KR101849090B1 - Metal air battery units - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 공기 전지 유닛에 관한 것으로, 전해질 내에서 산소와 반응하는 금속볼이 수용되는 복수개의 음극 케이싱; 음극 케이싱과의 사이에 전해질이 수용될 수 있는 공간을 형성시킬 수 있도록, 그 음극 케이싱을 감싸는 형태로 배치되고, 음극 케이싱과는 극성이 다른 단자가 접속되는 양극 케이싱; 전해질이 유입되는 유입구와 그 전해질이 배출되는 배출구를 각각 구비하고, 복수개의 음극 케이싱이 내부에 구비된 양극 케이싱을 각각 수용할 수 있도록 복수개의 수용공간을 구비한 하우징; 및 금속볼과 전해질 내의 산소와의 반응에 의해 변화되는 음극 케이싱의 무게에 따라 금속볼의 추가 공급 여부를 판단할 수 있도록, 음극 케이싱과 양극 케이싱 사이에 배치되어 음극 케이싱에 수용된 금속볼의 무게와 수위 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위한 측정 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a metal air cell unit, comprising: a plurality of cathode casings in which a metal ball which reacts with oxygen in an electrolyte is accommodated; A cathode casing in which a cathode casing is enclosed and a terminal having a different polarity from that of the cathode casing is connected so as to form a space in which an electrolyte can be received between the cathode casing and the cathode casing; A housing having an inlet through which an electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte is discharged, the housing having a plurality of accommodating spaces for respectively accommodating a plurality of anode casings having a cathode casing therein; The weight of the metal ball accommodated in the cathode casing and the weight of the metal ball accommodated in the cathode casing are determined so as to determine whether the metal ball is additionally supplied or not according to the weight of the cathode casing changed by the reaction between the metal ball and oxygen in the electrolyte. And a measurement unit for measuring at least one of the water level and the water level.

Description

금속 공기 전지 유닛{Metal air battery units}[0001] Metal air battery units [0002]

본 발명은 금속 공기 전지 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속간의 반응 효율이 낮아지는 것을 방지하지 위해, 산소와의 반응에 의해 그 중량 및 크기가 줄어드는 금속불이 수용된 음극 케이스의 무게를 측정하거나, 음극 케이스에 수용된 금속볼의 수위를 측정할 수 있도록, 구조가 개선된 금속 공기 전지 유닛에 관한 것이다. The present invention relates to a metal air cell unit, and more particularly, to a metal air cell unit for measuring the weight of a cathode case containing a metal fire whose weight and size are reduced by reaction with oxygen The present invention relates to a metal air cell unit having improved structure so that the water level of a metal ball accommodated in a negative electrode case can be measured.

최근에 자연을 보존하고자 하는 환경정책과 그린 에너지 정책에 부합하여 매연이 발생되지 않는 전기자동차, 모터바이크, 전기버스 등이 화제가 되고 있는 실정이다.In recent years, electric vehicles, motorbikes, electric buses, etc., which do not generate soot in accordance with environmental policy and green energy policy to preserve nature have become hot topics.

금속 공기 전지 유닛은 전해질 내에서 아연과 공기 중의 산소가 반응하여 생성되는 전자를 집전하여 전기를 생성하는 것으로, 근자에 연료에서 생성되는 수소를 이용하여 전기를 생성하는 전통적인 연료전지를 대체하는 연료 전지로서 개발이 활발하게 이루어지고 있는 추세이다.The metal air cell unit is a fuel cell that replaces a conventional fuel cell that generates electricity by using hydrogen generated in the fuel in the near future by collecting electrons generated by the reaction of zinc and oxygen in the air in the electrolyte. The development is being actively carried out.

상기 금속 공기 전지 유닛은 전자 생성을 위한 반응계의 구조가 간소하여 경량화 및 전력소비 절감을 통해 고용량 배터리의 구현을 통해 사용효율을 높이고자 하는 전기자동차의 개발추세에 부합하는 것으로 부각되고 있다.The metal air battery unit is considered to be in conformity with the development trend of an electric vehicle which aims to increase the use efficiency by implementing a high capacity battery through weight saving and power consumption by simplifying the structure of a reaction system for generating electrons.

이러한 금속 공기 전지 유닛의 일례인 아연-공기 전지 유닛이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 아연 공기 전지 유닛은 미국등록특허 US 6,153,328호에 개시된 기술로서, 복수의 반응셀이 나란하게 배열되어 있는 수평형 스택 구조가 채택되었다. A zinc-air battery unit, which is an example of such a metal air battery unit, is shown in FIG. The zinc air cell unit shown in Fig. 1 is a technique disclosed in U.S. Patent No. 6,153,328, in which a horizontal stack structure in which a plurality of reaction cells are arranged in parallel is adopted.

이러한 금속 공기 전지 유닛은, 애노드 전극 측에서 집전된 전자가 캐소드 전극으로 이동하면서 전류를 발생시키고, 발생된 전류를 배터리에 저장되게 한다. 여기서, 금속 공기 전지 유닛은, 애노드 측과 캐소드측에서 아래와 같은 반응에 의해 전기의 생성을 가능하게 한다.In such a metal air battery unit, electrons collected at the anode electrode side move to the cathode electrode to generate a current, and the generated current is stored in the battery. Here, the metal air cell unit enables generation of electricity by the following reaction on the anode side and the cathode side.

애노드측: Zn+2OH- ===> ZnO+H₂O+2e-Anode side: Zn + 2OH- ===> ZnO + H₂O + 2e-

캐소드측: ½O₂+ H₂O +2e- ===> 2OH-Cathode side: ½O₂ + H₂O + 2e- ===> 2OH-

이러한 종래기술에 의한 금속 공기 전지 유닛은, 공기 중의 산소가 캐소드 측에 공급되어야 하는데, 이러한 산소의 유입은 공기를 막 투과 방식으로 상기 캐소드 측에 투과시킴으로써 산소와 금속 간의 반응을 가능하게 한다.In such a conventional metal air cell unit, oxygen in the air has to be supplied to the cathode side, and this introduction of oxygen enables the reaction between oxygen and metal to permeate air to the cathode side in a membrane permeation manner.

그러나, 이러한 방식에 의하면 산소가 상기 캐소드를 형성하는 하우징의 표면을 경유하여 상기 금속과 반응을 하도록 되어 있기 때문에, 산소와 금속간의 반응효율이 낮아 결국 전기 생성 효율이 떨어지는 문제점이 있다. However, according to this method, since the oxygen reacts with the metal via the surface of the housing forming the cathode, the reaction efficiency between oxygen and the metal is low, resulting in a problem that the electricity generation efficiency is deteriorated.

또한, 종래 금속 공기 전지 유닛은 금속볼이 산소와 반응하여 그 중량이나 크기가 줄어들기 때문에 이를 임계량 이상의 금속볼이 유지되어야 하는 문제점이 있다. In addition, since the metal ball in the conventional metal air battery unit reacts with oxygen and its weight or size is reduced, a metal ball having a critical amount or more must be maintained.

본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 음극 케이싱에 수용되는 금속볼의 중량 또는 수위를 검지할 수 있는 금속 공기 전지 유닛을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a metal air battery unit capable of detecting a weight or a water level of a metal ball accommodated in a negative electrode casing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛은, 전해질 내에서 산소와 반응하는 금속볼이 수용되는 복수개의 음극 케이싱; 상기 음극 케이싱과의 사이에 전해질이 수용될 수 있는 공간을 형성시킬 수 있도록, 그 음극 케이싱을 감싸는 형태로 배치되고, 상기 음극 케이싱과는 극성이 다른 단자가 접속되는 양극 케이싱; 상기 전해질이 유입되는 유입구와 그 전해질이 배출되는 배출구를 각각 구비하고, 상기 복수개의 음극 케이싱이 내부에 구비된 양극 케이싱을 각각 수용할 수 있도록 복수개의 수용공간을 구비한 하우징; 및 상기 금속볼과 전해질 내의 산소와의 반응에 의해 변화되는 상기 음극 케이싱의 무게에 따라 금속볼의 추가 공급 여부를 판단할 수 있도록, 상기 음극 케이싱과 양극 케이싱 사이에 배치되어 상기 음극 케이싱에 수용된 금속볼의 무게와 수위 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위한 측정 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a metal air battery unit comprising: a plurality of cathode casings in which a metal ball that reacts with oxygen is accommodated in an electrolyte; A cathode casing arranged to surround the cathode casing so as to form a space in which an electrolyte can be received between the cathode casing and the cathode casing, and terminals having different polarities from the cathode casing are connected; A housing having an inlet through which the electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte is discharged, the housing having a plurality of accommodating spaces for accommodating the plurality of cathode casings, respectively; And a metal casing which is disposed between the cathode casing and the anode casing so as to determine whether the metal ball is additionally supplied or not according to the weight of the cathode casing which is changed by the reaction between the metal ball and oxygen in the electrolyte, And a measurement unit for measuring at least one of the weight and the water level of the ball.

본 발명의 일 실시예에 채용된 상기 측정 유닛은, 상기 음극 케이싱의 하단부와 상기 양극 케이싱의 하단부 사이에 배치되어, 상기 음극 케이싱의 무게를 측정하기 위한 로드셀;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The measurement unit employed in an embodiment of the present invention preferably includes a load cell disposed between a lower end of the negative casing and a lower end of the positive casing for measuring the weight of the negative casing.

그리고, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 음극 케이싱의 하단부와 상기 양극 케이싱의 하단부 사이에 절연을 위해 마련되고, 상기 로드셀이 안착될 수 있는 설치홈이 형성되어 있는 하측 스페이서;를 더 포함하여 이루어지고, 상기 음극 케이싱은, 상기 하측 스페이서의 설치홈에 상기 로드셀이 배치된 상태에서 그 설치홈에 삽입되는 돌출보스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, there is further provided a lower spacer provided for insulation between a lower end of the cathode casing and a lower end of the cathode casing, wherein the lower spacer is provided with an installation groove through which the load cell can be seated And the cathode casing includes a projecting boss inserted into the mounting groove in a state where the load cell is disposed in the mounting groove of the lower spacer.

한편, 상기 음극 케이싱의 외측면과 상기 양극 케이싱의 내측면 사이에 절연을 위해 마련되고, 광센서의 광조사부가 설치되는 적어도 하나의 제1스페이서; 및 상기 음극 케이싱의 중심을 기준으로 하여 상기 제1스페이서와 대칭인 위치에 마련되고, 상기 광센서의 광검출부가 설치되는 적어도 하나의 제2스페이서;를 포함하여 이루어지고, 상기 음극 케이싱은, 상기 광센서의 기능이 발휘될 수 있도록, 상기 광조사부에 의해 조사되는 빛이 상기 광검출부에 도달할 수 있게 하는 광 투과공을 포함하여 이루어질 수도 있다. At least one first spacer provided for insulation between the outer surface of the cathode casing and the inner surface of the anode casing, the first spacer being provided with a light irradiation portion of the photosensor; And at least one second spacer provided at a position symmetrical to the first spacer with respect to the center of the cathode casing and provided with an optical detecting portion of the optical sensor, And a light transmitting hole allowing the light irradiated by the light irradiating unit to reach the light detecting unit so that the function of the light sensor can be exerted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속볼을 수용하는 음극 케이싱를 감싸는 형태로 양극 케이싱이 형성되고, 음극 케이싱와 양극 케이싱 사이에 음극 케이싱의 무게를 측정할 수 있는 측정 유닛이 배치되는 구조를 가짐으로써, 간편한 구조를 가지면서도 금속볼의 교체 시기를 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a structure in which a positive electrode casing is formed to surround a negative electrode casing accommodating a metal ball, and a measurement unit capable of measuring the weight of the negative electrode casing is disposed between the negative electrode casing and the positive electrode casing, It is possible to easily confirm the replacement timing of the metal ball while having a simple structure.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극 케이싱이 음극 케이싱을 감싸는 구조를 가지고, 양극 케이싱과 음극 케이싱 사이에 로드셀이 설치되는 구조를 가짐으로써, 간단한 구조로도 금속볼의 교체시기를 확인할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, since the anode casing has a structure in which the cathode casing is enclosed and the load cell is installed between the anode casing and the cathode casing, the replacement timing of the metal balls can be confirmed even with a simple structure There is an effect.

도 1은 종래
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛의 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛의 결합 사시도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 채용된 음극 케이스와 양극 케이스의 결합 구조를 나타낸 참고도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 채용된 로드셀의 설치구조를 설명하기 위한 확대도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 채용된 광센서 수단을 설명하기 위한 확대도를 포함하는 단면도이다. Fig.
2 is an exploded perspective view of a metal air battery unit according to an embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view of a metal air battery unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a sectional view taken along the line IV-IV in Fig. 3;
5 is a reference view showing a coupling structure of a cathode case and a cathode case adopted in an embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view for explaining an installation structure of a load cell employed in an embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view including an enlarged view for explaining a light sensor means employed in an embodiment of the present invention.

이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛에 대하여 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a metal air battery unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛의 결합 사시도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 채용된 음극 케이스와 양극 케이스의 결합 구조를 나타낸 참고도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 채용된 로드셀의 설치구조를 설명하기 위한 확대도. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 채용된 광센서 수단을 설명하기 위한 확대도를 포함하는 단면도이다. FIG. 2 is a perspective view illustrating a metal air cell unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an assembled perspective view of a metal air battery unit according to an embodiment of the present invention, And FIG. 5 is a reference view showing a coupling structure of a cathode case and a cathode case employed in an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an enlarged view for explaining a structure of a load cell employed in an embodiment of the present invention . 7 is a cross-sectional view including an enlarged view for explaining a light sensor means employed in an embodiment of the present invention.

상기 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 공기 전지 유닛은 음극 케이싱(100), 양극 케이싱(200), 하우징(300) 및 측정 유닛을 포함하여 이루어진다. As shown in the drawings, the metal air battery unit according to an embodiment of the present invention includes a cathode casing 100, a cathode casing 200, a housing 300, and a measurement unit.

음극 케이싱(100)은 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 전해질 내에서 산소와 반응하는 금속볼이 수용된다. 본 발명의 일 실시예에 채용된 음극 케이싱(100)은 전해질 내에서 산소와 반응하는 금속볼이 수용된다. The cathode casing 100 may be made of at least one or more metal balls that react with oxygen in the electrolyte. The cathode casing 100 employed in one embodiment of the present invention receives a metal ball that reacts with oxygen in the electrolyte.

이러한, 음극 케이싱(100)는 전지의 음극 역할을 하는 것으로 예컨대 볼(ball) 형태의 아연과 같은 금속볼이 채워지는 것이 바람직하다. 즉, 음극 케이싱(100)는 복수의 금속볼들이 내부에 채워진 후 빠져 나가지 못하도록 포켓(케이싱) 형상으로 이루어지고, 외부에서 수용공간 측으로 산소 및 전해질의 유입이 가능하도록 복수의 구멍들이 형성될 수도 있으나, 이를 한정하는 것은 아니다. The cathode casing 100 serves as a cathode of the battery, and is preferably filled with a metal ball such as a ball-shaped zinc. That is, the cathode casing 100 is formed in the shape of a pocket so that a plurality of metal balls can not escape after being filled therein, and a plurality of holes may be formed to allow oxygen and electrolyte to flow from the outside to the accommodation space side , But is not limited thereto.

한편, 음극 케이싱(100)의 일부를 집전체 역할을 하도록 구성하는 것도 가능하고, 음극 케이싱(100)의 수용공간에 그 음극 케이싱(100)와 동일한 재질의 집전체(미도시)가 마련되게 하는 것도 가능하다. 여기서 상기 집전체는, 음극 케이싱(100) 내부에 그 음극 케이싱(100)와 통전 가능하게 배치됨으로써, 전해질 내에서의 아연볼과 산소 간의 반응에 의해 발생되는 전자를 집전하게 된다. A part of the cathode casing 100 may be configured to serve as a current collector, and a collector (not shown) having the same material as that of the cathode casing 100 may be provided in the housing space of the cathode casing 100 It is also possible. The current collector is disposed inside the cathode casing 100 so as to be energizable with the cathode casing 100, thereby collecting electrons generated by the reaction between the zinc balls and oxygen in the electrolyte.

음극 케이싱(100)와 집전체는, 각각 집전이 가능하도록 구리, 황동, 청동, 니켈 등 전도성 재질로 이루어지고, 내식성 및 전자 집전 능력을 향상시키기 위해, 금, 은, 백금 등 도금 처리되는 것이 바람직하다. The cathode casing 100 and the current collector are made of a conductive material such as copper, brass, bronze, or nickel so as to collect current, and are preferably plated with gold, silver, platinum, or the like to improve corrosion resistance and electron collecting ability Do.

그리고, 양극 케이싱(200)은 음극 케이싱(100)과의 사이에 전해질이 수용될 수 있는 공간을 형성시킬 수 있도록, 그 음극 케이싱(100)을 감싸는 형태로 배치되고, 상기 음극 케이싱(100)과는 극성이 다른 단자가 접속된다. The anode casing 200 is disposed in a manner to surround the cathode casing 100 so as to form a space in which an electrolyte can be received between the anode casing 200 and the cathode casing 100, Terminals having different polarities are connected.

또한, 하우징(300)은 전해질이 유입되는 유입구와 그 전해질이 배출되는 배출구를 각각 구비하고, 복수개의 음극 케이싱(100)이 내부에 구비된 양극 케이싱(200)을 각각 수용할 수 있도록 복수개의 수용공간을 구비한다. 하우징(300)은 음극 케이싱(100) 및 양극 케이싱(200)과 달리 절연체인 것이 바람직하다. The housing 300 has an inlet through which the electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte is discharged. The housing 300 includes a plurality of cathode casings 100, Space. Unlike the cathode casing 100 and the anode casing 200, the housing 300 is preferably an insulator.

한편, 측정 유닛은 금속볼과 전해질 내의 산소와의 반응에 의해 변화되는 상기 음극 케이싱(100)의 무게에 따라 금속볼의 추가 공급 여부를 판단할 수 있도록, 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200) 사이에 배치되어 상기 음극 케이싱(100)에 수용된 금속볼의 무게와 수위 중 적어도 어느 하나를 측정하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 무게 감지(510) 장치와 금속 연료 자동 주입 수단에 연결될 수 있다. Meanwhile, the measuring unit may include a cathode casing 100 and a cathode casing 200 so as to determine whether the metal ball is additionally supplied or not according to the weight of the cathode casing 100, which is changed by the reaction between the metal ball and oxygen in the electrolyte. To measure at least one of the weight and the water level of the metal balls accommodated in the cathode casing 100. In one embodiment of the present invention, it may be connected to the weight sensing 510 device and the metal-fuel automatic injection means.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속볼을 수용하는 음극 케이싱을 감싸는 형태로 양극 케이싱이 형성되고, 음극 케이싱와 양극 케이싱 사이에 음극 케이싱의 무게를 측정할 수 있는 측정 유닛이 배치되는 구조를 가짐으로써, 간편한 구조를 가지면서도 금속볼의 교체 시기를 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a structure in which a cathode casing is formed to surround a cathode casing that houses a metal ball, and a measurement unit capable of measuring the weight of the cathode casing is disposed between the cathode casing and the anode casing It is possible to easily confirm the replacement timing of the metal ball while having a simple structure.

한편, 본 발명의 일 실시예에 채용된 상기 측정 유닛은 로드셀(500)로 이루어지는 것이 바람직하며, 음극 케이싱(100)의 하단부와 양극 케이싱(200)의 하단부 사이에 배치되어, 금속볼이 수용된 음극 케이싱(100)의 무게를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 채용된 로드셀(500)은 원통 형상으로 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200)의 하부에 외부 전해질 연결관을 연결하기 위한 구멍이 존재할 경우, 이에 대응되도록 로드셀(500) 또한 환형으로 형성되는 것이 바람직하나 이를 한정하는 것은 아니다. The measurement unit employed in the embodiment of the present invention is preferably composed of a load cell 500 and is disposed between the lower end of the cathode casing 100 and the lower end of the anode casing 200, The weight of the casing 100 is measured. Although the load cell 500 employed in the embodiment of the present invention is described as being formed in a cylindrical shape, there is a hole for connecting the external electrolyte connection pipe to the lower portion of the cathode casing 100 and the anode casing 200 The load cell 500 is preferably formed in an annular shape so as to correspond thereto, but is not limited thereto.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 양극 케이싱(200)이 음극 케이싱(100)을 감싸는 구조를 가지고, 양극 케이싱(200)과 음극 케이싱(100) 사이에 로드셀(500)이 설치되는 구조를 가짐으로써, 간단한 구조로도 금속볼의 교체시기를 확인할 수 있는 효과가 있다. Therefore, in the embodiment of the present invention, the anode casing 200 has a structure to enclose the cathode casing 100, and the load cell 500 is installed between the anode casing 200 and the cathode casing 100, Even with a simple structure, it is possible to confirm the replacement timing of the metal balls.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200) 사이에 하측 스페이서(600)가 더 포함될 수 있다. 4, according to another embodiment of the present invention, a lower spacer 600 may be further included between the cathode casing 100 and the anode casing 200. In addition, as shown in FIG.

이와 같이, 하측 스페이서(600)는 절연체이면서 탄성을 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. Thus, the lower spacer 600 is preferably made of an insulator and a material having elasticity.

이에, 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200) 사이에 하측 스페이서(600)가 더 구비됨으로써, 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200)이 직접적인 접촉되는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, the lower casing 600 is further provided between the cathode casing 100 and the anode casing 200, thereby preventing direct contact between the cathode casing 100 and the anode casing 200.

그리고, 음극 케이싱(100)과 양극 케이싱(200) 사이에는 로드셀(500)과 스페이서(600)가 같이 구비되어도, 하측 스페이스(600)가 탄성을 가짐으로써, 로드셀(500)이 음극 케이싱(100)의 무게를 측정이 가능하다. Even if the load cell 500 and the spacer 600 are provided between the negative electrode casing 100 and the positive electrode casing 200, the load cell 500 is elastically deformed in the negative electrode casing 100, Can be measured.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 채용된 음극 케이스와 양극 케이스의 결합 구조를 나타낸 참고도이다. 5 is a reference view showing a coupling structure of a cathode case and a cathode case adopted in an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 채용된 하측 스페이서(600)에는 설치홈(610)이 구비될 수 있다. As shown in FIG. 5, the lower spacer 600 employed in another embodiment of the present invention may be provided with an installation groove 610.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 채용된 하측 스페이서(600)의 설치홈(610)이 구비됨으로써, 로드셀(500)을 설치홈(610)에 안착시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다. As described above, the installation groove 610 of the lower spacer 600 employed in another embodiment of the present invention is provided, so that the load cell 500 can be installed in the installation groove 610.

이와 같이, 하측 스페이서(600)의 설치홈(610)에 로드셀(500)이 안착됨으로서 금속 공기 전지 유닛 조립 시, 로드셀(500)의 위치를 가이드할 필요 없이 하측 스페이서(600)의 설치홈(610)에 삽입함으로써, 로드셀(500)의 설치를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. Since the load cell 500 is seated in the installation groove 610 of the lower spacer 600, the installation space of the lower spacer 600 is not required to guide the position of the load cell 500 when assembling the metal air battery unit. So that the load cell 500 can be easily installed.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 채용된 하측 스페이서(600)에 대응되어, 음극 케이싱(100)에는 상기 하측 스페이서(600)의 설치홈(610)에 상기 로드셀(500)이 배치된 상태에서 그 설치홈(610)에 삽입되는 돌출보스(110)를 포함하여 이루어질 수 있다. 6, the cathode casing 100 is provided with a mounting groove 610 of the lower spacer 600, corresponding to the lower spacer 600 employed in another embodiment of the present invention, And a protrusion boss 110 inserted into the installation groove 610 in a state where the protrusion bosses 500 are disposed.

이와 같이, 음극 케이싱(100)에 돌출보스(110)가 구비됨으로써 음극 케이싱(100)과 하측 스페이서(600)간의 조립을 용이하면서도, 음극 케이싱(100)의 무게를 로드셀(500)이 측정할 수 있는 장점이 있다. Since the cathode casing 100 is provided with the protruding bosses 110, it is possible to easily assemble the cathode casing 100 and the lower spacer 600 and to measure the weight of the cathode casing 100 by the load cell 500 There is an advantage.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 채용된 광센서 수단을 설명하기 위한 확대도를 포함하는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view including an enlarged view for explaining a light sensor means employed in an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 일 실시예에서의 구성인 음극 케이싱(100), 양극 케이싱(200), 하우징(300) 및 측정 유닛을 포함하되, 한 쌍의 스페이서(600) 및 광센서(700)를 더 포함한다. 7, according to another embodiment of the present invention, there is provided a battery pack comprising a cathode casing 100, a cathode casing 200, a housing 300, and a measurement unit, which constitute an embodiment, The spacer 600 and the optical sensor 700 of FIG.

이하 하기에서는 일 실시예에서의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 추가 구성에 대해서만 설명하기로 한다. Hereinafter, a detailed description of the configuration in one embodiment will be omitted, and only the additional configuration will be described.

적어도 한 쌍의 스페이서(600) 중 제1스페이서에는 음극 케이싱(100)의 외측면과 상기 양극 케이싱(200)의 내측면 사이에 절연을 위해 마련되고, 광센서(700)의 광조사부가 설치된다. The first spacer of the at least one pair of spacers 600 is provided for insulation between the outer surface of the cathode casing 100 and the inner surface of the anode casing 200 and is provided with a light irradiation portion of the light sensor 700 .

그리고, 한 쌍의 스페이서(600) 중 제2스페이서에는 음극 케이싱(100)의 중심을 기준으로 하여 일측 스페이서(600)와 대칭인 위치에 마련되고, 광센서(700)의 광검출부가 설치된다. The second spacer of the pair of spacers 600 is provided at a position symmetrical to the spacer 600 at one side with respect to the center of the cathode casing 100 and is provided with an optical detector of the optical sensor 700.

또한, 음극 케이싱(100)은 광센서(700)의 기능이 발휘될 수 있도록, 상기 광조사부에 의해 조사되는 빛이 상기 광검출부에 도달할 수 있게 하는 광 투과공(120)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The cathode casing 100 includes a light transmitting hole 120 through which the light irradiated by the light irradiating unit can reach the light detecting unit so that the function of the light sensor 700 can be exerted desirable.

이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 광센서(700)의 광조사부와 광검출부간에 통신을 통해 금속볼의 수위를 확인할 수 있게 됨에 따라, 금속볼의 교체 시기를 용이하게 검출할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to another embodiment of the present invention, since the water level of the metal ball can be confirmed through communication between the light irradiating part and the light detecting part of the optical sensor 700, it is possible to easily detect the replacement time of the metal ball .

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광센서(700)가 이용됨에 따라 밀폐구조를 갖기 용이한 장점이 있다. Further, according to another embodiment of the present invention, there is an advantage that it is easy to have a sealing structure when the optical sensor 700 is used.

이와 같이, 본 발명의 각 실시예에서는 로드셀(500)과 광센서(700)를 각각 설치한 것으로 설명하고 있으나, 로드셀(500)과 광센서(700)을 모두 채용할 수도 있다. As described above, in each of the embodiments of the present invention, the load cell 500 and the optical sensor 700 are provided. However, both the load cell 500 and the optical sensor 700 may be employed.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, .

100 : 음극 케이싱 200 : 양극 케이싱
300 : 하우징 500 : 로드셀
600 : 스페이서 700 : 광센서 100: cathode casing 200: anode casing
300: housing 500: load cell
600: spacer 700: light sensor

Claims (4)

전해질 내에서 산소와 반응하는 금속볼이 수용되는 복수개의 음극 케이싱;
상기 음극 케이싱과의 사이에 전해질이 수용될 수 있는 공간을 형성시킬 수 있도록, 그 음극 케이싱을 감싸는 형태로 배치되고, 상기 음극 케이싱과는 극성이 다른 단자가 접속되는 양극 케이싱;
상기 전해질이 유입되는 유입구와 그 전해질이 배출되는 배출구를 각각 구비하고, 상기 복수개의 음극 케이싱이 내부에 구비된 양극 케이싱을 각각 수용할 수 있도록 복수개의 수용공간을 구비한 하우징; 및
상기 금속볼과 전해질 내의 산소와의 반응에 의해 변화되는 상기 음극 케이싱의 무게에 따라 금속볼의 추가 공급 여부를 판단할 수 있도록, 상기 음극 케이싱과 양극 케이싱 사이에 배치되어 상기 음극 케이싱에 수용된 금속볼의 무게와 수위 중 적어도 어느 하나를 측정하기 위한 측정 유닛;을 포함하여 이루어지고,
상기 측정 유닛은, 상기 음극 케이싱의 하단부와 상기 양극 케이싱의 하단부 사이에 배치되어, 상기 음극 케이싱의 무게를 측정하기 위한 로드셀;을 포함하여 이루어지며,
상기 음극 케이싱의 하단부와 상기 양극 케이싱의 하단부 사이에 절연을 위해 마련되고, 상기 음극 케이싱과 양극 케이싱의 직접적인 접촉을 방지하고, 상기 로드셀이 안착될 수 있는 설치홈이 형성되어 있는 하측 스페이서;를 더 포함하여 이루어지고,
상기 음극 케이싱의 외측면과 상기 양극 케이싱의 내측면 사이에 절연을 위해 마련되고, 광센서의 광조사부가 설치되는 적어도 하나의 제1스페이서; 및
상기 음극 케이싱의 중심을 기준으로 하여 상기 제1스페이서와 대칭인 위치에 마련되고, 상기 광센서의 광검출부가 설치되는 적어도 하나의 제2스페이서;를 포함하여 이루어지고,
상기 음극 케이싱은, 상기 광센서의 기능이 발휘될 수 있도록, 상기 광조사부에 의해 조사되는 빛이 상기 광검출부에 도달할 수 있게 하는 광 투과공을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지 유닛.A plurality of cathode casings accommodating metal balls which react with oxygen in the electrolyte;
A cathode casing arranged to surround the cathode casing so as to form a space in which an electrolyte can be received between the cathode casing and the cathode casing, and terminals having different polarities from the cathode casing are connected;
A housing having an inlet through which the electrolyte flows and an outlet through which the electrolyte is discharged, the housing having a plurality of accommodating spaces for accommodating the plurality of cathode casings, respectively; And
A metal ball disposed between the cathode casing and the anode casing so as to determine whether the metal ball is additionally supplied or not according to the weight of the cathode casing that is changed by the reaction between the metal ball and oxygen in the electrolyte, And a measuring unit for measuring at least any one of a weight and a water level of the fluid,
The measuring unit may include a load cell disposed between a lower end of the cathode casing and a lower end of the anode casing for measuring the weight of the cathode casing,
A lower spacer provided for insulation between the lower end of the cathode casing and the lower end of the anode casing and provided with an installation groove for preventing the direct contact between the cathode casing and the anode casing and on which the load cell can be seated; , ≪ / RTI >
At least one first spacer provided for insulation between the outer surface of the cathode casing and the inner surface of the anode casing, the first spacer being provided with a light irradiation portion of the light sensor; And
And at least one second spacer provided at a position symmetrical to the first spacer with respect to the center of the negative casing and provided with an optical detecting portion of the optical sensor,
Wherein the negative electrode casing comprises a light transmitting hole for allowing light irradiated by the light irradiating unit to reach the light detecting unit so that the function of the light sensor can be exerted. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 음극 케이싱은, 상기 하측 스페이서의 설치홈에 상기 로드셀이 배치된 상태에서 그 설치홈에 삽입되는 돌출보스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 공기 전지 유닛.The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode casing includes a projecting boss inserted into the mounting groove in a state where the load cell is disposed in the mounting groove of the lower spacer. 삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100905939B1 (en) * 2009-02-18 2009-07-06 국방과학연구소 Metallic fuel cell system
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100905939B1 (en) * 2009-02-18 2009-07-06 국방과학연구소 Metallic fuel cell system
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