KR100649738B1

KR100649738B1 - 연료전지용 공기 공급장치

Info

Publication number: KR100649738B1
Application number: KR1020050097602A
Authority: KR
Inventors: 김성한; 장재혁; 길재형
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2006-11-27
Also published as: US8043756B2; US20070087243A1; JP2007115682A; JP4749307B2

Abstract

별도의 공기공급용 에어 펌프나 팬 없이도 연료전지에 공기를 충분히 공급할 수 있도록 구성되는 연료전지용 공기 공급장치가 제공된다.

본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는, 연료전지에 공기를 공급하는 공기 공급장치에 있어서, 발열부품을 냉각시키기 위한 냉각팬; 및, 상기 발열부품을 냉각시킨 냉각팬의 바람을 상기 연료전지로 가이드 하는 가이드브라켓을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는, 별도의 공기 펌프나 팬 없이 연료전지에 공기를 충분히 공급함으로써 연료전지의 화학반응을 원활하게 할 수 있고, 연료전지에 고온의 공기를 공급함으로써 연료전지의 성능을 한층 더 향상시킬 수 있으며, 연료전지가 적용되는 제품의 소음 감소 및 소형화를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

연료전지, 공기, 공급, 냉각팬, 가이드, 반응

Description

연료전지용 공기 공급장치{Air-Supplying Device For Fuel Cell}

도 1은 종래 연료전지의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 결합 구성을 도시하는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 수평 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 본체하우징과 전지하우징이 분리된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 본체하우징과 전지하우징이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제2 실시예의 본체하우징과 전지하우징이 분리된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제2 실시예의 본체하우징과 전지하우징이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 8은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제3 실시예의 본체하우징 수직 단면도이다.

도 9는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제3 실시예의 본체하우징과 전지하우징이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 씨피유 110 : 메인보드

200 : 냉각팬 300 : 연료전지

400 : 가이드브라켓 410 : 제1 가이드브라켓

412 : 토출구 420 : 제2 가이드브라켓

422 : 흡입구 500 : 본체하우징

510 : 제1 관통구 520 : 차단판

530 : 힌지 540 : 공기배출구

600 ; 전지하우징

본 발명은 산소를 공급받아 화학반응을 일으킴으로써 전류를 발생시키는 연료전지에 산소가 포함된 공기를 공급하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 별도의 공기공급용 에어 펌프나 팬 없이도 연료전지에 공기를 충분히 공급할 수 있도록 구성되는 연료전지용 공기 공급장치에 관한 것이다.

근래, 소형의 포터블 전원으로서 포터블 연료 전지가 개발되어 있다. 이 포터블 연료전지는, 수 백 와트(Watt) 정도의 발전이 가능하고, 종래부터 이용되어 있는 엔진에 따라서 발전기를 구동시키고 발전하는 포터블 전원과 비교하였을 때, 대기 오염물질의 배출이 적은 점, 소음의 발생이 적은 점에서 우수하다.

일반적으로 포터블 연료전지는, 이산 형의 발전 셀(Cell)이 적층되고 있는 연료 전지 본체를 가지고, 이것에서 공기를 보내는 공기 공급 팬(fan)이나, 연료 가스로서의 수소를 보내는 수소 흡장합금 탱크 등이 케이스에 수납되고 구성되어 있고, 그 운전 시에 있어서는, 공기 공급 팬에게 따라서 이송되는 공기와, 수소 공급원으로부터 공급되는 수소를 이용하고 발전을 행하게 되어 있다.

이와 같은 포터블 연료 전지에 있어서는, 가능한 한 간소한 구성으로 성능 운전할 수 있도록 고려되고 있고, 공기 공급 팬으로부터 연료 전지 본체에 이송되는 공기로 연료 전지 본체를 냉각하는 한편, 연료 전지 본체로부터 배출되는 고온의 배 공기를 수소흡장합금 탱크의 가온에 이용하는 기술이 제안된 바 있다.

연료 전지 본체로부터 미반응의 연료가스가 배출되도록, 포터블 연료전지에는 통상적으로 미반응 수소를 처리하기 위한 촉매 연소기가 갖춰져 있다. 이 촉매 연소기에는 백금 촉매 등이 유지되는 촉매층이 갖춰지고 있고, 이 촉매층에 미반응 수소와 공기와의 혼합물을 이끌고 촉매 연소하게 되어 있다.

이때, 연료전지는 산소를 포함한 공기가 충분히 공급되어야 원활하게 전류를 발생시킬 수 있는데, 자연대류 방식으로 연료전지에 공기를 공급하는 방식은 충분한 공기 공급이 어렵다는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 별도의 팬(fan)을 이용하여 적층된 셀 사이로 공기를 강제로 공급하는 방식이 제안된 바 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 연료전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래 연료전지의 사시도이다. 설명상, 그림 1에 있어서 화살표 A의 방향을 앞쪽, 화살표 A와 직교하는 수평방향을 횡방향이라 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 연료전지는, 케이스(1) 속에서 수소와 공기의 공급을 받고 발전을 행하는 인산 형의 연료전지 본체(2)와, 저장하고 있는 수소를 연료전지 본체(2)에 공급하는 수소흡장합금 탱크(6)와, 연료전지 본체(2)에 공기를 공급하는 공기 공급 팬(8)과, 연료전지 본체(2)로부터 배출되는 미반응 수소를 처리하는 촉매 연소기(10)와, 외부에 공급하는 전력의 전압을 일정하게 제어하는 DC-DC 컨버터(20)와, 상기 각 부의 동작을 제어하기 위한 제어장치(21)가 수납되도록 구성되어 있다.

전지 스택(3)은 소정 매수(예를 들면 30장)의 장방형상의 인산 형의 발전 셀이 바이폴러 플레이트를 이용하고 횡방향에 적층되며, 그 적층체의 양단이 단판으로 체결되고 구성되어 있다. 연료전지 본체(2)에 있어서, 분배 매니폴드(4)에 공급되는 수소 가스는, 전지 스택(3) 내를 아랫방향에 흐르면서 발전 셀에 공급되고, 미반응 수소가 회수 매니폴드(5)로 회수된다. 한편, 전지 스택(3)의 전면에 공급되는 공기는, 전지 스택(3) 내를 뒤 방향에 흐르면서, 발전 셀에 공급되는 것과 동시에 연료전지 본체(2)를 공기 냉각하고, 고온의 배 공기가 전지 스택(3)의 후면으로 배출된다.

케이스(1)의 내부에는, 이 연료전지 본체(2)의 후면, 윗면, 전면에 따라 칸 막이(31, 32, 33)가 마련되어 있다. 케이스(1)의 내부는 칸막이(31)에 따라서 전후에 구분하게 되고, 그 뒤쪽에 뒤쪽 공간(34)이 형성되어 있다. 또한, 칸막이(31)의 앞쪽 공간은, 칸막이(32)에 따라서 상하에 구분하게 되고, 그 상방에 상부 공간(35)이 형성되고, 또한 그 하방의 공간은 칸막이(33)에 따라서 전후에 구분하게 되고, 그 앞쪽에 앞부분 공간(36)이 형성되어 있다. 또한, 칸막이(31, 33)에는 전지 스택(3)과 대향되는 부위에 공기 유통을 위한 개구부가 마련되어 있다.

수소흡장합금 탱크(6)는, 수소흡장합금을 충전한 복수개의 수소흡장합금 탱크 단체(6a)가 연결되어 있고, 뒤쪽 공간(34) 내에 장착할 수 있게 되어 있다. 또한, 수소흡장합금 탱크(6)와 분배 매니폴드(4)는, 수소 도입관(미도시)으로 연결되고, 분배 매니폴드(4)에 수소가 공급되게 되어 있다.

공기 공급 팬(8)은, 그 중앙 부분에 흡기구(8a)가 형성되고, 하측에 송풍구(8b)가 형성되며, 상부 공간(35) 내에서 앞부분 공간(36)의 상방 위치에 설치되어 있다. 촉매 연소기(10)는, 윗면과 하면이 활짝 열어지는 직방체상의 외장판(11)과, 외장판(11) 내의 상부 공간에 삽입되는 봉 형상의 수소 공급 노즐(12)과, 외장판(11) 내부의 하부 공간에 충전되는 촉매층(13)으로 구성되고 있고, 앞부분 공간(36) 내에서 칸막이(32)의 하방에 설치되는 지지판(37)에 따라서, 앞부분 공간(36) 내의 앞쪽에 고정되어 있다.

또한 지지판(37)에는, 그 상방으로부터의 공기가 적당한 비율로 촉매 연소기(10)의 중간측과 외측으로 분배되고 하방에 흐르도록 개구부(37a, 37b)가 개설되어 있다. 또한, 회수 매니폴드(5)로부터 수소 공급 노즐(12)까지의 사이에는, 미반응 수소를 이끄는 수소 도입관이 마련되어 있다. 촉매층(13)은, 허니컴(honeycomb) 상의 유지체에 백금 촉매가 유지되고 형성되며, 여기를 통과하는 미반응 수소와 공기와의 혼합물을 촉매 연소하게 되어 있다.

이와 같은 촉매 연소기(10)에 있어서, 그 윗면으로부터 받아들여진 공기를 이용하고, 회수 매니폴드(5)로부터의 미반응 수소가 촉매 연소되고, 고온의 연소가스가 그 하면으로부터 배출된다. DC-DC 컨버터(20) 및 제어장치(21)는, 상부 공간(35) 내에 겹치도록 설치되어 있다. 또한, 공기 도입구(41)는 DC-DC 컨버터(20) 및 제어장치(21)에 따르는 위치에 개설되고, 이것들로부터 연료전지 본체(2)에 보내지는 공기를 가열하는 기동용 히터(미도시)가 설치되어 있다.

이와 같이 종래의 연료전지는, 전지스택(3)으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 팬(8)과, 공급되는 공기를 가열하기 위한 기동용 히터를 별도로 마련해야 하므로, 내부 구성이 복잡해져 제조공정이 어려워지고, 제조원가가 상승될 뿐만 아니라, 제품의 소형화가 어려워진다는 문제점이 있다.

또한, 공기 공급 팬(8)과 기동용 히터 동작 시 소음이 발생되어 사용에 많은 불편이 발생할 뿐만 아니라, 공기 공급 팬(8)과 기동용 히터 동작을 위하여 추가로 전원이 요구된다는 단점도 있다. 특히 상기와 같은 연료전지가 노트북에 적용되는 경우에는, CPU 냉각을 위한 냉각 팬과 공기 공급 팬(8)이 각각 마련되어야 하므로, 소음이 더욱 커지게 된다는 단점이 있다.

또한, 전류 발생을 위하여 연료전지에서 이루어지는 화학반응은 공급되는 공기의 온도가 60 내지 70℃일 때 활발하게 일어나게 되는데, 주변 온도가 낮아 연료 전지에 저온의 공기가 공급되는 경우에는 연료전지의 성능이 현저히 저하된다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 별도의 공기 펌프나 팬 없이 연료전지에 공기를 충분히 공급할 수 있고, 연료전지에 고온의 공기를 공급함으로써 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있으며, 연료전지가 적용되는 제품의 소음 감소 및 소형화를 구현할 수 있는 연료전지용 공기 공급장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는,

연료전지에 공기를 공급하는 공기 공급장치에 있어서,

발열부품을 냉각시키기 위한 냉각팬; 및,

상기 발열부품을 냉각시킨 냉각팬의 바람을 상기 연료전지로 가이드 하는 가이드브라켓;

을 포함하여 구성된다.

상기 가이드브라켓은, 일측에 토출구가 형성되고, 상기 발열부품을 냉각시킨 냉각팬의 바람이 토출구로 토출되도록 바람의 방향을 안내하는 제1 가이드브라켓; 및, 일측에 흡입구가 형성되고, 상기 토출구에서 토출된 바람을 상기 흡입구를 통해 전달받아 상기 연료전지로 안내하는 제2 가이드브라켓;을 포함하여 구성된다.

상기 냉각팬 및 상기 제1 가이드브라켓이 내부에 장착되며 상기 냉각팬의 바람이 토출되는 상기 제1 가이드브라켓의 토출구와 대응되는 부위에 제1 관통구가 형성되는 본체하우징과, 상기 연료전지 및 상기 제2 가이드브라켓이 내부에 장착되며 상기 토출구에서 토출되는 바람을 받아들이는 흡입구와 대응되는 부위에 제2 관통구가 형성되는 전지하우징을 더 포함하도록 구성된다.

상기 본체하우징과 상기 전지하우징은 착탈 가능한 구조로 구성된다.

이때 상기 제2 가이드브라켓은 상기 흡입구가 외측으로 돌출되도록 형성되어, 상기 흡입구가 상기 제1 관통구를 관통하여 상기 본체하우징 내부로 인입되도록 형성된다.

상기 본체하우징은 상기 제1 관통구를 개폐하는 차단판을 더 포함한다.

상기 차단판은 상기 본체하우징 내부에 힌지 결합구조로 장착된다.

이때 본체하우징은 상기 차단판이 상기 제1 관통구를 덮도록 상기 제1 관통구에 탄성력을 인가하는 탄성수단을 더 포함함이 바람직하다.

이때 상기 제1 관통구는 상기 본체하우징의 일측에 형성될 수도 있고, 상기 본체하우징의 저면에 형성될 수도 있다.

또한 상기 본체하우징과 상기 전지하우징은, 상기 토출구와 상기 흡입구가 상호 맞닿도록 결합되거나 분리되도록 착탈 가능한 구조로 구성된다.

상기 본체하우징은 상기 제1 가이드브라켓에서 토출되는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하나 이상의 공기배출구가 형성되고, 상기 차단판은 상기 제1 관통구를 개방시켰을 때 상기 공기배출구를 막도록 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 실시예를 설명한다.

도 2에 도시된 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 실시예는 노트북에 적용되는 경우로서, 메인보드(110)에 장착되는 씨피유(100)(Central Processing Unit)를 냉각시키기 위한 냉각팬(200)과, 노트북 각 부에 전원을 공급하기 위한 연료전지(300)와, 냉각팬(200)에 의해 발생되는 바람이 씨피유(100)를 냉각시킨 후 연료전지(300)로 전달되도록 바람의 방향을 안내하는 가이드브라켓(400)을 포함하여 구성된다.

가이드브라켓(400)은, 씨피유(100)를 냉각시킨 냉각팬(200)의 바람이 일측으로 토출되도록 바람의 방향을 안내하는 제1 가이드브라켓(410)과, 제1 가이드브라켓(410)에서 토출된 바람을 전달받아 연료전지(300)로 안내하는 제2 가이드브라켓(420)을 포함하여 구성된다. 제1 가이드브라켓(410)은 씨피유(100)를 덮도록 메인보드(110)에 결합되며 일측에 토출구(412)가 형성되어, 냉각팬(200)의 바람은 모두 토출구(412)를 통해서 제1 가이드브라켓(410) 외부로 인출된다. 또한 제2 가이드브라켓(420)은 제1 가이드브라켓(410)과 연결될 때 토출구(412)와 맞닿게 되는 흡입구(422)가 형성된다.

씨피유(100)를 냉각시키기 위한 냉각팬(200)은 제1 가이드브라켓(410)의 외측 즉, 제1 가이드브라켓(410) 상측의 공기를 빨아들여 토출구(412)를 통해 제1 가이드브라켓(410) 외측으로 토출한다. 이때 냉각팬(200)의 회전방향이 반대가 되는 경우 즉, 제1 가이드브라켓(410)의 상측으로 공기를 토출시키도록 구성되는 경우, 제1 가이드브라켓(410)은 측면이 개방되고 냉각팬(200)의 상측으로 토출되는 바람의 방향을 변경하여 제2 가이드브라켓(420)으로 전달하도록 구성이 변경될 수 있다.

또한 제1 가이드브라켓(410)과 제2 가이드브라켓(420)은, 냉각팬(200)의 바 람이 보다 원활하게 지날 수 있도록 곡선을 이루어 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는, 냉각팬(200) 및 제1 가이드브라켓(410)이 내부에 장착되는 본체하우징(500)과, 연료전지(300) 및 제2 가이드브라켓(420)이 내부에 장착되는 전지하우징(600)을 더 포함하도록 구성된다. 제2 가이드브라켓(420)은 흡입구(422) 측의 끝단이 전지하우징(600)의 외측으로 돌출되도록 형성되며, 본체하우징(500)과 전지하우징(600)이 결합되었을 때 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 끝단은 본체하우징(500)을 관통하여 토출구(412)에 밀착된다.

냉각팬(200)이 회전함에 따라 제1 가이드브라켓(410) 외부의 공기는 제1 가이드브라켓(410) 내부로 인입되어 씨피유(100)를 냉각시킨 후 토출구(412)를 통해 제1 가이드브라켓(410) 외부로 인출된다. 이때 토출구(412)와 흡입구(422)가 상호 밀착되도록 제1 가이드브라켓(410)과 제2 가이드브라켓(420)이 결합되어 있으므로, 제1 가이드브라켓(410) 외부로 인출되는 공기는 흡입구(422)를 통해 제2 가이드브라켓(420) 내부로 인입되어 연료전지(300)를 거친 후 방출구((620)를 통해 외부로 인출된다. 이와 같이 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는 연료전지(300)에 공기를 강제로 공급하므로, 연료전지(300)는 전류 발생을 위한 화학반응에 필요한 산소를 충분히 공급받을 수 있게 된다. 이때, 제1 가이드브라켓(410) 외부로 토출되는 공기는 씨피유(100)를 냉각시키는 동안 가열된 후 연료전지(300)에 전달되므 로, 연료전지(300) 내에서 일어나는 화학반응은 더욱 활발해 지고, 이에 따라 연료전지(300)의 성능은 한층 더 향상된다.

또한 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치를 사용하면 별도의 에어펌프나 송풍장치 없이 연료전지(300)에 공기를 공급할 수 있으므로, 제품의 내부 구조가 보다 간단해진다. 따라서 제품의 제조과정이 단순화되고, 부품 수가 감소됨에 따라 제품의 소형화가 가능해지며, 에어펌프나 송풍장치에서 발생되는 소음을 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에서는, 연료전지(300)가 방전되거나 수명이 다하였을 때 보다 용이하게 연료전지(300)를 교체할 수 있도록, 본체하우징(500)과 전지하우징(600)이 상호 착탈 가능한 구조로 구성되고 가이드 브라켓은 제1 가이드브라켓(410)과 제2 가이드브라켓(420)으로 나뉘어 구성되고 있다. 이때 본체하우징(500)과 전지하우징(600)은 결합클립이나 결합너클 등 별도의 결합수단에 의해 결합되도록 구성될 수도 있고, 별도의 결합수단 없이 억지 끼워 맞춤 방식으로 결합되도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 하우징(500, 600) 간의 결합구조는 종래의 부품 간 결합구조와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치에 포함되는 본체하우징(500)과 전지하우징(600)은 일체로 형성될 수도 있으며, 이때 가이드 브라켓은 냉각팬(200)과 연료전지(300) 사이에 고정 결합되도록 일체로 마련됨이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 본체하우징(500)과 전지하우징(600)이 분리된 형상을 도시하는 수직 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치의 본체하우징(500)과 전지하우징(600)이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전지하우징(600)은 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 끝단이 외부로 돌출될 수 있도록 제2 관통구(610)가 형성되고, 본체하우징(500)의 일측에는 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 끝단이 인입될 수 있도록 제1 관통구(510)가 형성된다. 이때 제1 관통구(510)가 항상 개방된 상태를 유지하게 되면 본체하우징(500)으로부터 전지하우징(600)이 분리되었을 때 본체하우징(500) 내부로 먼지나 기타 이물질이 인입될 수 있으므로, 본 발명에 적용되는 본체하우징(500)은 제1 관통구(510)를 개폐시키는 차단판(520)을 더 포함한다.

상기 차단판(520)은 제1 관통구(510)의 내측을 덮도록 힌지(530)를 중심으로 회전 가능한 구조로 구성된다. 따라서 전지하우징(600)과 본체하우징(500)이 결합될 때 차단판(520)은 도 5에 도시된 바와 같이 본체하우징(500) 내부로 인입되는 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 일단에 의해 밀려 힌지(530)를 중심으로 회전되면서 제1 관통구(510)를 개방시킨다.

본 발명에 적용되는 차단판(520)은 미닫이 구조로 제1 관통구(510)를 개폐시키도록 구성되거나, 제1 관통구(510)를 덮음으로써 제1 관통구(510)를 폐쇄시키는 덮개 구조로 구성될 수도 있다. 그러나, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 차단판 (520)이 힌지(530)를 중심으로 회전함으로써 제1 관통구(510)를 개폐시키도록 구성되는 경우, 사용자는 제1 관통구(510)를 개방시키기 위한 별도의 동작 없이 본체하우징(500)과 전지하우징(600)을 결합시킬 수 있으므로 사용이 보다 간편해진다는 장점이 있다. 이때, 제2 가이드브라켓(420)이 본체하우징(500) 외부로 완전히 인출되는 경우 차단판(520)이 보다 확실하게 제1 관통구(510)를 폐쇄시킬 수 있도록 즉, 제1 관통구(510)에 차단판(520)이 밀착된 상태를 유지할 수 있도록, 본체하우징(500)에는 차단판(520)에 탄성력을 인가하는 탄성수단(미도시)이 추가로 구비될 수 있다. 차단판(520)에 탄성력을 인가하는 탄성수단은 각종 스프링 및 탄성물질 등으로 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 일부가 본체하우징(500) 내부로 인입되도록 구성되어 있으나, 반대로 제1 가이드브라켓(410)의 토출구(412) 측 일부가 본체하우징(500) 외부로 돌출되고 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측이 전지하우징(600) 내부로 인입되도록 형성되어, 제1 가이드브라켓(410)의 토출구(412) 측 일부가 전지하우징(600) 내부로 인입되어 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422)에 밀착되도록 구성이 변경될 수 있다. 물론 이와 같은 경우, 차단판(520)은 제2 관통구(610)를 개폐하도록 전지하우징(600) 내측에 마련되어야 한다.

도 6은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제2 실시예의 본체하우징 과 전지하우징이 분리된 형상을 도시하는 수직 단면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제2 실시예의 본체하우징과 전지하우징이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 전지하우징(600)은 본체하우징(500)의 저면에 결합되도록 구성될 수 있다.

이때에도 제2 가이드브라켓(420)의 흡입구(422) 측 일단이 제1 가이드브라켓(410)의 토출구(412) 측 일단에 밀착되어야 하므로, 제1 관통구(510)는 본체하우징(500)의 저면에 형성되고, 제2 관통구(610)는 전지하우징(600)의 상면에 형성된다. 이때 제1 관통구(510)를 개폐시키는 차단판(520)은, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예와 비교하였을 때 결합 위치만 변경되었을 뿐 구성 및 동작은 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 전지하우징(600)이 본체하우징(500)의 저면에 결합되도록 구성되면, 제품의 전체 면적 크기를 줄일 수 있고, 전지하우징(600)의 면적을 증대시킴으로써 보다 큰 연료전지(300)를 사용할 수 있으며, 전지하우징(600)과 본체하우징(500)의 접촉 면적이 증가되므로 전지하우징(600)과 본체하우징(500)의 결합력을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 8은 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제3 실시예의 본체하우징 수직 단면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치 제3 실시예의 본체하우징과 전지하우징이 결합된 형상을 도시하는 수직 단면도이다.

통상적으로 노트북은 전지에서 공급되는 전원을 인가받아 동작되지만, 전지가 방전된 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 전지를 제거한 후 어댑터 등의 별도 전원 공급수단을 이용하여 전원을 공급받아 동작될 수 있도록 구성되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 본체하우징(500)으로부터 전지하우징(600)이 분리되면 냉각팬(200) 동작 시 발생되는 더운 공기의 통기구 역할을 하는 제1 관통구(510)는 차단판(520)에 의해 차단되므로, 전지하우징(600)이 분리된 상태에서도 냉각팬(200)에 의해 발생되는 더운 공기가 본체하우징(500)의 외부로 빠져나갈 수 있도록 상기 본체하우징(500)의 일측에는 다수의 공기배출구(540)가 형성된다.

따라서 전지하우징(600)이 분리되어 제1 관통구(510)가 폐쇄된 상태에서도 씨피유(100)를 냉각시키는 동안 가열된 고온의 공기가 본체하우징(500) 외부로 빠져나갈 수 있으므로, 본체하우징(500) 내부가 과열되는 현상이 방지된다.

또한 도 9에 도시된 바와 같이 본체하우징(500)에 전지하우징(600)이 결합되면, 차단판(520)은 본체하우징(500) 내부로 인입되는 제2 가이드브라켓(420)의 일단에 밀려 회전되고, 냉각팬(200)에 의해 유동하게 되는 공기는 제2 가이드브라켓(420)을 통해 연료전지(300)로 전달된다. 이때 다수의 공기배출구(540)가 개방된 상태를 유지하면, 냉각팬(200)에 의해 유동하게 되는 공기의 일부가 상기 공기배출구(540)를 통해 본체하우징(500) 외부로 인출되므로, 연료전지(300)로의 공기전달 효율이 저하된다.

따라서 차단판(520)은, 도 9에 도시된 바와 같이 본체하우징(500) 내부로 인입되는 제2 가이드브라켓(420)의 일단에 밀려 회전되었을 때 공기배출구(540)를 막 도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기와 같이 공기배출구(540)가 차단판(520)에 의해 막히게 되면, 흡입구(422)가 토출구(412)에 밀착되지 아니하더라도 토출구(412)에서 토출되는 공기는 흡입구(422)로 인입되므로, 흡입구(422)와 토출구(412)는 상호 밀착되지 아니하도록 구성될 수도 있다.

본 실시예에서는 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치가 노트북에 적용된 경우를 설명하였으나, 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는 냉각팬이 사용되는 각종 전기 및 전자제품 등에 적용될 수 있으며, 크기 및 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는, 별도의 공기 펌프나 팬 없이 연료전지에 공기를 충분히 공급함으로써 연료전지의 화학반응을 원활하게 할 수 있 고, 연료전지에 고온의 공기를 공급함으로써 연료전지의 성능을 한층 더 향상시킬 수 있으며, 연료전지가 적용되는 제품의 소음 감소 및 소형화를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 연료전지용 공기 공급장치는, 본체와 연료전지가 보다 간편하게 착탈이 가능하도록 구성되어 있으므로 사용이 편리하고, 연료전지가 분리되었을 때 본체 내부로 먼지나 기타 이물질이 인입되지 아니한다는 이점이 있다.

Claims

연료전지(300)에 공기를 공급하는 공기 공급장치에 있어서,

발열부품을 냉각시키기 위한 냉각팬(200); 및,

상기 발열부품을 냉각시킨 냉각팬(200)의 바람을 상기 연료전지(300)로 가이드 하는 가이드브라켓(400);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제1 항에 있어서,

상기 가이드브라켓(400)은,

일측에 토출구(412)가 형성되고, 상기 발열부품을 냉각시킨 냉각팬(200)의 바람이 토출구(412)로 토출되도록 바람의 방향을 안내하는 제1 가이드브라켓(410); 및,

일측에 흡입구(422)가 형성되고, 상기 토출구(412)에서 토출된 바람을 상기 흡입구(422)를 통해 전달받아 상기 연료전지(300)로 안내하는 제2 가이드브라켓(420);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제2 항에 있어서,

상기 냉각팬(200) 및 상기 제1 가이드브라켓(410)이 내부에 장착되며, 상기 냉각팬(200)의 바람이 토출되는 상기 제1 가이드브라켓(410)의 토출구(412)와 대응되는 부위에 제1 관통구(510)가 형성되는 본체하우징(500)과,

상기 연료전지(300) 및 상기 제2 가이드브라켓(420)이 내부에 장착되며 상기 토출구(412)에서 토출되는 바람을 받아들이는 흡입구(422)와 대응되는 부위에 제2 관통구(610)가 형성되는 전지하우징(600)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제3 항에 있어서,

상기 본체하우징(500)과 상기 전지하우징(600)은 착탈 가능한 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제4 항에 있어서,

상기 제2 가이드브라켓(420)은,

상기 흡입구(422)가 외측으로 돌출되도록 형성되어, 상기 흡입구(422)가 상기 제1 관통구(510)를 관통하여 상기 본체하우징(500) 내부로 인입되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제5 항에 있어서,

상기 본체하우징(500)은 상기 제1 관통구(510)를 개폐하는 차단판(520)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제6 항에 있어서,

상기 차단판(520)은 상기 본체하우징(500) 내부에 힌지(530) 결합구조로 장착되어, 상기 본체하우징(500) 내부로 인입되는 상기 흡입구(422)에 의해 밀려 상기 제1 관통구(510)를 개방시키는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제7 항에 있어서,

상기 차단판(520)이 상기 제1 관통구(510)를 덮도록 상기 제1 관통구(510)에 탄성력을 인가하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.
제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체하우징(500)은 상기 제1 가이드브라켓(410)에서 토출되는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하나 이상의 공기배출구(540)가 형성되고,

상기 차단판(520)은 상기 제1 관통구(510)를 개방시켰을 때 상기 공기배출구(540)를 막도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 공급장치.