KR100686846B1 - Fuel cell system - Google Patents

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KR100686846B1
KR100686846B1 KR1020050107176A KR20050107176A KR100686846B1 KR 100686846 B1 KR100686846 B1 KR 100686846B1 KR 1020050107176 A KR1020050107176 A KR 1020050107176A KR 20050107176 A KR20050107176 A KR 20050107176A KR 100686846 B1 KR100686846 B1 KR 100686846B1
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fuel cell
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이형근
안진홍
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

A fuel cell system is provided to prevent fuel in a fuel cartridge from leaking out by confirming whether a fuel cartridge is installed at the right position or not. The fuel cell system(100) comprises a stack(10) formed by stacking many unit cells, a fuel supply unit(20), an air supply unit(50), a fuel cartridge(40), a housing(5), and a sensing unit(30), wherein the unit cell includes a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane and a cathode and an anode formed at both sides of the electrolyte membrane, and bipolar plates disposed at both sides of the membrane-electrode assembly. The cartridge(40) stores fuel and is connected to the fuel supply unit(20). The housing(5) is fitted with the stack(10), fuel supply unit(20), air supply unit(50) and comprises a support(7) for the detachable fuel cartridge(40). The sensing unit(30) is fitted in the inner region of the support(7) and senses whether the fuel cartridge(40) is installed at the right position or not. The fuel cartridge(40) has a contact plate formed on the contact surface with the support(7). The sensing unit(30) comprises a contact terminal, a control part(60), and lead wires. The contact terminal comprises two sub-terminals that are separated and electrically insulated from each other in the inside region of the support(7), and contacts the contact plate. The control part(60) supplies electricity to the contact terminal and judges whether the contact terminal contacts the contact plate or not. The lead wires electrically connect the contact terminal to control part(60).

Description

연료전지 시스템{Fuel Cell System}Fuel Cell System

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 전체적인 개략도를 나타낸다.1 shows an overall schematic diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감지수단의 평면도를 나타낸다.Figure 2 shows a plan view of the sensing means according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료카트리지의 저면도를 나타낸다.3 is a bottom view of a fuel cartridge according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 2의 A-A 단면도를 나타낸다.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 회로구성도를 나타낸다.5 is a circuit diagram of a control unit according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

5 - 하우징 10 - 스택5-Housing 10-Stack

20 - 연료공급수단 30 - 감지수단20-fuel supply means 30-detection means

34 - 접촉단자 40 - 연료카트리지34-Contact terminal 40-Fuel cartridge

44 - 공급관 50 - 공기공급수단44-supply line 50-air supply

60 - 제어부 70 - 표시부60-control unit 70-display unit

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로 연료카트리지가 연료전지시스템의 연료공급수단에 정확하게 결합되었는지 여부를 확인할 수 있는 감지수단이 구비되어 연료카트리지의 장착과정과 사용과정에서 연료카트리지가 항상 올바른 위치에 장착되어 있는지 여부를 확인할 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, which is provided with a sensing means for checking whether the fuel cartridge is correctly coupled to the fuel supply means of the fuel cell system, so that the fuel cartridge is always installed at the correct position in the process of mounting and using the fuel cartridge. The present invention relates to a fuel cell system capable of checking whether or not there is.

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중에 포함되어 있는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.A fuel cell is a power generation system that directly converts chemical reaction energy of hydrogen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen contained in air into electrical energy.

이러한 연료전지는 연료 전지 시스템은 대표적으로 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : 이하 "PEMFC"라 한다.) 시스템과 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : 이하 "DMFC"라 한다) 시스템을 들 수 있다.The fuel cell system is typically a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) system and a direct methanol fuel cell (DMFC) system. Can be mentioned.

일반적으로 PEMFC 시스템은 수소와 산소의 반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 스택과 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기를 포함하여 구성된다. 이러한 PEMFC 시스템은 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하게 된다.In general, a PEMFC system includes a stack that generates electric energy by a reaction of hydrogen and oxygen, and a reformer that generates hydrogen by reforming a fuel. The PEMFC system has the advantages of high energy density and high output, but requires attention to handling hydrogen gas and fuel reformer for reforming methane, methanol and natural gas to produce hydrogen, fuel gas. You will need additional equipment.

이에 비하여 DMFC 시스템은 스택에 직접 메탄올 연료와 산화제인 산소를 공급하여 전기화학반응에 의해 전기를 생성하게 된다. 이러한 DMFC 시스템은 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기(reformer) 등 부대 설비가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.In contrast, DMFC systems generate methanol by electrochemical reactions by directly supplying methanol fuel and oxygen as an oxidant to the stack. The DMFC system has a very high energy density and power density, and since liquid fuel such as methanol is directly used, no additional equipment such as a fuel reformer is required, and the fuel is easily stored and supplied.

이러한 DMFC 시스템에 있어서 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: 이하 MEA라 한다)와 세퍼레이터(seperator)(당업계에서는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)라 한다)로 이루어진 단위 셀이 한 개 또는 한 개 이상이 적층된 구조를 가진다. 상기 MEA는 애노드 전극(anode electrode)과 캐소드 전극(cathode electrode) 사이에 전해질막(membrane)이 개재되어 형성된다. 또한, 각 애노드 전극과 캐소드 전극의 구조는 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층, 그리고 전극지지체를 구비하여 이루어진다. In such a DMFC system, a substantially generating stack includes a unit cell consisting of a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as MEA) and a separator (hereinafter referred to as a bipolar plate). One or more have a laminated structure. The MEA is formed by interposing an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode. In addition, the structure of each anode electrode and the cathode electrode is provided with a fuel diffusion layer (diffusion layer) for the supply and diffusion of fuel, a catalyst layer for the oxidation / reduction reaction of the fuel, and an electrode support.

이러한 DMFC 시스템의 스택에서의 전극 반응은 공급되는 연료가 산화되는 애노드 반응과 공급되는 공기 중의 산소가 애노드에서 이동되는 수소이온과 반응하여 환원되는 캐소드 반응으로 구성된다. 산화반응이 일어나는 애노드 전극에서는 메탄올과 물의 반응에 의하여 이산화탄소, 수소이온 및 전자가 생성이 되며, 생성된 수소 이온은 전해질막을 통해서 캐소드 전극으로 전달된다. 환원반응이 일어나는 캐소드 전극에서는 수소이온과 외부 회로를 통해 전달된 전자 및 산소의 반응에 의해 물이 생성된다.The electrode reaction in the stack of such a DMFC system consists of an anode reaction in which the supplied fuel is oxidized and a cathode reaction in which oxygen in the supplied air is reacted with hydrogen ions moved from the anode to be reduced. In the anode electrode where the oxidation reaction occurs, carbon dioxide, hydrogen ions and electrons are generated by the reaction of methanol and water, and the generated hydrogen ions are transferred to the cathode electrode through the electrolyte membrane. In the cathode electrode where the reduction reaction occurs, water is generated by reaction of hydrogen ions and electrons and oxygen transferred through an external circuit.

이러한 DMFC 시스템은 휴대가 가능하여 노트북, 이동통신기기와 같은 이동기기에 대한 적용가능성이 검토되고 있다. 이러한 DMFC 시스템이 이동기기에 적용되기 위해서는 연료의 휴대가 용이하여야 하며 이를 위하여 소정량의 연료가 담겨져 있는 연료카트리지를 사용할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 사용자는 DMFC 시스템 에 장착된 연료카트리지의 연료가 다 소모되면, 다른 연료카트리지로 교체하여 연료를 계속적으로 공급하게 된다. 그러나, 통상적으로 연료카트리지는 DMFC 시스템에 기계적 결합에 의하여 장착되므로, 사용자는 DMFC 시스템에서 연료카트리지가 올바르게 장착되었는지 확인하기 어려운 문제점이 있다. 특히, DMFC 시스템에서 연료카트리지의 출구는 외부로 노출되지 않는 경우가 많이 있으므로 사용자가 육안으로 확인하기 어렵게 된다. 따라서, 사용자가 연료카트리지를 DMFC 시스템에 완전하게 장착하지 못하게 되면 사용 중에 연료가 누출되는 문제점이 있게 된다.The DMFC system is portable, and its applicability to mobile devices such as laptops and mobile communication devices is being examined. In order to apply such a DMFC system to a mobile device, the fuel must be easy to carry, and for this purpose, a fuel cartridge containing a predetermined amount of fuel can be used. Therefore, when the user runs out of fuel in the fuel cartridge installed in the DMFC system, the fuel is replaced with another fuel cartridge to continuously supply fuel. However, since the fuel cartridge is typically mounted by mechanical coupling to the DMFC system, it is difficult for a user to check whether the fuel cartridge is correctly mounted in the DMFC system. In particular, since the exit of the fuel cartridge is not exposed to the outside in the DMFC system, it is difficult for the user to visually check. Therefore, if the user fails to fully install the fuel cartridge in the DMFC system, there is a problem of fuel leakage during use.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 연료카트리지가 연료전지시스템의 연료공급수단에 정확하게 결합되었는지 여부를 확인할 수 있는 감지수단이 구비되어 연료카트리지의 장착과정과 사용과정에서 연료카트리지가 항상 올바른 위치에 장착되어 있는지 여부를 확인할 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems is provided with a detection means for checking whether the fuel cartridge is correctly coupled to the fuel supply means of the fuel cell system is the fuel cartridge is always correct in the installation and use of the fuel cartridge The object is to provide a fuel cell system that can determine whether or not it is mounted in position.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 안출된 본 발명의 연료전지 시스템은 전해질막과 상기 전해질막의 양측에 형성되는 캐소드전극과 애노드 전극을 구비하는 막-전극 어셈블리와 상기 막-전극 어셈블리의 양측에 배치되는 바이폴라 플레이트를 구비하는 다수의 단위셀이 순차적으로 적층되어 형성되는 스택과 연료공급수단과 공기공급수단 및 소정 농도의 연료가 저장되며 상기 연료공급수단에 연결되는 연료카트리지를 포함하는 연료전지 시스템에 있어서, 상기 스택과 연료공급수단과 공기공급수단이 장착되며, 상기 연료카트리지가 착탈 가능하게 장착되는 지지대를 포함하는 하우징과, 상기 지지대의 내측 영역에 장착되어 상기 연료카트리지가 정확한 위치에 장착되었는지 여부를 감지하는 감지수단을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 연료카트리지는 상기 지지대와 접촉되는 면에 소정 폭과 길이로 형성되는 접촉플레이트가 형성되며, 상기 감지수단은 상기 지지대의 내측영역에서 소정 간격으로 이격되어 전기적으로 서로 절연되는 두 개의 서브단자를 포함하며 상기 접촉플레이트와 접촉되는 접촉단자와, 상기 접촉단자로 전기를 공급하고 이를 수신하여 접촉단자와 접촉플레이트의 접촉여부를 판단하는 제어부 및 상기 접촉단자와 제어부를 전기적으로 연결하는 리드선을 구비하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 접촉플레이트는 상기 연료카트리지의 장착시 허용되는 위치 변화의 폭에 상응하는 폭으로 형성되며, 상기 접촉단자는 상기 접촉플레이트에 상응하는 폭으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 접촉단자는 상기 접촉플레이트의 폭보다 작은 폭으로 형성될 수 있다. In order to solve the above problems, the fuel cell system of the present invention is disposed on both sides of the membrane-electrode assembly and the membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane and a cathode electrode and an anode electrode formed on both sides of the electrolyte membrane. In a fuel cell system comprising a stack formed by sequentially stacking a plurality of unit cells having a bipolar plate, a fuel supply means, an air supply means, and a fuel cartridge that stores a fuel having a predetermined concentration and is connected to the fuel supply means. A housing including a support on which the stack, the fuel supply means and the air supply means are mounted, and the fuel cartridge is detachably mounted; and whether the fuel cartridge is mounted in the correct position. Characterized in that it comprises a sensing means for sensing All. In this case, the fuel cartridge is formed with a contact plate is formed on the surface in contact with the support having a predetermined width and length, the sensing means are spaced apart at predetermined intervals in the inner region of the support two sub-terminals are electrically insulated from each other And a contact terminal in contact with the contact plate, a control unit for supplying electricity to the contact terminal and receiving the contact terminal to determine whether the contact terminal contacts the contact plate, and a lead wire electrically connecting the contact terminal and the control unit. Can be formed. In addition, the contact plate is formed in a width corresponding to the width of the position change allowed when the fuel cartridge is mounted, the contact terminal may be formed in a width corresponding to the contact plate, preferably the contact terminal It may be formed in a width smaller than the width of the contact plate.

또한, 본 발명에서 상기 제어부는 출력단자와 입력단자를 포함하며 감지수단의 전체적인 작동을 제어하는 프로세서와, 접지 또는 소정의 기준전압원에 전기적으로 연결되는 반전단자와 상기 서브단자에 전기적으로 연결되는 비반전단자 및 상기 프로세서의 입력단자에 전기적으로 연결되는 출력단자를 구비하며 상기 비반전단자로 전기신호가 입력되는 경우에 상기 출력단자로 전기신호를 발생시키는 비교기를 포함하며, 상기 프로세서는 출력단자로부터 상기 리드선을 통하여 하나의 서브단자에 전기를 공급하며 상기 입력단자를 통하여 상기 비교기의 출력단자로부터 전기신호를 수신하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 프로세서의 출력단자에 연결되는 전기저항과 상기 비교기의 반전단자에 연결되는 전기저항을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 접촉단자는 상기 하우징의 상면으로부터 소정 높이로 돌출되도록 형성될 수 있다. In addition, in the present invention, the control unit includes an output terminal and an input terminal, and a processor for controlling the overall operation of the sensing means, a non-electrically connected inverting terminal and the sub terminal electrically connected to a ground or a predetermined reference voltage source. And an output terminal electrically connected to an inverting terminal and an input terminal of the processor, and including a comparator for generating an electrical signal to the output terminal when an electrical signal is input to the non-inverting terminal. The lead wire may be configured to supply electricity to one sub terminal and to receive an electrical signal from an output terminal of the comparator through the input terminal. The controller may further include an electrical resistance connected to an output terminal of the processor and an electrical resistance connected to an inverting terminal of the comparator. In addition, the contact terminal may be formed to protrude to a predetermined height from the upper surface of the housing.

또한, 본 발명에서 상기 감지수단은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 작동이 제어되며, 접촉플레이트와 접촉단자 사이의 접촉에 대한 이상여부를 표시하는 표시부를 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 표시부는 발광다이오드 또는 램프와 같은 발광수단으로 이루어지며, 접촉플레이트와 접촉단자의 접촉이 끊어지는 경우에 작동되도록 형성될 수 있다.In addition, in the present invention, the sensing means may be electrically connected to the control unit to control the operation, and may further include a display unit for displaying an abnormality of the contact between the contact plate and the contact terminal. In addition, the display unit may be made of light emitting means such as a light emitting diode or a lamp, and may be formed to be operated when the contact between the contact plate and the contact terminal is broken.

또한, 본 발명에서 상기 지지대는 상기 하우징의 상부로 연장되는 다수의 브라켓과 같은 블록에 의하여 상기 연료카트리지의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 일측면이 개방된 개방되어 개방된 일측면으로 상기 연료카트리지가 장착되도록 형성될 수 있다.In addition, the support in the present invention is formed in a shape corresponding to the planar shape of the fuel cartridge by a block, such as a plurality of brackets extending to the upper portion of the housing, the one side is open to the open one side The fuel cartridge may be formed to be mounted.

또한, 본 발명에서 상기 연료전지 시스템은 직접메탄올 연료전지 시스템으로 이루어질 수 있다.In addition, the fuel cell system in the present invention may be made of a direct methanol fuel cell system.

이하에서, 첨부된 도면과 실시예들을 통하여 본 발명에 따른 연료전지 시스템을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 전체적인 개략도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감지수단의 평면도를 나타낸다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료카트리지의 저면도를 나타낸다. 도 4는 도 2의 A-A 단면도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 회로구성도를 나타낸다.1 shows an overall schematic diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. Figure 2 shows a plan view of the sensing means according to an embodiment of the present invention. 3 is a bottom view of a fuel cartridge according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5 is a circuit diagram of a control unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 스택(10)과 상기 스택(10)에 연료를 공급하는 연료공급수단(20) 및 연료카트리지(40)와 상기 스택(10)에 공기를 공급하는 공기공급수단(50) 및 제어부(60)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 상기 스택(10) 등이 설치되는 하우징(5)과 상기 하우징(5)의 소정 영역에 설치되어 연료카트리지(40)의 정확한 장착여부를 감지하는 감지수단(30)을 구비하여 형성된다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 상기 제어부(60)로부터 신호를 받아 연료카트리지(40)의 장착상태를 나타내는 표시부(70)를 더 포함하여 형성될 수 있다.In the fuel cell system 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, referring to FIGS. 1 to 5, the fuel supply means 20 and the fuel cartridge 40 supplying fuel to the stack 10 and the stack 10. And an air supply means 50 and a controller 60 for supplying air to the stack 10. In addition, the fuel cell system includes a housing 5 in which the stack 10 and the like are installed, and a sensing means 30 installed in a predetermined region of the housing 5 to detect whether the fuel cartridge 40 is correctly mounted. It is provided with. In addition, the fuel cell system may further include a display unit 70 indicating a mounting state of the fuel cartridge 40 by receiving a signal from the control unit 60.

여기서, 상기 연료전지 시스템은 메탄올을 직접 연료로 사용하여 전기에너지를 발생시키는 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : 이하 "DMFC"라 한다) 시스템을 중심으로 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 연료를 개질하여 발생되는 수소를 연료로 사용하여 전기에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : 이하 "PEMFC"라 한다.) 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다. 다만, 이러한 PEMFC 시스템은 액체연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기가 더 포함되어 구성된다. Here, the fuel cell system will be described based on a direct methanol fuel cell (DMFC) system that generates electric energy by using methanol as a direct fuel. However, the fuel cell system according to the present invention is applied to a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter referred to as "PEMFC") system that generates electric energy using hydrogen generated by reforming fuel as a fuel. Of course it can. However, the PEMFC system is configured to further include a reformer for generating hydrogen by reforming the liquid fuel.

상기 하우징(5)은 소정의 박스 형상 또는 판상으로 형성되며, 금속 또는 플라스틱과 같은 재질로 이루어진다. 한편, 상기 하우징(5)은 연료전지 시스템의 전 체적인 외관에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 하우징(5)은 스택(10)과 연료공급수단(20)과 연료카트리지(40)와 공기공급수단(50)이 설치된다. 상기 스택(10)과 연료공급수단(20) 및 공기공급수단(50)은 볼트, 용접 등 적정한 고정방법(도면에 도시하지 않음)에 의하여 고정된다. 상기 연료카트리지(40)는 상기 감지수단(30)에 탈착이 용이하도록 고정된다.The housing 5 is formed in a predetermined box shape or plate shape, and is made of a material such as metal or plastic. Meanwhile, the housing 5 may be formed in various shapes according to the overall appearance of the fuel cell system. The housing 5 is provided with a stack 10, a fuel supply means 20, a fuel cartridge 40, and an air supply means 50. The stack 10, the fuel supply means 20, and the air supply means 50 are fixed by an appropriate fixing method (not shown) such as bolts and welding. The fuel cartridge 40 is fixed to the sensing means 30 to facilitate detachment.

또한, 상기 하우징(5)은 연료카트리지(40)가 장착되는 지지대(7)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 지지대(7)는 하우징(5) 상부의 소정위치에 형성되어 연료카트리지(40)가 장착된다. 상기 지지대(7)는 상기 하우징(5)의 상부로 연장되는 다수의 브라켓과 같은 블록에 의하여 연료카트리지(40)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 바람직하게는 연료카트리지(40)가 용이하게 장착될 수 있도록 일측면이 개방되어 형성된다. 상기 지지대(7)는 장착되는 연료카트리지(40)를 고정하기 위한 별도의 클램프와 같은 고정수단(도면에 도시하지 않음)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 지지대(7)는 다수의 브라켓으로 형성되며, 연료공급수단(20)의 연결배관(24)이 지지된다. In addition, the housing 5 may further include a support 7 on which the fuel cartridge 40 is mounted. The support 7 is formed at a predetermined position above the housing 5 so that the fuel cartridge 40 is mounted. The support 7 is formed in a shape corresponding to the planar shape of the fuel cartridge 40 by a block, such as a plurality of brackets extending to the upper portion of the housing 5, preferably the fuel cartridge 40 is easy One side is formed to be open so that it can be mounted. The support 7 may further include a fixing means (not shown) such as a separate clamp for fixing the fuel cartridge 40 to be mounted. The support 7 is formed of a plurality of brackets, the connection pipe 24 of the fuel supply means 20 is supported.

상기 스택(10)은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly : 이하 "MEA"라 한다)(도면에 표시하지 않음)와 MEA의 양측에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)(도면에 도시하지 않음)로 구성되는 단위셀이 다수 개로 적층되어 형성된다. 즉, 상기 스택(10)은 필요로 하는 전기 용량에 따라 소정 개수의 단위셀이 구비되도록 형성된다. 또한, 상기 스택(10)은 양측의 최외곽에 위치하는 바이폴라 플레이트인 엔드 플레이트(End Plate)를 통하여 외부의 부하에 전기를 공급하게 된다. 상기 스택(10)은 엔드 플레이트의 외측에 결합되어 바이폴라 플레이트와 MEA를 고정하는 지지판을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 지지판은 연료공급수단에서 공급되는 연료가 바이폴라 플레이트에 공급되도록 내부에 소정의 통로(도면에 표시하지 않음)가 형성된다.The stack 10 includes a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as "MEA") (not shown) and a bipolar plate (not shown) disposed on both sides of the MEA. It is formed by stacking a plurality of unit cells consisting of. That is, the stack 10 is formed to be provided with a predetermined number of unit cells according to the required capacitance. In addition, the stack 10 supplies electricity to an external load through an end plate, which is a bipolar plate located at the outermost sides of both sides. The stack 10 may be formed to include a support plate coupled to the outside of the end plate to fix the bipolar plate and the MEA. The support plate is provided with a predetermined passage (not shown) so that fuel supplied from the fuel supply means is supplied to the bipolar plate.

상기 MEA는 애노드 전극(anode electrode)(도면에 표시하지 않음)과 캐소드 전극(cathode electrode)(도면에 표시하지 않음) 사이에 전해질막(membrane)(도면에 표시하지 않음)이 적층되어 형성된다. 상기 애노드 전극과 캐소드 전극은 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층, 그리고 전극 지지체를 구비하여 이루어진다. 상기 애노드 전극은 공급되는 연료로부터 전자와 수소이온을 분리시키며, 전해질막은 수소 이온을 캐소드 전극으로 이동시키게 된다. 상기 캐소드 전극은 애노드 전극으로부터 공급된 전자와 수소 및 산소를 반응시켜 물을 생성하게 된다. 따라서, 상기 스택(10)은 수소와 산소의 전기화학적 반응을 통하여 전기 에너지를 발생시키게 된다.The MEA is formed by stacking an electrolyte membrane (not shown) between an anode electrode (not shown) and a cathode electrode (not shown). The anode electrode and the cathode electrode include a fuel diffusion layer for supplying and diffusing fuel, a catalyst layer in which an oxidation / reduction reaction of the fuel occurs, and an electrode support. The anode electrode separates electrons and hydrogen ions from the supplied fuel, and the electrolyte membrane moves the hydrogen ions to the cathode electrode. The cathode electrode generates water by reacting hydrogen and oxygen with electrons supplied from the anode electrode. Thus, the stack 10 generates electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen.

상기 바이폴라 플레이트(도면에 도시하지 않음)는 일면에 MEA의 애노드 전극이 밀착되며, 타면에 MEA의 캐소드 전극이 밀착되어 형성된다. 따라서, 상기 바이폴라 플레이트는 애노드 전극이 밀착되는 일면에 소정 형상의 연료통로가 형성되어 애노드 전극에 연료가 지속적으로 공급되도록 한다. 즉, 상기 연료통로는 바이폴라 플레이트의 일면 즉, MEA의 애노드 전극이 접촉되는 면에 표면을 따라 소정 깊이와 폭으로 형성된다. 또한, 상기 바이폴라 플레이트는 캐소드 전극이 밀착되는 타면에 소정 형상의 공기통로가 형성되어 캐소드 전극에 공기가 지속적으로 공급되도록 한 다. 즉, 상기 공기통로는 바이폴라 플레이트의 타면 즉, MEA의 애노드 전극과 접촉되는 면에 평면을 따라 소정 폭 또는 깊이 즉, 소정의 단면적을 갖도록 형성된다. 상기 연료통로와 공기통로는 스택의 설계에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바이폴라 플레이트는 금속 소재 예를 들면 알루미늄, 구리, 철과 같은 금속 또는 이들의 합금, 그라파이트(graphite) 또는 카본 합성물과 같은 도전성 재료로 형성된다.The bipolar plate (not shown) is formed by closely contacting the anode electrode of the MEA to one surface thereof, and contacting the cathode electrode of the MEA to the other surface thereof. Accordingly, the bipolar plate has a fuel passage of a predetermined shape formed on one surface of the anode electrode in close contact with each other so that fuel is continuously supplied to the anode electrode. That is, the fuel passage is formed at a predetermined depth and width along one surface of one surface of the bipolar plate, that is, the surface where the anode electrode of the MEA contacts. In addition, the bipolar plate has an air passage of a predetermined shape is formed on the other surface in which the cathode electrode is in close contact so that air is continuously supplied to the cathode electrode. That is, the air passage is formed to have a predetermined width or depth, that is, a predetermined cross-sectional area, along a plane on the other surface of the bipolar plate, that is, the surface in contact with the anode electrode of the MEA. The fuel passage and the air passage may be formed in various shapes according to the design of the stack. The bipolar plate is formed of a metallic material, for example a metal such as aluminum, copper, iron or an alloy, a graphite or a carbon composite thereof.

상기 연료공급수단(20)은 소정 농도의 연료를 스택(10)에 공급하는 연료펌프를 포함하여 형성된다. 상기 연료공급수단(20)은 액체를 흡입하여 일정한 압력으로 공급하는 다양한 펌프 외에 다양한 수단으로 형성될 수 있다. 상기 연료공급수단(20)은 별도의 연결배관(24)을 통하여 연료카트리지(40)와 연결되어 연료카트리지(40)의 연료를 흡입하게 된다. 또한, 상기 연료공급수단(20)은 별도의 공급배관(22)을 통하여 스택(10)과 연결되며 흡입한 연료를 스택(10)으로 공급하게 된다. 이때, 상기 연료카트리지(40)는 스택(10)에서 필요로 하는 소정 농도로 희석된 연료를 저장하게 되므로, 상기 연료공급수단(20)은 연료카트리지(40)로부터 흡인한 연료를 직접 스택(10)으로 공급하게 된다. 한편, 상기 연료카트리지(40)는 연료원액이 저장되며, 별도의 희석탱크(도면에 표시하지 않음)에서 연료원액과 물을 혼합되어 소정 농도로 희석된 연료가 스택에 공급되는 경우에, 연료공급수단(20)은 연료원액을 희석하는 희석탱크와 원액펌프(도면에 표시하지 않음)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 희석탱크는 스택(10)의 애노드 전극으로부터 배출되는 미반응 연료와 스택(10)의 캐소드 전극으로부터 배출되는 물이 회수되도록 별도의 배관에 의하여 스택(10)의 애노드 전극과 캐소드 전극에 연결된다.The fuel supply means 20 is formed to include a fuel pump for supplying a fuel of a predetermined concentration to the stack (10). The fuel supply means 20 may be formed by various means other than various pumps for sucking liquid and supplying the liquid at a constant pressure. The fuel supply means 20 is connected to the fuel cartridge 40 through a separate connection pipe 24 to suck the fuel of the fuel cartridge 40. In addition, the fuel supply means 20 is connected to the stack 10 through a separate supply pipe 22 to supply the inhaled fuel to the stack 10. In this case, since the fuel cartridge 40 stores fuel diluted to a predetermined concentration required by the stack 10, the fuel supply means 20 directly stacks the fuel drawn from the fuel cartridge 40. ) Will be supplied. On the other hand, the fuel cartridge 40 is the fuel feed solution is stored, the fuel supply when the fuel diluted with a predetermined concentration is supplied to the stack by mixing the fuel feed solution and water in a separate dilution tank (not shown), the fuel supply The means 20 may further include a dilution tank for diluting the fuel stock solution and a stock solution pump (not shown). In this case, the dilution tank is connected to the anode electrode and the cathode electrode of the stack 10 by separate pipes so that unreacted fuel discharged from the anode electrode of the stack 10 and water discharged from the cathode electrode of the stack 10 are recovered. Connected.

상기 연료카트리지(40)는 몸체(42)와 공급관(44) 및 접촉플레이트(46)를 포함하며, 하우징(5) 상부의 지지대(7)에 탈착이 가능하게 장착된다. 상기 연료카트리지(40)는 연료공급수단(20)을 통하여 스택(10)에 공급되는 소정 농도의 연료를 저장하게 된다.The fuel cartridge 40 includes a body 42, a supply pipe 44, and a contact plate 46, and is detachably mounted to the support 7 at the upper portion of the housing 5. The fuel cartridge 40 stores fuel having a predetermined concentration supplied to the stack 10 through the fuel supply means 20.

상기 몸체(42)는 소정 농도로 희석되어 있는 메탄올 또는 에탄올과 같은 액상의 연료를 저장하게 되며, 연료전지 시스템의 사양에 따라 소정 용량의 연료를 저장할 수 있도록 형성된다. 상기 몸체(42)는 지지대(7)에 장착될 때 하면이 하우징(5)의 상부에 접촉되도록 형성된다. The body 42 stores a liquid fuel such as methanol or ethanol diluted to a predetermined concentration, and is formed to store a fuel having a predetermined capacity according to the specification of the fuel cell system. The body 42 is formed so that the lower surface is in contact with the upper portion of the housing 5 when mounted on the support (7).

상기 공급관(44)은 내부가 중공인 관 형상으로 몸체(42)의 소정 위치에 형성되며 연결배관(24)에 연결된다. 상기 공급관(44)은 연결배관(24)에 직접 연결되거나 커플러, 커넥터와 같은 별도의 연결수단(도면에 표시하지 않음)에 의하여 연결될 수 있다. 상기 공급관(44)은 내부에 저장되어 있는 연료를 외부로 유출하는 통로 역할을 하게 된다. 상기 공급관(44)은 바람직하게는 연료카트리지(40)가 지지대(7)에 장착될 때 하면을 이루는 면에 접하여 형성되어 내부에 저장되어 있는 연료가 모두 외부로 유출될 수 있도록 형성된다. 한편, 상기 공급관(44)은 지지대(7)에 연료카트리지(40)가 장착될 때 연료카트리지(40)를 지지하는 기능을 하도록 형성될 수 있다.The supply pipe 44 is formed in a predetermined position of the body 42 in a hollow tubular shape and is connected to the connection pipe 24. The supply pipe 44 may be directly connected to the connection pipe 24 or by a separate connection means (not shown) such as a coupler, a connector. The supply pipe 44 serves as a passage for outflowing fuel stored therein. The supply pipe 44 is preferably formed in contact with the surface forming the lower surface when the fuel cartridge 40 is mounted to the support 7 so that all the fuel stored therein can flow out. On the other hand, the supply pipe 44 may be formed to function to support the fuel cartridge 40 when the fuel cartridge 40 is mounted on the support (7).

상기 공급관(44)은 소정위치에 밀폐수단(45)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 밀폐수단(45)은 공급관(44)의 외면에 형성되어 공급관(44)이 연결배관(24)에 결합될 때 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다. 상기 밀폐수단(45)은 공급관(44)이 결합되는 연결배관(24)에 형성될 수 있음은 물론이다.The supply pipe 44 may be formed by further including a sealing means 45 in a predetermined position. The sealing means 45 is formed on the outer surface of the supply pipe 44 to prevent the fuel from flowing out when the supply pipe 44 is coupled to the connection pipe 24. The sealing means 45 may be formed in the connection pipe 24 to which the supply pipe 44 is coupled.

상기 접촉플레이트(46)는 평판 또는 선 형태의 전기 도전성 물질로 형성되며, 연료카트리지(40)가 지지대(7)에 장착될 때 하우징(5)의 상면과 접촉되는 면의 소정위치에 설치된다. 상기 접촉플레이트(46)는 바람직하게는 연료카트리지(40)의 장착시 허용되는 위치 변화의 폭에 상응하는 폭(a)으로 형성된다. 또한, 상기 접촉플레이트(46)는 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되었을 때 감지수단(30)에 형성되는 접촉단자(34)와 접촉되도록 접촉단자(34)가 형성된 위치에 대응되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 접촉플레이트(46)는 연료카트리지(40)가 지지대(7)의 정확한 위치에 장착될 때 접촉단자(34)에 접촉되어 접촉단자(34)가 전기적으로 연결되도록 한다.The contact plate 46 is formed of an electrically conductive material in the form of a flat plate or a line, and is installed at a predetermined position of a surface in contact with the upper surface of the housing 5 when the fuel cartridge 40 is mounted on the support 7. The contact plate 46 is preferably formed with a width a corresponding to the width of the position change that is allowed upon mounting of the fuel cartridge 40. In addition, the contact plate 46 is positioned at a position corresponding to the position where the contact terminal 34 is formed so that the contact cartridge 34 is formed in the sensing means 30 when the fuel cartridge 40 is mounted at the correct position. Is formed. Thus, the contact plate 46 is in contact with the contact terminal 34 when the fuel cartridge 40 is mounted in the correct position of the support 7 so that the contact terminal 34 is electrically connected.

상기 감지수단(30)은 접촉단자(34) 및 리드선(36)을 포함하며, 하우징(5)의 지지대(7) 내측의 소정 위치에 형성되어 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되어있는지 여부를 감지하게 된다. 또한, 상기 감지수단(30)은 제어부(60)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제어부(60)는 감지수단(30)의 다른 구성요소와 별도로 연료전지 시스템이 장착되는 시스템 내에 형성될 수 있다. The sensing means 30 includes a contact terminal 34 and a lead wire 36 and is formed at a predetermined position inside the support 7 of the housing 5 so that the fuel cartridge 40 is mounted at the correct position. Will be detected. In addition, the sensing unit 30 may further include a control unit 60. The controller 60 may be formed in a system in which a fuel cell system is mounted separately from other components of the sensing means 30.

상기 접촉단자(34)는 서로 전기적으로 절연되며 소정거리 이격되는 두 개의 서브단자(34a, 34b)로 형성된다, 상기 서브단자(34a, 34b)는 판상 또는 블록 형상의 전기 전도성 물질로 이루어지며, 지지대(7)의 내측영역에서 소정위치에 형성된다. 상기 접촉단자(34)는 바람직하게는 연료카트리지(40)가 지지대(7)에 장착될 때 연료카트리지(40)의 접촉플레이트(46)에 대응되는 위치에 형성된다. 상기 접촉단자(34)는 바람직하게는 상면이 하우징(5)의 상면에서 소정 높이 돌출되며 감지수단(30)에 장착되는 연료카트리지(40)의 접촉플레이트(46)와 용이하게 접촉되도록 형성된다. 따라서, 상기 접촉단자(34)는 감지수단(30)에 연료카트리지(40)가 장착될 때 연료카트리지(40)의 접촉플레이트(46)에 의하여 두 개의 서브단자(34a, 34b)가 서로 전기적으로 연결되어 전기가 흐르게 된다.The contact terminals 34 are formed of two sub terminals 34a and 34b which are electrically insulated from each other and spaced apart from each other by a predetermined distance. The sub terminals 34a and 34b are made of an electrically conductive material having a plate or block shape. It is formed at a predetermined position in the inner region of the support 7. The contact terminal 34 is preferably formed at a position corresponding to the contact plate 46 of the fuel cartridge 40 when the fuel cartridge 40 is mounted to the support 7. The contact terminal 34 is preferably formed so that the upper surface protrudes a predetermined height from the upper surface of the housing 5 and easily contacts the contact plate 46 of the fuel cartridge 40 mounted on the sensing means 30. Therefore, when the fuel cartridge 40 is mounted on the sensing means 30, the contact terminals 34 are electrically connected to each other by the two sub terminals 34a and 34b by the contact plate 46 of the fuel cartridge 40. Connected and electricity flows.

상기 접촉단자(34)는 접촉플레이트(46)와 동일한 폭(b)을 갖는 판 또는 선 형상으로 형성되어 연료카트리지(40)의 장착위치가 정확한 경우에만 접촉플레이트(46)와 접촉될 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 접촉단자(34)는 바람직하게는 접촉플레이트(46)의 폭보다 작은 폭을 갖는 판상 또는 선 형상을 갖도록 형성되어 연료카트리지(40)가 보다 정확한 위치에 장착된 경우에만 접촉플레이트(46)와 접촉될 수 있도록 형성될 수 있다. The contact terminal 34 is formed in a plate or linear shape having the same width (b) as the contact plate 46 so that the contact terminal 46 can be contacted with the contact plate 46 only when the mounting position of the fuel cartridge 40 is correct. do. In addition, the contact terminal 34 is preferably formed to have a plate or linear shape having a width smaller than the width of the contact plate 46 so that the contact plate 46 only when the fuel cartridge 40 is mounted at a more accurate position. It may be formed to be in contact with).

상기 리드선(36)은 접촉단자(34)의 서브단자(34a, 34b)에 각각 전기적으로 연결되는 두 개의 도선(36a, 36b)으로 형성된다. 상기 리드선(36)은 접촉단자(34)와 제어부(60)를 전기적으로 연결하여 접촉단자(34)의 어느 하나의 서브단자(34a, 34b)에 전기를 공급하게 된다.The lead wire 36 is formed of two conductive wires 36a and 36b electrically connected to the sub terminals 34a and 34b of the contact terminal 34, respectively. The lead wire 36 electrically connects the contact terminal 34 and the control unit 60 to supply electricity to any one of the sub terminals 34a and 34b of the contact terminal 34.

상기 제어부(60)는 프로세서(62)와 소정의 저항소자(R1, R2) 및 비교기(64)를 포함하여 형성된다. 상기 제어부(60)는 접촉단자(34)에 소정의 전기를 공급하여 접촉단자(34)와 접촉플레이트(46) 사이의 접촉 이상여부를 판단하며, 접촉단자(34)와 접촉플레이트(46)의 접촉이 떨어진 경우에 소정의 신호를 발하여 이를 알리게 된다.The controller 60 is formed to include a processor 62, predetermined resistance elements R1 and R2, and a comparator 64. The control unit 60 supplies a predetermined electricity to the contact terminal 34 to determine whether there is a contact abnormality between the contact terminal 34 and the contact plate 46, and the contact terminal 34 and the contact plate 46 When a contact is dropped, a predetermined signal is issued to inform it.

상기 프로세서(62)는 출력단자(T1)와 입력단자(T2) 및 신호단자(O)를 포함하며, 감지수단(30)의 전체적인 작동을 제어하게 된다. 상기 프로세서(62)는 소정의 전기를 출력저항(R1)과 출력단자(T1) 및 리드선(36a)을 통하여 접촉단자(34)의 서브단자(34a)로 공급하게 되며, 입력단자(T2)를 통하여 입력되는 신호가 있는지 여부를 판단하여 접촉단자(34)에 접촉플레이트(46)가 접촉되었는지 여부를 판단하게 된다. 따라서, 상기 프로세서(62)는 접촉단자(34)에 전기가 흐르지 않게 되면 신호단자(O)를 통하여 외부의 표시부(70)를 구동하는 신호를 전송하여 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되지 않았음을 알리게 된다. 한편, 상기 프로세서(62)는 표시부(70)가 없는 경우에 연료공급수단(20) 또는 공기공급수단(50)의 가동이 중지되도록 연료공급수단(20) 또는 공기공급수단(50)의 제어수단(도면에 표시하지 않음)에 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.The processor 62 includes an output terminal T1, an input terminal T2, and a signal terminal O, and controls the overall operation of the sensing means 30. The processor 62 supplies a predetermined electricity to the sub terminal 34a of the contact terminal 34 through the output resistor R1, the output terminal T1, and the lead wire 36a, and supplies the input terminal T2. It is determined whether there is a signal input through the contact plate 34 to determine whether the contact plate 46 is in contact. Therefore, when no electricity flows through the contact terminal 34, the processor 62 transmits a signal for driving the external display unit 70 through the signal terminal O so that the fuel cartridge 40 is not mounted at the correct position. You will be notified. In the meantime, the processor 62 controls the fuel supply means 20 or the air supply means 50 so that the operation of the fuel supply means 20 or the air supply means 50 is stopped when there is no display unit 70. May be configured to transmit a signal (not shown).

상기 프로세서(62)는 이러한 기능을 수행할 수 있도록 다양한 마이크로 프로세서로 이루어질 수 있으며, 이의 내부 회로구성에 대하여는 여기서 상세한 설명을 생략한다. 한편The processor 62 may be formed of various microprocessors to perform such a function, and detailed description thereof will be omitted herein for its internal circuit configuration. Meanwhile

상기 저항소자(R1, R2)는 프로세서(62)의 입출력단자(T1, T2)의 전단에 설치 되어 흐르는 전류의 크기를 조정하게 된다.The resistors R1 and R2 adjust the magnitude of the current flowing in front of the input / output terminals T1 and T2 of the processor 62.

상기 비교기(64)는 반전단자(64a)와 비반전단자(64b) 및 출력단자(64c)를 포함하여 형성된다. 상기 반전단자(64a)는 접지되거나 별도의 기준전압원(도면에 도시하지 않음)에 연결되어 소정 전압이 입력되는 상태를 유지하게 된다. 상기 비반전단자(64b)는 전기저항(R2)에 연결되며 리드선(36b)을 통하여 접촉단자(34)의 어느 하나의 서브단자(34b)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 출력단자(64c)는 프로세서(62)의 입력단자(T2)에 연결된다. 따라서, 상기 비교기(64)는 리드선(36b)과 전기저항(R2)을 통하여 전류가 흐르게 되어 비반전단자(64b)에 전기가 입력되면 반전 신호를 출력단자(64c)를 통하여 출력하게 된다. 상기 프로세서(62)는 비교기(64)의 출력단자(64c)로부터 입력단자(T2)로 입력되는 소정의 반전신호를 수신하여 접촉단자(34)에 접촉플레이트(46)가 접촉되었음을 감지하게 된다. 그러나, 상기 프로세서(62)는 입력단자(T2)로 소정의 반전신호가 수신되지 않는 경우에 접촉플레이트(46)가 접촉되지 않았음을 감지하여 소정의 신호를 신호단자(O)를 통하여 전송하게 된다. 한편, 상기 비교기(64)는 상기와 반대로 작동될 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다. 이러한 경우에 상기 프로세서(62)도 반대로 작동하게 됨은 물론이다.The comparator 64 includes an inverting terminal 64a, a non-inverting terminal 64b, and an output terminal 64c. The inverting terminal 64a is grounded or connected to a separate reference voltage source (not shown) to maintain a state in which a predetermined voltage is input. The non-inverting terminal 64b is connected to the electrical resistance R2 and electrically connected to any one sub terminal 34b of the contact terminal 34 through the lead wire 36b. In addition, the output terminal 64c is connected to the input terminal T2 of the processor 62. Therefore, the comparator 64 outputs an inverted signal through the output terminal 64c when electric current flows through the lead wire 36b and the electrical resistance R2, and electricity is input to the non-inverting terminal 64b. The processor 62 receives a predetermined inverted signal input to the input terminal T2 from the output terminal 64c of the comparator 64 and detects that the contact plate 46 is in contact with the contact terminal 34. However, the processor 62 detects that the contact plate 46 is not in contact with the input terminal T2 and transmits the predetermined signal through the signal terminal O when a predetermined inversion signal is not received. do. On the other hand, the comparator 64 may be configured to be operated in the opposite manner to the above. In this case, of course, the processor 62 also operates in reverse.

상기 표시부(70)는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)또는 일반램프와 같은 발광수단을 포함하여 형성되며, 연료전지 시스템의 소정위치에 설치되어 제어부(60)의 제어에 의하여 구동된다. 상기 제어부(70)는 접촉단자(34)와 접촉플레이트(46)의 접촉이 떨어진 경우에 표시부(70)에 소정 신호 또는 전기를 보내어 표시부(70)가 점등되도록 제어하게 된다.The display unit 70 is formed to include light emitting means such as a light emitting diode (LED) or a general lamp. The display unit 70 is installed at a predetermined position of the fuel cell system and driven by the control of the controller 60. The control unit 70 controls the display unit 70 to be turned on by sending a predetermined signal or electricity to the display unit 70 when the contact between the contact terminal 34 and the contact plate 46 is separated.

상기 공기공급수단(50)은 공기를 흡입하여 분출하는 송풍수단 또는 공압펌프를 구비하며 스택(10)에 공기를 공급하게 된다. 상기 공기공급수단(50)은 하우징(5)의 소정위치에 고정되며 별도의 공급배관(52)을 통하여 스택(10)에 연결된다. 상기 송풍수단은 외부의 공기를 흡입하여 일정한 압력으로 분출하게 되며, 블로워(blower), 또는 팬(fan)으로 형성될 수 있다. 다만, 상기 공기공급수단(50)은 블로워, 팬, 공압펌프 외에도 공기를 흡입하여 소정 압력으로 분출하는 다양한 수단이 사용될 수 있음은 물론이다.The air supply means 50 is provided with a blowing means or a pneumatic pump for sucking and blowing air to supply air to the stack (10). The air supply means 50 is fixed to a predetermined position of the housing 5 and is connected to the stack 10 through a separate supply pipe 52. The blower means sucks the outside air and blows it at a constant pressure, and may be formed as a blower or a fan. However, the air supply means 50 may be used in addition to a blower, a fan, a pneumatic pump and a variety of means for inhaling the air to eject at a predetermined pressure.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 작용에 대하여 설명한다. 여기서는 연료전지 시스템에서 연료카트리지(40)가 장착될 때 정확한 위치에 장착되었는지 여부를 감지하는 방법을 중심으로 설명한다. 한편, 연료공급수단과 공기공급수단의 작동을 포함하는 연료전지 시스템의 전체적인 작동 원리는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 일반적인 방법이 사용될 수 있으므로 여기서 그 상세한 설명은 생략한다.Next, the operation of the fuel cell system according to the exemplary embodiment of the present invention will be described. Here, the fuel cell system will be described based on a method of detecting whether the fuel cartridge 40 is mounted at the correct position when mounted. On the other hand, the overall operating principle of the fuel cell system including the operation of the fuel supply means and the air supply means can be used a general method known to those skilled in the art, so the detailed description thereof will be omitted here.

상기 연료카트리지(40)는 공급관(44)이 연결배관(24)에 연결되도록 지지대(7)에 장착된다. 이때, 상기 연료카트리지(40)의 하면에 형성되어 있는 접촉플레이트(46)는 지지대의 소정위치에 형성되어 있는 접촉단자(34)에 접촉된다. 따라서, 상기 프로세서(62)의 출력단자(T1)로부터 출력되는 전기는 전기저항(R1)과 리드선(36a)과 접촉단자(34a)를 통하여 접촉플레이트(46)로 흐르게 된다. 또한, 상기 접촉플레이트(46)를 통하여 접촉단자(34b)를 흐르는 전기는 전기저항(R2)을 통하여 비교기의 비반전단자(64b)로 흐르게 된다. 상기 비교기(64)는 출력단자(64c)를 통하여 반전신호를 출력하게 되며, 프로세서(62)는 입력단자(T2)로 입력되는 반전신호로부터 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되었음을 감지하게 된다. The fuel cartridge 40 is mounted to the support 7 so that the supply pipe 44 is connected to the connection pipe 24. At this time, the contact plate 46 formed on the lower surface of the fuel cartridge 40 is in contact with the contact terminal 34 formed at a predetermined position of the support. Therefore, the electricity output from the output terminal T1 of the processor 62 flows to the contact plate 46 through the electrical resistance R1, the lead wire 36a, and the contact terminal 34a. In addition, the electricity flowing through the contact terminal 34b through the contact plate 46 flows to the non-inverting terminal 64b of the comparator through the electrical resistance R2. The comparator 64 outputs an inverted signal through the output terminal 64c, and the processor 62 detects that the fuel cartridge 40 is mounted at the correct position from the inverted signal inputted to the input terminal T2. .

그러나, 상기 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되지 않아 접촉단자(34)와 접촉플레이트(46)가 접촉되지 않는 경우에는 접촉단자(34)에 전기가 흐르지 않게 된다. 따라서, 상기 비교기의 비반전단자(64b)에는 소정의 전기신호가 입력되지 않으며, 출력단자(64c)는 반전신호를 출력하지 않게 된다. 이러한 경우에 상기 프로세서(62)는 입력단자(T2)에 반전신호가 입력되지 않으므로 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되지 않았음을 감지하게 된다. 따라서, 상기 프로세서(62)는 신호단자(O)를 통하여 소정의 구동신호를 표시부(70)로 전송하게 되며 표시부(70)가 구동된다. 따라서, 연료전지 시스템은 연료카트리지(40)가 정확한 위치에 장착되지 않았음을 알 수 있게 된다. However, when the fuel cartridge 40 is not mounted at the correct position and the contact terminal 34 and the contact plate 46 are not in contact with each other, electricity does not flow through the contact terminal 34. Accordingly, a predetermined electric signal is not input to the non-inverting terminal 64b of the comparator, and the output terminal 64c does not output the inverted signal. In this case, since the inversion signal is not input to the input terminal T2, the processor 62 detects that the fuel cartridge 40 is not mounted at the correct position. Therefore, the processor 62 transmits a predetermined driving signal to the display unit 70 through the signal terminal O, and the display unit 70 is driven. Accordingly, the fuel cell system may know that the fuel cartridge 40 is not mounted at the correct position.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실 시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 연료전지 시스템에 의하면 연료전지시스템의 연료카트리지를 장착하는 과정이나 사용하는 과정 중에 연료카트리지가 항상 올바른 위치에 장착되어 있는지 여부를 용이하게 확인하여 연료카트리지의 연료가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the fuel cell system according to the present invention, it is easy to check whether the fuel cartridge is always installed at the correct position during the process of mounting or using the fuel cartridge of the fuel cell system, so that the fuel of the fuel cartridge leaks to the outside. There is an effect that can be prevented.

Claims (11)

삭제delete 전해질막과 상기 전해질막의 양측에 형성되는 캐소드전극과 애노드 전극을 구비하는 막-전극 어셈블리와 상기 막-전극 어셈블리의 양측에 배치되는 바이폴라 플레이트를 구비하는 다수의 단위셀이 순차적으로 적층되어 형성되는 스택과 연료공급수단과 공기공급수단 및 소정 농도의 연료가 저장되며 상기 연료공급수단에 연결되는 연료카트리지를 포함하는 연료전지 시스템에 있어서, A stack formed by sequentially stacking a plurality of unit cells including an electrolyte membrane, a membrane-electrode assembly including a cathode electrode and an anode electrode formed on both sides of the electrolyte membrane, and a bipolar plate disposed on both sides of the membrane-electrode assembly. In the fuel cell system including a fuel supply means and the air supply means and a fuel cartridge of a predetermined concentration is stored and connected to the fuel supply means, 상기 스택과 연료공급수단과 공기공급수단이 장착되며, 상기 연료카트리지가 착탈 가능하게 장착되는 지지대를 포함하는 하우징과,A housing including the stack, a fuel supply means and an air supply means, and a support on which the fuel cartridge is detachably mounted; 상기 지지대의 내측 영역에 장착되어 상기 연료카트리지가 정확한 위치에 장착되었는지 여부를 감지하는 감지수단을 포함하며,A detection means mounted on an inner region of the support to detect whether the fuel cartridge is mounted at an accurate position; 상기 연료카트리지는 상기 지지대와 접촉되는 면에 소정 폭과 길이로 형성되는 접촉플레이트가 형성되며,The fuel cartridge is formed with a contact plate formed in a predetermined width and length on the surface in contact with the support, 상기 감지수단은 상기 지지대의 내측영역에서 소정 간격으로 이격되어 전기적으로 서로 절연되는 두 개의 서브단자를 포함하며 상기 접촉플레이트와 접촉되는 접촉단자와,The sensing means includes two sub-terminals spaced apart at predetermined intervals from the inner region of the support and electrically insulated from each other, and are in contact with the contact plate; 상기 접촉단자로 전기를 공급하고 이를 수신하여 접촉단자와 접촉플레이트의 접촉여부를 판단하는 제어부 및 상기 접촉단자와 제어부를 전기적으로 연결하는 리드선을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.And a lead wire for electrically connecting the contact terminal and the control unit to supply electricity to the contact terminal and receiving the same to determine whether the contact terminal and the contact plate are in contact. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 접촉플레이트는 상기 연료카트리지의 장착시 허용되는 위치 변화의 폭에 상응하는 폭으로 형성되며,The contact plate is formed in a width corresponding to the width of the position change allowed when mounting the fuel cartridge, 상기 접촉단자는 상기 접촉플레이트에 상응하는 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The contact terminal is a fuel cell system, characterized in that formed in a width corresponding to the contact plate. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 접촉단자는 상기 접촉플레이트의 폭보다 작은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The contact terminal is a fuel cell system, characterized in that formed in a width smaller than the width of the contact plate. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제어부는 출력단자와 입력단자를 포함하며 감지수단의 전체적인 작동을 제어하는 프로세서와, The controller includes an output terminal and an input terminal, the processor for controlling the overall operation of the sensing means; 접지 또는 소정의 기준전압원에 전기적으로 연결되는 반전단자와 상기 서브단자에 전기적으로 연결되는 비반전단자 및 상기 프로세서의 입력단자에 전기적으로 연결되는 출력단자를 구비하며 상기 비반전단자로 전기신호가 입력되는 경우에 상기 출력단자로 전기신호를 발생시키는 비교기를 포함하며,An inverting terminal electrically connected to ground or a predetermined reference voltage source, a non-inverting terminal electrically connected to the sub-terminal, and an output terminal electrically connected to an input terminal of the processor, and an electrical signal is input to the non-inverting terminal. If included, the output terminal comprises a comparator for generating an electrical signal, 상기 프로세서는 출력단자로부터 상기 리드선을 통하여 하나의 서브단자에 전기를 공급하며 상기 입력단자를 통하여 상기 비교기의 출력단자로부터 전기신호를 수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.And the processor is configured to supply electricity from one output terminal to one sub terminal through the lead wire and to receive an electrical signal from the output terminal of the comparator through the input terminal. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어부는 상기 프로세서의 출력단자에 연결되는 전기저항과 상기 비교기의 반전단자에 연결되는 전기저항을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The control unit further comprises an electrical resistance connected to the output terminal of the processor and the electrical resistance connected to the inverting terminal of the comparator. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 접촉단자는 상기 하우징의 상면으로부터 소정 높이로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.And the contact terminal is formed to protrude from the upper surface of the housing to a predetermined height. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 감지수단은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 작동이 제어되며, 접촉플레이트와 접촉단자 사이의 접촉에 대한 이상여부를 표시하는 표시부를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The sensing means is electrically connected to the control unit is controlled to operate, the fuel cell system characterized in that it further comprises a display unit for indicating whether the abnormality of the contact between the contact plate and the contact terminal. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 표시부는 발광다이오드 또는 램프와 같은 발광수단으로 이루어지며, 접 촉플레이트와 접촉단자의 접촉이 끊어지는 경우에 작동되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The display unit comprises a light emitting means such as a light emitting diode or a lamp, characterized in that the fuel cell system is formed to be activated when the contact between the contact plate and the contact terminal is broken. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 지지대는 상기 하우징의 상부로 연장되는 다수의 브라켓과 같은 블록에 의하여 상기 연료카트리지의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 일측면이 개방된 개방되어 개방된 일측면으로 상기 연료카트리지가 장착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The support is formed in a shape corresponding to the planar shape of the fuel cartridge by a block, such as a plurality of brackets extending to the top of the housing, so that the fuel cartridge is mounted on one side of the open open one side A fuel cell system, characterized in that formed. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 연료전지 시스템은 직접메탄올 연료전지 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템. The fuel cell system is a fuel cell system, characterized in that consisting of a direct methanol fuel cell system.
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