 장치의 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대폰 거치대의 사시도이고,
도 3은 도 2의 측면도이고,
도 4는 도 2의 요부를 발췌한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 휴대폰 거치대의 요부를 발췌한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휴대폰 거치대의 요부를 발췌한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 휴대폰 거치대의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 도시된 본 발명의 휴대폰 거치대는 크게 거치부(10)와, 고정부(30)와, 방열수단을 구비한다.
거치부(10)는 배터리가 장착된 휴대폰이 거치되는 것으로서, 고정부(30)에 의해 지지된다.
거치부(10)의 상면(11)은 휴대폰이 놓일 수 있도록 편평한 면으로 이루어진다. 휴대폰은 배터리가 장착된 면이 거치부(10)의 상면(11)과 접촉하도록 거치부(10)에 놓인다.
거치부(10)에는 휴대폰의 측면을 지지할 수 있도록 홀더부(20)가 마련된다. 홀더부(20)는 거치부(10)의 양 측면에 각각 하나씩 마련된다. 홀더부(20)는 외력을 가하면 거치부(10)의 바깥 방향으로 벌어지고 외력이 제거되면 거치부(10)의 내측 방향으로 탄성적으로 복귀가 가능하도록 구성된다.
휴대폰과 접촉하는 홀더부(20)의 내측면에는 마찰저항을 높일 수 있도록 고무나 실리콘 소재로 형성된 마찰부가 구비될 수 있다. 상술한 홀더부의 구성은 생략될 수 있다.
도시되지 않았지만 거치부(11)의 내부에는 고주파 발생회로와, 1차 코일이 설치된다. 고주파 발생회로는 상용전원과 연결되어 고주파 교류전류를 발생시킨다. 그리고 1차코일은 고주파 발생회로가 출력한 교류전류를 입력받아 자계를 발생시킨다.
1차 코일은 거치부(10)의 상면(11)과 인접하도록 거치부(10)의 내부에 설치된다. 1차 코일은 하나 또는 다수개의 미세코일들로 이루어질 수 있다. 1차 코일은 무심코어인 원형 스파이럴 코일, 무심코어인 직사각형 스파이럴 코일, 또는 와인딩 코어인 권심코일 등이 적용될 수 있다.
1차 코일에 의해 유도기전력을 발생하는 2차 코일은 휴대폰에 설치된다. 2차 코일은 휴대폰의 배터리 커버나 휴대폰의 배터리에 설치될 수 있다. 휴대폰에는 2차 코일뿐만 아니라 정류부, 레귤레이터가 더 설치된다.
휴대폰을 거치부(10)의 상면(11)에 놓게 되면, 1차 코일에서 자계가 발생하고 2차 코일은 1차 코일에서 발생한 자계에 의해 유도전류를 생성한다. 정류부는 2차 코일에서 생성된 유도전류를 입력받아 직류전류로 변환하여 출력하고, 레귤레이터는 정류부가 출력한 직류전류를 입력받아 전압을 안정화시켜 출력한다. 레귤레이터로부터 출력되는 직류전류는 배터리에 충전된다.
1차 코일과 2차 코일을 이용한 무선충전방식은 공지된 기술로서, 상술한 구조 외에도 통상적인 무선충전방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
고정부(30)는 거치부(10)의 하부에 설치되어 거치부(10)를 고정물에 고정시키기 위한 역할을 한다. 고정물의 예로 차량의 유리창, 책상, 사무기기 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 고정부(30)는 부착부(31), 부착부(31)에 형성된 제 1링크부(40), 제 1링크부(40)와 힌지결합된 제 2링크부(43), 제 2링크부(43)에 형성되어 거치부(10)와 결합되는 결합부(47)를 구비한다.
부착부(31)는 반구형의 커버(33)와, 커버(33)의 내측에 설치되어 진공흡착방식으로 차량의 유리창에 부착되는 진공흡착판(37)과, 진공흡착판(37)을 가압하기 위한 가압레버(35)로 이루어진다.
가압레버(35)를 위로 제끼거나 아래로 눌러 진공흡착판을 고정물의 표면에 부착시키거나 탈착시킬 수 있다. 이러한 부착부(30)의 구조는 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
제 1링크부(40)는 부착부의 커버(33)에 형성되어 제 2링크부(43)와 힌지결합된다. 따라서 제 2링크부를 상하로 회전시켜 제 1링크부(40)와 제 2링크부(43)의 각도를 용이하게 조절할 수 있다. 각도 조절 후 회전나사(45)를 회전시켜 제 2링크부(43)의 이동을 막는다.
도시되지 않았지만 제 2링크부(43)의 상부에 형성된 결합부(47)는 거치부(10)와 피봇결합된다. 이를 위해 결합부(47)의 상부에는 구 형태의 조인트 볼이 형성되어 있다. 조인트 볼은 거치부(10)의 저면에 형성된 구형의 결합홈에 삽입되어 거치부(10)와 결합된다. 이러한 거치부(10)는 조인트 볼을 중심으로 상하 좌우로 기울기 조절이 가능하고, 회전레버(49)의 회전조작에 의해 거치부(10)의 고정이 가능하다.
한편, 본 발명은 배터리 충전시 거치부(10)에 놓인 휴대폰이 거치부(10)로부터 흘러내리는 것을 방지하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 스토퍼(50)가 마련될 수 있다.
스토퍼(50)는 거치부(10)에 힌지결합되어 열었다 닫았다 할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서 충전을 하지 않을 시에는 스토퍼(50)를 거치부(10)에 형성된 사각의 수용홈(55)에 밀착시켜두고, 충전시 스토퍼(50)를 위로 제껴 스토퍼(50)가 휴대폰의 하단부를 지지할 수 있도록 한다.
거치부(10)가 경사지게 놓였을 때 홀더부(20)와 함께 스토퍼(50)는 휴대폰이 흘러내리는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 유용하다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면서 방열수단을 설명한다.
방열수단은 거치부(10)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 것이다. 고주파 전류에 의해 유도 기전력을 발생시키는 1차 코일(4)은 충전시 많은 열이 발생한다. 방열수단은 충전시 발생된 열을 방열시켜 충전효율을 높이고 기기의 손상을 방지한다.
방열수단의 일 예로 거치부(10)에 설치되는 펠티어 소자(65)로 구비된다.
펠티어(Peltier) 소자(65)는 전기를 공급하면 한쪽 면은 냉각되고 반대쪽 면은 가열되는 열전소자로서, 다양한 산업분야에 적용되고 있다. 펠티어 소자(65)의 냉각면은 흡열부가 되고, 가열면은 방열부가 된다. 도시된 예에서 펠티어 소자(65)의 상면이 냉각면이 되고, 하면이 가열면이 된다. 따라서 펠티어 소자(65)의 냉각면은 거치부(10)의 내부에 위치하고, 가열면은 거치부(10)의 외부로 노출되도록 설치된다.
펠티어 소자(65)로 전원이 인가되면 펠티어 소자(65)는 1차 코일에서 발생된 열을 냉각면으로 전달받아 가열면을 통해 외부로 열을 배출한다. 펠티어 소자(65)는 1차 코일(4)의 하부에 설치되어 1차 코일(4)에서 발생한 열을 전달받을 수 있도록 한다.
펠티어 소자(65)와 1차 코일(4) 사이에는 1차 코일(4)에서 발생한 열을 펠티어소자(65)의 냉각면으로 빠르게 전달할 수 있도록 열전달부재(60)가 설치될 수 있다. 열전달부재(60)는 판상으로 형성된다. 열전달부재(60)는 열전도율이 높은 소재를 이용하여 제작한다. 따라서 1차 코일(4)에서 발생한 열은 열전달부재(60)를 통해 펠티어 소자(65)의 냉각면으로 흡수되고, 흡수된 열은 펠티어 소자(65)의 가열면을 통해 거치부(10)의 외부로 방출된다.
도 5에 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열수단을 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 방열수단으로 1차 코일(4)로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트파이프(70)를 구비한다.
히트파이프(Heat Pipe)는 내부에 채워진 열교환매체가 연속적으로 기상-액상 간의 상 변화 과정을 통하여 양단 사이에 열을 전달하는 장치로 잠열(Latent Heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 단일상(Single Phase)의 열교환매체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘한다.
히트파이프(70)는 내부에 공간이 형성된 밀폐된 구조를 가진다. 그리고 히트파이프(70)의 내부공간에는 열교환매체가 채워진다. 히트파이프(70)는 재료 및 형태, 열교환매체의 종류, 작동온도 등에 따라 다양하게 분류된다. 도시된 예에서는 판상의 히트파이프를 이용하고 있지만, 이외에도 다양한 구조의 히트파이프를 이용할 수 있음은 물론이다.
열교환매체는 히트파이프(70)의 성능을 결정하는 중요한 요소로서, 0 내지 810℃의 융점과, 3 내지 900℃의 비등점을 갖는 물질을 사용한다. 열교환매체로 물을 이용할 수 있다. 이외에도 메탄올, 아세톤, 증류수, 수은, He, N2, CHClF2, NH3, CCl2F2 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
이러한 히트파이프(70)는 1차 코일(4)의 하부에 위치하도록 거치부(10)의 내부에 설치된다. 충전시 1차 코일(4)에서 발생한 열은 히트파이프(70)의 일측인 수열부에서 흡수되고, 흡수된 열은 열교환매체를 증발시켜 열원을 냉각시키고, 기화된 증기가 히트파이프(70) 내부의 공간으로 이동하면서 히트파이프(70)의 타측인 방열부에서 열을 방출한다. 열 방출 후 열교환매체는 다시 액화되어 벽면을 타고 수열부로 되돌아온다. 이후 열교환매체는 1차 코일(4)로부터 열을 다시 받아 증발하는 작동을 반복한다. 이러한 원리로 히트 파이프(70)는 열교환매체의 증발 잠열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송할 수 있다. 즉, 액체의 온도변화에 따른 증발, 응축의 잠열에 의해 열을 이동시킬 수 있다.
한편, 히트파이프(70)의 내벽면에 모세관(미도시)을 형성하여 기체-액체 계면에서 생성되는 모세압 차이에 의해 열교환매체가 수열부로 귀환하는 능력을 향상시킬 수 있다.
거치부(10)의 내부에 설치되는 히트파이프(70)는 방열부가 거치부(10)의 외부로 노출될 수 있도록 하여 열 방출이 용이하도록 한다.
도 6에 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방열수단을 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 방열수단으로 거치부(10)에 형성되는 통기로(80)와, 상기 통기로(80)로 공기를 송풍시키는 팬유니트(90)를 구비한다.
통기로(80)는 1차 코일(4)의 하부에 형성된다. 통기로(80)는 거치부(10)의 일측면에서 타측면을 관통하여 형성된다.
그리고 팬유니트(90)는 통기로(80)에 설치된다. 팬유니트(90)는 하우징과, 하우징의 내부에 설치된 팬과, 하우징에 일측에 결합되어 팬을 회전시키는 모터로 이루어진다.
모터에 전원을 인가하면 팬이 회전되면서 공기가 통기로(80)를 따라 이동한다. 통기로(80)를 따라 이동하는 공기는 1차 코일(4)을 냉각시키는 역할을 한다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 거치부 20:홀더
30: 고정부 31: 부착부
33: 커버 40: 제 1링크부
43: 제 2링크부 47: 결합부
50: 스토퍼 60: 열전달부재
65: 펠티어 소자

Claims (5)

  1. 배터리가 장착된 휴대폰이 거치되며, 상기 휴대폰에 설치된 2차 코일에 전류를 유도하는 1차 코일이 내부에 마련된 거치부와;
    상기 거치부를 고정물에 고정시키기 위한 고정부와;
    상기 거치부에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 방열수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방열수단은 상기 거치부에 설치되어 상기 1차 코일로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출하는 펠티어 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 방열수단은 상기 거치부에 설치되어 상기 1차 코일로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트파이프를 구비하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 방열수단은 상기 거치부에 형성되는 통기로와, 상기 통기로로 공기를 송풍시키는 팬유니트를 구비하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 거치부의 양 측면에 설치되어 상기 휴대폰의 양 측면을 지지하는 홀더부와, 상기 휴대폰이 상기 거치부로부터 흘러내리는 것을 방지하기 위해 상기 거치부에 설치되는 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대.
KR20130098523A 2013-08-20 2013-08-20 방열기능을 갖춘 무선충전 방식의 휴대폰 거치대 KR20150021318A (ko)

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