KR102633007B1 - 열 에너지 전송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 입출력시키기 위한 적어도 하나의 입력단 및 적어도 하나의 출력단을 가지는 플랙시블 식 주머니체 형상인 열전도 소자와, 적어도 하나의 제1천공이 설치되는 하부판과, 상기 열전도 소자의 외측에 설치되고 또한 일단이 상기 하부판에 연결되는 위치 제한부재를 적어도 포함하는, 열 에너지 전송장치를 공개한다.

Description

열 에너지 전송장치{THERMAL ENERGY DELIVERY DEVICE}

본 발명은 열 에너지 전송장치에 관한 것이고, 유체를 통하여 열 에너지를 전달하여 에너지를 공급하는 장치에 관한 것이다.

공지된 가스 저장장치의 가열 장치는, 일본 등록특허 제4088198호 "수소 저장 탱크의 컨테이너 및 그 가열 장치" 및 도 1에서 나타내는 바와 같이, 연료전지에 필요한 수소를 공급하기 위하여 두 개의 가스 저장장치가 설치되고, 연료전지에는 냉각수를 순환시키는 유로가 설치되어 있다. 순환되는 물은 음극 전기 화학 반응에서 발생된 열에 의해 온도가 높아지고, 상기 유로의 출구로부터 배출된다. 상기 컨테이너에는, 지지부, 워터 재킷(water jacket) 및 봉쇄 소자가 포함된다. 지지부는 가스 저장장치를 재치(載置)하기 위한 것이고, 워터 재킷은 지지부에 설치되고 또한 상기 연료전지의 배수구와 연통된다. 가스 저장장치가 지지부에 설치될 때 워터 재킷은 가스 저장장치를 포위하고, 연료전지의 순환 냉각수 유로 출구의 고온수를 통하여 가스 저장장치에 필요한 열 에너지를 공급한다. 가스 저장장치는 열량을 흡수한 후 내부의 금속 수소화물에 축적된 수소를 배출할 수 있다. 반대로 수소를 첨가하는 과정에서 가스 저장장치에 대하여 방열이나 냉각을 실시할 필요가 있다. 상기 장치 및 워터 재킷은 조립이 어렵고, 시간이 걸리고, 누수로 인하여 수리가 어렵고, 체적이 크고, 중량이 무겁고, 열전도 효율이 좋지 않은 등의 결점이 존재한다.

본 발명은, 열전도 유체 누출이 어렵고, 조립 및 수리가 용이하며, 중량이 가볍고, 체적이 작고, 또한 열전도 효율이 좋은 열 에너지 전송장치를 설계하는 것을 현재 기체저장 시스템에 있어서 해결해야 할 필요한 과제로 한다.

본 발명은 열전도 소자, 하부판 및 위치 제한부재 사이의 적용에 의해, 냉/열 에너지를 전달하는 동시에, 조립이나 수리 등이 용이한 열 에너지 전송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 체적이 작고, 중량이 가볍고, 열전도 효율이 좋은 열전도 소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 열 에너지 전송장치를 제공한다. 열 에너지 전송장치는, 외부에서의 열전도 유체를 사이에 입출력시키기 위한 적어도 하나의 입력단 및 적어도 하나의 출력단을 가지는 주머니체 형상인 열전도 소자와; 적어도 하나의 제1천공이 설치되는 하부판과; 열전도 소자의 외측에 설치되고, 일단이 하부판에 연결되는 위치 제한부재를 포함한다.

상기 장치에 있어서, 위치 제한부재의 타단은 제2천공이 설치된 상부판에 연결된다.

상기 장치는 상부판과 하부판을 연결시키는 적어도 하나의 지지부재 혹은 적어도 하나의 부재를 더 포함한다.

상기 하부판은 제1천공과 작은 천공을 통하여 고속 접속부에 연결된다.

상기 하부판 혹은 위치 제한부재에는 열전도 소자의 입력단 및 출력단을 외부로 돌출시키는 적어도 하나의 천공이 설치된다.

상기 열전도 소자의 가장자리에는 적어도 하나의 고정부재가 설치된다.

상기 하부판에는 가스 저장장치를 위치 결정하는 적어도 하나의 위치 안내부가 연결된다.

상기 상부판에는 외부에 누름판이 설치되는 스퀴지(squeeze)가 연결되고, 열전도 소자는 상부판과 하부판 사이에 설치된다.

상기 상부판은 상부판부에 연결되고, 하부판은 하부판부에 연결된다.

상기 상부판에는 열전도 소자의 고정부재를 사이에 끼우는 수용판이 연결되고, 고정부재는 연결부재를 통하여 지지부재 혹은 위치 제한부재에 록킹하여 고정된다.

상기 하부판의 제1천공에는 가스 저장장치의 위치 결정 링의 리브를 끼워 고정시키기 위한 적어도 하나의 위치 제한홈이 설치된다.

상기 상부판은 가장자리와 록킹링을 가지고, 클램프부의 리테이닝 연결부재 혹은 강철링에 결합한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 유체를 사이에 입출력시키기 위한 적어도 하나의 입력단 및 적어도 하나의 출력단을 가지는 플랙시블 식 주머니체 형상의 열전도 소자를 제공한다.

본 발명은 열전도 수단, 상부판, 하부판 및 위치 제한부의 각자 적용에 의해, 냉/열 에너지를 전달하는 동시에, 조립이나 수리 등이 용이해지는 목적을 달성할 수 있는 열 에너지 전송 장치를 제공한다. 또한 본 발명은, 체적이 작고, 중량이 가볍고, 열전도 효율이 높은 열전도 수단을 제공한다.

도1은 공지된 가스 저장장치의 가열 장치를 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명의 열전도 소자의 구조를 나타내는 도면이다.
도3A ~ 도3J는 본 발명의 열전도 소자의 유로 변화를 나타내는 도면이다.
도4 ~ 도5는 본 발명의 열 에너지 전송장치의 제1실시예의 분해도와 조합도이다.
도6은 본 발명의 열 에너지 전송장치의 제2실시예의 설명도이다.
도7A ~ 도7B는 본 발명에서 사용되는 가스 저장장치를 나타내는 도면이다.
도8은 본 발명의 제1실시예에 있어서 가스 저장장치를 결합한 후의 도면이다.
도9A ~ 도9C 및 도10A ~ 도10C는 본 발명의 제1실시예에 있어서 가스 저장장치를 결합한 후의 언록킹 상태와 록킹 상태를 나타내는 도면이다.
도11 ~ 도15는 본 발명의 제3 내지 제7실시예를 나타내는 도면이다.
도16 ~ 도17은 본 발명의 제8실시예의 일부 분해도와 설명도이다.
도18 ~ 도19는 본 발명의 제9 내지 제10실시예를 나타내는 도면이다.
도20A ~ 도20C는 본 발명의 장치에 다른 고속 접속부를 설치한 설명도이다.
도21A ~ 도21B는 본 발명의 장치를 연료전지 이륜차에 설치한 설명도이다.
도22은 본 발명의 장치를 연료전지 발전기에 설치한 설명도이다.
도23은 본 발명의 장치에 있어서 접속을 복수 적용한 설명도이다.
도24는 본 발명과 공지된 장치의 수소 방출 유량의 곡선에 관한 비교표이다.

도2는 본 발명의 열전도 소자(10)의 구조를 나타내는 도이다. 열전도 소자(10)는 냉열(冷熱)을 전도하는 기능을 가지고, 전개하면 대략 장방형 형상이고 또한 얇은 주머니체 형상이고, 길이 방향이나 폭 방향으로 권취된다. 본 실시예에서는 가스 저장장치를 넣을 수 있게끔 중공 원주체 형상과 유사한 형상으로 권취되어도 좋고, 실제 사용 요구에 의해 다른 여러가지 형상으로 바꾸어 설계하여도 좋다. 열전도 소자(10)는, 인장력, 내산성, 내 알카리성, 내부식성, 내마찰성을 가지는 두개의 막으로 이루어지고, 설계된 도안에 따라 열프레스 또는 초음파에 의해 용접된 후, 수요(需要)되는 형상으로 절단 또는 스탬핑하여 대략 플랙시블 식 주머니체 형상을 나타낸다. 열전도 소자(10)의 가장자리에는 적어도 하나의 고정부재(11)가 적당하게 설치되고, 양측에는 적어도 하나의 입력단(12)과 적어도 하나의 출력단(13)이 설치되며, 이는 즉 열전도 유체의 출입구이고, 입력/출력 방향은 필요에 따라 조정할 수 있고, 어떠한 제한도 받지 않는다.

열전도 소자(10)에는 적어도 하나의 유로(14)가 설치되고, 도3A 내지 도3J의 순서대로 나타내는 H형, M형/W형, S형, V형, 규칙형, 불규격형, U형, N형/Z형, 중간 입출(入出)형, 측변으로 들어가고 중간으로 나가는 형 등인 각종 형상으로서 설계되어도 좋지만, 이것들에 한정되지 않고, 실제 요구에 따라 바꿀 수 있다. 예를 들면, 도3A에서 나타내는 H형 유로는 요구에 의해 다른 냉매와 열매의 관로에 각각 연결된 후, 요구에 따라 유로의 경로를 바꿀 수도 있다(미도시). 열전도 소자(10)의 재료는 하기의 고분자 화합물로 선택될 수 있지만 여기에 제한되지 않는다.

(A) 예를 들면, 폴리이소프렌인 천연 고무;

(B) 예를 들면, 폴리부타디엔, 염소화 부틸고무, 네오프렌, 불소화 탄화수소 고무, 불소 실리콘 고무, 수소화 니트릴고무, 부틸고무, 메틸 비닐 실리콘 고무, 아크릴로 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리실록산, 폴리우레탄인 합성 고무;

(C) 예를 들면, 폴리염화비닐, 폴리설폰, 폴리 에테르설폰, 불화 폴리비닐리덴인 열가소성 플라스틱;

(D) 예를 들면, 폴리아미드 섬유, 폴리 에스테르 섬유 및 불화 폴리비닐리덴 섬유 중 임의의 하나와 상기(B)군 중 임의의 하나의 고무로 조합되어 형성된 복합재료인 탄성 섬유와 고무로 조합된 복합재료;

(E) 탄성 섬유와 고무로 조합된 복합재료, 예를 들면, 폴리아미드 섬유, 폴리 에스테르 섬유 및 불화 폴리비닐리덴 섬유 중 임의의 하나와 상기(C)군 중 임의의 열가소성 플라스틱으로 조합된 복합재료 군이다.

또한, 열전도 소자(10)의 열전도 효과를 향상시키기 위하여, 상기 고분자 화합물 재료에 각각 예를 들면, 이산화 규소, 이산화 티탄, 탄소 입자, 카본 나노 튜브 등 열전도재료를 1wt% ~ 30wt%첨가해도 좋다.

본 발명의 몇 가지 실시 형태에 있어서, 도4 및 도5는 각각 열 에너지 전송장치(2)를 나타내는 분해도 및 조합도이다. 먼저, 열전도 소자(10)는 이미 설계된 형상에 따라서, 중공 원주형상으로 권취되고, 가장자리에는 천공을 가지는 고정부재(11)가 적당하게 설치되고, 양측에는 열전도 유체의 입력단(12)과 출력단(13)이 연신(延伸)된다. 다음에 고속 접속부(21)는 연결부재(211)를 통하여 제1천공(206)과 작은 천공(또는 나사 구멍)(203)이 설치되어 있는 하부판(20)에 연결된다. 각 지지부재(16)의 단부(161)는 각각 열전도 소자(10)의 하부의 고정부재(11)를 관통하여 천공(201)이 설치되어 있는 하부판(20)에 연결되고, 지지부재(16)의 단부(161)의 나사 이빨을 통하여 연결부재(202)에 연결되어 3자를 함께 고정시킨다. 또한 실제 요구에 따라서 가스 저장장치(3)(도7A ~ 7B)를 원활하게 고속 접속부(21)에 삽입시키기 위하여, 하부판(20)에는 안내 및 위치 고정 기능을 가지는 위치 안내부(22)가 설치되어도 된다.

그 다음에, 열전도 소자(10)의 양측에 연장되는 열전도 유체 입력단(12)과 출력단(13)은 각각 하부판(20)의 두개의 천공(204, 205)(필요할 경우 구멍을 확대시켜서 하나의 천공으로 할 수도 있다)을 관통하여 외부로 돌출한다. 또한 위치 제한부재(15)는 열전도 소자(10)의 외부에 설치되어 지지부재(16)의 사이에 배치된다. 각 지지부재(16)의 타 단부(162)는 각각 열전도 소자(10) 상부의 고정부재(11)를 관통하여 각각 천공(261)이 설치된 수용판(26)을 통하여 천공(231)이 설치된 상부판(23)에 연결되고, 지지부재(16)의 단부(162)의 나사 이빨을 통하여 연결부재(232)와 연결됨으로써 4자를 함께 고정시킨다. 다음에 스퀴지(24)의 오목 구멍(241) 및 스퀴지(24)의 누름판(25)의 천공(251)을 각각 순서에 따라 상부판(23)의 정상부 및 지지부재(16)의 단부(162)의 나사 이빨 위를 씌워 설치하고, 또한 연결부재(252)에 의해 함께 연결된다. 마지막으로, 상부판부(27)과 하부판부(28)는 연결부재(271, 281)에 의해 각각 상부판(23)과 하부판(20)에 연결된다. 필요할 경우에는 위치 안내부(22), 스퀴지(24), 누름판(25) 또는 수용판(26) 등 수단을 생략하여도 되고, 또는 연결부재(252)를 직접 스퀴지(24)에 록킹할 수도 있고, 누름판(25)을 생략하여도 된다. 또한 상기 위치 제한부재(15)는 열전도 소자(10)의 형상이나 위치를 제한하는 것으로 채용할 수도 있고, 위치 제한부재(15)는, 예를 들면, 플라스틱 튜브(폴리에틸렌 튜브, 폴리프로필렌 튜브, 폴리염화비닐 튜브, 나일론 튜브, 테프론 튜브), 종이 파이프, 금속 파이프(알루미늄 파이프, 구리 파이프 또는 스테인리스 파이프)의 군, 범포, 두꺼운 막 혹은 접착 막 등의 파이프 형상의 물체여도 된다. 위치 제한부재(15)가 플라스틱 파이프일 경우 냉열의 손실을 저감시킬 수 있고, 금속 파이프일 경우 냉열의 손실이나 배출을 빠르게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 열 에너지 전송장치의 제2실시예의 설명도이다. 동시에 도5를 참조하여 설명하며, 동일한 부재와 동일한 부호를 사용하며, 도면에 대한 처리 방법도 동일하기 때문에, 여기에서 더 설명하지 않는다. 본 실시예의 열에너지 전송장치(2')와 도5의 서로 다른 점은, 상부판(23), 스퀴지(24), 누름판(25), 수용판(26) 및 상, 하부판부(27, 28) 등 수단을 생략하였으며, 열전달 소자(10)의 고정부재(11)는 지지부재(16)의 각 단부에 직접 연결되고, 각 지지부재(16)의 일단은 필요에 따라 록킹 링(30)에 연결될 수 있다. 이처럼 간편히 설계하여 장치 내부에 응용하기 때문에, 비용을 절약할 수 있다.

도7A ~ 7B는 본 발명에서 이용되는 가스 저장장치(3)의 설명도이다. 실제 요구에 따라서 다른 여러가지 형상으로 설계할 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 가스 저장장치(3)는 금속 원주체 형상일 수도 있고, 수소를 저장하는 탱크로 이용할 수 있다. 일단에는 안전밸브 및 손잡이부(31)가 설치되고, 타단에는 접속부(32)가 설치되고, 접속부(32)에는 두개의 리브(34)를 가지는 위치 결정 링(33)이 설치된다.

도8은 본 발명의 제1실시예와 가스 저장장치(3)를 결합한 설명도이다. 도4 및 도5를 참조하면 가스 저장장치(3)는 열 에너지 전송장치(2)에 설치된 후, 누름판(25)의 천공(253), 스퀴지(24)의 천공(242), 상부판(23)의 제2천공(233), 수용판(26)의 천공(262), 열전도 소자(10), 및 하부판(20)의 제1천공(206)을 순서대로 관통한 후, 아래 끝까지 눌러서 고속 접속부(21)와 결합된다. 이 때 손잡이부(31)는 시계회전 방향으로 회전되어 록킹 상태가 된고, 반대로, 손잡이부(31)가 반시계 방향으로 회전되면 언록킹 상태가 되어서, 가스 저장장치(3)를 간편하게 꺼낼 수 있다. 본 실시예에서는 열 에너지 전송장치(2)를 실제 응용에 의하여 설계할 수 있다. 예를 들면, 기체공급 시스템(수소원), 또는 임의의 수소 에너지 응용장치와 결합할 수도 있다. 한편, 상부판(23)의 제2천공(233)의 직경은 가스 저장장치(3)의 외경보다 조금 크다.

도9A 내지 도10C는 각각 열 에너지 전송장치(2)와 가스 저장장치(3)의 언록킹 상태와 록킹 상태의 설명도이다. 가스 저장장치(3)가 어떻게 열 에너지 전송장치(2)에 록킹하여 고정되는지를 용이하게 이해할 수 있게끔, 가스 저장장치(3)의 본체 및 손잡이부(31)의 일부를 감추고, 도4, 도7A 내지 도7B의 설명을 조합하여, 도9B에서 나타내는 바와 같이 열 에너지 전송장치(2)의 내부 조립이 완료된 후의 구조를 똑똑히 볼 수 있고, 위치 안내부(22)는 십자(十字) 방향으로 배열되고, 제1천공(206)이 하부판(20)의 중앙에 설치되어 고속 접속부(21)와 연결된다. 또한, 상기 제1천공(206)은 가스 저장장치(3)의 위치 결정 링(33)을 알맞게 통과하고, 양측에는 위치 제한홈(207)이 설치되어서 가스 저장장치(3)를 삽입시킬 때, 상기 접속부(32)의 위치 결정 링(33)의 리브(34)는 상기 위치 제한홈(207)을 정확히 관통할 수 있으며, 이용자가 저부까지 원활하게 삽입하여 고속 접속부(21)와 결합시키도록 한다. 그 다음에, 가스 저장장치(3)의 손잡이부(31)에 의해 시계회전 방향으로 90°만 회전시켜 가스 저장장치(3)를 정확히 안정적으로 열 에너지 전송장치(2)에 록킹하여 고정시킨다.

도10B ~ 10C에서 나타내는 바와 같이, 원래의 가스 저장장치(3)의 위치 결정 링(33)의 리브(34)는 위치 제한홈조(207)에 위치하지만, 가스 저장장치(3)가 아래쪽으로 눌리워서 회전하기 때문에, 하부판(20)의 외측에 끼우고, 또한 고속 접속부(21) 내부의 용수철(미도시)의 탄성력에 의하여 눌려서, 열 에너지 전송장치(2)에 결합하여 느슨해져서 이탈되지 않는다. 상기 가스 저장장치(3)의 회전 각도를 요구에 따라서 조정하고, 90° 회전에 한정하지 않으며, 리브(34)가 일부 또는 완전히 위치 제한홈(207)의 위치로부터 이탈되면, 가스 저장장치(3)를 열 에너지 전송장치(2)에 록킹하여 고정시킬 수 있다. 이 때 열 에너지 전송장치(2)가 외부 응용장치(예를 들면, 연료전지 재치수단, 연료전지 시스템, 얼음 물 기계, 항온탱크, 수소보충 시스템 등)에 이미 연결되고, 또한 장치가 정상적으로 가동할 때, 외부의 열전도 유체는 열전도 소자(10)의 입력단(12)에 유입되어, 유로(14) 전체를 채우기 때문에, 주머니가 팽창되어 가스 저장장치(3)를 클램프하여 클램핑력(clamping force)을 형성한다.

도11은 본 발명의 제3실시예의 설명도이다. 이 실시예 중의 열 에너지 전송장치(2")와 도5의 서로 다른 점은, 지지부재(16)를 생략하고, 환상(環狀)인 고정부재(17, 18)로 변경하여, 각각 위치 제한부재(15) 및 상부판(23), 하부판(20)에 결합되고, 접착, 나사 결합, 리벳, 스냅 결합, 부착(粘合) 등 어떤 형태를 사용하여도 된다. 상부판(23)과 하부판(20)과의 사이는 플레이트(29)(요구에 따라 개수를 증가하여도 된다)에 의해 고정되고, 열전도 소자(10)의 상하 고정부재(11)는 연결부재(171, 181)에 의해 각각 위치 제한부재(15)에 록킹하여 고정된다. 필요에 따라 고정부재(17, 18)를 생략하여 위치 제한부재(15)를 각각 상부판(23), 하부판(20)에 직접 결합시켜도 된다.

도12는 본 발명의 제4실시예의 설명도이다. 본 실시예에 있어서, 열 에너지 전송장치(2''')와 도5의 다른 점은, 파이프 형상인 위치 제한부재(15)를 피복식 위치 제한부재(19)로 바꾸고, 지지부재(16) 전체를 완전히 피복시킨다. 실제 요구에 따라서, 범포, 두꺼운 막, 접착 막, 통풍 또는 불통풍성인 재료 등이여도 된다.

도13은 본 발명의 제5실시예의 설명도이다. 본 실시예에서 열 에너지 전송장치(6)와 도5의 다른 점은, 지지부재(16), 스퀴지(24), 누름판(25), 수용판(26), 상부판부(27), 하부판부(28) 등의 수단을 모두 제거하였다. 상부판(23), 하부판(20) 및 위치 제한부재(15)의 3자 사이에는, 래치, 끼워맞춤, 나사 결합, 부착, 접착, 납땜 혹은 용접 등의 형태를 사용하여 연결시킬 수 있다. 열전도 소자(10)의 고정부재(11)는 위치 제한부재(15)의 가장자리에 설치되는 오목부(151)를 통하여 외부로 돌출되어, 다시 부착, 접착 또는 록킹 등 형태로 고정되기 때문에, 조립, 수리를 용이하게 하고, 무게가 가벼워지고, 작업 시간을 단축시킬 수 있는 등 이점을 가진다.

도14는 본 발명의 제6실시예의 설명도이다. 본 실시예에 있어서 열 에너지 전송장치(6')와 도13의 서로 다른 점은, 위치 제한부재(15)의 하부판(20)에 가까운 가장자리에는 각각 두개의 천공(152, 153)(필요에 따라서, 확장시켜서 하나의 천공으로서 공유하여도 된다)이 설치되고 있다. 설계 공간상의 필요에 따라, 예를 들면, 입력단(12)/출력단(13)을 90° 완곡시킨다. 먼저, 미리 열전도 소자(10)의 입력단(12)과 출력단(13)을 폐쇄시킨 후, 열전도 소자(10)에 있어서, 상기 천공(152, 153)에 대향하는 위치에서, 측변에 구멍을 뚫고, 열전도 소자(10)와 상응한 재질인 두개의 직경 파이프(101)에 대하여 초음파 용접 또는 기타 방식을 실시하여 이것들을 결합하여 위치 제한부재(15)의 외부에 돌출시킨다. 열전도 소자(10)의 새로운 입력단(12)과 출력단(13)으로써 외부의 응용 장치와 연결한다. 원래의 하부판(20)의 천공(204, 205)을 폐쇄하여 사용하지 않지만, 다른 내용은 변함없다.

도15는 본 발명의 제7실시예의 설명도이다. 본 실시예의 열에너지 전송장치(6")와 도13의 서로 다른 점은 상부판(23)을 생략한 것이고, 열전도 소자(10)의 고정부재(11)가 직접 위치 제한부재(15)의 가장자리에 연결되어 부착, 접착 또는 록킹하여 고정되는 등 방식에 의해 고정되고, 조립이 용이하고 비용이 절감되는 목적을 달성할 수 있다.

도16 및 도17은 본 발명의 제8실시예의 일부 분해도 및 설명도이고, 도18은 본 발명의 제9실시예의 설명도이다. 제8실시예 중의 열 에너지 전송장치(8)와 도4를 비교하면, 서로 다른 점은, 하부판(20')의 중앙부위에 설치되는 제1천공(206)의 양측에는 위치 제한홈(207)과 위치 안내부(22)가 없다. 제9실시예 중의 열 에너지 전송장치(9)와 도4를 비교하면, 지지부재(16), 스퀴지(24), 누름판(25), 수용판(26), 상부판부(27), 하부판부(28), 위치 제한홈(207) 및 위치 안내부(22)가 없다. 이러한 설계에서는, 위치 결정 링(33)과 리브(34)를 가지지 않는 가스 저장장치(3')의 접속부(32')도 동일하게 본 장치에 적용된다. 즉, 가스 저장장치(3')와 고속 접속부(21)의 결합은 상기 리브(34)와 위치 제한홈(207) 사이를 끼워 고정시키는 설계에 의하지 않고, 클램프부(7)를 응용장치(1)의 외부에 설치한 후, 열 에너지 전송장치(8, 9)를 그 아래쪽에 설치할 수 있다. 예를 들면, 중공부(71)의 결구(缺口)를 설치하여, 가스 저장장치(3')를 원활하게 출입시키고, 측변에는 록킹링(72)이 설치되고, 중공부(71)에 대응하는 상부에는 커버부(73)가 연결되고, 커버부(73)의 측변에는 리테이닝 연결부재(74)가 설치되어도 된다.

가스 저장장치(3')를 열 에너지 전송장치(8, 9)에 배치 할 때, 리브(34)가 없기 때문에 회전시킬 필요가 없으며, 저부까지 삽입시킨 후, 클램프부(7)의 커버부(73)에 힘을 가하여 꼭 덮으며, 아랫쪽으로 누르는 작용력에 의해 가스 저장장치(3')와 고속 접속부(21)를 안정하게 결합시킨다. 상기 클램프부(7)는 외부 프레임과 커버부(73)로 구성된 것에 한정되지 않고 있고, 임의의 조합이여도 좋으며, 예를 들면, 사각형, 긴 막대형, 선형, 원형, 규칙형, 불규칙형, 다른 유사한 구성이여도 되고, 혹은 기압식, 유압식, 끼워 고정시키는 형식, 래치 혹은 걸림식 등 방식이여도 되고, 가스 저장장치(3')를 아랫쪽으로 눌러서 고정 위치를 유지하여 고속 접속부(21)와 안정하게 결합할 수 있는 설계 또는 구조이면 모두 그 효과를 달성할 수 있다. 예를 들면, 플랙시블성을 가지는 강철링(75)과 록킹링(72)을 조합시키고, 도18에 나나내는 클램프부(7')가 위치 제한부재(15)의 중심선에 위치함으로써, 가스 저장장치(3')의 손잡이부(31)를 안정하게 눌러서 탈락하지 못하게 한다. 따라서, 도5와 도11내지 도14에 나타내는 열 에너지 전송장치를 채용하여도 여전히 클램프부(7, 7')와, 위치 결정 링(33)을 가지지 않는 가스 저장장치(3')가 설치된 응용장치에 적용될 수 있다.

도19는 본 발명의 제10실시예의 설명도이다. 이 실시예에서 열 에너지 전송장치(9')와 도13, 도18의 서로 다른 점은, 가장자리를 가지는 상부판(23')을 이용하고, 상기 플랙시블성을 가지는 클램프부(7')의 강철링(75)과 록킹링(72)을 설치함으로써, 외부 응용장치의 외부 하우징에 한정되지 않고, 독립적인 장치로 되고, 임의의 가스 저장장치(3, 3')에도 적용되고, 사용상의 편리성이 한층 높아진다.

도20A ~ 20C는, 본 발명의 열 에너지 전송장치(8, 9)에 다른 고속 접속부(81, 82, 83)를 설치한 설명도이다. 그 중, 도20A는 본 장치(8)가 스틸 볼 식 고속 접속부(81)와 결합한 설명도이다. 가스 저장장치(3')를 저부까지 삽입할 때 내부의 스틸 볼에 의해 록킹된다. 푸시로드(212)를 누를 때 연결부재(213)의 연동에 의해 언록킹되어, 가스 저장장치(3')의 접속부(32')를 스틸 볼의 록킹으로부터 이탈시켜서 꺼낼 수 있다. 도20B는 본 장치(9)가 팝업식 고속 접속부(82)와 결합한 설명도이다. 가스 저장장치(3')를 저부까지 삽입한 후 내부의 유닛에 의해 록킹되고, 그 후 한번 힘을 주어서 누르면 팝업 및 언록킹된다. 또한 도20C는 본 장치(9)가 전기 자석식 고속 접속부(83)와 결합한 설명도이다. 가스 저장장치(3')를 저부까지 삽입하면 접속부(32')가 고속 접속부(83)의 여자(勵磁)에 의해 록킹되고, 또한 소자에 의해 해제되어 꺼낼 수 있다. 즉, 가스 저장장치(3')를 저부까지 삽입하면 직접에 록킹되고, 여자(혹은 소자)에 의해 해제되는 형태로 변경시킬 수 있다.

상기 열 에너지 전송장치(2, 2’, 2”, 2''', 6, 6’, 6”, 8, 9, 9’)가 응용장치(예를 들면, 수소 에너지 전기 이륜차, 수소 에너지 발전기, 수소 에너지 재치기구, 수소 에너지 지게차 등)와 결합할 경우, 가스 저장장치(3, 3')가 열 에너지 전송장치(2)의 내부에 삽입하여 설치되어 고속 접속부(21, 81, 82, 83)와 결합하면, 탱크가 내부의 열전도 소자(10)와 긴밀히 접촉한다. 다음에, 열전도 소자(10)의 입력단(12)과 출력단(13)은 유체순환 관로(미도시, 예를 들면, 연료전지 냉각수의 순환 관로)와 연결되고, 열전도 유체가 제공하는 열량에 의하여 열전도를 진행함으로써, 가스 저장장치(3)내의 수소저장재료가 상기 열량을 흡수하여 수소를 방출하여 응용장치에 적용되게 한다. 한편, 본 발명은, 수소충전 시스템에 적용될 수도 있다. 열 에너지 전송장치(2)가 수소공급 시스템에 설치되어 고속 접속부(21, 81, 82, 83)를 각각 수소원 및 가스 저장장치(3, 3')에 연결시키면, 열전도 소자(10)의 입력단(12)과 출력단(13)이 유체순환 관로(미도시, 예를 들면, 시스템, 얼음 물 기계의 순환 관로)에 연결되고, 온도가 비교적 낮은 유체를 통하여 탱크내의 수소 저장 재료의 열을 방출시켜서 수소를 첨가하여 가스 저장장치(3, 3')에 가득 채워서 사용한다. 상기 열전도 유체는, 열매, 냉매 혹은 흐름 상태를 유지할 수 있는 유체이고, 예를 들면, 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합 액, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합 액, 물과 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 혼합 액, 혹은 온도가 3℃ ~ 95℃에 위치하는 액체 등이여도 된다.

도21A 및 도21B는 본 발명에 연료전지 이륜차를 조합시킨 설명도이다. 도21A에서는 두개조의 열 에너지 전송장치(2)가 연료전지 이륜차(4) 시스템에 이미 설치되어 있고, 또한 상기 이륜차(4)의 시트 아래쪽에 설치되어 있는것을 알 수 있다. 사용자는 수소가 가득히 첨가된 두개의 가스 저장장치(3, 3')를 각각 상기 열 에너지 전송장치(2)(필요에 따라 회전하여 록킹)에 삽입하여 설치한다. 도21B에 나타내는 바와 같이, 연료전지 이륜차(4)를 시동하여 사용할 수 있다. 자동차가 주행하는 과정에서 연료전지가 가동할 때에 생기는 열과 방열 순환 물은 각각 열 에너지 전송장치(2)의 열원 및 열전도 유체로 되어서, 열 에너지 전송장치(2) 내부의 열전도 소자(10)의 입력단(12)에 연결되고, 출력단(13)은 상기 연료전지의 냉각수 순환 관로에 연결되어 가열 가스 저장장치(3, 3')로 되어 수소 저장 재료가 수소를 방출할 수 있고, 연료 전지 냉각수의 온도를 낮춰서, 좋은 순환이 형성되고, 에너지를 절약하는 목적을 달성할 수 있다.

도22는 본 발명과 연료전지 발전기를 조합시킨 설명도이다. 도면에 나타내는 바와 같이 연료전지 발전기 시스템(5)의 측변에는 4조의 열 에너지 전송장치(2, 2’, 2”, 2''', 6, 6’, 6”, 8, 9, 9’) 및 수소가 가득히 첨가된 4개의 가스 저장장치(3, 3')가 배치된다. 이 가스 저장장치(3, 3')를 각각 매개 열 에너지 전송장치(2)에 (필요에 따라 회전하여 록킹)에 삽입하여 설치한다. 이 때 도23에서 나타내는 바와 같이, 매개 열 에너지 전송장치(2) 내의 열전도 소자(10)의 입력단(12), 출력단(13), 및 고속 접속부(21)의 타단은 각각 서로 연결되어, 복수의 열 에너지 전송장치(2)가 서로 연결되고 응용된다. 또한 연료전지 발전기 시스템(5)이 가동될 때에 생기는 고온수를 이용하여 열 에너지 전송장치(2, 2’, 2”, 2''', 6, 6’, 6”, 8, 9, 9’)의 열원으로 하고, 그것을 열매로 사용하여 상기 열 에너지 전송장치(2) 내부의 열전도 소자(10)의 공용 입력단(12)에 연결하고, 그 공용 출력단(13)을 상기 연료전지의 냉각수 순환 관로에 연결함으로써 연료전지 발전기 시스템(5)이 안정적이고 계속적으로 가동하여 전력을 제공할 수 있다.

아래의 표 1은 종래 가열 장치(이하 공지 장치라고 칭함)와 본 발명의 열 에너지 전송장치(2)(이하 본 발명의 장치라고 칭함)에 대하여 수소 저장량, 수소 잔류량, 수소 방출 그램수 및 수소 방출 시간을 비교하는 비교표(열전도 유체는 물)이다.

열 에너지 전송 장치의 형식	수소 저장량(g)	수소 잔류량(g)	수소 방출그램(g)	수소 방출시간(t)
본 발명의 장치	51.67	19.38	32.29	33분07초
공지 장치	51.33	25.61	25.72	27분34초

규격이 동일한 두개의 가스 저장장치(3, 3')의 수소 저장량은 각각, 51.67 그램과 51.33 그램이다. 이 두개의 가스 저장장치(3, 3')를 각각 유체순환 시스템을 가지는 본 발명의 장치와 공지 장치의 내부에 배치하고, 52°C, 12L의 시험 환경에서 수소 방출 시험을 행한 마지막으로 측정하여 얻은 결과는 하기와 같다.

1. 본 발명의 장치는, 수소 방출 시간이 33분07초이고, 최후의 수소 잔류량은 19.38 그램이며, 계산한 결과 수소 방출은 32.29 그램이었다.

2. 공지 장치는, 수소 방출 시간이 27분34초이고, 최후의 수소 잔류량이 25.61 그램이고, 계산한 결과 수소 방출은 25.72 그램이었다.

도24는 본 발명과 공지 장치에 대한 수소 방출 유량을 나타내는 곡선 비교표이고, X축은 시간을 나타내고, Y축은 유량을 나타낸다. 상기 수소 방출시험에서 마지막으로 측정한 결과에 의하면, 본 발명의 장치의 수소 방출 시간은 1,987초(실선)이고, 공지 장치의 수소 방출 시간은 1,654초(점선)이고, 양자 사이의 차는 333초이다. 즉 본 발명의 장치는 수소 방출을 연장하는 시간은 5분33초이다. 그리고 본 발명의 장치를 이용한 가스 저장장치(3, 3')는 수소 방출 시험의 결과에 의하면 공지 장치에 비하여 수소 방출 그램수를 훨씬 초과하고, 수소 방출 시간을 더 연장시킬 수 있고, 또한 수소 에너지를 최적으로 운용할 수 있으며, 조립, 수리를 쉽게 진행하고, 체적이 작고, 무게가 가볍고, 열전도 효율이 좋은 등 이점을 동시에 가진다.

이해의 목적으로 몇 가지 구체적인 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이 기재 및 설명은 본 발명을 한정하지 않는다. 당업자라면 여러가지로 변형을 할 수 있고, 실시예에 있어서 균등 수단으로 대체하여도 특허 청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 취지 및 범위를 이탈하지 않는다고 이해하여야 한다. 도면은 반드시 비례에 따라서 작성한 것은 아니다. 본 발명에 관하여 자세히 설명하지 않은 다른 실시예도 존재할 수 있다는 것도 당업자라면 이해하여야 한다. 명세서 및 도면은 설명을 하기 위한 것이고 한정을 하는 것이 아니다. 여러가지 수정이나 편집을 하여, 특정한 재료나 물질, 방법 혹은 프로세스를 본 발명의 목적, 특징, 취지 및 범위에 대응시켜도 된다. 이러한 보정은 모두 본 발명의 특허 청구의 범위에 포함된다. 특정한 순서에 따라서 실행하는 특정한 조작에 근거하여 본 명세서에 기재된 방법을 설명하였지만, 이해를 위하여 본 발명의 교시를 이탈하지 않는 한도 내에서, 이러한 조작의 조합, 재분할, 혹은 새로운 순서 등 조적은 특정한 방법을 형성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 구체적인 지시가 없는 한, 조작의 순번 및 그룹화 등은 본 발명을 한정하는 것이 아니다.

1 : 응용장치, 2, 2', 2", 2''', 6, 6', 6", 8, 9, 9' : 열 에너지 전송장치, 3, 3' : 가스 저장장치, 4 : 연료전지 이륜차, 5 : 발전기 시스템, 7, 7' : 클램프부, 10 : 열전도 소자, 11 : 고정부재, 12 : 입력단, 13 : 출력단, 14 : 유로, 15, 19 : 위치 제한부재, 16 : 지지부재, 17, 18 : 고정부재, 20, 20' : 하부판, 21, 81, 82, 83 : 고속 접속부, 22 : 위치 안내부, 23, 23' : 상부판, 24 : 스퀴지, 25 : 누름판, 26 : 수용판, 27 : 상부판부, 28 : 하부판부, 29 : 플레이트, 30 : 록킹 링, 31 : 손잡이부, 32, 32' : 접속부, 33 : 위치 결정 링, 34 : 리브, 71 : 중공부, 72 : 록킹 링, 73 : 커버부, 74 : 리테이닝 연결부재, 75 : 강철링, 101 : 파이프, 151 : 오목부, 152, 153, 204, 205 : 천공, 161, 162 : 단부, 171, 181, 211, 271, 281 : 연결부재, 201, 231, 251, 261 : 천공, 202, 232, 252 : 연결부재, 203 : 작은 천공, 206 : 제1천공, 207 : 위치 제한홈, 212 : 푸시로드, 213 : 연결부재, 233 : 제2천공, 242, 253, 262 : 천공

Claims (17)

1. 열 에너지 전송장치에 있어서,
   유체를 사이에 입출력시키기 위한 적어도 하나의 입력단 및 적어도 하나의 출력단을 가지는 주머니체 형상인 열전도 소자와;
   적어도 하나의 제1천공이 설치되는 하부판과;
   상기 열전도 소자의 외측에 설치되고, 일단은 상기 하부판에 연결되는 위치 제한부재를 적어도 포함하고,
   상기 열전도 소자의 내부에는 적어도 하나의 유로가 설치되어 있고, 상기 유체는 그 사이를 유통하고,
   상기 열전도 소자는, 상기 입력단이 유체의 입구이고, 상기 출력단이 유체의 출구이고,
   상기 하부판은 작은 천공을 통하여 고속 접속부에 연결되고,
   상기 열전도 소자의 하부와 상부에는 상기 열전도 소자의 가장자리에 형성되는 하부 고정부재와 상부 고정부재가 구비되고,
   상기 위치 제한부재의 외측에는 하부 단부와 상부 단부를 갖는 적어도 하나의 지지부재가 설치되고,
   상기 지지부재의 하부 단부는 상기 열전도 소자의 상기 하부 고정부재를 관통하여 상기 하부판에 연결되고,
   상기 지지부재의 상부 단부는 상기 열전도 소자의 상기 상부 고정부재를 관통하여 상기 상부 고정부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 위치 제한부재의 타단에는 제2천공이 설치된 상부판이 연결되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 상부판에 상기 상부 고정부재를 관통한 상기 지지부재가 고정됨으로써 상기 상부판과 상기 하부판이 연결되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 하부판 혹은 상기 위치 제한부재에는, 상기 열전도 소자의 상기 입력단 및 상기 출력단을 외부로 돌출시키기 위한 적어도 하나의 천공이 설치되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,
   상기 하부판에는 가스 저장장치의 위치를 고정시키기 위한 적어도 하나의 위치 안내부가 연결되고,
   상기 상부판에는 외부에 누름판이 설치되는 스퀴지가 연결되고,
   상기 상부판에는 상부판부가 연결되고,
   상기 하부판에는 하부판부가 연결되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 고정부재는 복수 개의 연결부재를 통하여 상기 지지부재에 록킹되고,
   상기 상부판에는 상기 고정부재를 사이에 끼우는 수용판이 연결되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 하부판의 제1천공에는 가스 저장장치의 위치 결정 링의 리브를 끼워 고정시키기 위한 적어도 하나의 위치 제한홈이 설치되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
11. 제2항에 있어서,
    상기 상부판은 가장자리와 록킹링을 가지고, 클램프부의 리테이닝 연결부재 혹은 강철링에 결합되는 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
12. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 제한부재는, 플라스틱 파이프, 종이 파이프 및 금속관으로부터 이루어지는 군, 범포, 두꺼운 막 혹은 접착 막 중에서 선택되는 하나이고,
    상기 유체는, 유동 상태를 유지할 수 있는 유체, 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합 액, 물과 프로필렌 글리콜의 혼합 액, 물과 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜의 혼합 액, 혹은 온도가 3℃ ~ 95℃에 속하는 액체 중에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
13. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는, H형, M형, N형, S형, U형, V형, W형, Z형, 중간 입출(入出) 형, 측변으로 들어가고 중간으로 나가는 형, 규칙형 혹은 불규격형 중에서 선택되는 하나이고,
    상기 열전도 소자의 재료는, 천연 고무, 합성 고무, 열가소성 플라스틱, 탄성 섬유와 고무 또는 열가소성 플라스틱으로 조합된 복합재료, 및 상기 재료에 각각 1wt% ~ 30wt%의 열전도재료를 첨가하여 이루어진 재료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 열 에너지 전송장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 열전도 소자의 재료는, 하기의 (A), (B), (C), (D), (E) 중 어느 하나로 선택되며,
    (A) 폴리이소프렌,
    (B) 폴리부타디엔, 염소화 부틸고무, 네오프렌, 불소화 탄화수소 고무, 불소 실리콘 고무, 수소화 니트릴고무, 부틸고무, 메틸 비닐 실리콘 고무, 아크릴로 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리실록산, 폴리우레탄 중 임의의 하나,
    (C) 폴리염화비닐, 폴리설폰, 폴리 에테르설폰, 불화 폴리비닐리덴 중 임의의 하나,
    (D) 폴리아미드 섬유와 폴리 에스테르 섬유 및 불화 폴리비닐리덴 섬유 중 임의의 하나와 상기 (B) 중 임의의 하나로 조합된 복합재료로부터 이루어지는 일종,
    (E) 폴리아미드 섬유와 폴리 에스테르 섬유 및 불화 폴리비닐리덴 섬유 중 임의의 하나와 상기 (C) 중 임의의 하나로 조합된 복합재료로부터 이루어지는 일종,
    상기 열전도재료는 이산화 규소, 이산화 티탄, 탄소 입자, 카본 나노 튜브 중의 하나인 것을 특징으로 하는 열에너지 전송 장치.
    
    
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