KR20210050761A - 방수형 전자기기용 무선충전 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방수형 전자기기용 무선충전 조립체를 개시한다. 본 발명의 방수형 전자기기용 무선충전 조립체는 이동체의 일 영역에 고정 설치되는 고정 부재, 고정 부재에 의해서 이동체에 고정되는 하부 플레이트 및 하부 플레이트와 조립되고, 전자기기의 케이스에 구비된 연결 부재와 대응되도록 복수의 개소에서 복수의 연결 수용 부재를 전면에 구비하며, 중심 영역에는 충전 개구를 구비한 상부 플레이트를 포함한다.

Description

방수형 전자기기용 무선충전 조립체{Wireless charging assembly for waterproof electronic devices}

본 발명은 무선충전 조립체에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 관한 것이다.

최근 스마트폰의 용도가 다양해 지면서 스마트폰의 배터리 소모가 많아지고, 배터리 충전에 대한 불편함이 호소되고 있다. 특히, 스마트폰을 업무에 사용하는 사람은 스마트폰을 수시로 충전해야 한다.

하지만, 스마트폰 충전 환경이 열악한 경우에는 충전 불량, 스마트폰 고장, 오작동의 문제가 발생될 수 있다. 특히, 오토바이나 자전거에 부착된 충전거치대에 스마트폰을 충전할 경우에는 비나 눈의 영향으로 이러한 문제점이 더욱 심각한 결과를 초래할 수 있다.

특히 장시간 종일 업무를 수행하는 퀵서비스, 음식 배달과 같은 운송업계는 이미 현대사회에서 '플랫폼 노동자'라 칭할 만큼 스마트기기를 이용한 업무를 수행하는 업태 현실에서 사무실이 아닌 야외 환경에서의 이륜차의 전원을 이용한 충전 방법을 강구하게 되었다.

초기에는 거치대에 휴대폰을 거치 한 뒤 스마트기기에 전선을 연결하여 충전하는 방식으로 사용하였다. 최근 수 년 전부터 두 개의 자석을 접점으로 하는 거치대(이하, 자석거치대)가 직접 만들어 사용하거나 시판되었다.

스마트기기를 거치대에서 자주 탈착해야 하는 배달 업무 특성상 비교적 업무의 효율성 면에서 이점으로 작용하여 널리 시판되고 이용되었으나, 이 장치로 인한 휴대폰의 각종 고장 원인을 초래하여 사용자에게 애로사항이 발생하게 되었다. 대표적인 세 가지 문제점은 1)스마트기기를 원래 붙이던 방향과 반대로 거꾸로 붙이면 전원 극성이 바뀌어 공급함으로 인한 스마트기기의 전기적 고장 원인을 초래한다는 문제점, 2) 야외환경에 노출된 상태로 사용함으로써 발생하는 접점 불량 현상으로 충전이 안 되는 문제점, 3)네오디뮴 자석을 이용한 부착방식에 있어 자력으로 인한 휴대폰의 이상 증상 문제들이 발견되는 문제점이 지적되고 있다.

또한, 자석거치대의 또 다른 문제로서 우천시 잦은 고장 원인을 들 수 있으며, 악천후일수록 집에서 음식을 시켜먹는 경우가 맑은 날과 비교하여 더 많은 배달 건수가 나타난다. 비를 맞으면서도 배달업무를 수행하여야 하나, 운행 업무 중 스마트기기의 침수가 발생하여 고장 원인이 되고 업무에 상당한 지장을 초래하는 경우가 많다. 주요원인은 충전을 위해 스마트기기 내부에 미리 연결된 케이블로 인한 침수 현상이며, 이것이 생활방수 기능이 있는 스마트기기마저 기능을 상실하게 되는 원인이 되므로, 이에 대한 해결방안을 강구할 필요가 있었다.

또한, 동계 계절에 배달 업무는 추위를 견디는 것이다. 이는 배달원만이 아닌 스마트기기에도 반드시 강구해야 할 것은, 영하의 온도에서 장시간 외부에 거치함으로 인한 성능 저하 현상을 방지하여야 업무의 연속이 가능하다. 이에 대한 해결방안을 강구할 필요하다. 기존 거치대 사용자 중 스마트기기 케이스 내부에 섭씨 45도 정도의 발열을 하는 히터를 내장한 온열 케이스가 만들어지거나 시판되기도 하였다. 이것은 충전과 스마트기기 저온 방지 대책 강구 수단으로 사용되기도 하였다. 하지만, 네오디움 자석을 사용하는 기존 거치대의 특성상, 스마트기기를 거치대에 부착하였을 때 약 10mm 간격의 공간이 뜨게 된다. 이러한 상황에서 자석 두께는 5mm에 불과하므로 온열이 동작한다고 해도 큰 효과를 누리기에는 어려웠다. 또한, 히터를 내장한 상태에서 비가 오면 침수로 인한 고장 원인이 나타나며, 하계 계절에는 과열 방지를 위해 분리해 내야 하는 문제점들이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 충전 거치대의 개선의 필요성이 요구된다.

특허문헌 1 : 한국등록특허 제10-1571530호(공고일 : 2018년11월25일)

본 발명은 이륜차 탑승자의 스마트기기의 사용에 있어서 중요한, 안정적인 거치, 손쉬운 탈/부착과 동시에 지속적인 충전이 가능하도록 하며, 기존 거치대의 유선 충전과 관련된 문제를 해결하며, 우천 등 악천후에도 지속적인 사용이 가능하게 함은 물론, 동계 계절 탑승 시 저온으로 인한 스마트기기의 일시적 성능 저하 문제를 해결하고자 하는 스마트기기의 거치대에 관한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 있어서, 이동체의 일 영역에 고정 설치되는 고정 부재; 상기 고정 부재에 의해서 상기 이동체에 고정되는 하부 플레이트; 및 상기 하부 플레이트와 조립되고, 전자기기의 케이스에 구비된 연결 부재와 대응되도록 복수의 개소에서 복수의 연결 수용 부재를 전면에 구비하며, 중심 영역에는 충전 개구를 구비한 상부 플레이트;를 포함한다.

이 경우에, 상기 상부 플레이트의 중심 영역에 구비되서 상기 전자기기의 뒷편과 전자기적으로 접촉하여 무선으로 전력을 공급하는 무선 충전부;를 더 포함한다.

이 경우에, 상기 전자기기의 케이스에 구비된 연결 부재는 제1 자석이고, 상기 상부 플레이트에 구비된 복수의 연결 수용 부재는 상기 제1 자석의 반대극을 갖는 제2 자석이다.

이 경우에, 상기 제1, 2 자석은 서로 반대 극성의 네오디움 코인 자석이다.

한편, 상기 복수의 연결 수용 부재는, 기 정해진 가로 및 세로 크기를 갖는 직사각형의 4개의 모서리에 위치하는 2개 이상의 연결 수용 부재로 구성된다.

본 발명을 통하여, 안정적인 거치 및 충전이 가능하고, 손쉬운 탈/부착이 가능함은 물론, 악천후에도 계속적인 업무 수행이 가능한 무선충전거치대를 제안할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수형 전자기기용 무선충전 조립체의 일 예를 예시적으로 설명하는 전면 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수형 전자기기용 무선충전 조립체의 일 예를 예시적으로 설명하는 후면 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 스마트 기기가 부착되는 일 예를 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 부착된 스마트 기기의 전방 및 후방 사시도,
도 5는 도 3에 도시된 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 스마트 기기를 분리하는 동작을 예시적으로 설명하는 도면,
도 6은 도 1에 도시된 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 스마트 기기의 상부 플레이트와 하부 플레이트의 도면, 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방수형 전자기기용 무선충전 조립체에 스마트 기기의 조립 설계도면.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 충전방식을 기존 유선충전 방식에서 무선충전 방식으로 개선한다. 구체적으로, 종래의 자석거치대의 충전방식은 무선충전이라고 시판하였지만 실제로는 유선충전 방식이었다. 자석거치대보다 앞선 시절의 기기를 거치하고 충전 연결선을 별도로 연결해야했던 것에 비해, 두 개의 자석을 상-하로 배치하여 그것으로 거치와 동시에 충전을 위한 전기 접점 역할이 되도록 강구하였다. 스마트기기 케이스 내부 후면에 USB케이블이 자석 접점과 연결되어 충전을 위한 전력을 전달하는 방식이었다.

그러나 이러한 구조는 장시간 야외 환경에서 녹이 슬거나 접점 불량 원인을 초래한다. 주기적으로 부속을 구입하여 자가 수리를 하여 사용하여야 하는 소비자측이 감안하는 고충들이 발생하였다.

스마트기기를 업무용에서 일상으로 전환하기 위해 스마트기기 케이스를 열어 꺼내는 과정에서 유연한 인쇄회로기판(FLEXIBLE PCB)형태로 제작된 USB 케이블이 쉽게 손상되는 문제가 발생한다.

생활 방수가 가능한 스마트기기 기종임에도 불구하고, 스마트기기 케이스 내부에서 USB케이블이 이미 연결된 관계로 생활방수 기능이 상실되는 문제점이 발견되었다.

USB C TYPE이 도입되고 스마트기기 관련업계가 ADAPTIVE FAST CHARGING 방식의 고속 충전 방식을 기존 시스템에서 사용할 수 없는 문제가 발생하여, 일상 업무에 사용하는 만큼 충전으로 충분히 보상할 수 없는 문제가 발생한다.

거치 및 접점 역할을 겸임하는 두 개의 네오디뮴 자석에 있어서, 스마트기기를 무심코 반대로 부착함으로써 전력 극성이 반대가 되어, 스마트기기의 고장의 원인이 되는 결과 등 여러 문제가 발생하게 된다.

이를 해결하기 위하여 QI 무선 충전 방식을 채택한다. 그 이점은 다음과 같다.

1) QI 무선 충전 지원이 가능한 휴대폰은 기종 상관없이 충전이 가능하며

2) 기존 유선에서 무선 방식으로 변경됨으로써 접점 불량 현상이 없고

3) 거치대와 스마트기기 각자의 방수대책을 강구하기에 용이하고

4) 스마트기기 케이스 내부에 충전 관련 회로를 내장할 필요성이 없어지며

5) ADAPTIVE FAST CHARGING 방식을 준수하는 고속 충전이 원활히 가능

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스마트폰을 조립체 손쉽게 탈부착할 수 있는 구조를 채택했다. 기존 자석거치대 이전에는 고리걸이 테이프 (벨크로 스티커, 일명 찍찍이)를 이용한 탈/부착을 하였으나 외부 환경 사용으로 인하여 수명주기가 짧았다. 기존 충전 방식은 거치 후 케이블을 별도로 연결해야지만 가능했으므로, 업무상 불편함이 있었으나, 이후 자석거치대의 출시로 업무의 편의성이 개선되었다.

상술한 자석거치대의 유선충전과 관련된 각종 문제들이 발생하여도 그 이전에 비해서는 그나마 개선된 방식이었으므로 실무 기사들은 네오디뮴 자석을 스마트기기 고정을 위해 적극 활용한다. 또한, 업무용 조끼 및 가방 등 장구류에도 자석을 부착하여 사용함으로써 일상 업무에서 익숙한 수단이 되었다. 스마트폰 거치와 고정에 관해서는 이 방식을 그대로 사용하고자 하였으나, 무선충전 방식으로 접점 역할은 하지 않는 것으로 개선한다.

기존 자석거치대에 비해, 무선충전 방식으로 변경되어 더 이상 자석에 회로가 연결될 필요성이 없어지게 된다. 자석이 손상되거나 파손되는 경우, 전기 전문가가 아니더라도 간단한 공구류를 이용하여 비교적 손쉽게 교체를 할 수 있다.

출시되는 스마트기기의 크기에 따라 다양하게 자석의 위치를 가변시킬 수 있다. 바람직하게는 업계 표준화된 스마트폰의 크기는 두 종류가 있다. 무선충전 인덕션과 스마트기기 뒷면 정중앙에 서로 맞닿아야 충전되므로, 스마트기기의 작은 사이즈(4.7인치 액정)는 자석 간격을 12cm로 설계한다. 큰 액정 사이즈(5.5인치 액정)는 14cm로 설계한다. 이 밖에도 스마트폰의 크기가 달라지면 자석 간격을 다르게 조절할 수 있도록 설계 변경될 수 있다. 거치대 측에서 두 가지의 스마트기기를 수용 가능하도록 자석 위치를 사용자가 변경할 수 있게 강구한다.

기존 자석거치대에 적응된 사용자에게도 부담감없이 같은 요령으로 사용할 수 있도록 기존 형태를 크게 벗어나지 않게 제작한다. 물론, 기존 자석거치대의 자석 접점 간격은 8cm이므로 그대로 활용할 수는 없다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 방수 설계에 별도의 구조를 채택한다. 기존 자석거치대는 벨크로 사용시절에 비해서는 개선된 사용 환경을 제공하였다. 하지만 방수 대책에 있어 취약한 점이 발견되어 우천시 업무 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 무선충전 방식을 채택함으로써, 거치대와 스마트기기 상호간 물리적 접촉 및 관련 회로 없이 충전이 가능하다. 또한, 야외 환경에 사용함을 고려하여 회로가 내장되는 부분에 내열성 실리콘으로 마감하여 방수 및 회로 발열에 문제가 없도록 강구한다. 본 발명의 무선충전 인덕션 역시 방수가 가능한 제품을 채택한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 동계 스마트기기 저온 저감 문제를 해결한다. 본 발명에 따르면 무선충전 동작을 하면서, 무선충전 인덕션과 스마트기기 중앙 사이에 미열이 발생하게 되며, 이것이 동계 계절 야외 업무 중 스마트기기가 저온으로 동작하지 않는 문제를 저감할 수 있다.

기존 자석거치대에 스마트기기를 거치하면 상호간 약 10mm 간격이 발생한다. 스마트기기의 케이스를 히터가 내장된 온열케이스로 사용한다고 하더라도 거치대와 스마트기기 사이의 간격으로 우풍이 유입되어 온도 유지를 저하시키는 문제가 발견되다. 또한, 대용량 배터리를 사용하는 자동차와 달리 제한적인 전력을 보유한 이륜차에서, 동계 계절 배터리 성능이 하계 계절에 비해 비교적 취약한 상태에서, 스마트기기 충전과 온열장치 전원공급을 겸한다는 것은 사실상 비효율적이며, 자칫 시동이 걸리지 않는 문제를 야기할 수 있다.

본 발명의 거치대와 스마트기기 간에는 간격이 약 1mm 내외로서 거의 밀착상태로 거치될 수 있다. 무선충전 작용으로 인한 스마트기기 중앙에 미열이 발열됨으로써, 우풍 유입 방지 및 온도 유지가 가능한 구조이다.

100 : 방수형 전자기기용 무선충전 조립체
110 : 고정 부재(마운트)
130 : 하부 플레이트
150 : 상부 플레이트
170 : 무선 충전부
200 : 스마트기기 케이스

Claims (5)

1. 방수형 전자기기용 무선충전 조립체(100)에 있어서,
   이동체의 일 영역에 고정 설치되는 고정 부재(110);
   상기 고정 부재(110)에 의해서 상기 이동체에 고정되는 하부 플레이트(130); 및
   상기 하부 플레이트(130)와 조립되고, 전자기기의 케이스(200)에 구비된 연결 부재와 대응되도록 복수의 개소에서 복수의 연결 수용 부재(151)를 전면에 구비하며, 중심 영역에는 충전 개구를 구비한 상부 플레이트(150);를 포함하는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 상부 플레이트(130)의 중심 영역에 구비되서 상기 전자기기의 뒷편과 전자기적으로 접촉하여 무선으로 전력을 공급하는 무선 충전부(170);를 더 포함하는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 전자기기의 케이스(200)에 구비된 연결 부재는 제1 자석이고, 상기 상부 플레이트(150)에 구비된 복수의 연결 수용 부재(151)는 상기 제1 자석의 반대극을 갖는 제2 자석인 것을 특징으로 하는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1, 2 자석은 서로 반대 극성의 네오디움 코인 자석인 것을 특징으로 하는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 연결 수용 부재(151)는, 기 정해진 가로 및 세로 크기를 갖는 직사각형의 4개의 모서리에 위치하는 2개 이상의 연결 수용 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 방수형 전자기기용 무선충전 조립체.

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