KR100880653B1 - 자항 수중체용 추진전지 - Google Patents

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KR100880653B1
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신현덕
윤연섭
이준수
안상용
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세방하이테크 주식회사
이상웅
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Abstract

본 발명은 수중체를 추진시키기 위한 자항 수중체용 추진전지에 관한 것으로, 상세하게는 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀로 이루어진 산화은-아연 1차전지 그룹과; 상기 산화은-아연 셀로 전해액을 공급하고, 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 전해액 공급장치와; 하부에는 상기 산화은-아연 1차전지 그룹이 배치되고 상부에는 상기 전해액 공급장치가 배치되며, 전면판과 후면판 및 커버로 이들 구성품을 보호하는 전지함; 그리고 추진전지의 오작동을 방지하는 안전장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것으로서, 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지는 산화은-아연 1차전지와 전해액 공급장치를 하나의 몸체 내부에 배치함으로써, 에너지 밀도와 출력밀도를 향상시켰으며, 수중체에 쉽게 분해조립을 할 수 있는 효과가 있다.
자항, 수중체, 추진전지, 산화은, 아연, 전해액

Description

자항 수중체용 추진전지{THE BATTERY FOR UNDERWATER SELF-PROPELLED BODY}
본 발명은 자항 수중체를 추진시키기 위한 자항 수중체용 추진전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중체가 외부의 도움 없이 움직일 수 있도록 수중체에 전기에너지를 공급하는 산화은-아연 1차전지와 이 전지를 활성화(방전 가능 전압 형성)시키기 위한 전해액 공급장치로 구성된 자항 수중체용 추진전지에 관한 것이다.
일반적으로 산화은-아연 전지는 높은 에너지 및 전력밀도를 가지고 있으나 비싼 제작비용 때문에 우주항공, 군사무기 등 특수한 분야에서 주로 이용되며, 특히 전해액이 별도의 용기에 보관되어 있다가 외부 신호에 의해 드라이 차지상태의 전지에 주입되어 활성화되는 1차 또는 비축형 산화은-아연 전지는 우수한 고율방전 특성, 장시간의 저장기간 및 활성화와 동시에 부하를 인가할 수 있는 특성 때문에 많은 무기체계에서 이용하고 있다.
또한, 자항 수중체용 전지는 납을 주로 사용하는 납축전지와는 달리 산화은(Ag)과, 아연(Zn), 또는 알루미늄(Al)을 극판으로 사용한다. 단시간에 고효율의 전기를 생산하고 자항 수중체 작동에 필요한 정확한 에너지원을 생성해야 하 는 만큼 자항 수중체용 전지는 고도의 기술과 정밀성을 요구한다.
추진전지의 가장 큰 장점은 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀과 별도의 전해액 공급장치를 사용한다는 것이다. 전해액이 주액되지 않은 산화은-아연 1차전지는 2차전지에서 흔히 볼 수 있는 자기방전에 의한 용량 감소가 없으며, 보관 및 운송시 위험 요소가 전혀 없다.
그러나, 종래 이러한 산화은-아연 1차전지는 직사각형으로 형성되어 에너지 밀도와 출력 밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 산화은-아연 1차전지는 하나의 셀로 이루어져 수중체의 운용 목적에 따라 여러 가지 방전 모드를 설정할 수 없었다.
또한, 자항 수중체는 산화은-아연 1차전지를 동력원으로 사용하므로, 1회 방전 특성을 갖는다. 따라서, 운용의 필요성이 제기되는 때를 제외하고는 대부분의 수명 동안 보관 및 운송을 하게 되는데, 장기간 보관 및 운송시 추진전지의 안전관리가 매우 중요하다. 그러나 종래의 추진전지에는 안전하게 관리할 수 있는 안전장치가 구비되지 않았다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 직사각형의 산화은-아연 1차전지를 원형의 전지함과 커버에 최적 조건으로 배치하여 에너지 밀도와 출력 밀도를 향상시키고 수중체의 안정성을 높인 자항 수중체용 추진전지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수중체의 운용 목적에 따른 여러 가지 방전 모드를 설정할 수 있는 자항 수중체용 추진전지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 운용의 필요성이 제기되는 때를 제외하고 장기간 보관 및 운송시 추진전지를 안전하게 관리할 수 있는 자항 수중체용 추진전지를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자항 수중체용 추진전지는, 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀로 이루어진 산화은-아연 1차전지 그룹과; 상기 산화은-아연 셀로 전해액을 공급하고, 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 전해액 공급장치와; 하부에는 상기 산화은-아연 1차전지 그룹을 배치시키고 상부에는 상기 전해액 공급장치를 배치시키며, 전면판과 후면판 및 커버로 이들 구성품을 보호하는 전지함과; 상기 전지함의 후면판의 일측에 연결되어 전지함으로부터 공급된 전기에너지를 외부로 연결시켜 주는 출력단자 및 보조단자 로 이루어진 단자부; 및 추진전지의 오작동을 방지하는 안전장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 상기 산화은-아연 1차전지 그룹은, 다수의 주전지셀과 보조전지셀로 구성되며, 각 셀은 전해액이 주액되지 않은 경우에는 전압이 형성되지 않고, 전해액이 주액된 후 방전 가능한 전압을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 상기 전해액 공급장치는, 전해액이 보관되어 있는 전해액 보관통과; 상기 전해액 보관통을 보호하는 전해액 탱크와; 상기 전해액 보관통을 파열시키고 전해액을 상기 산화은-아연 셀로 분배하는 전해액 분배기와; 고압 질소가스가 충진된 질소탱크와; 전기신호에 의해 점화되는 점화장치에 의해 동작하여 상기 질소탱크 입구를 파열시키는 질소탱크 출구 파열장치; 및 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 기액분리기;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 전해액 분배기는, 전해액이 분배될 수 있는 여러 통로를 갖추고 있고, 피스톤이 움직이지 않았을 경우에는 전해액이 외부로 흐를 수 없고, 피스톤에 2∼10bar의 압력이 유입되면 안전핀이 전단되고 피스톤이 앞으로 직진되어 전해액이 각 통로로 흐를 수 있도록 유로가 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 질소탱크 출구 파열장치는, 질소탱크의 입구에 위치하여 질소탱크의 입구가 밀폐되지 않았을 때 질소가스를 전해액 보관통으로 유입시키기 않고 외부로 배출시키는 피스톤; 및 상기 피스톤이 외부 충격으로 앞으로 추진할 수 없도록 피스톤을 고정하는 안전핀;을 포함하여 구성되어, 상기 점화장치가 작동하지 않은 상태에서 질소탱크가 누기 되었을 때, 질소가스를 별도의 통로를 통해 외부로 배출시키고, 점화장치가 폭발하면 안전핀이 전단되고 피스톤이 질소탱크 입구를 파열시켜 피스톤 내부에 형성된 통로를 통해 질소가스를 공급할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 안전장치는, 상기 전해액 보관통의 씰링 부위에 설치되어 보관 및 운송시 전해액 보관통의 누액 여부를 외부에서 알 수 있도록 하는 전해액 누액 감지기와; 1차전지의 활성화시 또는 방전시 셀에서 넘치는 전해액을 외부로 유출되는 것을 막아주는 기액분리기와, 기액분리기의 한쪽 끝에 설치되어 1차전지의 활성화시에 전해액 함습이 빠르게 이루어지도록 일정한 압력을 유지시키는 배기밸브로 구성되는 배기장치와; 커버에 설치되고 셀 그룹에 연결되어 우발적인 점화시 1차전지의 전기에너지를 저항 열로 소모하는 자기방전 저항체와; 전자파 또는 설정값 이외의 전원공급에 의한 점화장치의 동작을 차단하는 변압기; 및 점화장치의 외부단자에 연결되어 외부의 잘못된 전기신호가 점화장치에 유입될 수 없도록 외부단자를 쇼트시키는 점화단자 단락기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전해액 누액 감지기는, 약 1mm의 간격을 갖는 두 금속판이 구비되어, 이 두 금속판에 전해액이 묻게 되면 두 금속판이 도통되고, 전해액이 없을 경우에는 절연되어 전해액 누액 여부를 전기신호로 외부에서 검사할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 자기방전 저항체는, 오동작에 의한 추진전지의 활성화 또는 방전 이 완료된 후, 잔존 용량을 방전할 수 있는 15±5Ω의 저항체로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 변압기는, 1차측 저항 150±15Ω, 2차측 저항 0.1 ~ 0.6Ω의 권선 저항을 가지며, 상기 점화장치와 연결되어, 전자파 또는 설정값 이외의 전기신호를 점화장치에 공급되는 것을 차단할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전기에너지를 생산할 수 있는 드라이 차지된 산화은-아연 1차전지와 별도의 전해액 공급장치를 추진전지 몸체 내에 구성하여, 에너지 밀도와 출력 밀도를 높였으며, 자항 수중체의 하나의 조립부품이 되도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 비운용시 드라이 차지된 산화은-아연 1차전지에 전해액이 주액되지 않기 때문에 장기 보관 및 운송이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전해액 공급장치가 순차적으로 동작하여, 한 번의 신호인가로 산화은-아연 1차전지가 활성화되도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 안전장치로 전해액 누액 감지기, 배기장치, 자기방전 저항체, 변압기, 질소탱크 입구 파열장치, 점화단자 단락기, 전해액 분배기 등을 전해액 공급장치에 설치하여 보관 및 운송시 안정성을 매우 높인 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 보조단자를 외부에 설치하여 추진전지를 분해하지 않고, 외부에서 점검할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 추진전지의 상태를 전압으로 감시하기 위한 전압감 시 회로를 구현한 효과가 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 완성된 자항 수중체용 추진전지의 외관도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 활성화 진행도를 각각 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지(1)는 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀과 별도의 전해액 공급장치를 사용하는 것을 기술적 요지로 하는 것으로서, 이를 위해 다수의 주전지셀(미도시)과 보조전지셀(미도시)로 구성된 산화은-아연 1차전지 그룹(100)과, 전해액 공급장치(200)와, 이들 구성품을 보호하는 전지함(300)과, 전기에너지를 외부로 연결시켜 주는 단자부(400) 및 안전장치(500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 산화은-아연 1차전지 그룹(100)을 설명하기로 한다.
상기 산화은-아연 1차전지 그룹(100)은 다수의 주전지셀과 보조전지셀로 구성되는 것으로 전해액이 주액되지 않은 드라이 차지된(dry charged) 다수의 산화은-아연 셀로 이루어진다. 따라서 전해액이 주액되지 않은 산화은-아연 1차전지 그룹(100)은 2차전지에서 흔히 볼 수 있는 자기방전에 의한 용량 감소가 없으며, 보 관 및 운송시 위험 요소가 전혀 없다.
또한, 상기 산화은-아연 1차전지를 몇 개의 그룹(100)으로 분리했으며, 각 그룹(100)의 셀들은 직렬연결하고, 부분 방전을 위해 그룹(100)의 일부에서 별도의 출력선을 연결한다. 이와 같이 산화은-아연 1차전지 그룹(100)은 모든 셀이 직렬 연결되면 최대 출력, 병렬 연결되면 낮은 출력을 낸다. 따라서, 수중체는 운용 목적에 따라 여러 가지 방전 모드를 설정할 수 있다. 즉, 수중체를 고속으로 운용하기 위해서는 모든 그룹간 직렬연결, 중속인 경우에는 병렬연결, 저속인 경우는 부분 병렬연결함으로써 수중체의 속도를 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 전해액 공급장치(200)를 설명하기로 한다.
상기 전해액 공급장치(200)는 산화은-아연 1차전지 그룹(100)과 함께 전지함(300) 내부에 조립되는 것으로, 상기 산화은-아연 1차전지 그룹(100)의 각 산화은-아연 셀로 전해액을 공급하고, 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리, 배출시킨다.
이를 위해 상기 전해액 공급장치(200)는 전해액이 보관돼 있는 전해액 보관통(210)과, 이 전해액 보관통(210)을 보호하는 전해액 탱크(220)와, 전해액 보관통(210)을 파열시키고 전해액을 셀로 분배하는 전해액 분배기(230)와, 고압 질소가스가 충진된 질소탱크(240)와, 전기신호에 의해 동작하여 질소탱크(240) 입구를 파열시키는 점화장치(250) 및 질소탱크 입구 파열장치(260)와, 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리배출시키는 기액분리기(270)를 포함하여 구성된다. 전해액 공급장치(200)는 전기신호에 의해 순차적으로 동작하며, 보관 및 운송시 내부 상태를 쉽 게 점검할 수 있는 전기회로 및 센서(미도시)가 부착돼 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 전지함(300)을 설명하기로 한다.
상기 전지함(300)은 전면판(310), 후면판(320) 및 커버(330)를 포함하여 산화은-아연 1차전지 그룹(100)과 전해액 공급장치(200)를 보호하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지함(300)은 하부에 산화은-아연 1차전지 그룹(100)이 배치되며, 상부에 전해액 공급장치(200) 및 커버(330)가 배치되고, 커버(330)에 자기방전 저항체(530)가 배치된다. 따라서, 본 발명은 전해액 공급장치(200)의 전해액 탱크(220)가 상부에 있고, 산화은-아연 1차전지 그룹(100)이 하부에 배치되어 있으므로 전해액 탱크(220)의 전해액이 산화은-아연 1차전지 그룹(100)의 셀에 모두 공급되면, 추진전지(1)의 무게 중심은 하부에 있게 되어 수중체의 안정성이 높아지며 쉽게 심해로 이동할 수 있게 된다. 여기서 상기 후면판(320)에는 단자부(400)가 결합되어 있다.
본 발명에 따른 상기 단자부(400)는 전지함(300)의 전기에너지를 외부로 연결시켜 주는 출력단자(410)와 전기적인 점검과 점화신호를 인가할 수 있는 보조단자(420)로 구성되어 있다.
한편, 자항 수중체는 산화은-아연 1차전지를 동력원으로 사용하므로, 1회 방전 특성을 갖는다. 따라서, 운용 필요성이 제기되는 때를 제외하고는 대부분의 수명 동안 보관 및 운송을 하게 된다. 장기간의 보관 및 운송시 추진전지의 안전관리가 매우 중요하다. 이를 위해 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지(1)는 안전장치(500)가 더 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안전장치(500)는 전해액 누액 감지기(510), 배기장치(520), 자기방전 저항체(530), 변압기(540) 및 점화단자 단락기(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 전해액 누액 감지기(510)는 약 1mm의 간격을 갖는 두 금속판이 구비되어, 이 두 금속판에 전해액이 묻게 되면 두 금속판이 도통되고, 전해액이 없을 경우에는 절연되어 전해액 누액 여부를 전기신호로 외부에서 검사할 수 있다. 상기 전해액 누액 감지기(510)는 전해액 보관통(210)의 씰링 부위에 설치됐으며, 보관 및 운송시 전해액 보관통(210)의 누액 여부를 외부에서 알 수 있게 한다.
상기 배기장치(520)는 기액분리기(270)와 배기밸브(524)로 구성되는 것으로, 상기 기액분리기(270)는 상술한 바와 같이 전해액 공급장치(200)에서 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 역할을 하는 것과 함께 1차전지의 활성화시 또는 방전시 셀에서 넘치는 전해액을 외부로 유출되는 것을 막아주는 안전장치로서의 역할을 동시에 수행한다. 또한, 상기 배기밸브(524)는 기액분리기(270)의 한쪽 끝에 설치되어, 1차전지 활성화시에 전해액 함습이 빠르게 이루어지도록 일정한 압력을 유지시킨다.
상기 자기방전 저항체(530)는 도 3에 도시된 바와 같이, 커버(330)에 설치되고, 셀 그룹(100)에 연결되어 있는 것으로, 오동작에 의한 추진전지의 활성화 또는 방전이 완료된 후, 잔존 용량을 방전할 수 있는 15±5Ω의 저항체로 이루어진다. 따라서 우발적인 점화시 자기방전 저항체(530)는 1차전지의 전기에너지를 저항 열로 소모한다.
상기 변압기(540)는 외부의 잘못된 신호, 즉 전자파 또는 설정값 이외의 전원 공급에 의한 점화장치(250)의 동작을 차단하는 것으로, 1차측 저항은 150±15Ω, 2차측 저항은 0.5±0.3Ω의 권선 저항을 가지며, 상기 점화장치(250)와 연결되어 전자파 또는 설정값 이외의 전기신호를 점화장치(250)에 공급되는 것을 차단한다.
상기 점화단자 단락기(미도시)는 점화장치(250)에 외부의 잘못된 신호가 유입되지 않도록 보관 및 운송시 항상 점화장치(250)의 외부단자에 연결되어 전기신호가 점화장치(250)에 유입되지 않도록 한다.
그리고, 상술한 전해액 공급장치(200)의 전해액 분배기(230)와 질소탱크 입구 파열장치(260)에도 안전장치가 설치되어 있다.
즉, 상기 질소탱크 입구 파열장치(260)는 피스톤과 안전핀으로 구성되며, 질소탱크(240)의 입구에 위치한다. 피스톤은 고압 질소탱크(240)의 입구가 밀폐되지 않았을 때, 질소가스를 전해액 보관통(210)으로 유입시키지 않고, 외부로 배출시키는 구조를 갖고 있다. 안전핀은 피스톤이 외부 충격 등으로 앞으로 추진할 수 없도록 피스톤을 고정한다(피스톤과 안전핀은 내부 구성요소이므로 도시되지 않음).
또한, 상기 전해액 분배기(230)는 전해액 탱크(220)에 설치되며, 내부에 피스톤이 안전핀에 의해 고정돼 있어 전해액 누액시 전해액이 각 셀 그룹(100)으로 유입되지 않도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지(1)는 운용 전 또는 보관 및 운송시 내부의 상태를 점검하여, 최적의 상태를 유지하도록 한다. 모 든 점검은 전기신호로 진행하며, 주요 점검사항은 다음과 같다.
먼저, 오동작 또는 외부의 충격에 의한 셀 활성화 유무를 검사하는 셀 활성화 유무 검사를 위해 도 5와 같은 전기회로를 구성한다.
도 5는 본 발명에 따른 셀 활성화 유무 점검 회로도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 전지셀 그룹(100)(110)이 활성화되면, 제어장치 신호선(101)(111)을 통해 제어장치(102)(112)에 전원이 인가되고, 제어장치(102)(112)의 스위치 동작신호가 스위치 제어선(103)(113)을 따라 스위치(104)(114)에 전달되고, 스위치(104)(114)는 오프(off)된다. 두 스위치 중 하나라도 오프(off)인 상태, 즉 2개의 전지셀 그룹(100)(110) 중 한 그룹이라도 활성화되면, 개(開)회로가 형성되어 전류를 흐를 수 없게 되고, 두 스위치(104)(114) 모두 온(on)인 상태, 2개의 전지셀 그룹(100)(110)이 모두 비활성화 상태이면, 저항(105)에 전류가 인가되어 전압강하가 생긴다. 다이오드(115)는 점검 단자가 잘못 연결되었을 때, 전류가 흐르지 못하게 한다.
따라서, 셀 활성화 유무 검사는 보조단자(420a)(420b)에 직류 전원을 인가하여, 전압 강하가 발생하면, 추진전지(1)는 비활성화 상태이고, 전압 강하가 발생하지 않으면, 추진전지(1)가 활성화 상태라는 것을 분해하지 않고, 알 수 있게 한다.
다음으로, 도 6은 본 발명에 따른 외부 온도에 따라 작동하는 가열 히터(120)의 회로도를 도시한 것으로, 외부 온도가 낮으면 추진전지 내부를 가열시키는 전기회로이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가열히터(120)는 온도 감지기(122), 스위 치(124), 히터 저항(126)으로 구성된다. 온도 감지기(122)가 외부 온도를 측정하여 설정온도보다 낮으면 스위치 제어선(123)으로 신호가 인가되어 스위치(124)는 오프(off) 상태에서 온(on) 상태가 되어 보조단자(420c)(420d)로 히터 저항(126)의 저항값을 측정할 수 있다. 또한, 온도감지기(122)가 외부 온도를 측정하여 외부 온도가 설정온도보다 높으면 온도감지기(122)의 스위치 제어선(123)은 스위치(124)에 오프(off)신호가 인가되어 회로가 개(開)회로 상태가 되므로 저항값은 측정할 수 없다.
다음으로, 도 7은 본 발명에 따른 점화장치(250)의 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 점화장치(250)는 변압기(252)와 점화 저항(254)을 검사하기 위한 제어장치(256) 및 스위치(258)로 구성된다. 보조단자(420e)(420f)에 직류 전원을 인가하면, 제어장치(256)는 스위치 제어선(257)에 신호를 인가하고, 스위치(258)를 동작시킨다. 제1스위치(258a)는 온(on) 상태에서 오프(off) 상태, 제2스위치(258b)는 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 바뀌며, 보조단자(420g)(420h)는 변압기 2차측 저항(252b)을 나타낸다. 보조단자(420i),(420h)는 점화 저항(254)을 나타낸다. 보조단자(420e)(420f)에서 직류 전원을 제거하면, 스위치(258)의 제1스위치(258a)는 원래 상태인 오프(off)에서 온(on)으로, 제2스위치(258b)는 온(on)에서 오프(off)로 전환되고, 보조단자(420g)(420i) 사이의 저항을 측정하여 스위치(258)가 정상적으로 동작(저항 값이 1㏁이상)했는가를 확인한다.
상기 스위치(258)는 제어장치(256)에 전원이 인가되지 않으면, 항상 제1스위 치(258a)는 온(on), 제2스위치(258b)는 오프(off) 상태를 유지한다. 변압기 1차측 저항(252a)은 점화신호 인가단자(251a)(251b)에 체결된 점화단자 단락기를 제거한 후, 저항값을 측정한다. 변압기 2차측 저항(252b)은 스위치(258)가 동작한 후 측정이 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 전해액 보관통(210)의 누액 여부를 확인하는 전해액 누액 감지기(510)의 회로도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전해액 누액 감지기(510)는 보조단자(420j)(420k)에 직류 전원을 인가하여 전해액 누액이 없으면 단선(off)된 상태로 회로는 개방회로가 돼, 인가전압이 그대로 출력된다. 그러나, 전해액 누액이 있으면, 전해액 누액감지기(510)는 도통(on)된 상태가 되며, 전류는 다이오드(512)와 전해액 누액감지기(510)를 거쳐 저항(514)에서 전압 강하가 생긴다. 따라서, 인가전압보다 낮은 전압이 출력되면, 전해액은 누액된 상태가 된다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 활성화에 대하여 살펴보기로 한다.
다시 도 4를 참조하면, 보조단자의 점화단자에서 점화단자 단락기를 제거한 후, 이 단자에 50Hz 또는 60Hz, 또는 400Hz의 주파수 중 어느 한 주파수를 갖는 115±10%V의 교류 전원을 50msec이상 인가하면, 점화장치(250)가 폭발하여 압력을 형성하고, 이 압력은 질소탱크(240) 입구에 설치돼 있는 질소탱크 입구 파열장치(260)의 피스톤에 전달되어 안전핀이 전단되고, 피스톤은 질소탱크(240) 입구로 직진하며, 피스톤의 칼날이 질소탱크(240) 입구를 파열시킨다.
이때 질소탱크(240) 내의 질소가스는 질소가스 공급배관(245)을 통해 전해액 분배기(230)로 유입되고, 질소 압력에 의해 전해액 분배기(230)의 안전핀이 전단되고, 전해액 분배기(230)의 피스톤(232)의 칼날이 전해액 탱크(220)로 직진한다. 전해액 분배기(230)의 피스톤(232)의 칼날은 전해액 보관통(210)을 파열시킨다.
전해액 보관통(210) 내의 수산화칼륨 전해액은 전해액 분배기(230)의 통로를 거쳐 전해액 공급 배관(215)을 통해 각 셀 그룹(100)으로 흘러가게 된다. 또한, 질소가스는 전해액 탱크(220)로 내부로 유입되어, 전해액이 셀로 쉽게 흘러갈 수 있도록 전해액 보관통(210)에 압력을 공급하며, 전해액 탱크(220)는 배기밸브(524)을 통해 일정한 압력을 유지하게 된다. 각 셀 그룹(100)의 셀에 전해액이 유입되면, 셀 내의 공기는 배관(515)을 통해 배기장치(520)인 기액분리기(270)와 배기밸브(524)를 거쳐 외부로 배출된다.
이 모든 과정은 수초 내에 순차적으로 이루어지며, 산화은-아연 1차전지는 셀당 1.0V 이상의 전압이 형성되어, 방전 가능한 상태가 된다.
이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 완성된 자항 수중체용 추진전지의 개략적인 외관도.
도 3은 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 자항 수중체용 추진전지의 활성화 진행도.
도 5는 본 발명에 따른 셀 활성화 유무 점검 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 외부 온도에 따라 작동하는 가열 히터의 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 점화장치의 점검 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 전해액 누액 감지기의 회로도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1. 추진전지 100. 산화은-아연 1차전지 그룹
200. 전해액 공급장치 210. 전해액 보관통
220. 전해액 탱크 230. 전해액 분배기
240. 질소탱크 250. 점화장치
260. 질소탱크 입구 파열장치 270. 기액분리기
300. 전지함 310. 전면판
320. 후면판 330. 커버
400. 단자부 410. 출력단자
420. 보조단자 500. 안전장치
510. 전해액 누액 감지기 520. 배기장치
524. 배기밸브 530. 자기방전 저항체
540. 변압기

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀로 이루어진 산화은-아연 1차전지 그룹(100)과;
    상기 산화은-아연 셀로 전해액을 공급하고, 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 전해액 공급장치(200)와;
    하부에는 상기 산화은-아연 1차전지 그룹(100)을 배치시키고 상부에는 상기 전해액 공급장치(200)를 배치시키며, 전면판(310)과 후면판(320) 및 커버(330)로 이들 구성품을 보호하는 전지함(300)과;
    상기 전지함(300)의 후면판의 일측에 연결되어 전지함(300)으로부터 공급된 전기에너지를 외부로 연결시켜 주는 출력단자 및 보조단자로 이루어진 단자부(400); 및
    추진전지의 오작동을 방지하는 안전장치(500);를 포함하되,
    상기 전해액 공급장치(200)는,
    전해액이 보관되어 있는 전해액 보관통(210)과;
    상기 전해액 보관통(210)을 보호하는 전해액 탱크(220)와;
    상기 전해액 보관통(210)을 파열시키고 전해액을 상기 산화은-아연 셀로 분배하는 전해액 분배기(230)와;
    고압 질소가스가 충진된 질소탱크(240)와;
    전기신호에 의해 점화되는 점화장치(250)에 의해 동작하여 상기 질소탱크 입구를 파열시키는 질소탱크 입구 파열장치(260); 및
    상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 기액분리기(270);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전해액 분배기(230)는,
    전해액이 분배될 수 있는 여러 통로를 갖추고 있고, 피스톤이 움직이지 않았을 경우에는 전해액이 외부로 흐를 수 없고, 피스톤에 2∼10bar의 압력이 유입되면 안전핀이 전단되고 피스톤이 앞으로 직진되어 전해액이 각 통로로 흐를 수 있도록 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 질소탱크 입구 파열장치(260)는,
    질소탱크(240)의 입구에 위치하여 질소탱크(240)의 입구가 밀폐되지 않았을 때 질소가스를 전해액 보관통(210)으로 유입시키기 않고 외부로 배출시키는 피스톤; 및
    상기 피스톤이 외부 충격으로 앞으로 추진할 수 없도록 피스톤을 고정하는 안전핀;을 포함하여 구성되어,
    상기 점화장치(250)가 작동하지 않은 상태에서 질소탱크(240)가 누기 되었을 때, 질소가스를 별도의 통로를 통해 외부로 배출시키고, 점화장치(250)가 폭발하면 안전핀이 전단되고 피스톤이 질소탱크(240) 입구를 파열시켜 피스톤 내부에 형성된 통로를 통해 질소가스를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  6. 전해액이 주액되지 않은 다수의 드라이 차지된(dry charged) 산화은-아연 셀로 이루어진 산화은-아연 1차전지 그룹(100)과;
    상기 산화은-아연 셀로 전해액을 공급하고, 상기 산화은-아연 셀에서 배출되는 가스 및 전해액을 분리·배출시키는 전해액 공급장치(200)와;
    하부에는 상기 산화은-아연 1차전지 그룹(100)을 배치시키고 상부에는 상기 전해액 공급장치(200)를 배치시키며, 전면판(310)과 후면판(320) 및 커버(330)로 이들 구성품을 보호하는 전지함(300)과;
    상기 전지함(300)의 후면판의 일측에 연결되어 전지함(300)으로부터 공급된 전기에너지를 외부로 연결시켜 주는 출력단자 및 보조단자로 이루어진 단자부(400); 및
    추진전지의 오작동을 방지하는 안전장치(500);를 포함하되,
    상기 안전장치(500)는,
    상기 전해액 보관통의 씰링 부위에 설치되어 보관 및 운송시 전해액 보관통의 누액 여부를 외부에서 알 수 있도록 하는 전해액 누액 감지기(510)와;
    1차전지의 활성화시 또는 방전시 셀에서 넘치는 전해액을 외부로 유출되는 것을 막아주는 기액분리기(270)와, 기액분리기(270)의 한쪽 끝에 설치되어 1차전지의 활성화시에 전해액 함습이 빠르게 이루어지도록 일정한 압력을 유지시키는 배기밸브(524)로 구성되는 배기장치(520)와;
    커버(330)에 설치되고 셀 그룹에 연결되어 우발적인 점화시 1차전지의 전기에너지를 저항 열로 소모하는 자기방전 저항체(530)와;
    전자파 또는 설정값 이외의 전원공급에 의한 점화장치의 동작을 차단하는 변압기(540); 및
    점화장치(250)의 외부단자에 연결되어 외부의 잘못된 전기신호가 점화장치에 유입될 수 없도록 외부단자를 쇼트시키는 점화단자 단락기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전해액 누액 감지기(510)는,
    약 1mm의 간격을 갖는 두 금속판이 구비되어, 이 두 금속판에 전해액이 묻게 되면 두 금속판이 도통되고, 전해액이 없을 경우에는 절연되어 전해액 누액 여부를 전기신호로 외부에서 검사할 수 있는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 자기방전 저항체(530)는,
    오동작에 의한 추진전지의 활성화 또는 방전이 완료된 후, 잔존 용량을 방전할 수 있는 15±5Ω의 저항체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자항 수중체용 추진전지.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 변압기(540)는,
    1차측 저항 150±15Ω, 2차측 저항 0.1 ~ 0.6Ω의 권선 저항을 가지며, 상기 점화장치(250)와 연결되어, 전자파 또는 설정값 이외의 전기신호를 점화장치(250)에 공급되는 것을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 구조 자항 수중체용 추진전지.
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