KR102132289B1 - 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바 - Google Patents

누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바 Download PDF

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Abstract

본 발명은 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바{Off-road vehicle lead-acid battery top cover with functional Gore-Tex fiber for preventing leakage}
본 발명은 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바에 관한 것이다.
납축전지는 충전(charging)된 전기를 방전(discharge)에 의하여 공급하는 것이고 충전과 방전하는 과정을 허용된 횟수 동안 반복하므로 반복 재사용이 가능한 이차전지(secondary battery) 또는 축전지(이하, '납축전지'라 한다.)라고 한다.
납축전지는 양극과 음극 및 전해질(이하, '전해액'이라 한다.)로 사용되는 재료에 의하여 다양한 종류로 분류되고, 전극에 납을 사용하며 전해액으로는 황산을 사용하는 구성을 납축전지로 분류한다.
납축전지의 전극은 크게 양극과 음극용의 극판, 극주로 구분되고 각 전극을 물리적 및 전기적으로 구분하는 격리판 및 전해액을 포함하여 케이스에 수납 또는 수용하므로 내장하며, 충전과 방전 과정에서 발생되는 수소가스와 전해액이 증발하여 발생하는 가스를 배출하기 위하여 밀폐된 케이스에 가스 배기구를 구비하는 것이 일반적이다.
납축전지는 일례로, 화학반응식 PbO2 + H2SO4 ↔ PbSO4 + 2H2O의 가역반응을 통해 방전과 충전을 반복하는 원리로 동작하는 것으로, 생성된 전기는 방전하여 출력하고 입력된 전기는 충전하여 저장한다.
납축전지는 이산화납(PbO2)으로 만든 극판과 황산액(H2SO4) 성분의 전해액이 황산화 납(PbSO4)과 물(H2O)로 변화하는 화학작용을 이용하는 것으로, 황산화 납(PbSO4)과 물(H2O)로 변화할 때 전기를 생성 및 방출하고, 충전이 되는 경우에는 반대로 치환하는 작용을 반복하게 된다.
이러한 화학 반응식이 진행될 때마다, 납축전지 내부에서는 열이 발생하여 일부의 전해액이 증발하는 동시에 미량의 수소가스가 발생되므로 폭발 등의 방지를 위하여 생성된 가스를 외부로 배출하여야 한다.
또한, 차량용 납축전지는 차량이 이동하면서 발생하는 진동과 기울어짐에 여과 없이 노출되고 이때 가스 배기구를 통하여 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하여야 한다.
종래 기술에 의한 것으로 납축전지 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출하는 기술은 특허출원 제10-2000-72402호(2000 12 01)의 '자동차용 배터리의 증발가스 배출구조'와 특허출원 제10-2008-20115호(2008 05 29)의 '니켈-수소전지용 벤트 플러그' 등이 있다.
한편, 현재, 차량의 기능이 다양화되고 특화됨으로써, 납축전지도 특정 환경에 견뎌내기 위한 특수용 납축전지가 다양하게 개발되고 있다.
이에 따라 Off Road에서의 진동으로 인한 전해액 누액방지로 발생되는 배터리 불량 발생, 차량 손상 및 쇼트, 본 네트 및 기타 주요 부품 부식 등을 개선할 필요가 있었다.
따라서, 본 발명인 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바를 제안하게 된 것이다.
대한민국 특허출원번호 제10-2000-72402호 대한민국등록특허공보 제10-1220485호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바는,
납축전지의 상부에 설치되는 메인카바(1)와,
상기 메인카바(1)의 상측에 설치되는 상카바(2)로 구성되고, 상기 상카바(2)에 외부의 불꽃이 가스 배출 통로(6)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(3)가 설치된 밀폐형 납축전지에 있어서,
상기 방폭필터(3)에 기능성 섬유인 고어텍스층(100)을 적층하여 황산증기는 투과되고 황산 전해액은 납축전지 내부로 재투입되는 것을 특징으로 함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바는,
상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 밀폐형 납축전지의 카바 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바는,
납축전지의 상부에 설치되는 메인카바(1)와,
상기 메인카바(1)의 상측에 설치되는 상카바(2)로 구성되고, 상기 상카바(2)에 외부의 불꽃이 가스 배출 통로(6)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(3)가 설치된 밀폐형 납축전지에 있어서,
상기 방폭필터(3)에 기능성 섬유인 고어텍스층(100)을 적층하여 황산증기는 투과되고 황산 전해액은 납축전지 내부로 재투입되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기능성 섬유인 고어텍스층(100)은,
e-PTFE (POLYTETRAFLUOROETHYLENE) 재질인 Gore-Tex 멤브레인을 라미네이트한 원단에 폴리에스터 직물을 라미네이트(특수 접합)하여 제조한 기능성 고어텍스 섬유를 적용함으로써, 방수성 및 통기성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기능성 고어텍스 섬유의 적층은 기능성 고어텍스를 방폭필터 상단으로 위치시키되, 방수성 기능을 가진 Gore-Tex 멤브레인 원단을 방폭필터 방향으로 위치시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
납축전지의 벤트홀은 상측 커버에 위치하게 된다.
이때, 납축전지 내부에 보관된 전해액의 경우, 장시간 사용에 의하여 극판에 불활성 물질이 많아지는 경우 배터리의 성능이 크게 줄어들어 열이 발생한다.
이로 인하여 카바 측면에 존재하는 Vent Hole을 통하여 전해액 가스가 발생할 수 있는데 이는 전해액에 공존하는 H20 및 H2SO4가 열에 의해 반응함으로써, 가스가 외부로 유출될 수 있다.
심한 경우 외부로 유황 가스 냄새가 발생할 수도 있으며 이러한 황산가스가 발생할 때는 배터리에 특히 가스발생은 배터리 내부의 복배 현상까지 나타날 수 있고, 심한 경우 전해액의 누액도 발생할 수 있어 배터리에 대한 성능 및 안정성에 큰 영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있도록 하였다.
도 1은 종래의 밀폐형 납축전지의 카바 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 납축전지의 상부에 메인카바(1)를 형성하고 있으며, 상기 메인카바(1)의 상측에 상카바(2)를 구성하고 있다.
여기서, 상기 상카바(2)에 외부의 불꽃이 가스 배출 통로(6)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(3)가 설치되게 된다.
상기 방폭필터(3)를 본 발명에서는 Flame Arrester로 설명하고 있다.
이때, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 납축전지 내부에서 발생된 가스는 방폭필터(3)와 기능성 섬유인 고어텍스층(100)을 거쳐 상카바(2)의 측면 가스 배출 통로(6)를 통과하여 외부로 배출되게 된다.
그리고, 메인카바의 일측에 단자(4)가 형성되어 있다.
또한, 납축전지에는 화학반응이 완료된 수소 기체가 배출될 수 있도록 상카바(Final Cover)에 Vent hole이 있으며, Vent hole은 상카바에 폭발방지를 위한 Flame Arrest와 연결되어 있다.
고진동 발생시 Flame Arrest의 전해액 젖음 현상이 발생하여 배터리 누액이 된다.
본 발명은 상카바에 위치한 Flame Arrester에 기능성 고어텍스 섬유층을 적층하여 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 누액방지용 기능성 섬유를 납축전지 상카바에 적용한 것이다.
상기 방폭필터(3)는 다공성 물질로 되어있으며, 축전지 내부의 가스는 외부로 배출시키고, 외부의 화염이 납축전지 내부로 유입되어 납축전지 폭발을 방지하는 기능이 있다.
이때, 본 발명에서는 방폭필터(3)에 기능성 섬유인 고어텍스층(100)을 적층하여 황산증기는 투과되고 황산 전해액은 납축전지 내부로 재투입되도록 하게 되는 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 밸브로부터 전해액 누액이 진동에 의해 누액 이동경로(노란색, 녹색, 보라색)를 통해 벤트홀로 투입되게 되는데, 본 발명에서는 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 이동경로를 따라 벤트홀에 투입되어 외부로 누출되지 않도록 할 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 기능성 고어텍스 섬유(Gore-tex)의 적층은 기능성 고어텍스를 방폭필터(flame arrester) 상단으로 위치시키되, 방수성 기능을 가진 Gore-Tex 멤브레인 원단을 방폭필터 방향으로 위치시키게 된다.
또한, 본 발명의 기능성 섬유인 고어텍스층(100)은,
e-PTFE(POLYTETRAFLUOROETHYLENE) 재질인 Gore-Tex 멤브레인을 라미네이트한 원단에 폴리에스터 직물을 라미네이트(특수 접합)하여 제조한 기능성 고어텍스 섬유를 적용함으로써, 방수성 및 통기성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 고어텍스는 테플론계 수지를 가열하여 늘려서 많은 수의 작은 구멍이 생긴 엷은 막이며, 이를　나일론　천에 접착한 것이 고어텍스 원단이다.
1제곱인치당 90억 개 이상의 미세한 구멍이 나 있는 얇은 막(필름)으로, 물 분자는 이 미세한 구멍을 통과하지 못하지만 내부의 수증기 분자로 빠져나갈 수 있다.
이러한 고어텍스의 기능을 납축전지에 도입하였으며, 이를 통해 진동 발생시 납축전지 내부에 전해액은 빠져나가지 못하며 기화된 황산가스는 밖으로 빠져 나감으로써 누액을 방지하고 가스는 빠져나가게 하여 누액을 방지할 수 있도록 한 것이다.
하기에서는 누액 외부 누출 여부를 확인하기 위하여 시험을 실시하였다.
납축전지 누액 방지를 위하여 SAEJ3060 차량용 배터리 규격으로 종래품과 본 발명의 상카바 구조를 가지는 개선품을 가지고 진동 Test를 진행하였다.
아래 표1은 35AH 용량의 납축전지에 20시간율 전류(35Ah/20Hr = 1.75A)로 정전류 5시간 충전한 후 12시간 대기 후, 진동 시험기에 축전지를 고정시키고 상하 방향으로 (3.5±0.2) GHz의 주파수로 상온에서 4시간 동안 진동(30~36Hz, 27℃±0.3)한 결과이다.
상기의 시험결과 누액이 없어야 한다.
시험결과, 종래품 대비 개선품을 통해 기능성 고어텍스 섬유를 적용함으로써 누액이 방지됨을 확인할 수 있었다.
구분 종래품 개선품
진동 결과 누액 발생 이상없음
결론적으로 본 발명은, 도 4에 도시된 바와 같이, 납축전지 내부에서 발생된 가스는 방폭필터(3)와 기능성 고어텍스 섬유(100)를 거쳐서 상카바(2)의 측면 가스 배출 통로(6)를 통과하여 외부로 배출되도록 방폭필터(3)가 설치된 밀폐형 납축전지를 제공한다.
상기 방폭필터(3)는 다공성 물질로 되어있으며 축전지 내부의 가스는 외부로 배출시키고, 외부의 화염이 납축전지 내부로 유입되어 납축전지 폭발을 방지하는 기능이 있다.
이때, 축전지 내부에서 진동으로 인해 전해액에 방폭필터 젖음 현상이 발생되면 전해액은 가스 배출 통로(6)로 누액이 발생된다.
이를 개선하기 위해 기능성 고어텍스를 방폭필터에 적층하여 가스는 배출되고 전해액은 다시 리턴되는 구조로 개발하였다.
위와 같은 본 발명의 기능성 고어텍스 적용을 통해 누액으로 인한 배터리 불량 발생, 차량 손상 및 쇼트, 본네트 및 기타 주요 부품 부식을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 통해, 상카바에 위치한 Flame Arrester(방폭필터)에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
1 : 메인카바
2 : 상카바
3 : Flame arrester
4 : 단자
6 : 가스배출통로
100 : 고어텍스층

Claims (3)

  1. 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바에 있어서,
    납축전지의 상부에 설치되는 메인카바(1)와,
    상기 메인카바(1)의 상측에 설치되는 상카바(2)로 구성되고, 상기 상카바(2)에 외부의 불꽃이 가스 배출 통로(6)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(3)가 설치된 밀폐형 납축전지에 있어서,
    상기 방폭필터(3)에 기능성 섬유인 고어텍스층(100)을 적층하여 황산증기는 투과되고 황산 전해액은 납축전지 내부로 재투입되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기능성 섬유인 고어텍스층(100)은,
    e-PTFE (POLYTETRAFLUOROETHYLENE) 재질인 Gore-Tex 멤브레인을 라미네이트한 원단에 폴리에스터 직물을 라미네이트(특수 접합)하여 제조한 기능성 고어텍스 섬유를 적용함으로써, 방수성 및 통기성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하며,
    상기 기능성 고어텍스 섬유의 적층은 기능성 고어텍스를 방폭필터 상단으로 위치시키되, 방수성 기능을 가진 Gore-Tex 멤브레인 원단을 방폭필터 방향으로 위치시키는 것을 특징으로 하되,
    상카바에 위치한 방폭필터에 기능성 고어텍스층(100)을 적층함에 따라, 방수성과 투습성이라는 상반된 특성을 이용하여 오프로드 차량에 진동 발생시 납축전지 내부의 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하며, 기화된 황산 가스는 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 누액방지용 기능성 고어텍스 섬유를 적용한 오프로드 차량 납축전지 상카바.
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