KR20120058895A - Zinc-air fuel cell assembly comprising filter change-period perception means - Google Patents

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이정용
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Abstract

PURPOSE: A zinc-air fuel cell assembly with a filter exchange-period sensing unit is provided to sense filter exchange-period, thereby facilitating the circulation of electrolyte in which impurities are removed, and improving current collecting efficiency. CONSTITUTION: A zinc-air fuel cell assembly with a filter exchange-period sensing unit comprises: a negative electrode bag(8) in which zinc balls(2) have electrolyte(4); current collectors(10) collecting electrons by reaction of the zinc balls and oxygen; a housing(12) in which the negative electrode bag and the current collectors are arranged; a transport pipe(14) providing a circulation path of electrolyte discharged from the housing; a filter unit(16) filtering impurities contained in the electrolyte; and a pair of pressure gauges(18,19) respectively installed in an inflow line and an outflow line arranged on the circulation path, in order to sense the exchange-period of the filter unit.

Description

필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리{Zinc-air fuel cell assembly comprising filter change-period perception means}Zinc-air fuel cell assembly comprising filter change-period perception means

본 발명은 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아연볼이 전해질 내에서 공기 중의 산소와 반응하는 애노드 측 반응계에서 생성되는 불순물을 걸러 내기 위한 필터의, 교체주기를 감지할 수 있도록 한 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc-air fuel cell assembly, and more particularly to detecting a replacement cycle of a filter for filtering impurities generated in an anode side reaction system where zinc balls react with oxygen in air in an electrolyte. The invention relates to a zinc-air fuel cell assembly incorporating a filter replacement cycle sensing means.

최근에 자연을 보존하고자 하는 환경정책과 그린 에너지 정책에 부합하여 매연이 발생되지 않는 전기자동차, 모터바이크, 전기버스 등이 화제가 되고 있는 실정이다.Recently, electric vehicles, motorbikes, and electric buses, which do not generate smoke in accordance with environmental policies and green energy policies, which are trying to preserve nature, have become a hot topic.

아연-공기 연료전지는 전해질 내에서 아연과 공기 중의 산소가 반응하여 생성되는 전자를 집전하여 전기를 생성하는 것으로, 근자에 연료에서 생성되는 수소를 이용하여 전기를 생성하는 전통적인 연료전지를 대체하는 연료전지로서 개발이 활발하게 이루어지고 있는 추세이다.The zinc-air fuel cell collects electrons generated by the reaction of zinc and oxygen in the air in the electrolyte to generate electricity. In recent years, the zinc-air fuel cell replaces the conventional fuel cell that generates electricity by using hydrogen generated from the fuel. It is a trend that development is actively performed as a battery.

이러한 아연-공기 연료전지의 일례로 본 출원인이 출원하여 등록받은 발명(등록특허공보 등록번호 제10-0976504호)이 도 1에 잘 도시되어 있다.As an example of such a zinc-air fuel cell, an invention (registered patent application No. 10-0976504) filed by the present applicant is well illustrated in FIG. 1.

도 1에 도시된 종래기술에 의한 아연-공기 연료전지는, 수용공간(12)에 수용되어 있는 전해질이, 제3연결관(103)과 제4연결관(104)을 통해 필터(140)를 경유하여 하우징(30)에 재차 유입될 수 있도록 구성되어 있으나, 상기 필터(140)에는 산화아연과 같은 불순물의 잔류량이 점진적으로 많아지게 됨에 따라 상기 제3연결관(103)과 제4연결관(104)을 통한 전해질의 순환이 원활하지 못하게 되는 단점을 가진다.In the prior art zinc-air fuel cell shown in FIG. 1, the electrolyte contained in the accommodation space 12 passes through the filter 140 through the third connection pipe 103 and the fourth connection pipe 104. The filter 140 is configured to be introduced again into the housing 30, but the residual amount of impurities such as zinc oxide gradually increases in the filter 140, so that the third connecting pipe 103 and the fourth connecting pipe ( 104) has a disadvantage that the circulation of the electrolyte through it is not smooth.

따라서, 이러한 단점을 극복하기 위하여 적시에 그 필터(140)를 청소 또는 교체를 하여 줄 필요성이 있으며, 이러한 필요성에 대한 해결수단으로 그 필터의 교체주기를 감지할 수 있는 메카니즘의 개발이 요구된다.Therefore, in order to overcome this disadvantage, there is a need to clean or replace the filter 140 in a timely manner, and as a solution to this necessity, a mechanism for detecting a replacement cycle of the filter is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산화아연과 같은 불순물이 필터에 잔류하게 됨으로써 전해질의 원활한 순환이 방해받지 않도록 필터의 교체주기를 파악할 수 있는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to replace the filter replacement cycle to grasp the replacement cycle of the filter so that the impurity, such as zinc oxide remains in the filter is not disturbed smooth circulation of the electrolyte An object of the present invention is to provide a zinc-air fuel cell assembly employing a sensing means.

본 발명의 다른 목적은 산화아연과 같은 불순물이 필터에 잔류하게 됨으로써 전해질의 원활한 순환이 방해받지 않도록 필터의 교체주기를 전기적인 신호에 기초하여 자동으로 파악할 수 있는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 제어방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to adopt a filter replacement cycle detection means that can automatically determine the replacement cycle of the filter based on an electrical signal so that impurities such as zinc oxide remain in the filter so that smooth circulation of the electrolyte is not impeded. To provide a control method of an air fuel cell assembly.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리는, 아연볼이 전해질과 함께 수용되는 수용공간을 가지는 음극 주머니; 상기 음극 주머니의 내측에 마련되고, 상기 수용공간에서의 상기 아연볼과 산소와의 반응에 의해 생성된 전자를 집전하는 집전체; 상기 음극 주머니와 집전체가 내부에 배치되는 하우징; 상기 하우징으로부터 유출된 전해질이 순환하여 상기 하우징에 유입될 수 있도록, 상기 전해질의 순환경로를 제공하는 수송관; 상기 하우징으로부터 유출된 전해질이 상기 하우징에 재차 유입되기 이전에, 그 전해질에 함유된 불순물을 여과시키기 위하여, 상기 순환경로 상에 마련되는 필터 유니트; 및 상기 불순물이 잔류하는 필터 유니트의 교체주기를 파악할 수 있도록, 상기 필터 유니트를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 유입라인과 배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 압력측정기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Zinc-air fuel cell assembly employing the filter replacement cycle detection means according to the present invention for achieving the above object, the negative electrode pocket having a receiving space for receiving the zinc ball with the electrolyte; A current collector provided inside the cathode bag and configured to collect electrons generated by the reaction between the zinc ball and oxygen in the accommodation space; A housing in which the negative electrode bag and the current collector are disposed; A transport pipe providing a circulation path of the electrolyte so that the electrolyte discharged from the housing circulates and flows into the housing; A filter unit provided on the circulation path to filter impurities contained in the electrolyte before the electrolyte flowing out of the housing flows back into the housing; And a pair of pressure measuring instruments respectively installed on the inlet and outlet lines provided on the circulation path with the filter unit therebetween so as to grasp the replacement cycle of the filter unit in which the impurities remain. It features.

본 발명은, 상기 필터 유니트에 잔류하는 불순물을 외부로 배출시킬 수 있도록, 상기 필터 유니트에 마련되는 역배출용 유입구와 역배출용 배출구를 더 구비하는 것이 바람직하다. The present invention preferably further includes a reverse discharge inlet and a reverse discharge outlet provided in the filter unit so that impurities remaining in the filter unit can be discharged to the outside.

상기 필터 유니트는, 서로 교번하여 불순물을 제거시키는 제1필터와 제2필터를 구비하고, 상기 제1필터와 제2필터를 교번하여 동작시키기 위한 교번작동수단;을 더 구비하는 것이 바람직하다. Preferably, the filter unit further includes an alternating operation means for alternately operating the first filter and the second filter, the first filter and the second filter alternately removing impurities.

상기 교번작동수단은, 상기 제1필터를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 제1유입라인과 제1배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 제1압력측정기; 상기 제2필터를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 제2유입라인과 제2배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 제2압력측정기; 및 상기 제1유입라인, 제1필터, 제1배출라인으로 이루어진 제1순환경로와, 제2유입라인, 제2필터, 제2배출라인으로 이루어진 제2순환경로 중 어느 하나의 경로로 전해질이 통과될 수 있도록 상기 제1순환경로와 제2순환경로 상에 배치되는 복수의 밸브;를 구비하도록 구성될 수 있다. The alternating operation means may include: a pair of first pressure measuring instruments respectively installed on the first inflow line and the first discharge line provided on the circulation path with the first filter therebetween; A pair of second pressure measuring instruments respectively installed on the second inflow line and the second discharge line provided on the circulation path with the second filter interposed therebetween; And a first net environment path including the first inlet line, the first filter, and the first discharge line, and a second net environment path including the second inlet line, the second filter, and the second discharge line. And a plurality of valves disposed on the first net environmental path and the second net environmental path so as to pass therethrough.

본 발명은, 상기 한 쌍의 압력측정기로부터 측정된 압력의 차이를 연산하고, 그 연산된 데이타를 자동차의 ECU 측으로 송출시키는 송신부; 상기 ECU 측에 마련되고, 상기 송신부로부터 송출되는 데이타를 수신받는 수신부; 및 상기 ECU의 수신부에 의해 수신된 상기 압력차에 관한 데이타와 기준 데이타의 비교 결과에 기초하여, 필터 교체에 관한 메세지를 디스플레이시키는 표시부;를 더 구비하는 것이 바람직하다. The present invention includes a transmission unit for calculating a difference in pressure measured from the pair of pressure measuring instruments, and transmits the calculated data to the ECU side of the vehicle; A receiving unit provided at the ECU side and receiving data transmitted from the transmitting unit; And a display unit for displaying a message on filter replacement based on a result of comparing the pressure difference data and the reference data received by the receiving unit of the ECU.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 제어방법은, 상기 필터의 전해질 유입라인과 배출라인의 압력을 각각 측정하는 단계; 상기 측정된 유입라인측 압력과 배출라인측 압력차를 연산하는 단계; 상기 압력차에 대한 연산된 데이타와 기준 데이타를 비교하고, 그 비교결과를 기초로 상기 필터의 교체에 관한 메세지를 표시시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a control method of a zinc-air fuel cell assembly employing a filter replacement cycle sensing means according to the present invention includes: measuring pressure of an electrolyte inlet line and an outlet line of the filter, respectively; Calculating a difference between the measured inlet line pressure and the outlet line pressure; And comparing the calculated data on the pressure difference with reference data, and displaying a message about replacing the filter based on the comparison result.

본 발명에 의한 제어방법은, 상기 압력차에 관한 데이타를 자동차의 ECU 측으로 송출시키는 단계; 상기 ECU 로부터 수신된 상기 압력차에 관한 데이타와 기준 데이타를 비교하는 단계; 및 상기 비교결과에 기초하여, 자동차의 디스플레이부에 상기 필터 교체에 관한 메세지를 표시시키는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다. The control method according to the present invention comprises the steps of: transmitting data relating to the pressure difference to the ECU side of the vehicle; Comparing reference data with data on the pressure difference received from the ECU; And displaying a message regarding the filter replacement on a display unit of the vehicle, based on the comparison result.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리는, 아연볼이 전해질 내의 산소와의 반응에 의해 생성되는 산화아연과 같은 불순물을 필터링하는 필터의 교체주기를 파악할 수 있게 됨에 따라, 불순물이 제거된 전해질이 원활하게 순환될 수 있게 하고 결국 집전효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.The zinc-air fuel cell assembly employing the filter replacement cycle sensing means according to the present invention having the configuration as described above is a filter for filtering impurities such as zinc oxide produced by the reaction of zinc balls with oxygen in the electrolyte. As it is possible to grasp the replacement cycle of the, it is possible to smoothly circulate the electrolyte from which impurities are removed, and thus has an advantage of improving current collection efficiency.

이러한 실시예가 전기자동차에 채용된 경우에는 배관계에서 측정되어 연산된 압력차에 관한 데이타를 송신부를 통해 송출시키고, 자동차의 전자제어회로인 ECU의 수신부를 통해 수신받아 압력의 차이가 기준치에 적합한지 여부를 표시부를 통해 사용자에게 알려 줌으로써, 필터의 청소 또는 교체를 적시에 할 수 있게 하며, 나아가 필터의 미청소 또는 미교체 등으로 인하여 전해질이 원활하게 순환되지 않음에 따라 집전효율을 떨어뜨리는 단점을 극복할 수 있는 장점이 기대된다.When such an embodiment is employed in an electric vehicle, data about the pressure difference measured and calculated in the piping system is transmitted through a transmitter, and is received through the receiver of the ECU, the electronic control circuit of the vehicle, to determine whether the pressure difference is suitable for the reference value. By notifying the user through the display unit, it is possible to timely clean or replace the filter, and also overcome the disadvantage of lowering the current collection efficiency as the electrolyte is not circulated smoothly due to the cleaning or replacement of the filter. It is expected to have advantages.

도 1은 종래기술에 의한 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 단면도.
도 3은 본 발명 일실시예의 제어원리를 설명하기 위한 블럭도.
도 4는 본 발명 일실시예의 제어흐름을 설명하기 위한 제어흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly incorporating a filter replacement cycle sensing means in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram for explaining the control principle of an embodiment of the present invention.
4 is a control flow diagram illustrating a control flow of an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly employing a filter replacement cycle sensing means in accordance with another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly incorporating a filter replacement cycle sensing means in accordance with another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a zinc-air fuel cell assembly employing a filter replacement cycle detecting means according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 단면도이고, 도 3은 본 발명 일실시예의 제어원리를 설명하기 위한 블럭도이며, 도 4는 본 발명 일실시예의 제어흐름을 설명하기 위한 제어흐름도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly in which a filter replacement cycle sensing means according to an embodiment of the present invention is employed. FIG. 3 is a block diagram illustrating a control principle of an embodiment of the present invention. Is a control flow diagram for explaining the control flow of an embodiment of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 필터(16a) 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리(이하 '셀 어셈블리'라 함)는, 음극 주머니(8)와 집전체(10)와 하우징(12)과 수송관(14)과 필터 유니트(16)와 한 쌍의 압력측정기(18)(20)를 포함하여 이루어진다.As shown in these figures, the zinc-air fuel cell assembly (hereinafter referred to as the "cell assembly") employing the filter 16a replacement cycle sensing means according to the present invention includes a negative electrode bag 8 and a current collector ( 10) and housing 12, transport pipe 14, filter unit 16 and a pair of pressure gauges (18, 20).

상기 음극 주머니(8)는, 내부에 공기 중의 산소와 반응하는 아연볼(2)과 전해질(4)이 함유될 수 있는 수용공간(6)을 가진다. 여기서, 상기 아연볼(2)은 구 형상을 가진다. 이러한 아연볼(2)은, 상기 전해질(4) 내에서 외부로부터 유입되는 산소와 산화환원 반응을 함으로써, 전자를 내어 놓고 산화아연을 생성하게 된다. The negative electrode bag 8 has an accommodating space 6 in which a zinc ball 2 and an electrolyte 4 react with oxygen in the air. Here, the zinc ball 2 has a spherical shape. The zinc ball 2 is a redox reaction with oxygen introduced from the outside in the electrolyte 4, the electrons are taken out to produce zinc oxide.

상기 집전체(10)는 상기 반응에 의해 생성된 전자를 집전하여 전기를 생성하게 되고, 그 생성된 전기는 배터리(미도시)에 저장된다. The current collector 10 collects electrons generated by the reaction to generate electricity, and the generated electricity is stored in a battery (not shown).

상기 집전체(10)의 재질은 집전이 가능하도록 구리, 황동, 청동, 니켈 등 전도성물질이며, 내식성 및 전자 집전 능력을 향상시키기 위해 금, 은, 백금 등으로 도금 처리를 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 집전체(10)는 전해질(4)이 통과될 수 있는 복수의 구멍(10a)을 가지고, 상기 음극 주머니(8) 또한 상기 전해질(4) 통과를 위한 복수의 구멍(8a)을 가진다.The material of the current collector 10 is a conductive material such as copper, brass, bronze, nickel, etc. to enable current collection, and is preferably plated with gold, silver, platinum, etc. in order to improve corrosion resistance and electronic current collecting capability. The current collector 10 has a plurality of holes 10a through which the electrolyte 4 can pass, and the negative electrode bag 8 also has a plurality of holes 8a for passing through the electrolyte 4. .

상기 하우징(12)은 상기 음극 주머니(8)와 집전체(10)를 폐쇄시키는 역할을 하는 것으로, 그 내부에 상기 음극 주머니(8)와 집전체(10)가 배치된다. 상기 수송관(14)은, 상기 하우징(12)으로부터 유출된 전해질(4)이 순환하여 상기 하우징(12)에 유입될 수 있도록, 상기 전해질(4)의 순환경로를 제공하는 역할을 한다. The housing 12 serves to close the negative electrode bag 8 and the current collector 10, and the negative electrode bag 8 and the current collector 10 are disposed therein. The transport pipe 14 serves to provide a circulation path of the electrolyte 4 so that the electrolyte 4 flowing out of the housing 12 circulates and flows into the housing 12.

상기 필터 유니트(16)는, 상기 하우징(12)으로부터 유출된 전해질(4)이 상기 하우징(12)에 재차 유입되기 이전에, 그 전해질(4)에 함유된 불순물을 여과시키기 위하여, 상기 순환경로 상에 마련되는 것으로, 상기 산화아연이 대략 마이크로 단위의 입자 크기를 가짐에 따라 마이크로 단위의 입자를 걸러 내는 공지의 입자필터(16a)를 구비한다. 다만, 상기 입자필터(16a)는 상기 전해질(4)이 KOH, NaOH와 같이 강염기성 물질임을 감안할 때, 내식성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The filter unit 16 is configured to filter the impurities contained in the electrolyte 4 before the electrolyte 4 leaked from the housing 12 flows into the housing 12 again. It is provided in the phase, and is provided with the well-known particle filter 16a which filters out a micro-particle as the said zinc oxide has a particle size of about micro-unit. However, the particle filter 16a may be formed of a material having excellent corrosion resistance, considering that the electrolyte 4 is a strong base material such as KOH and NaOH.

상기 한 쌍의 압력측정기(18)(20)는, 상기 필터 유니트(16)를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 유입라인과 배출라인에 각각 설치됨으로써, 산화아연과 같은 불순물이 잔류하는 필터 유니트(16)의 교체주기를 파악할 수 있게 한다.The pair of pressure gauges 18 and 20 are respectively installed in inlet and outlet lines provided on the circulation path with the filter unit 16 interposed therebetween, so that impurities such as zinc oxide remain. The replacement cycle of the unit 16 can be identified.

즉, 도 3 및 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 한 쌍의 압력측정기(18)(20)로 이루어진 압력측정부(32)에 의해 측정된 압력의 차이를 연산부(34)가 연산하고 그 연산된 데이타를 기준 데이타와 비교함으로써, 그 비교결과 압력의 차이가 기준치에 적합하지 않은 경우 상기 필터 유니트(16)의 청소 또는 교체주기를 파악할 수 있는 것이다. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the calculation unit 34 calculates the difference in pressure measured by the pressure measuring unit 32 including the pair of pressure measuring units 18 and 20 and calculates the difference. By comparing the obtained data with the reference data, the cleaning or replacement cycle of the filter unit 16 can be grasped when the result of the comparison does not meet the reference value.

이러한 원리가 채용된 전기자동차의 경우에, 도 3에 잘 도시된 바와 같이 배관계(30)에서 측정되어 연산된 압력차에 관한 데이타를 송신부(36)를 통해 송출시키고, 자동차의 전자제어회로인 ECU(40)의 수신부(42)를 통해 수신받아 압력의 차이가 기준치에 적합한지 여부를 표시부(44)를 통해 사용자에게 알려 줌으로써, 필터(16a)의 청소 또는 교체를 적시에 할 수 있게 하며, 나아가 필터(16a)의 미청소 또는 미교체 등으로 인하여 전해질(4)이 원활하게 순환되지 않음에 따라 집전효율을 떨어뜨리는 단점을 극복할 수 있게 한다.In the case of an electric vehicle employing this principle, as shown in FIG. 3, data about the pressure difference measured and calculated in the piping system 30 is transmitted through the transmission unit 36, and the ECU, which is an electronic control circuit of the vehicle, is used. The display unit 44 informs the user whether the pressure difference received by the receiving unit 42 of the 40 is suitable for the reference value, so that the filter 16a can be cleaned or replaced in a timely manner. Since the electrolyte 4 is not circulated smoothly due to the uncleaned or not replaced of the filter 16a, it is possible to overcome the disadvantage of lowering current collection efficiency.

본 발명의 일실시예의 사용예를 전기자동차로 하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고 예컨대 전기스쿠터 등 발전이 요구되는 어떠한 시스템에도 적용될 수 있음은 물론이다.Although an example of use of an embodiment of the present invention has been described as an electric vehicle, the present invention is not necessarily limited thereto, and for example, the present invention can be applied to any system requiring generation of electric scooters and the like.

도면 중 미설명부호 22는, 상기 전해질(4)의 순환이 가능하도록 그 전해질(4)을 펌핑하는 액체 펌프이며, 상기 액체 펌프(22)는, 상기 전해질(4)을 펌핑하기 위해 실린더와 피스톤 등을 구비하는 공지의 구성이며, 상기 실린더와 피스톤 등은, 상기 전해질(4)이 예컨대 KOH, NaOH 와 같이 강염기성 물질이 채용되기 때문에, PTFE(Polytetrafluoroethylene)과 같이 내식성이 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. In the drawing, reference numeral 22 denotes a liquid pump that pumps the electrolyte 4 so that the electrolyte 4 can be circulated, and the liquid pump 22 includes a cylinder and a piston for pumping the electrolyte 4. The cylinder, piston, and the like are preferably made of a material having high corrosion resistance, such as PTFE (Polytetrafluoroethylene), since the electrolyte 4 is a strong base material such as KOH or NaOH. Do.

이상, 본 발명의 일실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 설명하였다.It has been described above the zinc-air fuel cell assembly in which the filter replacement cycle detection means according to the embodiment of the present invention is employed.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a zinc-air fuel cell assembly employing a filter replacement cycle detecting means according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.

도 5에 도시된 실시예는, 앞에서 설명한 실시예의 구성에 역배출용 유입구(54)와 역배출용 배출구(56)가 더 구비되어 있다.5 is further provided with a reverse discharge inlet 54 and a reverse discharge outlet 56 in the configuration of the above-described embodiment.

상기 역배출용 유입구(54)와 역배출용 배출구(56)는 각각 필터 유니트(50)에 마련되어서, 상기 전해질의 배출방향과 반대방향으로 세척수를 상기 필터 유니트(50)에 유입시킬 수 있게 한다.The reverse discharge inlet 54 and the reverse discharge outlet 56 are provided in the filter unit 50, respectively, to allow the washing water to flow into the filter unit 50 in a direction opposite to the discharge direction of the electrolyte. .

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 상기 필터 유니트(50)의 청소 또는 교체주기를 파악한 다음, 상기 역배출용 유입구(54)를 통해 세척수를 전해질의 배출방향과 반대방향으로 유입시켜 줌으로써 필터에 잔류하는 산화아연과 같은 불순물을 상기 역배출용 배출구(56)를 통해 배출시킨다. 결국, 본 실시예는 필터(52)의 청소수단이 구비됨으로써, 앞에서 설명한 실시예에 비하여 필터의 청소를 원활하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 필터의 장시간 사용을 가능하게 하는 장점을 가진다.This embodiment having such a configuration, after grasping the cleaning or replacement cycle of the filter unit 50, the residual water in the filter by flowing the wash water in the opposite direction to the discharge direction of the electrolyte through the reverse discharge inlet 54 Impurities such as zinc oxide are discharged through the back discharge outlet 56. As a result, the present embodiment is provided with a cleaning means for the filter 52, it is possible to perform the cleaning of the filter smoothly as compared to the embodiment described above, and has the advantage of enabling the filter to be used for a long time.

한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a zinc-air fuel cell assembly in which a filter replacement cycle detecting means according to another embodiment of the present invention is employed.

이 도면에 도시된 실시예는, 서로 교번하여 불순물을 제거시키기 위한 제1필터(71)와 제2필터(72)를 구비하고, 상기 제1필터(71)와 제2필터(72)를 교번하여 동작시키기 위한 교번작동수단을 구비한다.The embodiment shown in this figure includes a first filter 71 and a second filter 72 for alternately removing impurities, and alternately between the first filter 71 and the second filter 72. And alternate operation means for operating the device.

상기 교번작동수단은, 상기 제1필터(71)를 사이에 두고 마련되는 한 쌍의 제1압력측정기(91)(92)와, 상기 제2필터(72)를 사이에 두고 마련되는 한 쌍의 제2압력측정기(93)(94)와 복수의 밸브(81)(82)(83)(84)를 포함하여 이루어진다.The alternating operation means includes a pair of first pressure measuring instruments 91 and 92 provided with the first filter 71 therebetween, and a pair of first pressure measuring instruments 91 and 92 provided therebetween. A second pressure measuring instrument (93) (94) and a plurality of valves (81, 82, 83, 84) are included.

상기 한 쌍의 제1압력측정기(91)(92)는, 전해질의 순환경로를 형성할 수 있도록 그 순환경로 상에 마련되는 제1유입라인과 제1배출라인에 각각 설치되고, 상기 한 쌍의 제2압력측정기(93)(94)는, 상기 순환경로를 형성하는 제2유입라인과 제2배출라인에 설치된다.The pair of first pressure measuring instruments 91 and 92 are respectively provided on the first inflow line and the first discharge line provided on the circulation path so as to form a circulation path of the electrolyte. The second pressure gauges 93 and 94 are installed in the second inflow line and the second discharge line forming the circulation path.

상기 밸브들(81)(82)(83)(84)은, 상기 제1유입라인, 제1필터(71), 제1배출라인으로 이루어진 제1순환경로와, 제2유입라인, 제2필터(72), 제2배출라인으로 이루어진 제2순환경로 중 어느 하나의 경로로 전해질이 통과될 수 있도록 상기 제1순환경로와 제2순환경로 상에 배치된다. 즉, 제3밸브(83)와 제4밸브(84)가 닫히고 제1밸브(81)와 제2밸브(82)가 열린 경우에는 전해질이 상기 제1순환경로를 경유하게 됨으로써 상기 제1필터(71)가 작동되고, 그 반대의 경우에는 상기 제2필터(72)가 작동된다.The valves 81, 82, 83, and 84 may include a first net environment path including the first inflow line, the first filter 71, and the first discharge line, a second inflow line, and a second filter. 72 is disposed on the first net environment path and the second net environment path so that the electrolyte can pass through any one of the second net environment paths including the second discharge line. That is, when the third valve 83 and the fourth valve 84 are closed, and the first valve 81 and the second valve 82 are opened, the electrolyte passes through the first pure environment path, so that the first filter ( 71 is activated, and vice versa, the second filter 72 is activated.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 한 쌍의 필터(71)(72)의 순환경로 상의 압력차를 각각 측정하고 그 측정된 결과에 기초하여 한 쌍의 필터(71)(72)들 중 어느 하나를 연속적으로 사용할 수 있고 다른 하나는 청소 또는 교체를 할 수 있도록 구성됨으로써, 전해질의 순환이 연속적으로 이루어질 수 있게 됨에 따라 집전효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 가진다. This embodiment having such a configuration measures each of the pressure difference on the circulation path of the pair of filters 71 and 72, and based on the measured result, any one of the pair of filters 71 and 72 Can be used continuously and the other is configured to be able to clean or replace, as the circulation of the electrolyte can be made continuously has the advantage to further improve the current collector efficiency.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다. As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments but is defined by the claims, and various modifications and adaptations can be made in the technical field to which the present invention belongs. Self-explanatory

2:아연볼 4:전해질
6:수용공간 8:음극 주머니
8a:구멍 10:집전체
10a:구멍 12:하우징
14:수송관 16:필터 유니트
16a:필터 18,20:압력측정기
22:펌프 30:배관계
32:압력측정부 34:연산부
36:송신부 40:전자제어회로(ECU)
42:수신부 44:표시부 2: zinc ball 4: electrolyte
6: Accommodation space 8: cathode pouch
8a: Hole 10: Current collector
10a: hole 12: housing
14: Transport tube 16: Filter unit
16a: filter 18, 20: pressure gauge
22: pump 30: piping system
32: pressure measurement unit 34: calculation unit
36: transmitter 40: electronic control circuit (ECU)
42: receiver 44: display

Claims (9)

아연볼이 전해질과 함께 수용되는 수용공간을 가지는 음극 주머니;
상기 음극 주머니의 내측에 마련되고, 상기 수용공간에서의 상기 아연볼과 산소와의 반응에 의해 생성된 전자를 집전하는 집전체;
상기 음극 주머니와 집전체가 내부에 배치되는 하우징;
상기 하우징으로부터 유출된 전해질이 순환하여 상기 하우징에 유입될 수 있도록, 상기 전해질의 순환경로를 제공하는 수송관;
상기 하우징으로부터 유출된 전해질이 상기 하우징에 재차 유입되기 이전에, 그 전해질에 함유된 불순물을 여과시키기 위하여, 상기 순환경로 상에 마련되는 필터 유니트; 및
상기 불순물이 잔류하는 필터 유니트의 교체주기를 파악할 수 있도록, 상기 필터 유니트를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 유입라인과 배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 압력측정기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리.A negative electrode pocket having a receiving space in which zinc balls are accommodated together with an electrolyte;
A current collector provided inside the cathode bag and configured to collect electrons generated by the reaction between the zinc ball and oxygen in the accommodation space;
A housing in which the negative electrode bag and the current collector are disposed;
A transport pipe providing a circulation path of the electrolyte so that the electrolyte discharged from the housing circulates and flows into the housing;
A filter unit provided on the circulation path to filter impurities contained in the electrolyte before the electrolyte flowing out of the housing flows back into the housing; And
And a pair of pressure measuring instruments installed in the inlet line and the outlet line provided on the circulation path with the filter unit interposed therebetween so as to grasp the replacement cycle of the filter unit in which the impurities remain. Zinc-air fuel cell assembly employing a filter replacement cycle detection means. 제1항에 있어서,
상기 필터 유니트에 잔류하는 불순물을 외부로 배출시킬 수 있도록, 상기 필터 유니트에 마련되는 역배출용 유입구와 역배출용 배출구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리.The method of claim 1,
Zinc-air fuel employing a filter replacement cycle detection means further comprises a reverse discharge inlet and a reverse discharge outlet provided in the filter unit to discharge impurities remaining in the filter unit to the outside. Battery cell assembly. 제1항에 있어서,
상기 필터 유니트는, 서로 교번하여 불순물을 제거시키는 제1필터와 제2필터를 구비하고,
상기 제1필터와 제2필터를 교번하여 동작시키기 위한 교번작동수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리.The method of claim 1,
The filter unit includes a first filter and a second filter that alternately remove impurities,
And an alternating operation means for alternating operation of the first filter and the second filter. 제3항에 있어서,
상기 교번작동수단은,
상기 제1필터를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 제1유입라인과 제1배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 제1압력측정기;
상기 제2필터를 사이에 두고 상기 순환경로 상에 마련되는 제2유입라인과 제2배출라인에 각각 설치되는 한 쌍의 제2압력측정기; 및
상기 제1유입라인, 제1필터, 제1배출라인으로 이루어진 제1순환경로와, 제2유입라인, 제2필터, 제2배출라인으로 이루어진 제2순환경로 중 어느 하나의 경로로 전해질이 통과될 수 있도록 상기 제1순환경로와 제2순환경로 상에 배치되는 복수의 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리.The method of claim 3,
The alternating operation means,
A pair of first pressure gauges disposed on the first inflow line and the first discharge line provided on the circulation path with the first filter therebetween;
A pair of second pressure measuring instruments respectively installed on the second inflow line and the second discharge line provided on the circulation path with the second filter interposed therebetween; And
The electrolyte passes through any one of the first net environment path including the first inlet line, the first filter, and the first discharge line, and the second net environment path including the second inlet line, the second filter, and the second discharge line. And a plurality of valves disposed on the first net environmental path and the second net environmental path so that the filter replacement cycle sensing means is adopted. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 구비하는 전기자동차.An electric vehicle comprising a zinc-air fuel cell assembly in which the filter replacement cycle detecting means according to any one of claims 1 to 4 is employed. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리를 구비하는 발전 장치.A power generation apparatus comprising a zinc-air fuel cell assembly in which the filter replacement cycle detecting means according to any one of claims 1 to 4 is employed. 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 압력측정기로부터 측정된 압력의 차이를 연산하고, 그 연산된 데이타를 자동차의 ECU 측으로 송출시키는 송신부;
상기 ECU 측에 마련되고, 상기 송신부로부터 송출되는 데이타를 수신받는 수신부; 및
상기 ECU의 수신부에 의해 수신된 상기 압력차에 관한 데이타와 기준 데이타의 비교 결과에 기초하여, 필터 교체에 관한 메세지를 디스플레이시키는 표시부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리.The method of claim 1,
A transmitter configured to calculate a difference in pressure measured from the pair of pressure gauges and to transmit the calculated data to the ECU side of the vehicle;
A receiving unit provided on the ECU side and receiving data transmitted from the transmitting unit; And
And a display unit for displaying a message on filter replacement based on a result of comparing the pressure difference data and the reference data received by the receiving unit of the ECU. Zinc-air fuel cell assembly. 제1항의 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 제어방법에 관한 것으로,
상기 필터의 전해질 유입라인과 배출라인의 압력을 각각 측정하는 단계;
상기 측정된 유입라인측 압력과 배출라인측 압력차를 연산하는 단계;
상기 압력차에 대한 연산된 데이타와 기준 데이타를 비교하고, 그 비교결과를 기초로 상기 필터의 교체에 관한 메세지를 표시시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 제어방법.Claim 1 relates to a method for controlling a zinc-air fuel cell assembly employing the filter replacement cycle detection means,
Measuring the pressure of the electrolyte inlet and outlet lines of the filter, respectively;
Calculating a difference between the measured inlet line pressure and the outlet line pressure;
Comparing the calculated data on the pressure difference with the reference data, and displaying a message regarding the replacement of the filter based on the comparison result. -Control method of air fuel cell assembly. 제8항에 있어서,
상기 압력차에 관한 데이타를 자동차의 ECU 측으로 송출시키는 단계;
상기 ECU 로부터 수신된 상기 압력차에 관한 데이타와 기준 데이타를 비교하는 단계; 및
상기 비교결과에 기초하여, 자동차의 디스플레이부에 상기 필터 교체에 관한 메세지를 표시시키는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 교체주기 감지수단이 채용된 아연-공기 연료전지 셀 어셈블리의 제어방법.The method of claim 8,
Sending data relating to the pressure difference to the ECU side of the vehicle;
Comparing reference data with data on the pressure difference received from the ECU; And
And displaying a message relating to the filter replacement on the display unit of the vehicle, based on the comparison result.
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