KR100754104B1

KR100754104B1 - 액체 탱크 및 연료 전지 시스템

Info

Publication number: KR100754104B1
Application number: KR1020060031664A
Authority: KR
Inventors: 고로 후지따; 히로시 구로까와; 다까시 야스오
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-08-31
Also published as: CN100401570C; CN1845369A; KR20060107383A

Abstract

본 발명은 연료(액체)의 잔량을 용이하게 확인할 수 있는 액체 탱크 및 그 액체 탱크를 구비하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 용기(122)와, 이 제1 용기(122)의 내부에 설치되어 액체와 기체가 충전되는 제2 용기(121)와, 제1 용기(122)에 설치되어 액체를 제1 용기(122)의 외부로 배출하는 배출부(126)와, 이 배출부(126)와 제2 용기(121)를 접속하는 접속 배관(127)과, 이 접속 배관(127)의 내부를 시인 가능하게 설치되는 표시부(124)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

연료 전지 시스템, 액체 탱크, 접속 배관, 조인트, 버퍼 탱크

Description

액체 탱크 및 연료 전지 시스템 {Liquid Tank And Fuel Cell System}

도1은 본 발명에 관한 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 시스템 구성도.

도2는 본 발명에 관한 연료 전지 시스템을 연료 전지부와 제어부로 분리한 구성을 개략적으로 도시한 시스템 구성도.

도3은 본 발명에 관한 연료 전지 시스템을 노트형 퍼스널 컴퓨터에 부착한 상태의 전방면 사시도.

도4는 본 발명에 관한 연료 전지 시스템의 슬라이드식 지지부를 인출한 상태의 전방면 사시도.

도5는 본 발명의 일 실시예에 관한 액체 연료 탱크의 외관을 도시한 전방면 사시도.

도6은 본 발명의 일 실시예에 관한 액체 연료 탱크의 구성을 개략적으로 도시한 전방면 사시도.

도7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 액체 연료 탱크의 외관을 도시한 전방면 사시도.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 관한 액체 연료 탱크의 구성을 개략적으로 도시한 전방면 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 다이렉트 메탄올 연료 전지

12 : 캐소드 입구

14 : 애노드 입구

16 : 캐소드 출구

18 : 애노드 출구

20, 120, 220 : 메탄올 탱크

21, 121, 221 : 팩

22, 122, 222 : 벽면

24, 124, 224 : 잔량 표시창

25, 125, 225 : 메탄올 취출구

26, 126, 226 : 조인트

27, 127, 227 : 취출 배관

28 : 로크 해제 버튼

30 : 버퍼 탱크

40 : 제어부

41 : 통신부

42 : 커넥터

43 : 삽입부

44 : 전원 케이블

45 : 슬라이드식 지지부

46 : 2차 전지 삽입부

47 : 전원 스위치

50 : 열교환기

60 : 축류 팬

70 : 하우징

71, 72, 73, 74, 75 : 공기구

80 : 에어 펌프

81 : 공기 취입구

82 : 공기 토출구

83 : 제1 액체 펌프

84, 87 : 액체 취입구

85, 88 : 액체 토출구

86 : 제2 액체 펌프

90 : 연료 전지부

100 : 연료 전지 시스템

123 : 단부변

[문헌 1] 일본 특허 공개 2004-127905호 공보

본 발명은 액체 탱크 및 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 액체 연료의 잔량을 용이하게 확인할 수 있는 액체 탱크(연료 탱크) 및 그 연료 탱크를 구비하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.

연료 전지는 수소와 산소로부터 전기 에너지를 발생시키는 장치로, 높은 발전 효율을 얻을 수 있다. 연료 전지의 주된 특징으로서는 종래의 발전 방식과 같이 열 에너지나 운동 에너지의 과정을 경유하지 않는 직접 발전이기 때문에, 소규모라도 높은 발전 효율을 기대할 수 있는 질소 화합물 등의 배출이 적고, 소음이나 진동도 작기 때문에 환경성이 좋은 것 등을 들 수 있다. 이와 같이, 연료 전지는 연료가 갖는 화학 에너지를 유효하게 이용할 수 있고, 환경에 적합한 특성을 갖고 있으므로, 21세기를 대표하는 에너지 공급 시스템으로서 기대되어 우주용으로부터 자동차용, 휴대 기기용까지, 대규모 발전으로부터 소규모 발전까지 다양한 용도로 사용할 수 있는 장래 유망한 새로운 발전 시스템으로서 주목받고, 실용화를 향해 기술 개발이 본격화되고 있다.

그 중에서도 고체 고분자형 연료 전지는 다른 종류의 연료 전지에 비해 작동 온도가 낮고, 높은 출력 밀도를 갖는 특징이 있고, 특히 최근, 고체 고분자형 연료 전지의 일 형태로서, 다이렉트 메탄올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC)가 주목을 받고 있다. DMFC는 연료인 메탄올 수용액을 개질하지 않고 직접 애노드로 공급하여 메탄올 수용액과 산소의 전기 화학 반응에 의해 전력을 얻는 것 이고, 이 전기 화학 반응에 의해 애노드로부터는 이산화탄소가, 캐소드로부터는 생성물이 반응 생성물로서 배출된다. 메탄올 수용액은 수소에 비해 단위 부피당 에너지가 높고, 또한 저장에 적합하고, 폭발 등의 위험성도 낮기 때문에, 자동차나 휴대 기기[휴대 전화, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, PDA, MP3 플레이어, 디지털 카메라 혹은 전자 사전(서적)] 등의 전원으로의 이용이 기대되고 있다.

이 DMFC가 발전하면 연료가 소비되기 때문에, 통상 DMFC를 이용하는 DMFC 시스템은 DMFC 시스템에 착탈 가능하게 설치되고, 순메탄올 또는 고농도의 메탄올 수용액이 충전된 연료 탱크로부터 연료의 공급을 받는다. 그리고, 연료 탱크 내의 연료가 없어지면, 이 연료 탱크를 교환하는 구성이 채용되고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 2004-127905호 공보

종래의 연료 탱크에서는 연료 탱크 내의 연료가 비워지고, 연료 탱크로부터 DMFC 시스템으로의 연료 공급이 정지된 것을 DMFC 시스템이 검지하여 이용자에게 연료 탱크의 연료가 없어진 것을 통지하는 구성이 채용되고 있었다. 혹은, DMFC 시스템의 제어부 등에 있어서, 연료 탱크가 장착된 후의 총 발전량을 산출하고, 총 발전량으로부터 연료의 소비량을 추정하고, 이용자에게 연료 탱크의 교환 시기 등을 통지하는 구성이 채용되고 있었다.

그러나, 이와 같은 DMFC 시스템에서는 연료가 없어진 것 혹은 잔량을 검출하는 수단이 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 연료(액체)의 잔량을 용 이하게 확인할 수 있는 액체 탱크 및 그 액체 탱크를 구비하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액체 탱크는 제1 용기와, 상기 제1 용기의 내부에 설치되어 액체와 기체가 충전되는 제2 용기와, 상기 제1 용기에 설치되어 상기 액체를 상기 제1 용기의 외부로 배출하는 배출부와, 상기 배출부와 상기 제2 용기를 접속하는 접속 배관과, 상기 접속 배관의 내부를 시인(視認) 가능하게 설치되는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 접속 배관 내부의 액상과 기상의 경계를 보고, 제2 용기에 충전된 액체의 양이 적게 되어 있는 것을 용이하게 확인할 수 있다. 따라서, 접속 배관은 불투명하지 않은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 액체 탱크의 취급의 용이나 강도를 고려하면, 제1 용기에는 강성이 있는 재료를 이용하고, 제2 탱크에는 가요성이나 유연성, 신축성이 있는 재료를 이용하면 좋다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 액체 탱크에 있어서, 상기 접속 배관은 적어도 상기 제2 용기에 연결되어 상기 제2 용기로부터 상기 액체를 취출하는 액체 취출부와, 상기 표시부와 인접하여 배치되어 상기 접속 배관의 내부를 시인 가능한 가시부를 구비하고, 상기 액체 탱크가 안정 배치될 때에 상기 액체 취출부는 상기 액체 탱크의 하부에 배치되는 동시에, 상기 가시부는 상기 액체 탱크의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 액체 탱크에 있어서, 상기 액체 탱크가 안정 배치될 때에 상기 배출부는 상기 액체 탱크의 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 안정 배치라 함은, 예를 들어 본 발명의 액체 탱크를 책상 위에 두고 사용하는 경우에 본 발명의 액체 탱크를 제작한 사람이 바닥면으로서 설정한 면을 책상의 상면에 접하도록, 혹은 바닥면으로서 설정한 면이 액체 탱크의 다른 면보다도 책상의 상면에 근접하도록 배치하는 것을 나타내고, 액체 탱크의 상부 혹은 하부라 함은, 중력 방향이 하향이라고 판단될 때의, 액체 탱크의 높이에 대해 절반보다도 상측 부분 혹은 액체 탱크의 높이에 대해 절반보다도 하측 부분을 나타내는 것으로 한다. 이에 의해, 제2 용기 내부에 충전된 기체는 액체보다도 후방으로 액체 취출부로부터 취출되지만, 취출된 후, 가시부로는 빠르게 상승한다. 따라서, 제2 용기에 충전된 액체가 완전히 없어지기 전의 단계에서 확인할 수 있다. 또한, 배출부는 액체 탱크의 하부에 배치되어 있으므로, 가시부로부터 배출부로는 액체가 먼저 배출되게 된다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 액체 탱크에 있어서, 상기 기체는 불활성 가스인 것을 특징으로 하고, 청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 액체 탱크에 있어서, 상기 액체는 알코올인 것을 특징으로 하고, 청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 액체 탱크에 있어서, 상기 액체는 연료 전지로 공급하는 액체 연료인 것을 특징으로 한다.

여기서, 불활성 가스라 함은, 헬륨이나 질소, 아르곤과 같이 화학 반응성이 낮은 기체를 말하고, 알코올이라 함은, 사슬식, 지환식 탄화수소의 수소 원자를 수산기로 치환한 화합물을 말한다. 대표적으로는, 알코올에는 메틸 알코올(메탄올), 에틸 알코올(에탄올)을 들 수 있고, 에틸렌글리콜이나 글리세린 등도 포함된다. 또한, 연료 전지에 이용되는 액체 연료로서는, 메탄올 이외에도 에탄올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디메틸에테르 등도 이용 가능하다. 그리고, 제2 용기에 충전되는 기체가, 질소나 아르곤과 같은 불활성 가스이면, 함께 충전되는 액치와 반응하지 않아 안전성을 확보할 수 있다.

청구항 7에 기재된 연료 전지 시스템은, 액체 연료가 공급되는 연료 전지를 포함하는 연료 전지 본체와, 상기 연료 전지 본체에 대해 착탈 가능하게 설치되는 청구항 6에 기재된 액체 탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 연료 전지 시스템을 이용할 때에 액체 연료의 잔량을 용이하게 확인할 수 있다.

또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 전지 본체와 청구항 6에 기재된 액체 탱크를 포함하는 연료 전지부와, 상기 연료 전지부에 대해 착탈 가능하게 설치되는 제어부를 구비하고, 복수의 전자 기기에 따라서 상기 제어부를 교환함으로써 상기 복수의 전자 기기로 선택적으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제어부가 복수의 형상이 다른 상기 전자 기기를 선택적으로 적재 가능한 적재대로서 기능하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 연료 전지 시스템에 있어서, 제어부와, 제어부에 2차 전지를 착탈 가능하게 삽입하는 2차 전지 삽입부를 구비하고, 상기 2차 전지를 충전하는 것을 특징으로 한다.

이하에, 본 발명에 관한 연료 전지 시스템(100)의 구성에 대해 도면을 이용 하여 상세하게 설명한다.

도1은 본 연료 전지 시스템(100)의 구성을 도시한 상면 개략도이다. 연료 전지 시스템(100)은 애노드에 메탄올 수용액 혹은 순메탄올을 공급함으로써 발전하는 DMFC(10)와, 16 mol/L 이상의 고농도의 메탄올 수용액 혹은 순메탄올이 들어간 메탄올 탱크(20)와, 메탄올 탱크(20)로부터의 메탄올을 0.1 내지 2.0 mol/L 정도의 농도로 희석하여 DMFC(10)로 공급하는 메탄올 수용액(연료)을 저축해 두는 버퍼 탱크(30)와, 전력 변환 장치나 보조 기계류의 제어를 행하는 제어부(40)와, 열교환기(50)와, 축류 팬(60)과, 하우징(70)을 구비하고 있다.

버퍼 탱크(30)로는 메탄올 탱크(20)로부터 정기적으로, 혹은 버퍼 탱크(30) 내의 메탄올 수용액의 농도를 감시하여 소정의 임계치, 예를 들어 1.0 mol/L를 하회한 것을 검출하였을 때에 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 보급된다. 메탄올 탱크(20)는 내부에 유연성이 있고, 또한 내메탄올(알코올)성을 갖는 재료로 구성된 팩(21)이 수납되어 있다. 유연성 또한 내메탄올성을 갖는 팩(21)의 재료로서는, 내측에 폴리에틸렌 또는 테프론(등록 상표), 외측에 보강재로서 나일론 등의 합성 섬유를 배치한 2층 구조의 재료가 적합하다. 메탄올 탱크(20)의 벽면(22)[상면(22a), 측면(22b), 배면(22c)]은 하우징(70)의 일부를 구성하고 있고, 배면(22c)에 마련된 공기구(74)는 메탄올 탱크(20) 중의 메탄올이 소비되어 내부의 팩(21)의 용적이 작아졌을 때에 메탄올 탱크(20)의 내부이며 팩(21) 외부의 부분이 연료 전지 시스템(100) 외부와의 차압이 생기지 않도록 하는 동시에, 메탄올 탱크(20)를 연료 전지 시스템(100)에 착탈할 때의 미끄럼 방지부로서도 기능하는 것이다. 팩(21)의 바닥면에는 메탄올 취출구(25)가 마련되어 있고, 이 메탄올 취출구(25)와 조인트(26)가 취출 배관(27)에 의해 접속되어 있다. 취출 배관(27)은 팩(21)보다 두꺼운 투명 배관으로 되어 있고, 재료로서는, 취출 배관(27)은 실리콘, 조인트(26)는 폴리프로필렌으로 제작하는 것이 적합하다.

버퍼 탱크(30)의 상부의 하우징(70)에는 공기구(73)가 마련되어 있고, 버퍼 탱크(30)는 메탄올 탱크(20)로부터의 메탄올을 소정의 농도(본 실시 형태에서는 1.2 ± 0.3 mol/L 정도)로 희석하는 희석용 탱크로서 이용하는 동시에, 열교환기(50)에서 충분히 냉각되어 유입된 공기, 생성수, 메탄올 수용액, 이산화탄소 등의 기액 분리 수단으로서 이용된다. 즉, 버퍼 탱크(30)에서 기상의 공기나 이산화탄소가 공기구(73)로부터 배출된다. 공기구(73)에는 도시하지 않은 필터가 설치되어 있고, 포름산이나 포름알데히드 등의 부생성물은 공기구(73)로부터 공기나 이산화탄소가 배출될 때에 필터에 흡착된다.

DMFC(10)의 캐소드로는 에어 펌프(80)로부터 공기(산화제)가 공급되고, 애노드로는 버퍼 탱크(30)로부터 제1 액체 펌프(83)를 거쳐서 메탄올 수용액이 공급된다. 부호 81은 에어 펌프(80)의 공기 취입구이고, 본 연료 전지 시스템(100)의 중앙부에 마련되어 있다. 에어 펌프(80)의 공기 취입구(81)로부터 취입된 공기는 공기 토출구(82)로부터 DMFC(10)의 캐소드 입구(12)로 송입된다. 한편, 제1 액체 펌프(83)는 버퍼 탱크(30)로부터 1.2 mol/L 정도의 농도로 희석된 메탄올 수용액을 액체 취입구(84)로부터 취입하고, 액체 토출구(85)로부터 DMFC(10)의 애노드 입구(14)로 송출되는 구성으로 되어 있다. 또한, 86은 제2 액체 펌프이고, 메탄올 탱크(20)로부터 버퍼 탱크(30)로 고농도의 메탄올 수용액 혹은 순메탄올을 정기적 혹은 버퍼 탱크(30) 내의 메탄올 농도가 소정의 임계치 농도를 하회하였을 때에 공급한다.

DMFC(10)의 캐소드로부터 배출되는 공기와 생성수는 캐소드 출구(16)로부터 배출되고, DMFC(10)의 애노드로부터 배출되는 메탄올 수용액과 이산화탄소는 애노드 출구(18)로부터 배출된다. 캐소드 출구(16) 및 애노드 출구(18)로부터 배출된 배출물은 열교환기(50)로 도입되고 합류하여 버퍼 탱크(30)로 들어간다. 공기 취입구(81) 및 열교환기(50)로는 DMFC(10)의 작동 온도(60 ± 3 ℃)보다도 5 내지 15 ℃ 정도 낮은 온도의 공기가 공급된다. 따라서, DMFC(10)로부터 배출된 70 ℃ 정도의 공기, 생성수, 메탄올 수용액, 이산화탄소 등은 열교환기(50)에서 충분히 응축되므로, 외부로부터 수분을 보급할 필요성이 없어져, 메탄올이 외부로 방출되어 소비량이 증가되는 것을 방지할 수 있다.

DMFC(10)가 발전할 때의 반응은 발열 반응이므로, DMFC(10)로 공기와 메탄올 수용액을 공급함으로써 DMFC(10)의 온도가 상승한다. 그래서, DMFC(10)에는 도시하지 않은 서미스터 혹은 리미터를 부착하고, DMFC(10)의 온도가 작동 온도(60 ± 3 ℃)까지 －5 ℃ 정도(본 실시예의 경우 55 ℃)까지 근접하였을 때부터 축류 팬(60)의 운전을 개시한다. 하우징(70)의 축류 팬(60)과 대향하는 위치에 공기구(71)가 마련되어 있고, DMFC(10)를 돌아 들어가는 위치에 공기구(72)가 설치되어 있으므로, 축류 팬(60)의 운전을 개시하면 DMFC(10)의 주위를 공기가 유통하여 DMFC(10)는 공냉된다. 이에 의해, DMFC(10)의 온도를 60 ± 3 ℃로 설정할 수 있 다.

제어부(40)는, 도2에 도시한 바와 같이 연료 전지부(90)와 분리할 수 있도록(분리 가능) 구성되어 있다. 부호 41은 연료 전지부(90)와 제어부(40)를 전기적으로 접속하는 통신부이다. 통신부(41)는 수증기 등의 출입이 없도록 연료 전지부(90) 내에서 밀폐된 공간으로 되어 있다. 또한, 통신부(41)는 커넥터(42)를 거쳐서 제어부(40)와 통신 및 전력의 교환이 가능하게 되어 있고, 커넥터(42)는 제어부(40)측의 삽입부(43)에 삽입하도록 되어 있다. 제어부(40)는 본 발명의 연료 전지 시스템(100)이 전력을 공급하는 대상에 의해 교환되는 것이 가능하고, 본 실시 형태의 경우, 도3에 도시한 바와 같이 노트형 PC(500)에 전력을 공급하기 위해 노트형 PC(500)의 바닥면을 제어부(40)(적재부) 상에 적재하고, 전원 케이블(44)을 노트형 PC(500)의 전원 케이블 삽입부에 삽입함으로써 노트형 PC(500)에 전력을 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이 노트형 PC(500)가 제어부(40)보다도 큰 경우(특히, L의 치수가 큰 경우)나 노트형 PC(500)의 전원 케이블 삽입부가 노트형 PC(500)의 측면이 아닌 배면에 설치되어 있는 경우, 노트형 PC(500)를 제어부(40) 상에 적재하였을 때에 노트형 PC(500)의 바닥부에 간극이 생겨 불안정한 설치가 되기 때문에, 슬라이드식 지지부(45)를 전방으로 인출하여 노트형 PC(500)를 지지시킨다. 부호 47은 연료 전지 시스템(100)의 전원 스위치로 되어 있고, 연료 전지 시스템(100)이 노트형 PC(500) 등의 전력 공급 대상으로 전력을 공급할 때에는, 우선 이 전원 스위치(47)를 눌러 연료 전지 시스템(100)을 작동시킨다. 또한, 부호 28은 메탄올 탱크(20)를 분리할 때에 메탄올 탱크(20)와 연료 전지 시스템(100)의 로크 상태를 해제하는 로크 해제 버튼(28)으로 되어 있다.

이와 같이 연료 전지부(90)와 제어부(40)를 분리 가능, 혹은 제어부(40)를 전력 공급 대상에 맞추어 교환 가능하게 구성함으로써, 발전을 행하는 연료 전지부(90)를 공통화하고, 다양한 적용에 대응시키는 것이 가능해진다. 특히, 본 발명의 연료 전지 시스템(100)은 전원 케이블(44)을 거쳐서 노트형 PC(500) 등의 전력 공급 대상으로 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 제어부(40)에 마련된 2차 전지 삽입부(46)에 2차 전지를 삽입함으로써 2차 전지의 충전기로서도 이용할 수 있다.

(제1 실시예)

다음에, 본 발명의 제1 실시예에 관한 메탄올 탱크(120)의 구성에 대해 도5 및 도6을 이용하여 상세하게 설명한다. 도5는 메탄올 탱크(120)의 외관을 도시하는 사시도, 도6은 메탄올 탱크(120)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도5에 도시한 바와 같이, 메탄올 탱크(120)의 상면(122a)과 측면(122b)이 교차하는 단부변(123a)에는 잔량 표시창(124)이 마련되고, 메탄올 탱크(120) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올의 잔량이 적어졌을 때에 이용자에 대해 시각적으로 잔량이 적은 것을 표시하는 수단으로 되어 있다. 잔량 표시창(124)의 배치는 단부변(123a)이 아닌 측면(122b)과 배면(122c)이 교차하는 단부변(123b)이라도, 배면(122c)과 상면(122a)이 교차하는 단부변(123c)이라도 좋지만, 도3에서도 도시한 바와 같이 연료 전지 시스템(100)을 노트형 PC(500)에 부착하여 이용자에게 이 용되는 것을 고려하면, 단부변(123a)에 마련하는 것이 가장 바람직하다고 판단된다.

도6에 도시한 바와 같이, 메탄올 탱크(120)의 내부에는 메탄올 탱크(120)의 내부 치수가 거의 동등한 치수의 팩(121)이 수납되어 있고, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올은 이 팩(121)에 충전되어 있다. 팩(121)의 바닥면에는 메탄올 취출구(125)가 마련되어 있고, 이 메탄올 취출구(125)와 조인트(126)가 취출 배관(127)에 의해 접속되어 있다. 조인트(126)는 메탄올 탱크(120)를 연료 전지 시스템(100)에 접속하는 접속구로 되어 있고, 메탄올 탱크(120)와 연료 전지 시스템(100)의 접속을 고정하는 동시에, 이 조인트(126)로부터 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 누설되지 않도록 액 누설 방지 기구를 구비하고 있다. 또한, 취출 배관(127)은 실리콘으로 제작된 투명 배관으로 되어 있고, 팩(121) 바닥부의 메탄올 취출구(125)로부터 단부변(123b)을 따라서 상방으로 향하고(127a), 잔량 표시창(124)으로부터 취출 배관(127) 내의 액상과 기상의 경계가 보이도록 단부변(123a)을 따라서 배치되고(127b), 메탄올 탱크(120)의 하부에 설치된 조인트(126)에 접속되어 있다(127c, 127d).

팩(121) 내에는 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올과 함께 팩(121)의 가득 참 용량에 대해 1 내지 3 체적 ％의 질소 혹은 아르곤 등의 불활성 가스(128)를 도입해 둔다. 이 불활성 가스(128)는 팩(121) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 비워졌을 때에 메탄올 취출구(125)로부터 취출 배관(127)으로 유입되고, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올보다도 비중이 작기 때문에, 취출 배 관(127a)의 부분을 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올보다도 먼저 상승시킨다. 따라서, 잔량 표시창(124)에는 취출 배관(127a)의 부분에 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 남아 있는 것 중에 기포가 나타나고, 메탄올 탱크(120) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 없어진 것을 나타낸다. 그리고, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올의 잔량이 적어지는 것에 따라서 잔량 표시창(124)에 나타나는 불활성 가스의 기포의 크기(범위)가 커진다. 취출 배관(127c)의 부분은 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 하향의 흐름으로 되어 있으므로, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올은 불활성 가스(128)의 기포보다도 먼저 조인트(126)로부터 연료 전지 시스템(100)으로 공급된다.

(제2 실시예)

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 관한 메탄올 탱크(220)의 구성에 대해 도7 및 도8을 이용하여 상세하게 설명한다. 도7은 메탄올 탱크(220)의 외관을 도시하는 사시도, 도8은 메탄올 탱크(220)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도7에 도시한 바와 같이, 메탄올 탱크(220)의 상면(222a)과 측면(222b)이 교차하는 단부변(223a)으로부터 상면(222a)에 걸쳐서 잔량 표시창(224)이 마련되고, 메탄올 탱크(220) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올의 잔량이 적어졌을 때에 이용자에 대해 시각적으로 잔량이 적은 것을 표시하는 수단으로 되어 있다.

도8에 도시한 바와 같이, 메탄올 탱크(220)의 내부에는 메탄올 탱크(220)의 내부 치수가 거의 동등한 치수의 팩(221)이 수납되어 있고, 고농도의 메탄올 수용 액 또는 순메탄올은 이 팩(221)에 충전되어 있다. 팩(221)의 바닥면에는 메탄올 취출구(225)가 마련되어 있고, 이 메탄올 취출구(225)와 조인트(226)가 취출 배관(227)에 의해 접속되어 있다. 조인트(226)는 제1 실시예와 마찬가지로 메탄올 탱크(220)를 연료 전지 시스템(100)에 접속하는 접속구로 되어 있고, 메탄올 탱크(220)와 연료 전지 시스템(100)의 접속을 고정하는 동시에, 이 조인트(226)로부터 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 누설되지 않도록 액 누설 방지 기구를 구비하고 있다.

또한, 제1 실시예와 마찬가지로 팩(221) 내에는 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올과 함께 팩(221)의 가득 참 용량에 대해 1 내지 3 체적 ％의 질소 혹은 아르곤 등의 불활성 가스(228)를 도입해 둔다. 이 불활성 가스(228)는 팩(221) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 비워졌을 때에 메탄올 취출구(225)로부터 취출 배관(227)으로 유입된다. 취출 배관(227)은 실리콘으로 제작된 투명 배관으로 되어 있고, 팩(221) 바닥부의 메탄올 취출구(225)로부터 단부변(223b)을 따라서 상방으로 향한(227a) 후, 메탄올 탱크(220)의 하부에 설치된 조인트(226)에 접속되어 있는(227c, 227d) 점은 제1 실시예와 마찬가지이다. 따라서, 불활성 가스(228)는 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올보다도 비중이 작기 때문에, 취출 배관(227a)의 부분을 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올보다도 먼저 상승시키고, 취출 배관(227c)의 부분은 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 하향의 흐름으로 되어 있으므로, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올은 불활성 가스의 기포보다도 먼저 조인트(226)로부터 연료 전지 시스템(100)으로 공급된다.

본 실시예에 있어서, 특히 제1 실시예와 다른 점은 취출 배관(227b)의 부분이 팩(221)의 상방에 있어서 스파이럴형으로 배치되어 있고, 제1 실시예보다도 빠른 단계에서 잔량 표시창(224)으로부터 취출 배관(227) 내의 액상과 기상의 경계가 나타나는 것이다. 그리고, 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올의 잔량이 적어짐에 따라서, 기상이 스파이럴의 내측으로부터 외측으로 향하고, 차례로 확장되어 가고, 메탄올 탱크(220) 내의 고농도의 메탄올 수용액 또는 순메탄올이 없어지는 것을 나타낸다.

본 발명은 연료의 잔량을 용이하게 확인할 수 있다.

또한, 본 발명을 이용함으로써 연료에 메탄올을 이용하는 DMFC로 한정되지 않고, 액체 연료를 이용하는 연료 전지 시스템이면, 그 연료 보급용 연료 탱크에 이용 가능하다고 판단된다.

Claims

제1 용기와,

상기 제1 용기의 내부에 설치되어 액체와 기체가 충전되는 제2 용기와,

상기 제1 용기에 설치되어 상기 액체를 상기 제1 용기의 외부로 배출하는 배출부와,

상기 배출부와 상기 제2 용기를 접속하는 접속 배관과,

상기 접속 배관의 내부를 시인 가능하게 설치되는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
제1항에 있어서, 상기 접속 배관은 적어도,

상기 제2 용기에 연결되어 상기 제2 용기로부터 상기 액체를 취출하는 액체 취출부와,

상기 표시부와 인접하여 배치되어 상기 접속 배관의 내부를 시인 가능한 가시부를 구비하고,

상기 액체 탱크가 안정 배치될 때에,

상기 액체 취출부는 상기 액체 탱크의 하부에 배치되는 동시에, 상기 가시부는 상기 액체 탱크의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체 탱크가 안정 배치될 때에,

상기 배출부는 상기 액체 탱크의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기체는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체는 알코올인 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액체는 연료 전지로 공급하는 액체 연료인 것을 특징으로 하는 액체 탱크.
액체 연료가 공급되는 연료 전지를 포함하는 연료 전지 본체와,

상기 연료 전지 본체에 대해 착탈 가능하게 설치되는 제6항에 기재된 액체 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연료 전지 본체와 제6항에 기재된 액체 탱크를 포함하는 연료 전지부와,

상기 연료 전지부에 대해 착탈 가능하게 설치되는 제어부를 구비하고,

복수의 전자 기기에 따라서 상기 제어부를 교환함으로써 상기 복수의 전자 기기로 선택적으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제어부가 복수의 형상이 다른 상기 전자 기기를 선택적으로 적재 가능한 적재대로서 기능하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
제7항에 있어서, 제어부와, 제어부에 2차 전지를 착탈 가능하게 삽입하는 2차 전지 삽입부를 구비하고, 상기 2차 전지를 충전하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.