KR100542848B1 - 액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템 - Google Patents

액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100542848B1
KR100542848B1 KR1020030067246A KR20030067246A KR100542848B1 KR 100542848 B1 KR100542848 B1 KR 100542848B1 KR 1020030067246 A KR1020030067246 A KR 1020030067246A KR 20030067246 A KR20030067246 A KR 20030067246A KR 100542848 B1 KR100542848 B1 KR 100542848B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid
chamber
casing
liquid cartridge
outlet port
Prior art date
Application number
KR1020030067246A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040028548A (ko
Inventor
사다모또아쯔시
사또유우스께
사까우에에이이찌
아끼따마사또
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20040028548A publication Critical patent/KR20040028548A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100542848B1 publication Critical patent/KR100542848B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 케이싱과, 케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와, 제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와, 제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 격벽 부재를 가압하는 압력 유닛을 구비하고, 연결되어 있는 외부 장치로 액체를 공급하기 위한 액체 카트리지에 관한 것이다.
액체 카트리지, 케이싱, 제1 챔버, 제2 챔버, 격벽, 압력 유닛

Description

액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템 {LIQUID CARTRIDGE AND LIQUID BATTERY SYSTEM INCLUDING LIQUID CARTRIDGE}
도1(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도1(b)는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도3(a)는 액체 카트리지를 장치에 설치하기 전의 상태를 도시하는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도3(b)는 액체 카트리지를 장치에 설치한 후의 상태를 도시하는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도4(a)는 액체 카트리지를 장치에 설치하기 전의 상태를 도시하는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도4(b)는 액체 카트리지를 장치에 설치한 후의 상태를 도시하는, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도5(a)는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도5(b)는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도5(c)는 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도5(d)는 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도6(a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 카트리지의 사시도.
도6(b)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 카트리지의 분해 사시도.
도7(a)는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략적인 측면도.
도7(b)는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략적인 정면도.
도8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도9(a)는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략적인 평면 단면도.
도9(b)는 내부의 액체 저장체를 부분적으로 도시하는, 본 발명의 제8 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략적인 측면도.
도9(c)는 내부의 액체 저장체를 부분적으로 도시하는, 본 발명의 제8 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략적인 정면도.
도9(d)는 장치로의 연결 상태를 도시하는, 본 발명의 제8 실시예에 다른 액체 카트리지의 개략도.
도10(a)는 본 발명의 제9 실시예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도10(b)는 본 발명의 제9 실시예의 제1 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도10(c)는 본 발명의 제9 실시예의 제2 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
도10(d)는 본 발명의 제9 실시예의 제3 변형예에 따른 액체 카트리지의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 액체 카트리지
3 : 케이싱
5 : 외피
7 : 출구 포트
9 : 제1 챔버
11 : 제2 챔버
13 : 격벽
14 : 입구 포트
15 : 압력 유닛
본 발명은 카트리지가 어떻게 향하고 있든지 간에 액체를 대체로 남김 없이 안정적으로 토출할 수 있는, 액체를 수용하여 토출하기 위한 액체 카트리지에 관한 것이다.
연료 전지와 같이 액체를 채용하는 기기를 구비한 장치는 액체 카트리지를 갖출 필요가 있다. 액체 카트리지는 펌프와 같이 액체를 공급하기 위한 공급 수단을 수반해야 한다. 펌프가 액체를 공급하기 위해 채용된 경우에, 보통 펌프에 연결된 스트레이너는 액체가 스트레이너의 단부를 통해 추출되도록 카트리지 내에 수용된 액체 내로 삽입된다. 액체 카트리지가 이동식 장치에 적용되었을 때 몇몇 문 제가 발생된다.
장치가 이동되므로 경량의 작은 구성이 이동식 장치에 대해 요구된다. 펌프는 이동식 장치에서 상당한 중량 증가를 야기한다. 또한, 이동식 장치는 다양한 방향으로 배향되도록 이동된다. 따라서, 스트레이너는 액체 내의 적절한 위치로부터 변위될 수 있고, 그러므로 스트레이너의 단부가 액체 내의 버블 내로 배치될 수 있다. 그러한 경우에, 액체의 공급은 문제를 갖게 되고, 장치의 오작동이 야기될 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제H4-223058호는 펌프 및 스트레이너를 생략하기 위하여, 액체를 토출하기 위한 토출 장치를 본질적으로 포함하는 액체 카트리지를 개시한다.
일본 특허 출원 공개 제H4-223058호에 개시된 액체 카트리지는 자체가 고무 등으로 만들어진 탄성 박막에 의해 액체를 토출하도록 구성된다. 카트리지가 경량의 작은 구조로 형성되도록 펌프 및 스트레이너가 생략되었기 때문에, 카트리지는 이동식 장치에 적용된 경우에 장점을 갖는다. 카트리지는 또한 카트리지가 어떻게 향하든 간에 액체를 토출할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 탄성 박막은 반복 사용 및 노화에 의해 쉽게 열화된다. 또한, 카트리지의 용량은 탄성 박막의 탄성 한계에 의해 제한되어 큰 용량을 얻기 어렵다.
본 발명은 상기 문제를 해결하는 관점에서 달성된다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 연결되어 있는 외부 장치로 액체를 공급하기 위한 액체 카트리지는 케이싱과, 케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와, 제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와, 제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 격벽 부재를 가압하는 압력 유닛을 구비한다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 연결되어 있는 외부 장치로 액체를 공급하기 위한 액체 카트리지는 케이싱과, 케이싱 내에 수용되어 액체를 수용하는 액체 수용체와, 액체 수용체와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와, 제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 액체 수용체를 가압하는 압력 유닛을 구비한다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 연료 전지 시스템은 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와, 음극으로 공기를 공급하는 펌프와, 양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 구비한다. 액체 카트리지는 케이싱과, 케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와, 제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와, 연료가 출구 포트로부터 토출되도록 격벽 부재를 가압하기 위하여 제2 챔버 내로 펌프에 의해 공급된 공기를 도입하는 입구 포트를 구비한다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 연료 전지 시스템은 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와, 음극으로 공기를 공급하는 펌프와, 양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 구비한다. 액체 카트리지는 케이싱과, 케이싱 내에 수용되어 액체를 수용하는 액체 수용체와, 액체 수용체와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와, 연료가 출구 포트로부터 토출되도록 액체 수용체를 가압하기 위하여 케이싱 내로 펌프에 의해 공급된 공기를 도입하는 입구 포트를 구비한다.
본 발명의 제5 태양에 따르면, 연료 전지 시스템은 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와, 음극으로 공기를 공급하는 펌프와, 양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 구비한다. 액체 카트리지는 케이싱과, 케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와, 제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 입구 포트와, 제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 격벽 부재를 가압하는 압력 유닛과, 음극으로부터 제2 챔버 내로 배출을 도입하는 입구 포트를 구비한다.
본 발명의 실시예들이 이하에서 설명될 것이다. 아래의 실시예들은 액체 카트리지가 연료 전지에 연료를 공급하기 위한 연료 탱크로서 채용되는 예로서 설명되지만, 본 발명은 그러한 예로 제한되지 않는다. 액체 카트리지는 액체 공급을 위한 다양한 예에 적용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예가 이하에서 도1(a) 및 도1(b)를 참조하여 설명될 것이다.
제1 실시예의 액체 카트리지(1)는 케이싱(3), 압력 유닛(15), 격벽 부재(5, 13) 및 출구 포트(7)를 구비한다. 케이싱(3)은 그의 내부를 봉입하도록 상부 벽(3A), 하부 벽(3B) 및 원주 벽(3C)을 구비한다. 압력 유닛(15)은 상부 벽(3A)에 연결되고, 그의 대향 단부는 격벽(13)에 연결된다. 외피(5)는 케이싱(3)의 내부가 제1 챔버(9)와 제2 챔버(11)로 분리되도록 격벽(13)의 원주부 및 하부 벽(3B)과 액체 밀봉식으로 연결된다.
외피(5)는 가요성 수지로 만들어지며, 도1(a)에 도시된 바와 같이 박막 형상 또는 도1(b)에 도시된 바와 같이 벨로즈 형상(5A)으로 형성될 수 있다. 외피(5)는 액체 밀봉식으로 형성되며, 제1 챔버(9)가 내부에 액체를 저장할 수 있도록 격벽(13) 및 하부 벽(3B)에 액체 밀봉식으로 부착된다. 격벽(13)은 케이싱(3) 내부의 단면 형상과 대체로 동일한 형상으로 형성된 이동 가능한 판이다. 그의 재료 및 두께는 격벽(13)이 압력 유닛(15)에 의해 부가되는 압력을 지지하기에 충분한 강성을 갖도록 적절하게 선택된다. 격벽(13)은 외피(5)와 활주 가능하게 그리고 액체 밀봉식으로 접촉하도록 외피(5)와 일체로 형성되거나 외피(5)로부터 분리되어 형성된다. 액체는 연료 전지 등을 위한 연료로서 적용될 수 있는 유기 화합물이고, 상온에서 액상이다. 메탄올, 디메틸 에테르, 포름산 및 이들의 수용액을 예로 들 수 있다.
압력 유닛(15)은 제2 챔버(11) 내에 수용되어 출구 포트(7)로 액체를 토출하기 위해 격벽(13)을 가압하도록 구성된다. 압력 유닛(15)은 도1(a) 또는 도1(b)에 도시된 바와 같이 코일 스프링과 같은 탄성체(17)를 구비한다. 탄성체(17)는 반발력을 갖도록 미리 압축된다. 격벽(13)은 반발력에 의해 도면에서 하방으로 가압된다.
출구 포트(7)는 외부 장치에 연결된다. 외부 장치는 개방과 폐쇄 사이에서 절환되도록 구성된 절환 밸브를 구비한다. 외부 장치 내로의 액체의 유동은 절환 밸브를 적절하게 절환함으로써 제어될 수 있다.
액체는 제1 챔버(9) 내로 투입되어 제1 챔버를 충전한다. 출구 포트(7)가 개방되도록 절환 밸브가 작동되면, 압력 유닛(15)은 액체를 출구 포트(7)를 통해 외부 장치로 토출하도록 격벽(13)을 가압한다. 액체 카트리지(1)는 액체의 방향이 어떻게 배향되었든 간에 액체를 토출할 수 있다.
액체가 외부로 공급되는 경우에, 액체는 액체 카트리지(1)가 반복적으로 재사용될 수 있도록 출구 포트(7)를 통해 재투입될 수 있다.
액체의 토출은 압력 유닛(15)의 반발력에 의해 달성되고, 그러므로 격벽(13)과 외피(5)가 현저하게 변형될 필요가 없다. 따라서, 이들의 열화가 방지되어 수명이 긴 액체 카트리지(1)가 얻어질 수 있다.
케이싱(3)은 입구 포트(14)를 또한 구비한다. 제2 챔버(11)는 격벽(13)이 가압되어 이동할 때 부압을 받는 경향이 있지만, 공기가 부압을 해제하도록 입구 포트(14)를 통해 도입된다. 특히, 입구 포트(14)는 연료 전지의 음극과 연통하도록 구성된다. 음극은 연료 전지 반응에 의해 발생된 습기와 양극으로부터 침투한 연료의 일부를 포함하는 가스를 배출한다. 입구 포트가 음극에 연결된 경우에, 이들은 재활용되어 재사용될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예가 이하에서 도2를 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 실시예와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제2 실시예에 따른 케이싱(3)은 제2 챔버(11)가 기밀 밀폐되도록 입구(14)를 갖지 않는다. 또한, 케이싱(3)은 탄성체(17)를 포함하지 않으며, 대신에 LPG와 같은 압축 가스가 내부에 포함되어 압력 유닛(15)과 동일한 기능을 수행한다. 그러므로, 제1 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.
본 발명의 제3 실시예가 이하에서 도3(a) 및 도3(b)를 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 또는 제2 실시예와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제3 실시예에 따른 액체 카트리지(1)의 제2 챔버(11)는 기밀 밀폐되고, 압력 유닛(15)과 동등한 기능을 갖도록 체적 팽창 수단(19)을 구비한다. 체적 팽창 수단(19)은 연장 가능한 벨로즈(21)와 이동 가능한 부재(21A)를 구비하고, 함입 부재(23)를 수납하도록 구성된다. 함입 부재(23)는 그의 말단부에서 함입 핀(23P)을 구비하고, 액체 카트리지(1)가 적용되는 외부 장치에 설치된다. 액체 카트리지(1)가 외부 장치 내에 설치될 때, 함입 핀(23P)은 도3(b)에 도시된 바와 같이 체적 팽창 수단(19) 내로 함입된다. 함입 핀(23P)의 단부 팁은 이동 가능한 부재(21A)를 가압하여 벨로즈(21)를 연장시키고, 이에 의해 체적 팽창 수단(19)은 케이싱(3)의 내부를 향해 팽창한다.
체적 팽창 수단(19)의 팽창에 수반하여, 제2 챔버(11) 내의 가스는 압축되어 압력 유닛(15)과 동일한 기능을 갖는다. 그러므로, 본 실시예는 제1 실시예와 유사한 효과를 갖는다.
본 발명의 제4 실시예가 이하에서 도4(a) 및 도4(b)를 참조하여 설명될 것이 다. 아래의 설명에서, 상기 제1 내지 제3 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제4 실시예에 따른 액체 카트리지의 케이싱(3)의 제2 챔버(11)는 상기 제2 및 제3 실시예와 유사하게, 도4(a)에 도시된 바와 같이 기밀 밀폐된다. 원료(A, B)들이 제2 챔버(11) 내에 수용된다. 원료(B)는 원료(A)로부터 분리되도록 수용체(25) 내에 수용된다. 케이싱(3)은 가요성 부분(27)이 수용체(25)에 인접하도록 가요성 부분(27)을 구비한다. 가요성 부분(27)은 관통 부재(29)를 더 구비한다.
원료(A, B)들의 조합은 원료(A, B)들이 혼합될 때 팽창하도록 적절하게 선택된다. A로서 탄산수소나트륨 또는 탄산칼슘과 B로서 염산의 조합을 예로 들 수 있다. 예시적인 조합에 따르면, 이산화탄소가 다음과 같은 화학 반응으로부터 발생되어 가스가 팽창한다.
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2, 또는
CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2
그러나, 본 실시예는 상기 예로 제한되지 않는다. 팽창 가능한 원료들의 임의의 적절한 조합이 적용될 수 있다.
액체 카트리지(1)가 외부 장치에 설치될 때, 외부 장치를 위해 제공된 함입 부재(31)는 삽입 부재(29)가 수용체(25)를 관통하도록 가요성 부분(27) 내로 함입된다. 그 다음 원료(A, B)들이 혼합되어 제2 챔버(11)에 내부 압력을 주어 액체를 토출한다. 그러므로, 본 실시예는 제1 실시예와 유사한 효과를 갖는다.
제1 내지 제4 실시예의 액체 카트리지(1)는 도5(a) 내지 도5(d)에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 변형예들의 액체 카트리지(1)들 각각의 출구 포트(7)는 체크 밸브(33)를 또한 구비한다. 체크 밸브(33)는 정상 상태에서 폐쇄되고 액체 카트리지(1)가 외부 장치에 설치될 때만 개방되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예가 이하에서 도6(a) 및 도6(b)를 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 내지 제4 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제5 실시예의 액체 카트리지(1)는 얇은 박스 형상으로 형성된 케이싱(33)과 덮개 부분(35)을 구비한다. 덮개 부분(35)은 케이싱(33)과 탈착 가능하게 부착된다.
액체를 수용하기 위한 액체 수용체(37)가 도6(b)에 도시된 바와 같이 케이싱(33) 내에 수용된다. 액체 수용체(37)는 탄성을 갖도록 폴리에틸렌 등의 재료로 만들어지고, 케이싱(33)에 대응하는 형상으로 형성된다. 액체 수용체(37)는 토출 포트(39)를 구비하고, 덮개 부분(35)은 그의 출구 포트(41)의 내부에 조절기(43)를 구비한다. 토출 포트(39)는 조절기(43)와 연결되도록 구성된다. 출구 포트(41)는 개방 및 폐쇄되도록 구성된다.
액체 수용체(37)는 그의 면들 중 하나에 압력 부재(45)를 구비한다. 압력 부재(45)는 판 스프링으로 작용하는 절결되어 상승된 부분(47)을 구비한다. 액체 수용체(37)가 케이싱(33) 내에 수용되면, 액체 수용체(37)는 일정하게 압력을 받는 다.
액체 수용체(37)를 케이싱(33) 내에 수용한 후에, 덮개 부분(35)이 케이싱(33)과 부착되고 출구 포트(41)가 개방되면, 절결되어 상승된 부분(47)은 조절기(43)를 통해 출구 포트(41)로부터 액체를 토출하도록 액체에 압력을 준다. 절결되어 상승된 부분(47)에 의해 주어지는 압력이 점진적으로 감소되기 때문에, 토출 압력은 액체를 토출함에 따라 약해지는 경향이 있다. 그러나, 조절기(43)는 액체를 대체로 남김 없이 안정적으로 토출하기 위해 토출 압력을 대체로 일정하게 조절한다.
덮개 부분(35)은 케이싱(33) 내로의 공기의 유동을 가능케 하기 위해 개구(35H)들을 또한 구비한다. 그러므로, 케이싱(33)의 내부는 액체가 외부로 공급될 때에도 부압을 받지 않을 것이다.
본 발명의 제6 실시예가 이하에서 도7을 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 내지 제5 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제6 실시예의 케이싱(49)은 고무 등의 재료로 만들어진 플러그(51)를 구비하고, 액체를 저장하기 위한 저장소(53)가 플러그(51)의 주위에 형성된다. 케이싱(49)의 벽 표면(55)은 저장소(53)를 향해 경사지고, 케이싱(49)의 종단면은 저장소(53)로부터 그의 말단부를 향해 감에 따라 축소되는 쐐기 형상을 갖는다.
케이싱(49)의 내부는 격벽(59)에 의해 제1 챔버(49A)와 제2 챔버(49B)로 분할된다. 액체가 제1 챔버(49A) 내에 충전되고, LPG와 같은 가스가 압축식으로 제2 챔버(49B) 내에 충전된다. 격벽(59)은 적절한 변형을 위해 탄성은 물론 가스 압력을 견디기에 충분한 강도를 갖도록 형성된다.
상기 구성에 따르면, 케이싱(49)이 외부 장치 내에 설치될 때, 외부 장치가 구비하는 니들형 파이프(61)는 플러그(51)를 관통하여 파이프(61)가 제1 챔버(49A)와 연통한다.
제1 챔버(49A) 내에 수용된 액체는 액체가 플러그(51) 및 파이프(61)를 거쳐 외부로 토출되도록 제2 챔버(49B)의 압축 가스에 의해 압력을 받는다.
액체를 토출함에 따라, 격벽(59)은 저장소(53)로부터 먼 위치에서 벽 표면(55)과 접촉하기 시작한다. 격벽(59)이 벽 표면(55)과 접촉하는 위치는 벽 표면(55)이 경사져 있기 때문에 저장소(53)를 향해 이동한다. 이에 의해, 액체는 압착되는 것처럼 대체로 남김 없이 제1 챔버(40)로부터 토출된다.
위에서 설명된 구성은 제5 실시예의 케이싱(33) 또는 제1 내지 제4 실시예 중 하나의 케이싱(3)에 적용될 수도 있다.
본 발명의 제7 실시예가 이하에서 도8을 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 내지 제6 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제7 실시예에 따른 케이싱(65)은 케이싱(65)이 박막형 격벽(63)에 의해 제1 챔버(65A)와 제2 챔버(65B)로 분할되고 제2 챔버(65B)는 수동 작동식 펌프 수단을 구비한다는 점에 특징이 있다.
수동 작동식 펌프 수단은 아래에서 설명되는 구성을 갖는다. 제2 챔버(65B) 는 다시 격벽(67)에 의해 압력 챔버(69)와 펌프 챔버(71)로 분할된다. 펌프 챔버(71)는 다시 추(73)를 구비한 다이어프램 등으로 만들어진 탄성 필름(75)에 의해 제1 공동(71A)과 제2 공동(71B)으로 분할된다. 제1 공동(71A) 및 제2 공동(71B)은 각각 체크 밸브(77A, 77B)를 구비하여 그들의 외부와 연통한다. 격벽(67)은 제1 공동(71A) 및 제2 공동(71B)을 각각 압력 챔버(69)와 연결시키는 체크 밸브(77C, 77D)를 구비한다.
케이싱(65)이 선회되면, 추(73)가 선회하여 탄성 필름(75)에 왕복 운동을 부여한다. 그 다음 체크 밸브(77A, 77C)들은 동시에 개방 및 폐쇄되고, 또한 체크 밸브(77B, 77D)들은 동시에 개방 및 폐쇄된다. 이에 의해, 외부 공기가 펌프 챔버(71)의 제1 공동(71A) 및 제2 공동(71B)으로부터 교대로 압력 챔버(69)로 도입되어 내부 압력이 증가된다. 제1 챔버(65A)는 액체가 토출되도록 내부 압력에 의해 가압된다.
위에서 설명된 구성에 따르면, 압력 챔버(69) 내의 압력은 액체가 안정적으로 토출되도록 펌프 수단에 의해 안정적으로 조절된다.
본 발명의 제8 실시예가 이하에서 도9(a) 내지 도9(d)를 참조하여 설명될 것이다. 상기 제1 내지 제7 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제8 실시예에 따른 케이싱(77)은 출구 포트(79A)를 구비하고, 출구 포트(79A)와 연통하는 백(bag)형 형상으로 형성된 액체 수용체(79)를 수용한다. 케이싱(77)은 가압을 위하여 내부로의 가스의 유입을 위한 가스 압력 포트(81)를 또한 구비한다.
가스가 내부를 가압하도록 가스 압력 포트(81) 내로 주입되면, 액체 수용체(79)는 액체가 출구 포트(79A)로부터 토출되도록 압력을 받는다. 액체 수용체(79A)가 그의 주연부 둘레에서 균일하게 압축되기 때문에, 액체는 대체로 남김 없이 안정적으로 토출된다. 또한, 음극(87), 양극(85), 및 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지(89)의 음극(87)으로 공기를 공급하기 위한 펌프(P)가 도9D에 도시된 바와 같이 가스 압력 포트(81)에 연결되면, 펌프(P)의 압력이 이용될 수 있다. 펌프(P)의 하류측 연결 통로(91)가 가스 압력 포트(81)와 연통하도록 부분적으로 분기된 경우에, 액체는 출구 포트(79A)로부터 토출되어 양극(85)으로 공급된다.
위에서 설명된 구성에 따르면, 케이싱(77) 내에 압축 가스를 충전할 필요가 없다. 이에 의해, 구성은 쉽게 형성될 수 있다. 또한, 외부 장치가 차단되어 연료 전지(89)로의 공기 공급이 정지된 경우에, 가스의 토출이 동시에 정지된다. 그러므로, 액체 토출을 정지시키기 위한 다른 수단을 추가할 필요가 없다.
본 발명의 제9 실시예가 이하에서 도10(a) 내지 도10(d)를 참조하여 설명될 것이다. 아래의 설명에서, 상기 제1 내지 제8 실시예 중 하나와 동일한 요소들은 동일한 도면 부호로 표시되고 상세한 설명은 생략된다. 주로 차이점이 설명될 것이다.
제9 실시예는 액체의 잔량을 검출하기 위한 검출 수단이 제공된다는 점에 특징이 있다. 스트레인 게이지(93)가 도10(a)에 도시된 바와 같이 탄성체의 스트레 인을 검출하도록 탄성체(17)와 부착된다. 액체의 잔량은 검출된 스트레인에 기초하여 측정될 수 있다.
도10(b) 및 도10(c)에 도시된 변형예에 따르면, 광학 센서(95)가 스트레인 게이지(93) 대신에 적용된다. 광학 센서(95)는 액체의 잔량을 측정하기 위해 격벽(13)의 위치를 검출한다. 광학 센서(95)는 격벽(13)의 일 측면에 배치될 수 있다.
도10(d)에 도시된 변형예는 스트레인 게이지(93) 또는 광학 센서(95) 대신에 한 쌍의 전극(97)을 적용함으로써 수행된다. 임피던스가 전극(97)들 사이의 거리에 따라 변화된다. 이에 의해, 액체의 잔량은 임피던스를 측정함으로써 측정될 수 있다. 액체가 모두 토출되었으면, 전극(94)들은 서로 접촉하여 단락 상태로 된다. 이에 의해, 액체 카트리지(1)가 비었다는 것이 검출될 수 있다.
본 발명이 위에서 본 발명의 특정 실시예를 참조함으로써 설명되었지만, 본 발명은 위에서 설명된 실시예로 제한되지 않는다. 위에서 설명된 실시예에 대한 변형 및 변경이 상기 개시 내용에 비추어 당업자에게 명확할 것이다.
본 발명에 따르면, 수명이 긴 액체 카트리지를 얻을 수 있고, 액체를 대체로 남김 없이 안정적으로 토출할 수 있으며, 또한, 연료 전지로의 공기 공급이 정지된 경우에 가스의 토출이 동시에 정지되므로, 액체 토출을 정지시키기 위한 다른 수단을 추가할 필요가 없다.

Claims (17)

  1. 연결되어 있는 외부 장치로 액체를 공급하기 위한 액체 카트리지이며,
    케이싱과,
    케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와,
    제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와,
    제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 격벽 부재를 가압하는 압력 유닛을 포함하고,
    연료 전지로 인가되는 연료를 수용하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 격벽 부재는 압력 유닛에 의해 가압되는 격벽과, 격벽과 연결된 가요성을 갖는 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 케이싱은 출구 포트의 주위에 저장소를 더 포함하고, 케이싱의 표면은 출구 포트의 일 측면에서 경사져서 저장소로부터 그의 말단부를 향해 감에 따라 축소되는 쐐기 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 액체의 잔량을 검출하는 검출 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 액체의 유량을 조절하는 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 외부 공기를 도입하고 제2 챔버와 연통하는 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 압력 유닛은 미리 압축된 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  9. 제1항에 있어서, 압력 유닛은 미리 압축된 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  10. 제1항에 있어서, 압력 유닛은 적어도 두 원료를 혼합함으로써 제2 챔버 내에서 가스를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  11. 제10항에 있어서, 혼합 유닛은 액체 카트리지가 외부 장치 내에 설치되는 경우에 원료들을 혼합하는 것을 시작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액체 카트리 지.
  12. 제1항에 있어서, 압력 유닛은 펌프 챔버와, 펌프 챔버로 공기를 안내하기 위해 외부와 연통하는 제1 체크 밸브와, 펌프 챔버 내의 공기를 제2 챔버로 안내하는 제2 체크 밸브와, 추를 갖는 이동 가능한 필름을 포함하고,
    외력에 의해 선회되는 추는 공기를 제1 체크 밸브를 거쳐 펌프 챔버 내로 안내하도록 그리고 펌프 챔버 내의 공기를 제2 체크 밸브를 거쳐 제2 챔버 내로 압축식으로 안내하도록 필름을 작동시키는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  13. 제1항에 있어서, 출구 포트에 인접한 폐쇄기 유닛을 더 포함하고, 폐쇄기 유닛은 액체 카트리지가 외부 장치 내에 설치될 때 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  14. 연결되어 있는 외부 장치로 액체를 공급하기 위한 액체 카트리지이며,
    케이싱과,
    케이싱 내에 수용되어 액체를 수용하는 액체 수용체와,
    액체 수용체와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와,
    제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 액체 수용체를 가압하는 압력 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
  15. 연료 전지 시스템이며,
    하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와,
    음극으로 공기를 공급하는 펌프와,
    양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 포함하고,
    액체 카트리지는 케이싱과,
    케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와,
    제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와,
    연료가 출구 포트로부터 토출되도록 격벽 부재를 가압하기 위하여 제2 챔버 내로 펌프에 의해 공급된 공기를 도입하는 입구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  16. 연료 전지 시스템이며,
    하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와,
    음극으로 공기를 공급하는 펌프와,
    양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 포함하고,
    액체 카트리지는 케이싱과,
    케이싱 내에 수용되어 액체를 수용하는 액체 수용체와,
    액체 수용체와 외부 장치 사이에서 연통하는 출구 포트와,
    연료가 출구 포트로부터 토출되도록 액체 수용체를 가압하기 위하여 케이싱 내로 펌프에 의해 공급된 공기를 도입하는 입구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  17. 연료 전지 시스템이며,
    하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 각각 이들 사이에 놓인 전해질을 갖는 연료 전지와,
    음극으로 공기를 공급하는 펌프와,
    양극으로 액체를 공급하는 액체 카트리지를 포함하고,
    액체 카트리지는 케이싱과,
    케이싱 내에 이동 가능하게 끼워져서 케이싱을 제1 챔버와 제2 챔버로 분할하는 격벽 부재와,
    제1 챔버와 외부 장치 사이에서 연통하는 입구 포트와,
    제2 챔버 내에 수용되어 출구 포트로부터 액체를 토출하기 위해 격벽 부재를 가압하는 압력 유닛과,
    음극으로부터 제2 챔버 내로 배출을 도입하는 입구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
KR1020030067246A 2002-09-30 2003-09-29 액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템 KR100542848B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2002-00288067 2002-09-30
JP2002288067 2002-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040028548A KR20040028548A (ko) 2004-04-03
KR100542848B1 true KR100542848B1 (ko) 2006-01-20

Family

ID=32040627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030067246A KR100542848B1 (ko) 2002-09-30 2003-09-29 액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20040067394A1 (ko)
KR (1) KR100542848B1 (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070128492A1 (en) * 2004-02-02 2007-06-07 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Fuel cell and fuel reservoir for fuel cell
KR20070064584A (ko) * 2004-07-08 2007-06-21 다이렉트 메탄올 퓨얼 셀 코포레이션 연료 전지 카트리지 및 연료 운반 시스템
JP4568053B2 (ja) * 2004-08-10 2010-10-27 富士通株式会社 燃料電池
KR100590038B1 (ko) 2004-09-07 2006-06-14 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템 및 연료 공급장치
US20060057435A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Medis Technologies Ltd Method and apparatus for preventing fuel decomposition in a direct liquid fuel cell
JP4880230B2 (ja) * 2005-02-04 2012-02-22 三菱鉛筆株式会社 燃料カートリッジ
US20070151983A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Nimesh Patel Fuel cartridge with a flexible bladder for storing and delivering a vaporizable liquid fuel stream to a fuel cell system
US20070231621A1 (en) * 2006-01-19 2007-10-04 Rosal Manuel A D Fuel cartridge coupling valve
US20080029156A1 (en) * 2006-01-19 2008-02-07 Rosal Manuel A D Fuel cartridge
JP5011747B2 (ja) * 2006-02-23 2012-08-29 株式会社日立製作所 燃料充填・廃液回収装置及び燃料容器
JP4846403B2 (ja) * 2006-03-22 2011-12-28 カシオ計算機株式会社 燃料容器
JP4519814B2 (ja) * 2006-08-07 2010-08-04 株式会社東芝 燃料電池用燃料カートリッジ及び燃料電池
JP4918826B2 (ja) * 2006-08-31 2012-04-18 株式会社日立製作所 燃料タンク
US7709127B2 (en) * 2007-05-08 2010-05-04 Quantumsphere, Inc. Electro-catalytic recharging composition
KR101004628B1 (ko) * 2010-02-05 2011-01-03 정해룡 디스펜서
JP5785755B2 (ja) 2010-04-02 2015-09-30 花王株式会社 内容物押出容器
US9534831B2 (en) * 2010-10-29 2017-01-03 Whirlpool Corporation Liquid dispenser with collapsible container
KR101034028B1 (ko) * 2011-02-16 2011-05-11 가온테크(주) 숯부작 온풍기
AU2012393021B2 (en) * 2012-10-25 2016-09-22 Essity Hygiene And Health Aktiebolag Dispensing system with the means for detecting liquid level and a collapsible container for such a system.
US9353618B2 (en) * 2012-10-31 2016-05-31 Baker Hughes Incorporated Apparatus and methods for cooling downhole devices
CN106395073B (zh) * 2016-11-19 2018-12-18 丹阳伦图电子技术有限公司 一种压缩式饮水机桶
WO2019041052A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 H2 Water Technologies, Ltd. CONTAINERS FOR PRESSURIZING A LIQUID AND METHODS OF USING THE CONTAINERS
CN108448137A (zh) * 2018-05-28 2018-08-24 草环保科技（上海）有限公司 用于直接甲醇燃料电池系统的供料装置
CN113659229B (zh) * 2021-07-02 2023-01-31 上海轶源动力科技有限公司 一种电动车用电池模组散热结构
US11612276B2 (en) * 2021-08-17 2023-03-28 Jorge Alberto Gimenez Sanitizing apparatus
CN113981463A (zh) * 2021-11-10 2022-01-28 广州联动万物科技有限公司 一种制氧装置及制氧空调

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US720902A (en) * 1902-11-05 1903-02-17 Herman Du Brau Apparatus for making relief-work.
US2471852A (en) * 1947-07-19 1949-05-31 Bau Robert Gordon Dispenser with flow restricting valve
US2568107A (en) * 1948-09-03 1951-09-18 Stewart Warner Corp Safety fuel system for heaters
US2970452A (en) * 1959-04-01 1961-02-07 Union Carbide Corp Method and apparatus for supplying liquefied gas
US3409714A (en) * 1966-08-09 1968-11-05 Goodrich Co B F Fuel tank
US3734348A (en) * 1971-09-23 1973-05-22 Us Air Force Method of expelling liquid propellant from a storage tank in a liquid rocket
JP2595346B2 (ja) 1988-04-22 1997-04-02 日本石油株式会社 カーエアコン用冷凍機油組成物
US5090963A (en) * 1990-10-19 1992-02-25 Product Development (Z.G.S.) Ltd. Electrochemically driven metering medicament dispenser
JPH04223058A (ja) 1990-12-26 1992-08-12 Aisin Aw Co Ltd 液体燃料電池の燃料タンク
US5325081A (en) * 1993-06-14 1994-06-28 Miraco, Inc. Supported strain gauge and joy stick assembly and method of making
JPH07187259A (ja) 1993-12-27 1995-07-25 Kikkoman Corp 液体注出容器
JP3295558B2 (ja) 1994-09-14 2002-06-24 アネスト岩田株式会社 不透明容器の充填レベル表示装置
US5872319A (en) * 1997-02-04 1999-02-16 Gagetek Company Helical load cell
US5958616A (en) * 1998-02-06 1999-09-28 Lynntech, Inc. Membrane and electrode structure for methanol fuel cell
JP3278410B2 (ja) * 1998-05-11 2002-04-30 キヤノン株式会社 液体収納容器、該容器の製造方法、該容器のパッケージ、該容器と記録ヘッドとを一体化したインクジェットヘッドカートリッジ及び液体吐出記録装置
JP4259728B2 (ja) 2000-06-05 2009-04-30 横浜ゴム株式会社 飛翔体の燃料タンクに用いられる可撓性袋状タンクの固定方法。
CA2333241A1 (en) * 2001-01-30 2002-07-30 Russell H. Barton Coupling mechanism and valve system for a pressurized fluid container
TW503186B (en) * 2001-02-02 2002-09-21 Benq Corp Detecting device for ink storage
US7074511B2 (en) * 2002-01-08 2006-07-11 The Gillette Company Fuel container and delivery apparatus for a liquid feed fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
US7681760B2 (en) 2010-03-23
KR20040028548A (ko) 2004-04-03
US20040067394A1 (en) 2004-04-08
US20080280187A1 (en) 2008-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100542848B1 (ko) 액체 카트리지 및 그를 포함한 연료 전지 시스템
JP3981058B2 (ja) 液体カートリッジ
US6238042B1 (en) Ink cartridge for ink jet printer and method of charging ink into said cartridge
KR101088947B1 (ko) 액체 수용체 및 그 제조 방법
US7422316B2 (en) Liquid container and method for detecting remaining quantity of liquid
TWI362327B (en) A liquid sensing apparatus for a liquid container for supplying a liquid to a liquid consuming apparatus, and a liquid container in which the liquid sensing apparatus is built
EP1749645A1 (en) Sealing pump-up device
JP2008506240A (ja) 燃料電池カートリッジおよび燃料供給システム
JP4745827B2 (ja) 燃料電池用燃料容器
US7731344B2 (en) Method of manufacturing a liquid vessel
JP4852823B2 (ja) 燃料電池用の液体燃料カートリッジ
CN100435399C (zh) 燃料电池用燃料容器
US20080105708A1 (en) Fluid supply container and fuel cell system using the same
JP4875005B2 (ja) リリーフ弁
US20110221836A1 (en) Bulk ink supply system
CN100590917C (zh) 燃料电池用燃料容器
JP2008000951A (ja) 液体収納容器および液体収納容器の液体残量検知方法
CN212148019U (zh) 一种具有泄压功能的墨盒及一种喷墨打印机
JP4733351B2 (ja) 燃料電池用燃料容器
JP3606318B2 (ja) インクジェット記録装置用インク供給機構
WO2007023388A2 (ja) 液体容器の検査方法
JP3027472B2 (ja) 双方向空気弁およびそれを用いたインク供給装置
CN116487780A (zh) 盖板组件
US20070166202A1 (en) Liquid container
CN117957708A (zh) 蓄电模块用压力调节阀

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121227

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131219

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151209

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee