KR100748356B1

KR100748356B1 - 연료전지 시스템에 사용하는 액체저장용기 및 액위검지장치

Info

Publication number: KR100748356B1
Application number: KR1020060013147A
Authority: KR
Inventors: 장원혁; 이형근
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US8043768B2; EP1818654A1; CN100541896C; JP4795266B2; CN101017906A; US20070190388A1; JP2007214132A

Abstract

본 발명은 연료전지 시스템이 회전할 때에도 액위 검지가 가능한 액체저장용기에 관한 것으로, 상기 액체를 저장하는 밀폐용기 및 상기 밀폐용기 내부에 설치하며, 상기 밀폐용기의 체적 중심부에 말단이 위치하는 적어도 두개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하기 때문에, 보다 간단한 구조이며, 연료전지가 회전시에도 액위를 만수위의 50% 부근에서 용이하게 유지할 수 있기 때문에, 보다 지속적이고 고효율의 연료전지 시스템의 운전이 가능하다.

레벨검출, 액위측정, 수위측정, 전극봉, 연료전지

Description

연료전지 시스템에 사용하는 액체저장용기 및 액위검지장치{liquid tank using fuel cell system and liquid level detector}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 제1변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 단면도,

도 4은 본 발명의 제2변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 단면도,

도 5은 본 발명의 제3변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 단면도,

도 6은 본 발명의 제4변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명의 제5변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 :연료용기 120 : 연료혼합기

121, 122 : 전극 123 : 하우징

130 :전기발생부 140 : 공기공급부

본 발명은 연료전지 시스템에 사용하는 액체저장용기에 관한 것으로, 특히 연료전지 시스템이 회전할 때에도 액위 검지가 가능한 액체저장용기에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템이다. 상기 수소는 순수한 수소를 직접 연료전지 시스템에 공급할 수도 있고, 메탄올, 에탄올, 천연가스 등과 같은 물질을 개질하여 수소를 공급할 수도 있다. 상기 산소는 순수한 산소를 직접 연료전지 시스템에 공급할 수도 있고, 공기 펌프등을 이용하여 통상의 공기에 포함된 산소를 공급할 수도 있다.

연료전지는 상온 또는 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 직접 메탄올형 연료전지, 150∼200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동하는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 전기를 발생하는 작동원리는 동일하지만 사용되는 연료의 종류, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.

상기 연료전지 중 직접 메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는 연료로서 수소 대신에 액상의 고농도 메탄올을 물과 혼합한 후 직접 연료로 사용한다. 직접 메탄올형 연료전지는 수소를 직접 연료로 사용하는 연료전지보다 출력밀도가 낮지만, 연료로 사용하는 메탄올의 체적당 에너지 밀도가 높고 저장이 용이하여 저출력 및 장시간 운전이 요구되는 상황에서 유리한 장점이 있다. 또한 연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질기 등의 부가적인 장치가 불필요하기 때문에 소형화에 매우 유리하다.

또한, 직접 메탄올형 연료전지는 전해질막과, 상기 전해질막의 양면에 접하는 애노드(anode) 전극과 캐소드(cathode) 전극으로 이루어지는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly : MEA)를 구비한다. 전해질막으로는 플루오르화 중합체등을 사용하는데, 플루오르화 중합체는 메탄올이 지나치게 빠르게 스며들어, 농도가 높은 메탄올을 연료로 사용하는 경우 반응하지 않은 메탄올이 전해질막을 투과해 버리는 크로스오버(crossover) 현상이 발생된다. 따라서 메탄올의 농도를 낮추기 위하여 메탄올과 물을 혼합한 혼합연료를 연료전지 시스템에 공급하게 된다.

한편, 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 메탄올, 에탄올, 천연가스 등의 물질을 개질하여 생성된 수소를 사용하며 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 탁월하고 작동 온도가 낮을 뿐더러 빠른 시동 및 응답 특성을 가진다. 따라서 자동차와 같은 이동용 전원은 물론 주택이나 공공건물과 같은 분산용 전원 및 휴대용 전자기기와 같은 소형이동기기용 전원 등으로 이용할 수 있어 그 응용범위가 넓은 장점이 있다.

한편 고분자 전해질형 연료전지는 수증기 개질(Steam Reforming : SR), 수성가스 전환(Water Gas Shift : WGS) 등의 촉매 반응을 통해 전기 생성에 필요한 수소가 풍부한 개질가스로 전환할 뿐만 아니라, 이러한 개질가스에 포함되어 연료 전지의 촉매를 피독시키는 일산화탄소를 제거한다. 상기 촉매반응에는 물이 필요하기 때문에, 상기 개질기에 유입되는 연료에는 물을 혼합하여 혼합연료로 공급한다.

이처럼 상기 연료전지를 지속적으로 운전하기 위해서는 물과 연료를 혼합하여 상기 혼합연료를 공급해야 하기 때문에, 연료전지의 운전에 필요한 상기 혼합 연료를 일정 수준으로 유지할 필요가 있다. 이를 위해 종래 연료전지에서는 초음파 등을 이용한 별도의 액위 측정기 등을 사용하여 혼합연료의 양을 검지함으로써, 생성되는 혼합연료의 양을 소정의 액위로 유지하는 장치를 구성하고 있다. 하지만 이러한 경우 연료전지의 구성이 복잡해지고, 게다가 연료전지가 회전할 때에는 액위 측정이 불가능한 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 도출된 것으로, 전극봉 두개를 이용하여 도전성이 있는 액체의 액위를 간단하게 측정할 수 있고, 특히 회전시에도 작동 가능한 액위 검지 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액체저장용기는, 도전성이 있는 액체를 사용하는 연료전지 시스템에 사용되는 액체저장용기에 있어서, 상기 액체를 저장하는 밀폐용기 및 상기 밀폐용기 내부에 설치하며, 상기 밀폐용기의 체적 중심부에 말단이 위치하는 적어도 두개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밀폐용기는 상기 밀폐용기의 체적중심점에 대하여 180도로 점대칭인 형상일 수 있고, 상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기의 체적 중심점에 대하여 점대칭으로 설치하며, 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치될 수 있다. 상기 각각의 전극은 동일한 길이이며, 말단의 일부가 중첩될 수 있다. 상기 각각의 전극이 중첩되는 부분은 상기 밀폐용기에 저장되는 액체의 최고수위 및 최저수위 사이에 포함될 수 있다.

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치할 수 있고, 상기 각각의 전극의 말단이 중첩되는 가로 또는 세로의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 10% 미만일 수 있다. 상기 각각의 전극의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미안의 범위일 수 있고, 상기 각각의 전극은 말단이 서로를 향해 90도로 만곡되어 일부가 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위일 수 있다. 상기 각각의 전극은 말단이 서로 소용돌이 모양으로 만곡되어 일부가 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위일 수 있다.

상기 각각의 전극은 말단의 노출부를 제외하고 절연체를 설치할 수 있다. 상 기 각각의 전극에 설치된 상기 절연체의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 40% 초과 및 50% 이하의 범위일 수 있다. 상기 각각의 전극은 일방향으로 설치하며, 상기 각각의 전극의 상기 노출부가 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치할 수 있다. 상기 각각의 전극은 동일한 길이이며, 상기 노출부의 일부가 중첩될 수 있다. 상기 각각의 전극의 상기 노출부가 중첩되는 부분은 상기 밀폐용기에 저장되는 액체의 최고수위 및 최저수위 사이에 포함될 수 있다.

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치할 수 있다. 상기 각각의 전극의 상기 노출부의 말단이 중첩되는 가로 또는 세로의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 10% 미만일 수 있다. 상기 각각의 전극의 상기 노출부의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위일 수 있다. 상기 각각의 전극의 상기 노출부는 말단이 서로를 향해 90도로 만곡되어 일부가 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위일 수 있다. 상기 각각의 전극의 상기 노출부는 말단이 서로 소용돌이 모양으로 만곡되어 일부가 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위일 수 있다.

또한 상기 전극에 전기를 공급하며 상기 전극의 단속을 검지하는 신호검지기를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액위 검지 장치는, 도전성이 있는 액체를 사용하는 액위 검지 장치에 있어서, 적어도 두개의 전극 및 상기 전극에 전기를 공 급하며 상기 전극의 단속을 검지하는 신호검지기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기의 체적 중심부에 대하여 점대칭으로 설치하며, 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치될 수 있다. 상기 각각의 전극은 동일한 길이이며, 말단의 일부가 중첩될 수 있다. 상기 각각의 전극이 중첩되는 부분은 상기 밀폐용기에 저장되는 액체의 최고수위 및 최저수위 사이에 포함될 수 있다.

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치할 수 있다. 상기 각각의 전극은 말단의 노출부를 제외하고 절연체를 설치할 수 있다. 상기 각각의 전극은 일방향으로 설치하며, 상기 각각의 전극의 상기 노출부가 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(120)를 나타낸 사시도이다.

도 1의 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템에 있어 연료라 함은 통상의 메탄올을 의미하며, 특히 원료연료라 함은 고농도의 메탄올을 의미하고, 혼합 연료라 함은 상기 원료연료와 물의 혼합물을 의미한다.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은 기본적으로 연 료용기(110), 물저장용기(150), 연료혼합기(120), 전기발생부(130), 펌프(181, 182, 183) 및 공기공급부(140)로 구성된다. 또한 연료혼합기(120)에는 액위 검지 장치가 설치되며, 상기 액위 검지 장치는 전극(121, 122), 전극(121, 122)과 전기적으로 연결된 신호검지기(160)로 구성된다. 상기 액위검지장치에는 제어기(170)가 전기적으로 연결된다.

상기 연료전지 시스템은 직접 메탄올형 연료전지 방식으로서, 물저장용기(150)에 저장된 물 및 연료용기(110)에 저장된 상기 원료연료가 연료혼합기(120)에 공급된다. 연료혼합기(120)에서 상기 원료연료 및 상기 물이 혼합되며, 이 때 생성되는 상기 혼합연료는 전기발생부(130)에 공급된다. 전기발생부(130)는 상기 혼합연료 및 공기공급부(140)에서 공급하는 산소의 전기 화학적인 반응을 통해서 전기 에너지를 발생한다.

연료혼합기(120)에는 연료용기(110)에 저장된 상기 원료연료가 펌프(183)를 이용하여 공급되고, 물저장용기(150)에 저장된 물이 펌프(181)를 이용하여 공급된다. 연료혼합기(120)에서는 상기 원료 연료와 상기 물이 혼합된 상기 혼합연료를 생성한다.

연료혼합기(120)의 하우징(123)은 정육면체 형상으로 밀폐된 구조이며, 재질은 비전도성 물질이다. 하지만 하우징(123)의 형상은 이에 한정하지 않고 구형 또는 기타 하우징(123)의 체적중심점에 대하여 180도로 점대칭인 형상이 될 수 있다. 상기 체적중심점은 하우징(123)의 기하학적인 최심의 중심 지점을 의미한다.

각각의 전극(121, 122)은 직선의 가느다란 봉 형상이고, 각각의 전극(121, 122)의 길이는 서로 동일하며, 상기 길이는 액상의 혼합연료가 하우징(123) 내부에 가득 찼을 때의 만수위 A(이하 만수위 A라 한다)의 50% 초과 및 60% 미만의 범위이다. 각각의 전극(121, 122)은 하우징(123)이 부동의 상태에 있을 때 하우징(123) 내부에 저장된 상기 혼합연료의 통상의 수면(이하 통상 수면이라 한다)과 수직이 되도록 설치하며, 각각의 전극(121, 122)은 하우징(123)의 상기 체적중심점에 대하여 점대칭이 되고, 각각의 전극(121, 122)의 말단은 하우징(123)의 상기 체적중심점 부근에 위치한다. 이 때 각각의 전극(121, 122)은 상기 혼합연료에 각각 잠겼을 때 서로 통전될 수 있도록 최대한 근접하여 설치되며, 각각의 전극(121, 122)은 만수위 A의 10% 미만인 소정의 길이 a만큼 상하로 중첩된다.

각각의 전극(121, 122)은 도선(190)으로 신호검지기(160)와 연결되어 있으며, 특히 하우징(123) 상부에 노출된 도선(190)은 하우징(123)의 외벽에 부착될 수 있다. 신호검지기(160)는 제어기(170)와 전기적으로 연결되어 있으며, 제어기(170)는 펌프(181, 183)과 전기적으로 연결되어 있다.

연료혼합기(120)의 상기 구성을 통하여, 신호검지기(160)는 미약한 전류를 항시 각각의 전극(121, 122)에 공급하며, 연료혼합기(120)의 하우징(123)에 저장된 상기 혼합연료의 수위가 만수위 A의 50% 부근이 되면 각각의 전극(121, 122)은 모두 상기 혼합연료에 잠기게 된다. 그러면 상기 혼합연료의 도전성으로 인하여 각각의 전극(121, 122)은 통전되고, 이를 신호검지기(160)에서 검지한다. 하지만 연료혼합기(120)의 요동 등으로 인하여 일시적으로 상기 혼합연료의 수위가 상승하여 각각의 전극(121, 122)이 통전될 수도 있다. 따라서 상기 통전 신호를 신호검지기 (160)가 소정의 시간동안, 예를 들면 10초 이상 연속적으로 검지하면 제어부(170)에서 이를 통전 상태로 감지한다. 상기 통전 상태로 감지되면, 제어부(170)는 펌프(181, 183)의 작동을 조절하여 물 및 상기 원료 연료의 공급을 점차 감쇄하거나 중지할 수 있다.

또한, 연료혼합기(120)에 저장된 상기 혼합연료의 수위가 만수위 A의 50% 이하가 되면 전극(121)은 상기 혼합연료에서 노출되므로, 각각의 전극(121, 122)은 전기적으로 단절이 되고 이를 신호검지기(160)에서 검지한다. 하지만 연료혼합기(120)의 요동 등으로 인하여 일시적으로 상기 혼합연료의 수위가 하강하여 각각의 전극(121, 122)이 단절될 수도 있다. 따라서 상기 단절 신호를 신호검지기(160)가 소정의 시간동안, 예를 들면 10초 이상 연속적으로 검지하면 제어부(170)에서 이를 단절 상태로 감지한다. 상기 단절 상태로 감지되면, 제어부(170)는 펌프(181, 183)의 작동을 조절하여 물 및 상기 원료 연료의 공급을 재개할 수 있다.

한편 하우징(123)의 형상은 체적중심점을 중심으로 180도로 대칭이기 때문에, 상기 혼합연료의 수위가 50% 부근일 때 연료혼합기(120)가 회전할 때에도 각각의 전극(121, 122)은 계속적으로 상기 혼합연료에 잠길 수 있다. 즉, 각각의 전극(121, 122) 사이의 통전상태가 유지될 수 있다. 또한 상기 혼합연료의 수위가 50% 이하일 때에도, 마찬가지 이유로 연료혼합기(120)가 회전시에도 각각의 전극(121, 122) 사이의 전기적인 단절상태를 유지할 수 있다. 따라서 연료혼합기(120)가 회전시에도 연료혼합기(120)의 내부에 저장된 상기 혼합연료의 수면을 감지할 수 있다.

전기발생부(130)는 연료혼합기(120)에서 공급된 상기 혼합연료와 공기공급부 (140)를 통해 공급된 산소를 전기화학 반응을 시켜 전기에너지를 발생한다. 전기발생부(130)는 전기에너지를 발생하는 적어도 하나의 단위 연료 전지로써 상기 연료와 산소를 각각 산화/환원시키는 전극-전해질 합성체(134)와, 상기 혼합연료와 산소를 전극-전해질 합성체(134)로 공급하고 전극-전해질 합성체(134)에서 발생하는 생성물을 배출하기 위한 바이폴라 플레이트(135)를 포함할 수 있다. 전극-전해질 합성체(134)는 양측면을 이루는 애노드 전극(132)과 캐소드 전극(133)사이에 전해질막(131)이 개재된 통상적인 전극-전해질 합성체의 구조를 가질 수 있다. 또한 전기발생부(130)는 복수의 상기 단위 연료 전지가 적층된 스택 구조를 가질 수도 있다.

전기발생부(130)의 상기 구성을 통하여, 상기 혼합연료는 애노드 전극(132)에 인접한 바이폴라 플레이트(135)를 통해 애노드 전극(132)에 공급된다. 또한 산소는 캐소드전극(133)에 인접한 또다른 바이폴라 플레이트(135)를 통해 캐소드전극(133)에 공급된다. 또한 애노드 전극(132) 및 캐소드 전극(133)에서 발생된 생성물은 각각 인접한 바이폴라 플레이트(135)를 통해 배출된다.

전기발생부(130)의 전기화학반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 4와 같다.

애노드전극 반응 : CH₃0H ＋ H₂O → CO₂ ＋ 6H⁺ ＋ 6e^-

캐소드전극 반응 : 3/2 O₂＋ 6H⁺ ＋ 6e^- → 3H₂O

전체반응 : CH₃0H ＋ 3/2 O₂ → CO₂ ＋ 3H₂O

상기 반응식을 참고하면, 상기 혼합연료는 애노드전극(132)에서 이산화탄소, 수소이온 및 전자를 생성한다. 애노드전극(132)에서 생성된 상기 수소이온은 전해질막(131)을 통과하여 캐소드전극(133)으로 이동하고, 상기 수소이온은 캐소드전극(133)에서 산소와 반응하여 물을 생성한다. 애노드전극(132)에서 생성된 상기 전자들은 화학반응의 자유에너지 변화와 함께 외부회로를 통해 캐소드전극(133)으로 이동한다.

한편, 전기발생부(130)에서 생성된 물은 물저장장치(150)로 공급되어, 전술한 바와 같이 연료혼합기(120)에 공급된다.

도 3은 본 발명의 제1변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(220)를 나타낸 단면도이다.

연료혼합기(220)는 전술한 연료혼합기(120)와 구성이 유사하며, 다만 각각의 전극(221, 222)의 말단이 서로를 향해 90도로 만곡되어 있다. 즉, 각각의 전극(221, 222)는 상하로 소정의 길이 a만큼 중첩 되고, 좌우로도 소정의 길이 a'만큼 중첩이 된다. 상기 중첩되는 부분은 하우징(123)의 상기 체적중심점 부근에 위치하고, 상기 길이 a는 만수위 A의 10% 이하이며, 상기 길이 a'는 상기 소정의 길이 a와 유사하다. 따라서 연료혼합기(220)에 저장된 혼합연료의 수면이 약 50% 인 경우, 연료혼합기(220)가 통상의 운전 상태에서 90도로 회전 시에도 용이하게 전극 (221, 222)이 통전될 수 있다. 기타 연료혼합기(220)의 작용은 전술한 연료혼합기(120)의 작용과 동일하다.

도 4는 본 발명의 제2변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(320)를 나타낸 단면도이다.

연료혼합기(320)는 전술한 연료혼합기(120)와 구성이 유사하며, 다만 각각의 전극(321, 322)의 말단이 소용돌이 형상으로 만곡되어 중첩된다. 상기 소용돌이 형상은 상하로 소정의 길이 a만큼 중첩 되고, 좌우로도 소정의 길이 a'만큼 중첩이 된다. 상기 중첩되는 부분은 하우징(123)의 상기 체적중심점 부근이고, 상기 길이 a는 만수위 A의 10% 이하이며, 상기 길이 a'는 상기 소정의 길이 a와 유사하다. 따라서, 연료혼합기(320)에 저장된 혼합연료의 수면이 약 50% 일 때 연료혼합기(320)가 통상의 운전 상태에서 90도로 회전 시에도 용이하게 전극(321, 322)이 통전될 수 있다. 또한 연료혼합기(320)의 내부에 저장된 혼합연료의 수위가 약 50% 일 때 연료혼합기(320)가 지속적으로 요동하더라도 각각의 전극(321, 322) 사이의 전기적인 신호가 지속적으로 단속되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 보다 안정적으로 전기신호를 검출할 수 있다. 기타 연료혼합기(220)의 작용은 전술한 연료혼합기(120)의 작용과 동일하다.

도 5는 본 발명의 제3변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(420)를 나타낸 단면도이다.

연료혼합기(420)는 전술한 연료혼합기(120)와 구성이 유사하며, 다만 각각의 전극(421, 422)은 같은 방향에서 설치되고 말단의 노출부를 제외하고 동일한 길이 만큼 절연재(423)로 둘러싸여 있다. 전극(421, 422)의 수직 길이는 만수위 A의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위이고 절연재(423)의 소정의 길이 b는 만수위 A의 40% 초과 내지 50% 이하의 범위이다. 즉, 각각의 전극(421, 422)는 상하로 소정의 길이 a만큼 중첩되며, 상기 길이 a는 만수위 A의 10%이하의 범위이다. 상기 구성으로 인하여 연료혼합기(420)는 전술한 연료혼합기(120)과 동일한 작용을 하면서, 전극(421, 422)을 동일한 방향에서 설치하기 때문에, 전술한 연료혼합기(120)에 비해 보다 용이하게 제작할 수 있다. 또한 전극(421, 422)을 일체로 제작하여 한번에 설치함으로써 더욱 용이하게 설치할 수 있다. 기타 연료혼합기(420)의 작용은 전술한 연료혼합기(120)의 작용과 동일하다.

도 6은 본 발명의 제4변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(520)를 나타낸 단면도이다.

연료혼합기(520)는 전술한 연료혼합기(220)와 구성이 유사하며, 다만 각각의 전극(521, 522)은 같은 방향에서 설치되고 말단의 노출부를 제외하고 동일한 길이만큼 절연재(423)로 둘러싸여 있다. 각각의 전극(521, 522)의 수직 길이는 만수위 A의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위이고 절연재(423)의 소정의 길이 b는 만수위 A의 40% 초과 내지 50% 이하의 범위이다. 기타 각각의 전극(521, 522)이 중첩되는 부분의 길이 a, a'는 연료혼합기(320)와 유사하다. 상기 구성으로 인하여 연료혼합기(520)는 전술한 연료혼합기(220)와 동일한 작용을 하면서, 전극(521, 522)을 동일한 방향에서 설치하기 때문에 전술한 연료혼합기(220)에 비해 보다 용이하게 제작할 수 있다. 또한 전극(521, 522)을 일체로 제작하여 한번에 설치함으로써 더욱 용이하게 설치할 수 있다. 기타 연료혼합기(520)의 작용은 전술한 연료혼합기(220)의 작용과 동일하다.

도 7은 본 발명의 제5변형예에 따른 액체저장용기를 채용한 연료혼합기(620)를 나타낸 단면도이다.

연료혼합기(620)는 전술한 연료혼합기(320)와 구성이 유사하며, 다만 각각의 전극(621, 622)은 말단을 제외하고 동일한 길이만큼 절연재(423)로 둘러싸여 있다. 각각의 전극(621, 622)의 수직 길이는 만수위 A의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위이고 절연재(423)의 소정의 길이 b는 만수위 A의 40% 초과 내지 50% 이하의 범위이다. 기타 각각의 전극(621, 622)이 중첩되는 부분의 길이 a, a'는 연료혼합기(320)와 유사하다. 상기 구성으로 인하여 연료혼합기(620)는 전술한 연료혼합기(320)와 동일한 작용을 하면서, 전극(621, 622)을 동일한 방향에서 설치하기 때문에 전술한 연료혼합기(320)에 비해 보다 용이하게 제작할 수 있다. 또한 전극(621, 622)을 일체로 제작하여 한번에 설치함으로써 더욱 용이하게 설치할 수 있다. 기타 연료혼합기(620)의 작용은 전술한 연료혼합기(320)의 작용과 동일하다.

전술한 실시예는 액체저장용기를 직접메탄올 연료전지 시스템의 연료혼합기(120)에 적용한 예를 설명하였지만, 본 실시예는 이에 한정하지 않는다. 즉, 연료전지 시스템에서 사용하는 통전 가능한 액상의 물질의 액위를 50% 부근에서 검지하기 위한 장치, 예를 들면 각종 연료전지 시스템에서 연료혼합기, 물저장용기 또는 도전성이 있는 연료의 저장용기 등에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 액체저장용기를 채용한 연료전지는 종래의 기술보다 간단한 구조이며, 연료전지가 회전시에도 액위를 만수의의 50% 부근에서 용이하게 유지할 수 있기 때문에, 보다 지속적이고 고효율의 연료전지 시스템의 운전이 가능하다.

Claims

도전성이 있는 액체를 사용하는 연료전지 시스템에 사용되는 액체저장용기에 있어서,

상기 액체를 저장하는 밀폐용기; 및

상기 밀폐용기 내부에 설치되며, 상기 밀폐용기의 체적 중심부에 말단이 중첩하여 위치하고, 상기 중첩되는 말단의 길이가 상기 밀폐용기에 저장되는 상기 액체의 최고수위 및 최저수위 사이의 간격에 대응하는 적어도 두 개의 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제1항에 있어서,

상기 밀폐용기는 상기 밀폐용기의 체적중심점에 대하여 180도로 점대칭인 형상인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제2항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기의 체적 중심점에 대하여 점대칭으로 설치하며, 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제3항에 있어서,

상기 각각의 전극은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
삭제
제4항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제6항에 있어서,

상기 각각의 전극의 말단이 중첩되는 가로 또는 세로의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 10% 미만인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제7항에 있어서,

상기 각각의 전극의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제7항에 있어서,

상기 각각의 전극의 말단은 서로를 향해 90도로 만곡되어 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제7항에 있어서,

상기 각각의 전극의 말단은 서로 소용돌이 모양으로 만곡되어 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제2항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 말단에 대응하는 노출부를 제외하고 절연체로 덮이는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제11항에 있어서,

상기 각각의 전극에 설치된 상기 절연체의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 40% 초과 및 50% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제12항에 있어서,

상기 각각의 전극은 일방향으로 설치하며, 상기 각각의 전극의 상기 노출부가 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제13항에 있어서,

상기 각각의 전극은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
삭제
제14항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제16항에 있어서,

상기 각각의 전극의 상기 노출부의 가로 또는 세로의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 10% 미만인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제17항에 있어서,

상기 각각의 전극의 상기 노출부의 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제17항에 있어서,

상기 각각의 전극의 상기 노출부는 서로를 향해 90도로 만곡되어 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제17항에 있어서,

상기 각각의 전극의 상기 노출부는 서로 소용돌이 모양으로 만곡되어 중첩되고, 상기 각각의 전극의 수직 길이는 상기 밀폐용기의 만수위의 길이의 50% 초과 내지 60% 미만의 범위인 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
제1항에 있어서,

상기 전극에 전기를 공급하며 상기 전극의 단속을 검지하는 신호검지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체저장용기.
도전성이 있는 액체를 저장하는 밀폐용기에 결합하여 상기 밀폐용기에 저장되는 상기 액체의 액위를 검지하는 액위 검지 장치에 있어서,

상기 밀폐용기의 체적 중심부에 말단이 중첩하여 위치하고, 상기 중첩되는 말단의 길이가 상기 밀폐용기에 저장되는 상기 액체의 최고수위 및 최저수위 사이의 간격에 대응하는 적어도 두개의 전극; 및

상기 전극에 전기를 공급하며 상기 전극의 단속을 검지하는 신호검지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.
제22항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기의 체적 중심부에 대하여 점대칭으로 설치하며, 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.
제23항에 있어서,

상기 각각의 전극은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.
삭제
제24항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 밀폐용기에 저장된 액체의 수면에 수직으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.
제22항에 있어서,

상기 각각의 전극은 상기 말단에 대응하는 노출부를 제외하고 절연체로 덮이는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.
제27항에 있어서,

상기 각각의 전극은 일방향으로 설치하며, 상기 각각의 전극의 상기 노출부가 상기 액체에 동시에 잠길 때 도전될 수 있는 간격으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액위 검지 장치.