KR20210099469A - 배터리 셀 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배터리 셀은 전기 에너지를 제공하는 코어 재료; 및 상기 코어 재료를 수용하는 셀 하우징;을 포함하고, 상기 셀 하우징은, 상하 방향으로 개구되고, 하우징 축을 감싸는 사이드 커버; 상기 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버; 상기 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버; 및 상기 사이드 커버에 형성된 측면 밴트홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀{Battery cell}

본 발명은 배터리 셀의 배기가스 배출구조에 관한 것이다.

일반적으로, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로 이차 전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬(이온/폴리머) 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

종래 기술은 안전성이 개선된 파우치형 이차전지를 개시하고 있으며, 이 파우치형 이차전지는, 셀의 내부와 전극탭의 실링부에 채널이 형성되어 있다. 과충전 또는 내부단락 등의 원인으로 인하여 파우치 내부에 가스가 과도하게 발생하여 압력이 높아지면, 상기 채널을 통하여 가스가 파우치의 외부로 배출될 수 있다. 즉, 셀 내부의 가스가 외부로 배출될 때에는 항상 전극탭의 실링부를 통하여 배출되므로 가스의 배출 방향을 미리 예측할 수 있다.

다만, 선행기술의 경우, 파우치의 상면과 하면에 채널이 형성되게 되는데, 파우치의 상면과 하면에는 전극이 배치되고, 외부의 리드 프레임과 파우치의 상면과 하면은 접속을 위해 저항 용접기로 용접되게 된다.

파우치의 상면 및 하면에 채널이 형성되는 용접과정에서 채널이 개방되거나 파손되어서 배터리셀이 파손되는 문제점이 존재한다.

또한, 파우치의 상면 또는 하면에 채널이 형성되는 경우, 배터리셀 내부의 배기가스가 배출되는 경우, 배터리셀이 배터리팩의 외부로 방출되는 문제점이 존재한다.

특허공개공보 제2014-0130859호

본 발명의 제1과제는, 배터리셀의 측면에 배기가스 배출구조를 배치하여서, 배기가스가 배출되더라도, 배터리셀이 배터리팩에서 방출되는 않는 배터리셀을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2과제는 배터리셀의 측면에 배기가스 배출구조를 배치하고, 배터리 셀의 측면에는 배출구조를 배치하지 않아서, 전극 연결을 위한 용접 시에 배출구조가 파손될 가능성이 낮은 배터리 셀을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3과제는, 배터리셀에서 배기가스가 배출될 때, 배기가스 배출구조가 배터리셀에서 이탈되지 않는 배터리셀을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4과제는, 배터리셀에서 배기가스가 배출될 때, 배기가스의 배출방향을 배터리셀이 방출되지 않는 방향으로 조정하고, 주변에 위험을 줄이는 방향으로 조정한 배터리셀을 제공하는 것이다.

상기 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 배터리셀의 측면에 배기가스 배출구조를 배치한 것이다.

또한, 본 발명은 배터리셀의 측면에 배기가스의 배출방향을 하방과 측방 사이의 각도로 배출하기 위함 V홈을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 제공하는 코어 재료; 및 상기 코어 재료를 수용하는 셀 하우징;을 포함하고, 상기 셀 하우징은, 상하 방향으로 개구되고, 하우징 축을 감싸는 사이드 커버; 상기 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버; 상기 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버; 및 상기 사이드 커버에 형성된 측면 밴트홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버에서 상기 로어 커버 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다.

상기 측면 밴트홈과 상기 로어 커버 사이의 걸리는 0.5mm 내지 2mm 일 수 있다.

상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버 보다 작은 두께를 가질 수 있다.

상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버와 동일한 재질을 포함할 수 있다.

상기 측면 밴트홈은 상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장될 수 있다.

상기 측면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 폐곡선을 정의할 수 있다.

상기 측면 밴트홈은, 상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장되는 제1 측면 밴트홈과, 상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장되고, 상기 제1 측면 밴트홈에서 상부로 이격되는 제2 측면 밴트홈을 포함할 수 있다.

상기 제1 측면 밴트홈 및 상기 제2 측면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 폐곡선을 정의할 수 있다.

상기 측면 밴트홈은, 제1 방향으로 연장되는 제1 오픈 밴트홈과, 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 오픈 밴트홈의 일단과 연결되는 제2 오픈 밴트홈을 포함할 수 있다.

상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈이 이루는 사이각은 예각일 수 있다.

상기 제1 오픈 밴트홈의 일단의 깊이는 상기 제1 오픈 밴트홈의 타단의 깊이 보다 깊고, 상기 제2 오픈 밴트홈의 일단의 깊이는 상기 제2 오픈 밴트홈의 타단의 깊이 보다 깊으며, 상기 제1 오픈 밴트홈의 일단은 상기 제2 오픈 밴트홈의 일단과 연결될 수 있다.

상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈이 이루는 사이각의 방향은 상부방향과 45도 이내의 각도를 형성할 수 있다.

상기 측면 밴트홈은, 상기 제1 오픈 밴트홈의 일단과 상기 제2 오픈 밴트홈의 일단을 연결하는 제3 오픈 밴트홈을 더 포함하고, 상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈 사이의 거리는 상부 방향으로 갈수록 멀어질 수 있다.

상기 제3 오픈 밴트홈의 깊이는 상기 제1 오픈 밴트홈 및 상기 제2 오픈 밴트홈 보다 깊을 수 있다.

상기 제1 오픈 밴트홈의 깊이 및 상기 제2 오픈 밴트홈의 깊이는 상기 제3 오픈 밴트홈과 근접할수록 깊어질 수 있다.

상기 셀 하우징은 상기 어퍼 커버에 형성된 상면 밴트홈을 더 포함할 수 있다.

상기 상면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 라인 형상일 수 있다.

또한, 본 발명은 전기 에너지를 제공하는 코어 재료; 및 상기 코어 재료를 수용하는 셀 하우징;을 포함하고, 상기 셀 하우징은, 상하 방향으로 개구되고, 하우징 축을 감싸는 사이드 커버; 상기 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버; 상기 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버; 및 상기 사이드 커버에 형성되어 상기 셀 하우징 내부의 압력이 기 설정된 압력을 초과하면 파손되는 측면 밴트홈을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 배터리 셀을 포함하는 청소기를 포함한다.

위의 해결수단을 통하여, 본 발명은 본 발명의 제1과제는, 배터리셀의 측면에 배기가스 배출구조를 배치하여서, 배기가스가 배출되더라도, 배터리셀이 배터리팩에서 방출되는 않게 하고, 배터리셀의 방출로 배터리 주변의 부품의 파손 위험을 줄이고, 사용자의 부상 위험을 줄이는 이점이 존재한다.

또한, 본 발명은 배터리셀의 측면에 배기가스 배출구조를 배치하고, 배터리 셀의 측면에는 배출구조를 배치하지 않으므로, 전극 연결을 위한 용접 시에 배출구조가 파손될 가능성이 낮고, 전극 연결을 위한 용접이 용이한 이점이 존재한다.

또한, 본 발명은 배터리셀의 상면과, 배터리 셀의 측면에서 하면에 가깝게 위치된 가스 배출구조를 가짐으로 인해, 배기가스가 일 방향으로 배출되어서 배터리셀의 추진력으로 작동하지 않고, 배터리셀의 측면이 배터리 셀의 상하면 보다 넓기 때문에 넓은 공간에 다수의 또는 넓은 배출구조를 형성하므로, 배기가스의 분출속도를 줄이는 이점이 존재한다.

또한, 본 발명은 배터리셀의 측면에 형성된 가스 배출구조가, 하방에서 상방으로 절개되면서, 배기가스가 분출되고, 가스 배출구조의 상단이 배터리셀의 측면에 연결되므로, 배터리셀에서 배기가스가 배출될 때, 배기가스의 배출방향을 하방과 측방 사이로 조절하므로, 배기가스의 배출이 배터리셀의 추진력의 작용하지 않고, 다른 부품의 파손을 줄이는 방향으로 이루어지고, 가스 배출구조가 배터리 셀에서 이탈되는 것이 방지되는 이점이 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기의 사용 상태를 보여주는 측면 입면도이다.
도 2는 도 1에서 노즐 모듈(70)을 탈거시킨 청소기(1)의 사시도이다.
도 3은 도 2의 청소기(1)의 측면 입면도이다.
도 4a는 도 2의 청소기(1)의 상측 입면도이다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 청소기(1)의 상측 입면도이다.
도 5는 도 3의 청소기(1)를 라인 S1-S1'를 따라 수평으로 자른 단면도이다.
도 6 도 4a의 청소기(1)를 라인 S2-S2'를 따라 수직으로 자른 단면도이다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 분해 사시도이다.
도 7b 는 도 7a의 배터리 셀의 결합 사시도이다.
도 8은 도 7b의 배터리 셀의 종 단면도이다.
도 9는 도 8의 배터리 셀에서 가스 배출 시에 작동도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀의 사시도이다.
도 11은 도 10의 S11-S12 선을 취한 단면도이다.
도 12는 도 10의 배터리 셀에서 가스 배출 시에 작동도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 셀의 사시도이다.
도 14은 도 13의 S21-S22 선을 취한 단면도이다.
도 15는 도 13의 배터리 셀에서 가스 배출 시에 작동도이다.

본 발명을 설명하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축에 의한 공간 직교좌표계를 기준으로 이하 설명한다. 각 축방향(X축방향, Y축방향, Z축방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향을 의미한다. 각 축방향의 앞에 '+'부호가 붙는 것(+X축방향, +Y축방향, +Z축방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향 중 어느 한 방향인 양의 방향을 의미한다. 각 축방향의 앞에 '-'부호가 붙는 것(-X축방향, -Y축방향, -Z축방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향 중 나머지 한 방향인 음의 방향을 의미한다.

이하에서 언급되는 “전(+Y)/후(-Y)/좌(+X)/우(-X)/상(+Z)/하(-Z)”등의 방향을 지칭하는 표현은 XYZ 좌표축에 따라 정의하나, 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.

이하에서 언급되는 구성요소 앞에 '제1, 제2, 제3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소 들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1 구성요소 없이 제2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에 따른 청소기는 수동 청소기 또는 로봇 청소기가 될 수 있다. 이하, 본 실시예에 따른 청소기(1)는 핸디형 수동 청소기로 한정하여 설명하나, 본 발명에 따른 청소기는 이에 제한될 필요가 없다.

<배터리를 포함하는 청소기>

도 1 내지 도 6을 참고하여, 일 실시예에 따른 청소기(1)는 흡입된 공기가 외부로 배출되도록 안내하는 유로(P)를 형성하는 메인 바디(10)를 포함한다. 청소기(1)는 유로(P) 상에 배치되어 공기 중 먼지를 분리시키는 먼지 분리부(20)를 포함한다. 청소기(1)는 메인 바디(10)의 후측에 결합된 핸들(30)을 포함한다.

청소기(1)는 전원을 공급하는 배터리(Bt)와 배터리(Bt)가 수용되는 배터리 하우징(40)을 포함한다. 청소기(1)는, 유로(P) 상에 배치되어 유로 내의 공기를 이동시키는 팬 모듈(50, 50')을 포함한다. 청소기(1)는 먼지 분리부(20) 외에도 유로(P) 상에 배치되어 공기 중 먼지를 분리시키는 필터들(61, 62)을 포함한다.

청소기(1)는 메인 바디(10)의 흡입관(11)에 탈착 가능하게 연결되는 노즐 모듈(70)을 포함한다. 청소기(1)는 사용자가 청소기(1)의 On/Off나 흡입 모드 등을 입력할 수 있는 입력부(3)와, 사용자에게 청소기(1)의 각종 상태를 표시해주는 출력부(4)를 포함한다.

청소기(1)는, ⅰ가청 주파수 중 상대적으로 저역대 영역의 소음의 크기를 감소시키는 제1기능, 및 ⅱ가청 주파수 중 상대적으로 고역대 영역의 소음의 크기를 증가시키는 제2기능 중 적어도 하나를 수행하는 소음 제어 모듈(80, 80', 180, 280, 380, 980)을 포함한다. 소음 제어 모듈은 소리를 출력하는 스피커(89, 989)를 포함한다. 실시예에 따라, 청소기(1)는 스피커(89, 989)의 소리를 소리 방출구(10b, 10b')로 전달시키는 소리 전달관(90)을 더 포함할 수 있다

도 1을 참고하여, 노즐 모듈(70)은 외부의 공기를 흡입하도록 구비된 노즐부(71)와, 노즐부(71)에서 길게 연장되는 연장관(73)을 포함한다. 연장관(73)은 노즐부(71)와 흡입관(11)을 연결한다. 연장관(73)은 노즐부(71)에서 흡입된 공기가 흡입유로(P1) 내로 유입되도록 안내한다. 연장관(73)의 일측 단부는 메인 바디(10)의 흡입관(11)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 사용자는 노즐부(71)를 바닥에 놓은 상태에서 핸들(30)을 잡고 노즐부(71)를 이동시키면서 청소할 수 있다.

도 2 내지 도 7을 참고하여, 메인 바디(10)는, 청소기(1)의 외관을 형성한다. 메인 바디(10)는 전체적으로 상하로 긴 원통형으로 형성될 수 있다. 메인 바디(10)의 내부에 먼지 분리부(20)가 수용된다. 메인 바디(10)의 내부에 팬 모듈(50, 50')이 수용된다. 메인 바디(10)의 후측에 핸들(30)이 결합된다. 메인 바디(10)의 후측에 배터리 하우징(40)이 결합된다.

메인 바디(10)는, 메인 바디(10) 내로 공기의 흡입을 안내하는 흡입관(11)을 포함한다. 흡입관(11)은 흡입유로(P1)를 형성한다. 흡입관(11)은 메인 바디(10)의 전방으로 돌출될 수 있다.

메인 바디(10)는 배기구(10a, 10a')를 형성하는 배출 커버(12, 12')를 포함한다. 배출 커버(12, 12')는 소리 방출구(10b, 10b')를 더 형성할 수 있다. 배출 커버(12, 12')는 메인 바디(10)의 상측 표면을 형성할 수 있다. 배출 커버(12, 12')는 팬 모듈 하우징(14)의 상측부를 덮어준다.

메인 바디(10)는 먼지 분리부(20)에서 분리된 먼지를 저장하기 위한 먼지 수집부(13)를 포함한다. 먼지 수집부(13) 내에 먼지 분리부(20)의 적어도 일부가 배치될 수 있다. 먼지 수집부(13)의 상측부의 내측면은 후술할 제1사이클론부(21)의 기능을 수행할 수 있다. (이 경우, 먼지 수집부(13)의 상측부는 제1사이클론부(21)로 지칭될 수 있다.) 먼지 수집부(13)의 내부에 제2사이클론부(22) 및 먼지 유동 가이드(24)가 배치된다.

먼지 수집부(13)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 먼지 수집부(13)는 팬 모듈 하우징(14)의 하측에 배치된다. 먼지 수집부(13)의 내부에 먼지의 저장 공간(S1, S2)이 형성된다. 먼지 수집부(13)와 먼지 유동 가이드(24) 사이에 제1저장 공간(S1)이 형성된다. 먼지 유동 가이드(24)의 내부에 제2저장 공간(S2)이 형성된다.

메인 바디(10)는 내부에 팬 모듈(50, 50')을 수용하는 팬 모듈 하우징(14)을 포함한다. 팬 모듈 하우징(14)은 먼지 수집부(13)에서 상측으로 연장되어 형성될 수 있다. 팬 모듈 하우징(14)은 원통형으로 형성된다. 팬 모듈 하우징(14)의 후측에 핸들(30)의 연장부(31)가 배치된다.

메인 바디(10)는 먼지 수집부(13)를 개폐하도록 구비된 먼지 커버(15)를 포함한다. 먼지 커버(15)는 먼지 수집부(13)의 하측에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 먼지 커버(15)는 회전 동작에 의해서 먼지 수집부(13)의 하측을 개폐할 수 있다. 먼지 커버(15)는 회전을 위한 힌지(미도시)를 포함할 수 있다. 힌지는 먼지 수집부(13)에 결합될 수 있다. 먼지 커버(15)는 제1저장 공간(S1)와 제2저장 공간(S2)를 함께 개폐할 수 있다.

메인 바디(10)는 먼지 분리부(20)로부터 유출된 공기를 안내하는 공기 가이드(16)를 포함한다. 공기 가이드(16)는 먼지 분리부(20)로부터 임펠러(51, 51')까지 공기를 안내하는 팬 모듈 유로(P4, P4')를 형성한다. 공기 가이드(16)는 임펠러(51, 51')를 통과한 공기를 배기구(10a, 10a')까지 안내하는 배기 유로(P5, P5')를 포함한다. 공기 가이드(16)는 팬 모듈 하우징(14) 내에 배치될 수 있다.

일 예로, 도 6 내지 도 6c를 참고하여, 공기 가이드(16)는, 먼지 분리부(20)로부터 유출된 공기가 상승하다가 임펠러(51)를 통과하며 하강하고 다시 배기구(10a, 10a')까지 상승하도록 유로(P4, P5)를 형성할 수 있다.

다른 예로, 도 7을 참고하여, 공기 가이드(16)는, 먼지 분리부(20)로부터 유출된 공기가 임펠러(51)를 통과하며 배기구(10a, 10a')까지 계속해서 상승하도록 유로(P4', P5')를 형성할 수 있다.

도 2, 도 4a, 도 4b, 및 도 6 내지 도 6c를 참고하여, 메인 바디(10)는, 유로(P) 내의 공기가 메인 바디(10)의 외부로 배출되는 배기구(10a, 10a')를 형성한다. 배기구(10a, 10a')는 배출 커버(12, 12')에 형성될 수 있다.

배기구(10a, 10a')는 메인 바디(10)의 일면에 배치될 수 있다. 배기구(10a, 10a')는 메인 바디(10)의 상측면에 형성될 수 있다. 이를 통해, 배기구(10a, 10a')에서 배출되는 공기에 의해서 청소기 주변의 먼지가 비산되는 것이 방지됨과 동시에, 배기구(10a, 10a')에서 배출되는 공기가 사용자에게 직접 부딪히는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 소리 방출구는 메인 바디(10)이 면들 중 배기구(10a, 10a')가 형성되는 면과 동일한 면에 배치될 수 있다.

배기구(10a, 10a')는 특정 방향(예를 들어, 상측 방향)을 바라보게 배치될 수 있다. 배기구(10a, 10a')를 통해 배출되는 공기의 배출 방향(Ae)은 특정 방향이 될 수 있다.

본 설명에서, 소정의 축(O)은, 메인 바디(10)의 중심부를 가로지르며 특정 방향으로 연장된 가상의 축을 의미한다. '원심 방향'은 축(O)으로부터 멀어지는 방향을 의미하고, '원심 반대 방향'은 축(O)으로 가까워지는 방향을 의미한다. 또한, '원주 방향'은 축(O)을 중심으로 한 둘레 방향(또는 회전 방향)을 의미한다. 원주 방향은 시계 방향과 반시계 방향을 포괄하는 의미이다.

공기의 배출 방향(Ae)은 특정 방향과 원심 방향의 사이 방향일 수 있다. 공기의 배출 방향(Ae)은 특정 방향과 원주 방향의 사이 방향일 수 있다. 구체적으로, 공기의 배출 방향(Ae)은 특정 방향과 반시계 방향의 사이 방향일 수 있다. 공기의 배출 방향(Ae)은, 특정 방향과 원심 방향과 원주 방향이 3차원적으로 합성된 방향일 수도 있다.

배기구(10a, 10a')는 축(O)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 배기구(10a, 10a')는 원주 방향을 따라 배열되거나 연장될 수 있다. 배기구(10a, 10a')는, 소정의 축(O)을 중심으로 원주 방향을 따라 중심각 180도를 초과하여 연장된 소정의 주변 영역(B1, B1')에 배치될 수 있다.

일 예로, 도 4a를 참고하여, 주변 영역(B1)은 축(O)을 중심으로 원주 방향을 따라 중심각 360도로 연장된다. 즉, 주변 영역(B1)은 축(O)의 둘레를 완전히 에워싼다.

다른 예로, 도 4b를 참고하여, 주변 영역(B1')은 축(O)을 중심으로 원주 방향을 따라 중심각 Ag1만큼 연장된다. 여기서, 중심각(Ag1)은 270도 이상 360도 미만의 값이 될 수 있다. 도 4a에서 중심각(Ag1)은 약 270도이다.

한편, 도 4b를 참고하여, 축(O)을 기준으로 주변 영역(B1')이 둘러싸지 않은 방향은 핸들(30)이 배치된 방향(후방)인 것이 바람직하다. 배기구(10a')에서 배출되는 공기가 사용자 측으로 유동하는 것이 방지되도록, 축(O)과 핸들(30) 사이의 영역에는 배기구(10a')가 형성되지 않을 수 있다. 축(O)과 핸들(30) 사이의 영역에는 공기 배출을 차단하기 위한 배리어(12b')가 구비될 수 있다. 이를 통해, 핸들(30)을 쥐고 있는 사용자에게 배기구(10a')에서 배출되는 공기가 직접 부딪히지 않도록 할 수 있다.

배기구(10a, 10a')는, 주변 영역(B1, B1')에서, ⅰ원주 방향을 따라 연장되거나 ⅱ복수 개로 분할되어 원주 방향을 따라 배열될 수 있다.

일 예로, 도 4a를 참고하여, 복수 개의 배기구(10a)가 주변 영역(B1)을 따라 배열된다. 복수의 배기 가이드(12a)에 의해 복수 개의 배기구(10a)가 원주 방향으로 서로 분할된다. 복수 개의 배기구(10a)는 원주 방향을 따라 서로 일정 간격 이격되어 배열될 수 있다.

다른 예로, 도 4b를 참고하여, 배기구(10a')는 주변 영역(B1')을 따라 길게 연장된다. 복수의 배기구(10a')가 원심 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 배기 가이드(12a')에 의해 복수의 배기구(10a')가 원심 방향으로 서로 분할된다. 각각의 배기구(10a')는 축(O)을 중심으로 중심각(Ag1)만큼 원주 방향으로 연장될 수 있다.

메인 바디(10)는, 배기구(10a, 10a')를 통하여 배출되는 공기가 축(O)을 기준으로 경사지는 방향으로 배출되도록 구비된 배기 가이드(12a, 12a')를 포함한다. 배기 가이드(12a, 12a')는 축(O)을 기준으로 경사지게 배치될 수 있다. 배출 커버(12, 12')는 배기구(10a, 10a')를 복수 개로 분할시키는 배기 가이드(12a, 12a')를 포함할 수 있다.

일 예로, 도 4a를 참고하여, 배출 커버(12)는 배기구(10a)를 복수 개로 분할시키는 복수의 배기 가이드(12a)를 포함한다. 복수의 배기 가이드(12a)는 원주 방향을 따라 이격되어 배열된다. 각각의 배기 가이드(12a)는 원주 방향 및 원심 방향의 사이 방향으로 연장되며, 인접하는 2개의 배기구(10a)를 분할시킨다. 인접한 2개의 배기 가이드(12a) 사이의 이격된 공간이 배기구(10a)가 된다. 배기 가이드(12a)는, 공기가 특정 방향과 원심 방향과 원주 방향이 3차원적으로 합성된 방향으로 배출되도록 유도한다.

다른 예로, 도 4b를 참고하여, 배출 커버(12')는 배기구(10a')를 2개로 분할시키는 하나의 배기 가이드(12a')를 포함한다. 배기 가이드(12a')는 원주 방향을 따라 길게 연장된다. 배기 가이드(12a')는, 배리어(12b')의 일단부터 타단까지 축(O)을 중심으로 중심각(Ag1)만큼 원주 방향으로 연장된다. 배기 가이드(12a')는, 공기가 특정 방향과 원심 방향이 합성된 방향으로 배출되도록 유도한다.

도 2, 도 4a, 도 4b, 및 도 6 내지 도 6c를 참고하여, 메인 바디(10)는, 스피커(89, 989)의 음이 방출되는 소리 방출구(10b, 10b')를 형성한다. 소리 방출구(10b, 10b')는 배출 커버(12, 12')에 형성될 수 있다.

소리 방출구(10b, 10b')는 메인 바디(10)의 상측면에 형성될 수 있다. 소리 방출구(10b, 10b')는 특정 방향(예를 들어, 상측 방향)을 바라보게 배치될 수 있다. 소리 방출구(10b, 10b')를 통해 방출되는 소리의 방출 방향(Se)은 특정 방향이 된다.

소리 방출구(10b, 10b')는 배기구(10a, 10a')와 별도로 구비되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 유로(P) 내에서 이동하는 공기나 먼지 등이 스피커(89, 989)의 성능에 미치는 영향을 막을 수 있다.

배기구(10a, 10a') 및 소리 방출구(10b, 10b')는 메인 바디(10)를 기준으로 같은 방향을 바라보는 것이 바람직하다. 이를 통해, 배기구(10a, 10a')를 통해 방출되는 소음과 소리 방출구(10b, 10b')를 통해 방출되는 소리가 합성되어 사용자의 귀에 도달함에 있어서, 사용자의 귀의 위치에 따라 소음의 크기와 소리의 크기의 비율이 달라지는 현상을 줄일 수 있고, 기설정된 비율대로 소리를 소음에 합성시킬 수 있다.

소리 방출구(10b, 10b')는 배출 커버(12, 12')의 중심부에 배치될 수 있다. 소리 방출구(10b, 10b')는 축(O)을 기준으로 주변 영역(B1, B1')의 원심 반대 방향에 배치될 수 있다. 소리 방출구(10b, 10b')는 축(O)이 관통하는 중앙부에 배치될 수 있다. 소리 방출구(10b, 10b')는, 주변 영역(B1, B1')에서 원심 반대 방향으로 이격되고 축(O)이 관통하는 소정의 중심 영역(B2) 내에 배치될 수 있다. 이를 통해, 배기구(10a, 10a')에 의한 소음 발생 영역의 중심부 소리 방출구(10b, 10b')에 의한 소리 발생 영역을 둘 수 있고, 배기구(10a, 10a')에 의한 소음과 스피커(89, 989)에 의한 소리가 기설정된 대로 상쇄 간섭이나 보강 간섭될 수 있다. 이는, 발생된 소음의 저역대 주파수 영역을 스피커(89, 989)의 180도 위상 변화시킨 소리로 상쇄시키는 것(상쇄 간섭)에 있어서, 특히 효과적이다.

일 예로, 도 2를 참고하여, 소리 방출구(10b)는 중심 영역(B2) 내에 서로 이격되어 형성된 복수의 홀을 포함할 수 있다.

다른 예로, 도 4b를 참고하여, 중심 영역(B2)내에 매쉬(mesh) 형의 구조가 배치되고, 매쉬 형의 구조가 형성하는 많은 수의 홀이 소리 방출구(10b)의 기능을 수행할 수 있다.

또 다른 예로, 도 4b를 참고하여, 소리 방출구(10b')는 중심 영역(B2) 내에서 축(O)을 중심으로 원주 방향으로 길게 연장된 틈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 소리 방출구(10b')는 링 형상의 틈을 포함할 수 있다.

도 5 내지 도 6c를 참고하여, 먼지 분리부(20)는 유로(P) 상의 먼지를 걸러내는 기능을 수행한다. 먼지 분리부(20)는 흡입관(11)을 통해 메인 바디(10) 내부로 흡입된 먼지를 공기로부터 분리한다.

일 예로, 먼지 분리부(20)는 사이클론 유동에 의해서 먼지를 분리할 수 있는 제1사이클론부(21) 및 제2사이클론부(22)를 포함할 수 있다. 제1사이클론부(21)가 형성하는 유로(P2)는 흡입관(11)이 형성하는 흡입유로(P1)와 연결될 수 있다. 흡입관(11)을 통하여 흡입되는 공기와 먼지를 제1사이클론부(21)의 내주면을 따라 나선 유동하게 된다.

제1사이클론부(21)의 사이클론 유동의 축(A2)은 상하 방향으로 연장될 수 있다. 사이클론 유동의 축(A2)은 축(O)와 일치할 수 있다. 제2사이클론부(22)는, 제1사이클론부(21)를 거친 공기에서 추가적으로 먼지를 분리한다. 제2사이클론부(22)는 제1사이클론부(21) 내부에 위치할 수 있다. 제2사이클론부(22)는 경계부(23)의 내부에 위치할 수 있다. 제2사이클론부(22)는 병렬로 배치되는 다수의 사이클론 바디를 포함할 수 있다.

다른 예로, 먼지 분리부(20)는 단일의 사이클론부를 가지는 것도 가능하다. 이 경우에도 사이클론 유동의 축(A2)은 상하 방향으로 연장될 수 있다.

또 다른 예로서, 먼지 분리부(20)는, 사이클론부 대신 메인 필터부(미도시)를 포함하는 것도 가능하다. 메인 필터부는 흡입관(11)으로부터 유입되는 공기 중 먼지를 분리할 수 있다.

이하, 먼지 분리부(20)는 제1사이클론부(110) 및 제2사이클론부(130)를 포함하는 본 실시예를 기준으로 설명하나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.

먼지 분리부(20)는 먼지 분리 유로(P2, P3)를 형성한다. 공기가 먼지 분리 유로(P2, P3)를 빠른 속도로 이동하며 공기 중 먼지가 분리되고, 분리된 먼지는 제1저장 공간(S1)에 저장된다.

제1사이클론부(21)의 내주면 및 경계부(23)의 외주면 사이 공간은 제1사이클론의 유로(P2)가 된다. 흡입유로(P1)를 거친 공기는 제1사이클론의 유로(P2)에서 하강 나선 방향으로 이동하며, 공기 중 먼지가 원심 분리된다. 여기서, 축(A2)은 하강 나선 방향의 유동의 축(A2)이 된다.

먼지 분리부(20)는 제1사이클론부(21)의 내부에 원통형으로 배치된 경계부(23)를 포함한다. 경계부(23)는 외주면에 복수의 홀을 형성한다. 제1사이클론 유로(P2) 내의 공기가 경계부(23)의 복수의 홀을 통과하여, 제2사이클론 유로(P3)로 유입될 수 있다. 부피가 큰 먼지는 경계부(23)의 복수의 홀에 의해서도 걸러질 수 있다.

경계부(23)의 내부에는 제2사이클론부(22)의 상측부가 배치된다. 제2사이클론부(22)는 내부가 비어 있고 상하로 관통된 복수의 사이클론 바디를 포함한다. 각각의 사이클론 바디는 하측으로 갈수록 가늘어지는 파이프 형으로 형성될 수 있다. 각각의 사이클론 바디의 내부에 제2사이클론 유로(P3)가 형성된다. 경계부(23)를 거친 공기는, 사이클론 바디의 상측부에 배치된 하향 나선 방향으로 공기 흐름을 유도하는 가이드를 따라 제2사이클론 유로(P3)로 이동한다. 공기는 사이클론 바디의 내주면을 따라 하향 나선 운동을 하며, 공기 중 먼지가 원심 분리되고, 분리된 공기는 제2저장 공간(S2)에 저장된다. 제2사이클론 유로(P3)를 따라 사이클론 바디의 하측부까지 이동한 공기는, 제2사이클론 유로(P3)의 상하 방향의 중심축을 따라 상측 방향으로 상승 이동하고, 팬 모듈 유로(P4, P4')로 유입된다.

먼지 분리부(20)는 먼지 수집부(13) 내에서 제1저장 공간(S1)과 제2저장 공간(S2)을 구분시키는 먼지 유동 가이드(24)를 포함한다. 먼지 유동 가이드(24)와 먼지 수집부(13)의 내측면 사이 공간이 제1저장 공간(S1)이다. 먼지 유동 가이드(24)의 내부 공간이 제2저장 공간(S2)이다.

먼지 유동 가이드(24)는 제2사이클론부(22)의 하측에 결합된다. 먼지 유동 가이드(24)는 먼지 커버(15)의 상면에 접촉한다. 먼지 유동 가이드(24)의 일부분은 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 줄어들게 형성될 수 있다. 일 예로, 먼지 유동 가이드(24)의 상측부는 하측으로 갈수록 직경이 줄어들도록 형성되고, 먼지 유동 가이드(24)의 하측부는 상하로 연장된 원통형으로 형성될 수 있다.

먼지 분리부(20)는, 먼지 유동 가이드(24)의 상단부에서 하방으로 연장되는 비산 방지 리브(25)를 포함할 수 있다. 먼지 유동 가이드(24)의 상측부의 둘레를 감쌀 수 있다. 비산 방지 리브(25)는 유동의 축(A2)를 중심으로 한 원주 방향을 따라 연장될 수 있다. 일 예로, 비산 방지 리브(25)는 원통 형태로 형성될 수 있다.

먼지 유동 가이드(24)의 상측부가 하측으로 갈수록 직경이 줄어들게 형성된 경우, 먼지 유동 가이드(24)의 상측부의 외주면과 비산 방지 리브(25) 사이에는 공간이 형성된다. 제1저장 공간(S1) 내에서 먼지 유동 가이드(24)를 따라 공기의 상승 유동이 발생할 때, 비산 방지 리브(25)와 먼지 유동 가이드(24)의 상측부 사이 공간에 의해 상승하는 먼지가 걸리게 된다. 이를 통해, 제1저장 공간(S1) 내의 먼지가 상측으로 역류하는 것을 막을 수 있다.

핸들(30)은 메인 바디(10)에 결합된다. 핸들(30)은 메인 바디(10)의 후측에 결합될 수 있다. 핸들(30)은 배터리 하우징(40)의 상측에 결합될 수 있다.

핸들(30)은 메인 바디(10)에서 후측으로 돌출되어 연장되는 연장부(31)를 포함한다. 연장부(31)는 추가 연장부(32)의 상측부에서 전방으로 연장될 수 있다. 연장부(31)는 수평 방향으로 연장될 수 있다. 후술할 실시예B에서는, 연장부(31)의 내부에 스피커(989) 배치된다.

핸들(30)은 상하 방향으로 연장되며 추가 연장부(32)를 포함한다. 추가 연장부(32)는 메인 바디(10)와 전후 방향으로 이격될 수 있다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥐고 청소기(1)를 이용할 수 있다. 추가 연장부(32)의 상단은 연장부(31)의 후단에 연결된다. 추가 연장부(32)의 하단은 배터리 하우징(40)에 연결된다.

추가 연장부(32)에는, 사용자가 추가 연장부(32)를 잡은 상태에서 손이 추가 연장부(32)의 길이 방향(상하 방향)으로 이동되는 것을 방지하기 위한 이동 제한부(32a)가 구비될 수 있다. 이동 제한부(32a)는 추가 연장부(32)에서 전방을 향하여 돌출될 수 있다.

이동 제한부(32a)는 연장부(31)와 상하로 이격되어 배치된다. 사용자는 추가 연장부(32)를 쥔 상태에서, 사용자의 쥔 손의 일부 손가락은 이동 제한부(32a)의 상방에 위치되고, 나머지 손가락은 이동 제한부(32a)의 하방에 위치되도록 구비된다.

핸들(30)은 상측과 후방의 사이 방향을 바라보는 경사면(33)을 포함할 수 있다. 경사면(33)은 연장부(31)의 후면을 위치할 수 있다. 경사면(33)에 입력부(3)가 배치될 수 있다.

배터리(Bt)는 팬 모듈(50, 50')로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 소음 제어 모듈로 전원을 공급할 수 있다. 배터리(Bt)는 배터리 하우징(40)의 내부에 분리 가능하게 배치될 수 있다.

배터리 하우징(40)은 메인 바디(10)의 후측에 결합된다. 배터리 하우징(40)은 핸들(30)의 하측에 배치된다. 배터리 하우징(40)의 내부에 배터리(Bt)가 수용된다. 배터리 하우징(40)에는 배터리(Bt)에서 발생하는 열을 외부로 배출시키기 위한 방열홀이 형성될 수 있다.

도 6 을 참고하여, 팬 모듈(50, 50')은 외부의 공기가 유로(P) 내로 유입되도록 흡입력을 발생시킨다. 팬 모듈(50, 50')은 메인 바디(10) 내에 배치된다. 팬 모듈(50, 50')은 소리 방출구(10b, 10b')보다 아래에 배치된다. 팬 모듈(50, 50')은 먼지 분리부(20)의 상방에 배치된다.

팬 모듈(50, 50')은 회전에 의해 흡입력이 발생시키는 임펠러(51, 51')를 포함한다. 유로(P) 내의 공기가 배기구(10a, 10a')를 통해 배출되도록, 임펠러(51, 51')는 공기를 가압한다. 임펠러(51, 51')가 공기를 가압할 때 소음 및 진동이 발생하며, 이러한 소음은 주로 배기구(10a, 10a')를 통해 방출된다.

임펠러(51, 51')의 회전축(A1)(흡입 모터의 축이라고도 할 수 있음)의 연장선은 유동의 축(A2)과 일치할 수 있다.

또한, 회전축(A1)은 축(O)와 일치할 수 있다. 이 경우, 임펠러(51, 51')는 축(O)을 중심으로 회전하여 공기를 가압한다. 이를 통해, 주변 영역(B1, B1')에 형성된 배기구(10a, 10a')를 통해 상대적으로 균등하게 소음이 방출되게 할 수 있다.

팬 모듈(50, 50')은 임펠러(51)를 회전시키는 흡입 모터(52, 52')를 포함한다. 흡입 모터(52, 52')는 청소기(1)의 유일한 모터일 수 있다. 흡입 모터(52, 52')는 먼지 분리부(20)의 상방에 위치할 수 있다. 흡입 모터(52, 52')가 동작할 때 소음 및 진동이 발생하며, 이러한 소음은 주로 배기구(10a, 10a')를 통해 방출된다.

일 예로, 도 6 을 참고하여, 흡입 모터(52)의 하측에 임펠러(51)가 배치된 팬 모듈(50)이 구비될 수 있다. 임펠러(51)는 회전시 공기를 상측 방향으로 가압한다.

다른 예로, 도 7을 참고하여, 흡입 모터(52')의 하측에 임펠러(51')가 배치된 팬 모듈(50')이 구비될 수 있다. 임펠러(51')는 회전시 공기를 하측 방향으로 가압한다.

팬 모듈(50, 50')은 임펠러(51, 51')의 중심에 고정된 샤프트(53)를 포함할 수 있다. 샤프트(53)는 회전축(A1) 상에 상하 방향으로 연장되어 배치된다. 샤프트(53)는 흡입 모터(52)의 모터축의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 청소기(1)는 흡입 모터(52, 52')의 제어를 위한 피씨비(PCB)(55)를 포함할 수 있다. 피씨비(55)는 흡입 모터(52)와 먼지 분리부(20)의 사이에 배치될 수 있다.

청소기(1)는 흡입 모터(52, 52')로 공기가 흡입되기 전에 공기를 필터링하는 프리 필터(61)를 포함할 수 있다. 프리 필터(61)는 임펠러(51)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 팬 모듈 유로(P4, P4') 상의 공기는 프리 필터(61)를 통과하여 임펠러(51)에 도달하게 된다. 프리 필터(61)는 메인 바디(10)의 내부에 배치된다. 프리 필터(61)는 배출 커버(12, 12')의 하방에 배치된다. 사용자는 배출 커버(12, 12')를 청소기(1)로부터 분리시킴으로써, 프리 필터(61)를 메인 바디(10)의 내부에서 인출시킬 수 있다.

청소기(1)는 배기구(10a, 10a')로 공기가 배출되기 전에 공기를 필터링하는 헤파 필터(HEPA필터)(62)를 포함할 수 있다. 임펠러(51, 51')를 통과한 공기는 헤파 필터(62)를 통과한 후, 배기구(10a)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 헤파 필터(62)는 배기 유로(P5) 상에 배치된다.

배출 커버(12, 12')는, 헤파 필터(62)를 수용하기 위한 필터 수용 공간(미도시)을 형성할 수 있다. 필터 수용 공간은 하측이 개구되도록 형성되어, 배출 커버(12, 12')의 하측에서 헤파 필터(62)가 필터 수용 공간에 수용될 수 있다.

헤파 필터(62)와 마주보도록 배기구(10a)가 형성될 수 있다. 배기구(10a, 10a')의 하측에 헤파 필터(62)가 배치된다. 헤파 필터(62)는 배기구(10a, 10a')를 따라 원주 방향으로 연장 배치될 수 있다.

메인 바디(10)는 헤파 필터(62)의 하측면을 덮어주는 필터 커버(17)를 포함한다. 헤파 필터(62)가 필터 수용 공간에 수용된 상태에서, 헤파 필터(62)의 하측은 필터 커버(17)에 의해서 커버되되, 필터 커버(17)에는 배기 유로(P5) 상의 공기가 통과하기 위한 홀이 형성된다. 필터 커버(17)는 배출 커버(12, 12')에 분리 가능하게 결합될 수 있다.

배출 커버(12, 12')는 팬 모듈 하우징(14)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 팬 모듈 하우징(14)과 분리된 배출 커버(12, 12')에서 필터 커버(17)를 배출 커버(12, 12')에서 분리하면, 헤파 필터(62)를 필터 수용 공간에서 인출할 수 있다.

본 발명에서 청소기(1)가 프리 필터(61)와 헤파 필터(62)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 필터의 종류 및 개수에는 제한이 없음은 물론이다.

한편, 입력부(3)는 핸들(30)을 기준으로 이동 제한부(32a)의 반대편에 위치할 수 있다. 입력부(3)는 경사면(33)에 배치될 수 있다.

또한, 출력부(4)는 연장부(31)에 배치될 수 있다. 일 예로, 출력부(4)는 연장부(31)의 상면에 위치할 수 있다. 출력부(4)는 복수의 발신부(111)를 포함할 수 있다. 복수의 발신부(111)는 연장부(31)의 길이 방향(전후 방향)으로 이격되어 배열될 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 7을 참고하여, 유로(P)는, 흡입유로(P1), 먼지 분리 유로(P2, P3), 팬 모듈 유로(P4, P4') 및 배기 유로(P5, P5')가 순차적으로 연결되어 형성된다.

특히 도 5를 참조하면, 흡입유로(P1)는 외부의 공기를 먼지 분리부(20)에 제공한다. 흡입유로(P1)는 먼지 분리부(20)와 연결된다. 구체적으로, 흡입유로(P1)는 흡입관(11)에 의해 정의될 수 있고, 흡입유로(P1)의 일부는 메인바디(10)의 외측으로 노출되고, 흡입유로(P1)의 타측은 메인바디(10) 내에 위치될 수 있다. 흡입유로(P1)의 일측은 노즐부(71)와 연결된 연장관(73)과 결합될 수 있다. 흡입유로(P1) 내의 공기는 팬 모듈에 의해 이동된다.

흡입관(11)에는 흡입관(11)을 개폐하는 플랩도어(44)가 설치된다..

흡입 모터(52, 52')의 작동에 의해서 흡입유로(P1)를 통하여 흡입된 공기와 먼지는, 제1유로(P2)와 제2사이클론 유로(P3) 내에서 유동하며 서로 분리된다. 제2사이클론 유로(P3)에서 공기는 상술한 바 상측으로 이동하며, 팬 모듈 유로(P4, P4')로 유입된다.

팬 모듈 유로(P4, P4')는, 공기를 프리 필터(61) 측으로 안내한다. 프리 필터(61) 및 임펠러(51)를 순차적으로 통과한 공기는, 배기 유로(P5, P5')로 유입된다. 배기 유로(P5, P5') 상의 공기는 헤파 필터(62)를 지난 후 배기구(10a, 10a')를 통하여 외부로 배출된다.

팬 모듈 유로(P4)는, 먼지 분리부(20)로부터 유출된 공기가 상승하다가 임펠러(51)를 통과하며 하강하도록, 공기를 안내한다. 여기서, 배기 유로(P5)는 임펠러(51)를 통과하며 하강한 공기가 다시 배기구(10a, 10a')까지 상승하도록, 공기를 안내한다.

<제1 실시예 배터리 셀>

이하. 상술한 배터리(Bt)를 구성하는 배터리 셀(100)에 대해 상술한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 배터리 셀(100)은 전기 에너지를 제공하는 코어 재료(140) 및 코어 재료(140)를 수용하는 셀 하우징(110, 120, 130)을 포함한다.

코어 재료(140)는 방전하면서 전기 에너지를 제공한다. 예를 들어, 코어 재료(140)는 양극판, 음극판, 세퍼레이터를 가지며, 양극판과 음극판 각각으로부터 연장된 전극탭에 전극 리드가 연결될 수 있다.

셀 하우징(110, 120, 130)은 코어 재료(140)를 수용하는 공간을 제공하고, 양극판 및 음극판과 연결된 전원 단자가 형성된다. 셀 하우징(110, 120, 130)은 코어 재료(140)를 수용하는 다양한 형상을 가질 수 있다.

예를 들면, 셀 하우징(110, 120, 130)은 원기둥, 다각 기둥 및 파우치 형태 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 셀 하우징(110, 120, 130)은 상하 방향으로 개구되고, 하우징 축(G)을 감싸는 사이드 커버(110)와, 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버(120)와, 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버(130)를 포함할 수 있다.

사이드 커버(110)는 하우징 축(G)을 중심으로 하는 원통 형상으로, 상부 개구(111)와 하부 개구(112)가 형성된다. 사이드 커버(110)는 하우징 축(G)과 나란한 방향으로 연장되는 면을 가질 수 있다.

어퍼 커버(120)는 상부 개구(111)를 커버한다. 어퍼 커버(120)는 하우징 축(G)과 교차되는 면을 정의할 수 있다. 어퍼 커버(120)에는 전극 단자(미도시)가 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 어퍼 커버(120)에는 전극 단자가 형성되지 않고, 상면 밴트홈(160)이 형성될 수 있다.

상면 밴트홈(160)은 셀 하우징(110, 120, 130) 내부의 배기가스로 인해 압력이 증가될 때, 상면 커버의 일부가 파손되는 구조이다. 예를 들면, 상면 밴트홈(160)은 상면 커버의 일부가 함몰되어 형성될 수 있다. 다른 예를 들면, 상면 밴트홈(160)은 상면 커버에서 상면 커버의 두께 보다 작은 두께를 가지는 영역으로 정의될 수 있다.

상면 밴트홈(160)의 단면 형상은 V 또는 U 자 형태일 수 있다. 상면 밴트홈(160)은 라인 (Line)형상으로 일 방향으로 연장될 수 있다. 상면 밴트홈(160)은 하우징 축(G)을 감싸는 고리 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

로어 커버(130)는 하부 개구(112)를 커버한다. 로어 커버(130)는 하우징 축(G)과 교차되는 면을 정의할 수 있다. 로어 커버(130)에는 전극 단자(미도시)가 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 로어 커버(130)에는 양극판과 연결된 양극단자(미도시)와, 음극판과 연결된 음극단자(미도시)가 형성될 수 있다.

로어 커버(130)와 리드 프레임은 서로 용접으로 연결되므로, 로어 커버(130)에 밴트홈이 형성되는 경우, 용접 과정에서 밴트홈이 파손되면서, 배터리 셀(100)이 파손될 수 있다. 따라서, 본 발명은 로어 커버(130)에 밴트홈을 형성하지 않고, 후술하는 바와 같이 사이드 커버(110)에 밴트홈을 형성하여서 이러한 문제를 해결하였다.

사이드 커버(110)에는 측면 밴트홈(150)이 형성된다. 측면 밴트홈(150)은 셀 하우징(110, 120, 130) 내부의 압력이 기 설정된 압력을 초과하면 파손되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 측면 밴트홈(150)은 셀 하우징(110, 120, 130) 내부의 압력이 기 설정된 압력을 초과하면 파손되고, 변형되어서, 셀 하우징(110, 120, 130) 내부에서 배출되는 배기가스의 배출 방향을 안내하는 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)의 일부가 함몰되어 형성될 수 있다. 다른 예를 들면, 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)에서 사이드 커버(110)의 두께 보다 작은 두께를 가지는 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 사이드 커버(110)에서 두께가 기준 두께 얇은 부분을 측면 밴트홈(150)으로 정의할 수 있다. 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110) 보다 작은 두께를 가진다. 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)와 동일한 재질인 것이 제조가 용이하다.

측면 밴트홈(150)의 단면 형상은 V 또는 U 자 형태일 수 있다. 측면 밴트홈(150)은 라인 (Line)형상으로 일 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 측면 밴트홈(150)은 복수 개의 직선이 서로 연결된 형태이거나, 원형일 수 있다. 또한, 측면 밴트홈(150)은 연속적으로 연결될 수도 있다. 또한, 측면 밴트홈(150)은 복수 개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.

예를 들면, 측면 밴트홈(150)은 하우징 축(G)을 감싸는 고리 형상으로 형성된다. 측면 밴트홈(150)은 하우징 축(G)을 감싸는 폐곡선을 정의한다. 구체적으로, 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)의 원주를 따라 연장된다. 물론, 측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)의 원주를 따라 연장되면서 중간에 단속되는 부분도 존재할 수 있다. 측면 밴트홈(150)은 로어 커버(130)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다.

다른 예를 들면, 측면 밴트홈(150)은 로어 커버(130)와 나란한 방향으로 연장되는 제1 측면 밴트홈(151)과, 로어 커버(130)와 나란한 방향으로 연장되고, 제1 측면 밴트홈(151)에서 상부로 이격되는 제2 측면 밴트홈(152)을 포함할 수 있다. 제1 측면 밴트홈(151) 및 제2 측면 밴트홈(152)은 하우징 축(G)을 감싸는 폐곡선을 정의할 수 있다. 물론 다른 예로, 측면 밴트홈(150)은 로어 커버(130)와 나란한 방향으로 연장되는 다수의 라인일 수도 있다.

측면 밴트홈(150)이 사이드 커버(110)의 원주를 따라 형성되게 되면, 로어 커버(130)에 비해 넓은 면적에 밴트홈이 형성될 수 있기 때문에, 셀 하우징(110, 120, 130)에서 배출되는 배기가스의 압력을 낮출 수 있고, 배기가스의 압력으로 인해 배터리 외의 부품의 파손을 줄일 수 있다.

측면 밴트홈(150)은 사이드 커버(110)에서 로어 커버(130) 쪽으로 치우쳐 배치된다. 예를 들면, 측면 밴트홈(150)과 로어 커버(130) 사이의 걸리는 0.5mm 내지 2mm 인 것이 바람직하다. 측면 밴트홈(150)이 로어 커버(130) 쪽으로 치우쳐 배치되면, 어퍼 커버(120)의 상면 밴트홈(160)에서 배출되는 배기가스와 측면 밴트홈(150)에서 배출되는 배기가스의 균형으로 배터리 셀(100)의 이동을 방지할 수 있다.

도 9를 참조하면, 과충전 또는 내부단락 등의 원인으로 인하여 셀 하우징(110, 120, 130) 내부에 가스가 과도하게 발생하여 압력이 높아지면, 측면 밴트홈(150)이 파손되면서, 외부와 셀 하우징(110, 120, 130) 내부를 연통하는 공간이 생긴다. 이 공간을 통해 셀 하우징(110, 120, 130) 내부의 배기가스가 분출되면 배터리 셀(100)의 폭발이 방지된다. 물론, 도면에는 도시하지 않았지만, 상면 밴트홈(160)도 파손되면서, 파손된 공간으로 가스가 배출된다.

<제2 실시예>

이하, 제2 실시예에 따른 배터리 셀(100A)을 설명한다. 이하에서, 제1 실시예(도 7 및 도 8)와 차이점 위주로 설명하고 동일한 설명은 생략한다. 특별한 설명이 없는 구성은 제1 실시예와 동일한 것으로 본다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 실시예는 제1 실시예와 측면 밴트홈(150A)의 구조에 차이점이 존재한다.

제2 실시예에 따른 측면 밴트홈(150A)은 셀 하우징(110, 120, 130)의 내부의 압력에 의해 측면 밴트홈(150A)이 파손되면서, 측면 밴트홈(150A) 주변의 사이드 커버(110)가 변형되어 배기가스의 배출방향을 가이드하는 구조를 가질 수 있다.

측면 밴트홈(150A)은 복수 개가 서로 이격하여 배치될 수 있다. 구체적으로, 측면 밴트홈(150A)은 복수 개가 사이드 커버(110)의 원주를 따라 배치될 수 있다.

예를 들면, 측면 밴트홈(150A)은 제1 방향으로 연장되는 제1 오픈 밴트홈(153)과, 제2 방향으로 연장되고, 제1 오픈 밴트홈(153)의 일단과 연결되는 제2 오픈 밴트홈(154)을 포함한다. 제1 오픈 밴트홈(153)의 일단은 제2 오픈 밴트홈(154)의 일단과 연결된다. 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)은 직선 또는 곡선의 형태를 가질 수 있다.

제1 오픈 밴트홈(153)의 일단과 제2 오픈 밴트홈(154)의 일단은 서로 연결되고, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154) 사이의 거리는 제1 오픈 밴트홈(153)의 일단에서 타단 방향으로 갈수로 서로 멀어질 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 상부와 측방향 사이의 방향일 수 있다.

제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각(Ag10)은 예각일 수 있다. 바람직하게는, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각(Ag10)은 20도 내지 40도 일 수 있다. 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)은 V 자 형상을 가진다. 사이드 커버(110)가 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)을 따라 절개되면, 배기가스를 배출할 수 있는 큰 공간을 확보할 수 있어서, 배출되는 배기가스의 압력이 매우 낮아지고, 시간당 배출할 수 있는 배기가스의 양이 증가한다.

제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154) 사이의 거리는 상부 방향으로 갈수록 멀어질 수 있다. 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각(Ag10)은 20도 보다 작은 경우, 배기가스에 의해 절개 될 때, 배기가스가 충분히 배출되는 공간이 확보되지 못하고, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각(Ag10)은 40도 보다 큰 경우 배기가스에 의해 사이드 커버(110)가 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)을 따라 절개되기가 어렵고, 사이드 커버(110)가 변형되기도 어렵다.

제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각의 방향(VD)은 상부방향과 45도 이내의 각도를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각의 방향(VD)은 상부방향과 나란할 수 있다. 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 이루는 사이각의 방향(VD)은 상부방향과 나란하면, 배기가스에 의해 사이드 커버(110)가 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)을 따라 절개되면서 배기가스를 하부와 측방 사이의 방향으로 안내하게 된다.

배기가스가 하부와 측방 사이로 배출되게 되면, 상면 밴트홈(160)에서 배출되는 배기가스의 벡터의 합이 0에 가깝게 되어서 배터리 셀(100)이 방출되는 것이 방지된다.

제1 오픈 밴트홈(153)의 일단의 깊이(h2)는 제1 오픈 밴트홈(153)의 타단(h1)의 깊이 보다 깊고, 제2 오픈 밴트홈(154)의 일단(h2)의 깊이는 제2 오픈 밴트홈(154)의 타단(h3)의 깊이 보다 깊을 수 있다.

다른 예로, 제1 오픈 밴트홈(153)의 깊이는 타단에서 일단 방향으로 갈수록 깊어 질 수 있고, 제2 오픈 밴트홈(154)의 깊이는 타단에서 일단 방향으로 갈수록 깊어 질 수 있다.

제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154)이 연결된 부분의 깊이가 깊으면, 배기가스에 의해 제1 오픈 밴트홈(153)의 일단과 제2 오픈 밴트홈(154)의 일단부터 파손이 시작되게 되고, 제1 오픈 밴트홈(153)의 타단과, 제2 오픈 밴트홈(154)의 타단 방향으로 파손이 되면서, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154) 사이의 사이드 커버(110)는 밴딩되게 된다.

도 12를 참조하면, 과충전 또는 내부단락 등의 원인으로 인하여 셀 하우징(110, 120, 130) 내부에 가스가 과도하게 발생하여 압력이 높아지면, 제1 오픈 밴트홈(153)의 일단과 제2 오픈 밴트홈(154)의 일단부터 파손이 시작되게 되고, 제1 오픈 밴트홈(153)의 타단과, 제2 오픈 밴트홈(154)의 타단 방향으로 파손이 되면서, 제1 오픈 밴트홈(153)과 제2 오픈 밴트홈(154) 사이의 사이드 커버(110)는 밴딩되게 되며, 사이드 커버(110)가 오픈되게 된다.

사이드 커버(110)의 오픈된 공간으로 배기가스가 분출되면 사이드 커버(110)의 밴딩된 부분에 의해 배기가스의 배출방향이 외측방향과 하부 방향 사이로 안내되게 된다.

<제3 실시예>

이하, 제3 실시예에 따른 배터리 셀(100B)을 설명한다. 이하에서, 제2 실시예(도 10 및 도 11)와 차이점 위주로 설명하고 동일한 설명은 생략한다. 특별한 설명이 없는 구성은 제2 실시예와 동일한 것으로 본다.

도 13 및 도 14을 참조하면, 제3 실시예는 제2 실시예와 측면 밴트홈(150B)의 구조에 차이점이 존재한다.

제3 실시예에 따른 측면 밴트홈(150B)은 셀 하우징(110, 120, 130)의 내부의 압력에 의해 측면 밴트홈(150B)이 파손되면서, 측면 밴트홈(150B) 주변의 사이드 커버(110)가 변형되어 배기가스의 배출방향을 가이드하는 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 측면 밴트홈(150B)은 제1 방향으로 연장되는 제1 오픈 밴트홈(155)과, 제2 방향으로 연장되고, 제1 오픈 밴트홈(155)의 일단과 연결되는 제2 오픈 밴트홈(156)과, 제1 오픈 밴트홈(155)의 일단과 제2 오픈 밴트홈(156)의 일단을 연결하는 제3 오픈 밴트홈(157)을 포함한다.

제1 오픈 밴트홈(155)의 일단과 제2 오픈 밴트홈(156)의 일단은 제3 오픈 밴트홈(157)의 양단에 연결된다. 제3 오픈 밴트홈(157)은 상하 방향과 교차되는 방향으로 연장될 수 있다. 바람직하게는, 제3 오픈 밴트홈(157)은 로어 커버(130)와 나란한 방향으로 연장될 수 있다.

제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156) 사이의 거리는 제1 오픈 밴트홈(155)의 일단에서 타단 방향(상부 방향)으로 갈수로 서로 멀어질 수 있다.

제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각은 예각일 수 있다. 바람직하게는, 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각은 10도 내지 30도 일 수 있다.

초기에 제3 오픈 밴트홈(157)에 의해 배기가스의 배출공간이 크게 확보되므로, 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각이 클 필요가 없어진다.

제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각의 방향(VD2)은 상부방향과 45도 이내의 각도를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각의 방향(VD2)은 상부방향과 나란할 수 있다. 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)이 이루는 사이각의 방향(VD2)은 상부방향과 나란하면, 배기가스에 의해 사이드 커버(110)가 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156)을 따라 절개되면서 배기가스를 하부와 측방 사이의 방향으로 안내하게 된다.

제3 오픈 밴트홈(157)의 깊이(h6)는 제1 오픈 밴트홈(155)의 깊이(h4) 및 제2 오픈 밴트홈(156)의 깊이(h5) 보다 깊을 수 있다. 제1 오픈 밴트홈(155)의 깊이 및 제2 오픈 밴트홈(156)의 깊이는 제3 오픈 밴트홈(157)과 근접할수록 깊어질 수 있다. 제3 오픈 밴트홈(157)이 깊이는 양단에서 중앙으로 갈수록 깊어질 수 있다.

제3 오픈 밴트홈(157)의 깊이가 깊으면, 배기가스에 의해 제3 오픈 밴트홈(157)부터 파손이 시작되게 되고, 제1 오픈 밴트홈(155)의 타단과, 제2 오픈 밴트홈(156)의 타단 방향으로 파손이 진행되면서, 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156) 사이의 사이드 커버(110)는 밴딩되게 되고 오픈되게 된다.

제3 실시예에 의하면, 초기의 대량의 배기가스를 배출할 수 있어서, 배기가스의 압력을 초기에 매우 낮게 할 수 있다.

도 15를 참조하면, 과충전 또는 내부단락 등의 원인으로 인하여 셀 하우징(110, 120, 130) 내부에 가스가 과도하게 발생하여 압력이 높아지면, 제3 오픈 밴트홈(157)부터 파손이 시작되게 되고, 제1 오픈 밴트홈(155)의 타단과, 제2 오픈 밴트홈(156)의 타단 방향으로 파손이 진행되면서, 제1 오픈 밴트홈(155)과 제2 오픈 밴트홈(156) 사이의 사이드 커버(110)는 밴딩되게 되며, 사이드 커버(110)가 오픈되게 된다.

사이드 커버(110)의 오픈된 공간으로 배기가스가 분출되면 사이드 커버(110)의 밴딩된 부분에 의해 배기가스의 배출방향이 외측방향과 하부 방향 사이로 안내되게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

1. 전기 에너지를 제공하는 코어 재료; 및
   상기 코어 재료를 수용하는 셀 하우징;을 포함하고,
   상기 셀 하우징은,
   상하 방향으로 개구되고, 하우징 축을 감싸는 사이드 커버;
   상기 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버;
   상기 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버; 및
   상기 사이드 커버에 형성된 측면 밴트홈을 포함하는 배터리 셀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버에서 상기 로어 커버 쪽으로 치우쳐 배치되는 배터리 셀.
3. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈과 상기 로어 커버 사이의 걸리는 0.5mm 내지 2mm 인 배터리 셀.
4. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버 보다 작은 두께를 가지는 배터리 셀.
5. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은 상기 사이드 커버와 동일한 재질을 포함하는 배터리 셀.
6. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은 상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장되는 배터리 셀.
7. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 폐곡선을 정의하는 배터리 셀.
8. 제1항에 있어서,
   상기 측면 밴트홈은,
   상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장되는 제1 측면 밴트홈과,
   상기 로어 커버와 나란한 방향으로 연장되고, 상기 제1 측면 밴트홈에서 상부로 이격되는 제2 측면 밴트홈을 포함하는 배터리 셀.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 측면 밴트홈 및 상기 제2 측면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 폐곡선을 정의하는 배터리 셀.
10. 제1항에 있어서,
    상기 측면 밴트홈은,
    제1 방향으로 연장되는 제1 오픈 밴트홈과,
    제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 오픈 밴트홈의 일단과 연결되는 제2 오픈 밴트홈을 포함하는 배터리 셀.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈이 이루는 사이각은 예각인 배터리 셀.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 오픈 밴트홈의 일단의 깊이는 상기 제1 오픈 밴트홈의 타단의 깊이 보다 깊고,
    상기 제2 오픈 밴트홈의 일단의 깊이는 상기 제2 오픈 밴트홈의 타단의 깊이 보다 깊으며,
    상기 제1 오픈 밴트홈의 일단은 상기 제2 오픈 밴트홈의 일단과 연결되는 배터리 셀.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈이 이루는 사이각의 방향은 상부방향과 45도 이내의 각도를 형성하는 배터리 셀.
14. 제10에 있어서,
    상기 측면 밴트홈은,
    상기 제1 오픈 밴트홈의 일단과 상기 제2 오픈 밴트홈의 일단을 연결하는 제3 오픈 밴트홈을 더 포함하고,
    상기 제1 오픈 밴트홈과 상기 제2 오픈 밴트홈 사이의 거리는 상부 방향으로 갈수록 멀어지는 배터리 셀.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 오픈 밴트홈의 깊이는 상기 제1 오픈 밴트홈 및 상기 제2 오픈 밴트홈 보다 깊은 배터리 셀.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 오픈 밴트홈의 깊이 및 상기 제2 오픈 밴트홈의 깊이는 상기 제3 오픈 밴트홈과 근접할수록 깊어지는 배터리 셀.
17. 제1항에 있어서,
    상기 셀 하우징은,
    상기 어퍼 커버에 형성된 상면 밴트홈을 더 포함하는 배터리 셀.
18. 제12항에 있어서,
    상기 상면 밴트홈은 상기 하우징 축을 감싸는 라인 형상인 배터리 셀.
19. 전기 에너지를 제공하는 코어 재료; 및
    상기 코어 재료를 수용하는 셀 하우징;을 포함하고,
    상기 셀 하우징은,
    상하 방향으로 개구되고, 하우징 축을 감싸는 사이드 커버;
    상기 사이드 하우징의 상부 방향 개구를 차폐하는 어퍼 커버;
    상기 사이드 하우징의 하부 방향 개구를 차폐하는 로어 커버; 및
    상기 사이드 커버에 형성되어 상기 셀 하우징 내부의 압력이 기 설정된 압력을 초과하면 파손되는 측면 밴트홈을 포함하는 배터리 셀.
20. 제1항 내지 제19항 중 적어도 어느 한 항의 배터리 셀을 포함하는 청소기.
    

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