KR100356685B1 - 용융 탄산염형 연료전지 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 발명은 봄베의 내부 압력에 따라 외부에서 능동적으로 적층체를 가압하여 셀과 분리판 사이의 접촉이 최적 상태로 보전되게 할 수 있는 용융 탄산염형 연료전지를 제공하는 것이다.

구성 : 본 발명은 가동판에 의해 가압되는 적층체가 내부에 수용되고 외부 상단에 중공관체가 연통된 봄베와, 상기 가동판의 중심으로 배치되고 자유단부가 상기 봄베의 중공관체를 통해 외부로 돌출 연장되는 리드 스크류와, 상기 중공관체의 단부에 설치되고 상기 리드 스크류에 치합되는 추진 너트와, 이 너트에 일체로 동축 설치되는 감속부재와, 상기 감속부재를 회전 구동시켜서 상기 리드 스크류가 봄베의 내부로부터 진퇴 연동되게 하는 출력수단으로 이루어진다.

효과 : 본 발명은 적층체에서 셀과 분리판 사이의 접촉 상태를 봄베의 외부에 배치된 출력수단의 제어를 통해 항상 일정한 압력으로 보전되게 할 수 있어서 연료전지의 발전 효율을 최상의 상태로 유지 보전할 수 있다.

Description

용융 탄산염형 연료전지

본 발명은 용융 탄산염형 연료전지에 관한 것으로서, 특히 연료전지의 내압 변화를 능동적으로 컨트롤할 수 있는 구성으로 된 용융 탄산염형 연료전지에 관한 것이다.

용융 탄산염형 연료전지의 기본 구조는 발전체 기본요소인 셀과 분리판을 번갈아 다수 겹쳐 쌓아 이루어진 적층체를 갖추고 있다.

적층체는 상하단에 단열체를 개재하고 있고 다시 체결로드에 의해 축방향으로 고정 유지되고 있으며, 이러한 축방향으로의 체결 상태가 일정하게 유지되도록 조정용 스프링이 부가되어서 항상 일정의 압축력을 가하게 되어 있다. 그리고 적층체의 측면에는 각 셀로 연료, 배화제를 균등하게 배분하기 위한 매니홀드가 배치되어 있다.

이와 같은 종래의 연료전지 구조에서 효율 좋은 전기를 얻으려면 적층체 전체에 걸쳐 접촉 면적을 충분히 확보해야 하므로 상기 적층체의 면 안쪽으로 균일한 압력이 작용되게 해야 한다. 그런데 상기 균일한 압력은 운전중에 발생하는 적층체의 높이 변화를 흡수하여 셀과 분리판 사이의 접촉을 항상 양호한 상태로 유지하도록 작용되어야 함에도 상기 종래의 연료전지 구조에서는 이를 보장할 수 있는 매커니즘이 존재하지 않는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점은 일본국 공개특허공보 평성 1-209671호에 개시된 연료전지를 통해 그 해결책이 제시된 바 있다.

개시된 연료전지는 도 3으로 도시한 바와 같이 적층체(2)는 하측의 고정판(4) 상에 중첩되게 쌓여져서 상측의 가동판(6)에 의해 일정의 압력을 받을 수 있게 되어 있고, 상기 가동판(6)은 봄베(bombe; 8)의 내부에서 고압가스가 채워진 벨로즈(10)에 의해 눌려지게 되어 있다. 이 때 상기 벨로즈(10)에 충전되는 가스 압력은 봄베(8)의 내부 압력보다 높게 설정됨으로써 상기 적층체(2)를 구성하는 셀은 상호간에 양호한 밀착 관계가 이루어질 수 있다. 그러나 상기 적층체(2)로 가해지는 압력은 봄베(8)의 내압에 비례적으로 증가되기 때문에 셀과 분리판 사이의 밀착이 일정하게 유지되기 보다는 봄베(8)의 내압 증가와 함께 더욱 강하게 밀착되어 버리므로 최적의 발전 상태가 유지되지 않는 단점이 있다. 게다가 실제의 제조 과정에서 벨로즈(10)로 가스 봉입하기가 기술적으로 난해할 뿐만 아니라 주입된 가스의 누설을 완벽하게 방지하기에도 상당한 기술적 어려움이 있다. 물론 상기 벨로즈 내부의 가스 압력을 외부에서 조절하여 주는 것을 고려할 수 있으나, 이 경우에 가스의 급 배기를 위한 설비가 복잡하게 된다.

따라서 본 발명은 봄베의 내부 압력에 따라 외부에서 능동적으로 적층체를 가압하여 셀과 분리판 사이의 접촉이 최적 상태로 보전되게 할 수 있는 용융 탄산염형 연료전지를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 봄베의 내부 압력 변화에 반응하여 적층체의 셀과 분리판 사이의 접촉이 최적의 상태로 유지되게 할 수 있는 용융 탄산염형 연료전지를 제공함에 있다.

상기의 목적을 구현하는 본 발명은 가동판에 의해 가압되는 적층체가 내부에 수용되고 외부 상단에 중공관체가 연통된 봄베와, 상기 가동판의 중심으로 배치되고 자유단부가 상기 봄베의 중공관체를 통해 외부로 돌출 연장되는 리드 스크류와, 상기 중공관체의 단부에 설치되고 상기 리드 스크류에 치합되는 추진 너트와, 이 너트에 일체로 동축 설치되는 감속부재와, 상기 감속부재를 회전 구동시켜서 상기 리드 스크류가 봄베의 내부로부터 진퇴 연동되게 하는 출력수단으로 이루어진다.

본 발명에서 상기 감속부재는 치차 또는 스프로켓이 적용될 수 있고, 출력수단은 정역 회전이 가능한 모터가 적합하다.

또, 상기 봄베의 일측에는 압력센서가 부가될 수 있으며, 이 압력센서에 의해 측정되는 봄베의 내압은 상기 출력수단의 작동을 위한 데이터로 활용하여 적층체로 가해지는 압력을 가감시키게 할 수 있다.

이와 같은 구성의 본 발명은 적층체에서 셀과 분리판 사이의 접촉 상태를 봄베의 외부에 배치된 출력수단의 제어를 통해 항상 일정한 압력으로 보전되게 할 수 있어서 연료전지의 발전 효율을 최상의 상태로 유지 보전할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 연료전지의 일부 절개 단면도.

도 2는 본 발명에 적용되는 컨트롤 시스팀의 회로 구성도.

도 3은 종래의 연료전지 구조를 도시하는 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

12 : 적층체 14 : 봄베

16 : 고정판 18 : 가동판

20 : 가이드 바 22 : 리드 스크류

24 : 중공관체 26 : 추진 너트

28 : 감속부재 30 : 출력 수단

34 : 압력센서 36 : 컨트롤러

38 : 드라이버 40 : 스톱퍼

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련된 용융 탄산염형 연료전지의 구성을 일부 절개 상태로 도시하는 측단면도로서, 적층체(12)는 봄베(14)의 내부 하측에 배치된 고정판(16) 상에 중첩되게 쌓여져 있고, 그 상방은 가동판(18)에 의해 눌려진 구성으로 되어 있다. 또, 가동판(18)은 상기 고정판(16)의 주변에 배치된 가이드 바(20)를 타고 슬라이드 안내되도록 설치되는 한편, 그 상면 중심은 리드 스크류(22)의 하단부와 일체로 연결되어 있다. 상기 봄베(14)는 외부 상단의 중심에 중공관체(24)를 보유하고 있으며, 상기 리드 스크류(22)의 자유단부는 이 중공관체(24)를 관통하여 외부로 연장된다.

한편, 상기 중공관체(24)를 관통하여 연장되는 리드 스크류는 도중에 중공관체(24)의 상면으로 배치된 추진 너트(26)와 치합된다. 또 추진 너트(26)는 이것과 동축으로 배치되어서 중공관체(24)의 상단부에 지지되는 감속부재(28)와 일체로 되어 있다. 감속부재(28)는 이 실시예에서 치차로 묘사되어 있으나 체인을 동력전달매체로 하는 스프로켓을 채용해도 무방하다.

상기 감속부재(28)는 중공관체(24)의 부근에 설치된 출력수단(30)과 동력 연결되어서 종동하게 된다. 이 출력수단(30)은 실질적으로 상기 감속부재(28)와 연계되는 출력부재(32)를 보유하고 있다. 출력부재(32)는 감속부재(28)와 마찬가지로 치차 또는 스프로켓이 적용될 수 있다.

상술한 구성에서 상기 출력수단(30)에 의해 연동되는 감속부재(28)의 회전은 추진 너트(26)의 회전을 수반하고, 이에 따라 추진 너트(26)는 나선 운동을 통해 리드 스크류(22)를 도면의 화살표로 나타낸 축방향으로 이동시키게 된다. 이러한 리드 스크류(22)의 축방향 이동은 결과적으로 가동판(18)의 이동을 초래하게 되어 적층체(12)로 가해지는 압력이 가감 조절되는 작용을 낳게 된다.

이와 같은 출력수단(30)의 작동은 봄베(14)의 내압에 따라 적절하게 컨트롤 되어야 할 필요가 있다.

본 발명에 적합한 콘트롤 시스팀은 봄베(14)의 일측에 압력센서(34)가 부착된다. 압력센서(34)는 봄베(14)의 내부 압력을 지속적으로 측정하여 전기 신호를 발하게 된다.

도 2에 보다 분명하게 묘사된 콘트롤 시스팀은 상기 압력센서(34)에 의해 출력수단(30)이 제어될 수 있음을 예시적으로 보여 주고 있다.

즉, 상기 압력센서(34)로부터 송출되는 전기 신호는 마이콤과 같은 컨트롤러(36)로 데이터를 입력하게 되고, 또 상기 컨트롤러(36)는 입력되는 데이터를 연산 처리하고 매핑한 다음, 출력단을 통해 드라이버(38)를 작동시킴으로써 상기 출력수단(30)의 정역 회전 제어를 수행하게 된다.

또, 컨트롤러(36)에서의 매핑은 봄베(8)의 내부압력에 상응한 적층체(12)의 가압력 크기를 데이터로 저장하여 놓고, 상기 압력센서(34)에서 입력되는 데이터와 관련지워진 번지수로 저장된 데이터를 독출하고, 이를 토대로 드라이버(38)를 작동시키는 과정으로 행해진다.

따라서 본 발명에서는 가동판(18)에 의해 적층체(12)로 가해지는 압력을 봄베(14)의 내압 변화에 맞춰서 가감 조절하는 것이므로 상기 적층체(12)를 구성하는 셀과 분리판 사이의 접촉 상태가 최적의 압력하에 이루어지고 있도록 제어할 수 있다.

상기와 같은 구성의 컨트롤 시스팀은 본 발명의 기술 사상을 한정하는 것이 아니고 다만 하나의 예로서 개시하는 것일 뿐이다.

도면의 미설명 부호 40은 리드 스크류(22)가 봄베(14)의 내부로 몰입되는 정도를 제한하기 위한 스톱퍼이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 적층체를 구성하는 셀과 분리판 사이의 접촉 상태가 최적의 압력하에 접촉되어서 봄베의 내압 변화에 따라 압력이 가감되면서 일정하게 접촉 상태가 유지되게 한 것이므로 최상의 발전 효율을 도모할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims (4)

1. 가동판에 의해 가압되는 적층체가 내부에 수용되고 외부 상단에 중공관체가 연통된 봄베와, 상기 가동판의 중심으로 배치되고 자유단부가 상기 봄베의 중공관체를 통해 외부로 돌출 연장되는 리드 스크류와, 상기 중공관체의 단부에 설치되고 상기 리드 스크류에 치합되는 추진 너트와, 이 너트에 일체로 동축 설치되는 감속부재와, 상기 감속부재를 회전 구동시켜서 상기 리드 스크류가 봄베의 내부로부터 진퇴 연동되게 하는 출력수단으로 이루어진 용융 탄산염형 연료전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 감속부재는 치차 또는 스프로켓으로 되어 있음을 특징으로 하는 용융 탄산염형 연료전지.
3. 제1항에 있어서, 상기 출력수단은 정역 회전이 가능한 모터로 된 것임을 특징으로 하는 용융 탄산염형 연료전지.
4. 제1항에 있어서, 상기 봄베의 일측에는 압력센서가 부가되어 있고, 이 압력센서에 의해 측정되는 봄베의 내압은 상기 출력수단의 작동을 위한 데이터로 활용하여 적층체로 가해지는 압력을 가감시키게 한 구성으로 됨을 특징으로 하는 용융 탄산염형 연료전지.

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