KR20120083681A - 에너지 저장 장치의 가스 배출구조 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 저장 장치의 가스 배출구조 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 몸체와 헤드로 이루어지며, 유체가 통과하는 배출구가 내부에 구비되는 볼트; 상기 볼트가 삽입되는 볼트 삽입구가 내부에 구비되는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되며 상기 볼트의 배출구를 차단하는 차단막;을 포함하여 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 에너지 저장 장치의 가스 배출구조 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치에 관한 것이다.
최근 들어 전기전자통신 분야의 기술발전에 힘입어 각종 모바일 전자제품들이 출시되고 있으며, 이차전지 등의 에너지 저장 장치의 활용범위가 넓어지고 있다.
또한, 환경문제 및 자원문제에 관한 관심이 높아짐에 따라 친환경적인 에너지를 활용하는 자동차나, 태양열 발전 등의 친환경 에너지 생산 관련 기술개발을 위한 경쟁이 치열한 상황이다.
현재까지 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 전기에너지 저장 장치는 충방전을 통하여 장기적인 사용이 가능한 이차전지이다. 상기 이차전지는 비교적 장시간동안 일정한 전압으로 출력이 유지되며 소형화 및 경량화가 가능하여 소형 모바일 기기들의 전원저장 장치로 이미 널리 사용되고 있다.
한편, 상기 이차전지의 경우 충방전에 소요되는 시간이 비교적 길고, 출력전압이 3V 내외로 낮은 편이며, 수명이 짧고 폭발의 위험성이 있다는 단점들이 있었기 때문에 활용분야에 한계가 있었다.
상기와 같은 이차전지의 단점들을 보완할 수 있는 에너지 저장 장치로써 전기화학적 메커니즘에 의하여 충방전 동작이 수행되는 슈퍼커패시터에 대한 관심이 높아지고 있다.
상기 슈퍼커패시터는 전기이중층 커패시터(EDLC), 하이브리드 커패시터, 의사 커패시터 등 다양한 종류가 있으며, 순간적인 충전이 가능하고, 출력특성이 이차전지에 비하여 월등하게 높으며, 수명 또한 이차전지보다 월등하게 길다는 장점들이 있다.
상기와 같은 장점들에 착안하여, 자동차의 회생 재동 등의 용도로 사용하기 위한 연구가 지속 되고 있다.
한편, 이차전지와 슈퍼커패시터 등의 에너지 저장 장치들은 전극 사이에 전해액(또는 전해질)을 구비하고 전기화학적 메커니즘에 의하여 충전 및 방전 과정이 진행되는데, 이때 각종 가스가 발생할 수 있으며, 이러한 가스를 적절하게 배출하지 못할 경우 에너지 저장 장치의 케이스가 파열되어 더 이상 사용이 불가능해 지거나, 심한 경우 폭발의 위험도 존재한다.
상기 슈퍼커패시터의 경우 아직까지 에너지밀도 및 저항 등의 문제를 완전하게 해결하지 못하여 상용화가 원활하게 이루어지지 않고 있는 실정이지만, 근시일 내에 상용화가 될 것으로 예상된다.
그러나, 전술한 바와 같은 가스발생으로 인한 신뢰성 저하 및 수명 단축 문제를 해결할 필요성이 대두 되고 있다.
도 1은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 대한민국 특허출원 제2003-47556호에 따른 밸브의 구성을 예시하고 있다.
도 1을 참조하면, 상기 특허문헌에 기재된 에어 밸브의 경우 에너지 저장 장치 내부에서 가스가 발생하여 압력이 높아지면 얇은 금속박막(1)이 파열되면서 가스가 배출되는 방식인데, 이러한 방식을 적용할 경우, 에어밸브의 구성이 복잡하고 다수의 부품이 필요하다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 에너지 저장 장치의 내압을 일정한 범위로 유지시키면서 최소한의 부품으로 간단하게 구현될 수 있는 에너지 저장 장치의 가스 배출구조 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조는, 몸체와 헤드로 이루어지며, 유체가 통과하는 배출구가 내부에 구비되는 볼트; 상기 볼트가 삽입되는 볼트 삽입구가 내부에 구비되는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되며 상기 볼트의 배출구를 차단하는 차단막;을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 볼트의 몸체 외면에는 상기 볼트와 상기 케이스를 결합하는 체결부가 더 구비되고, 상기 케이스의 내측면에는 상기 체결부가 결합되는 체결홈이 더 구비되어 구성될 수도 있다.
또한, 상기 차단막의 양단에는 걸림 돌기가 구비되며, 상기 케이스에는 상기 걸림 돌기가 삽입되는 요홈이 구비되어 구성될 수도 있다.
또한, 상기 차단막은 금속 또는 합성수지 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 볼트의 헤드와 케이스의 연결부 사이에 오링이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 차단막은 상기 볼트의 저면에 결합되어 상기 배출구를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 차단막은 상기 볼트의 저면 전체 및 측면의 전부 또는 일부에 결합되어 상기 볼트의 저면에 접착되어 상기 배출구를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 오링은 부틸계 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 차단막은 10~100㎛ 두께의 알루미늄 포일 또는 5~100㎛ 두께의 내식성 고무로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치는 전술한 에너지 저장 장치의 가스 배출구조를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 소수의 부품과 간단한 구조만으로 에너지 저장 장치의 내부에서 발생하는 가스로 인한 내압 상승을 적절하게 해소하여, 에너지 저장 장치의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 종래의 에너지 저장 장치의 가스 배출용 에어 밸브를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 볼트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케이스의 단면도이다.
도 5는 도 2의 I-I'의 절단면을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 9은 에너지 저장 장치에 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 배출구조가 적용된 예를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 볼트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케이스의 단면도이다.
도 5는 도 2의 I-I'의 절단면을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 9은 에너지 저장 장치에 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 배출구조가 적용된 예를 보인 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 볼트의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 케이스의 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조는, 크게 볼트, 케이스 및 차단막으로 구성될 수 있다.
상기 케이스는 볼트의 형상과 대응되는 형상으로 이루어지는 볼트 삽입구가 구비되며, 에너지 저장장치의 케이스의 상판 등에 직접 적용될 수 있다.
상기 볼트는 원기둥형, 다각기둥형, 타원기둥형, 원추형, 타원추형, 다각뿔형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 볼트의 내부에는 하면부터 상면까지가 관통되어 가스가 통과될 수 있도록 하는 배출구가 구비된다.
한편, 상기 볼트는 일반적인 볼트의 형상과 유사하게 헤드와 몸체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 볼트의 몸체 외면에 구비되는 체결부 및 상기 체결부와 대응되게 상기 케이스의 내면에 구비되는 체결홈에 의하여 상기 볼트와 케이스가 견고하게 결합 및 고정될 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 도 2의 I-I'의 절단면을 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 케이스에 볼트를 삽입한 후 시계방향으로 회전시킴으로써 볼트가 케이스에 고정되도록 할 수 있음을 확인할 수 있다.
이때, 상기 도 5에서 예시한 실시예 외에도 다양한 체결구조가 가능하다.
한편, 상기 차단막의 양단에는 걸림 돌기가 구비되고, 상기 케이스에는 상기 걸림 돌기가 삽입되는 요홈이 구비되어 차단막이 케이스에 고정되도록 할 수 있다.
이때, 상기 걸림 돌기와 케이스의 요홈의 결합면의 밀폐성을 향상시켜 상기 결합면을 통하여 가스가 유출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차단막은 금속 또는 합성수지 재질로 이루어질 수 있는데, 걸림돌기와 케이스의 요홈 사이의 밀폐성을 향상시키기 위하여 합성수지 재질로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 차단막이 금속 등으로 이루어진 경우나 상기 걸림 돌기와 요홈의 결합면 밀폐성이 낮은 경우에는 별도의 오링을 구비하여 가스 누출을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 차단막은 상기 볼트의 저면에 결합되어 상기 배출구를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 이때, 도면에서 예시한 바와 같이, 상기 케이스의 하단부에는 상기 차단막의 하부면에 접촉되는 돌출부가 구비되고, 상기 볼트가 상기 케이스에 고정됨에 따라 상기 차단막이 소정의 압력으로 상기 돌출부에 밀착되도록 하여 별도의 오링을 구비하지 않더라도 에너지 저장장치의 내부 가스가 볼트와 케이스의 틈으로 누출되지 않도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 차단막은 상기 볼트의 저면 전체 및 측면의 전부 또는 일부에 결합될 수 있다. 이때, 도면에서 예시한 바와 같이, 상기 케이스의 볼트 삽입구(24)는 볼트와 직접 접촉되지 않고, 상기 볼트의 측면에 결합되는 차단막과 소정의 압력으로 밀착됨으로써 별도의 오링을 구비하지 않더라도 에너지 저장장치의 내부 가스가 볼트와 케이스의 틈으로 누출되지 않도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보인 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 차단막은 상기 볼트의 저면 전체 및 측면의 전부 또는 일부에 결합될 수 있다. 이때, 도면에서 예시한 바와 같이, 상기 케이스의 하단부에는 상기 차단막의 하부면에 접촉되는 돌출부가 구비되고, 상기 볼트가 상기 케이스에 고정됨에 따라 상기 차단막이 소정의 압력으로 상기 돌출부에 밀착되도록 하여 별도의 오링을 구비하지 않더라도 에너지 저장장치의 내부 가스가 볼트와 케이스의 틈으로 누출되지 않도록 할 수 있다.
상기 도 6 내지 도 8에서 예시한 실시예의 경우 상기 차단막은 탄성력이 있는 고무 재질로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차단막은 내식성 고무로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 차단막이 너무 얇으면 볼트 체결과정에서 차단막이 파손될 수 있고, 차단막으로 에너지 저장장치의 내부 가스를 차단하는 차폐도가 부족할 수 있다. 또한, 차단막이 너무 얇으면, 에너지 저장장치의 내부 가스가 정상 범위에 있는 경우에도 차단막이 파열되어 에너지 저장장치의 내부 가스가 누출될 수 있다. 또한, 상기 차단막이 너무 두꺼우면 에너지 저장장치의 내압이 과도하게 상승한 경우에도 차단막이 파열되지 않아, 에너지 저장장치 전체가 파손될 위험이 존재한다. 따라서, 위의 사항들을 고려하여 상기 차단막의 두께는 내식성 고무인 경우 5~100㎛로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 차단막은 10~100㎛ 두께의 알루미늄 포일로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 오링은 부틸계 재질로 이루어질 수 있다.
도 9는 에너지 저장 장치에 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 배출구조가 적용된 예를 보인 도면이다.
도 6를 참조하면, 일반적인 에너지 저장 장치는 양극, 음극, 전해질, 분리막 등을 포함하는 이차전지, 슈퍼커패시터 등의 모듈이 케이스 내부에 삽입되어 밀폐되고, 상기 양극 및 음극 + 단자 및 - 단자에 각각 연결된다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조가 에너지 저장 장치의 상면을 구성하는 케이스에 구비됨으로써, 에너지 저장 장치의 내부에서 발생하는 가스에 의하여 내압이 일정한 압력 이상으로 상승하게 되면 차단막이 파괴되면서 가스가 배출되도록 할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조는 최소한의 부품 만으로 구현이 가능하고 그 구조가 단순하므로 에너지 저장 장치의 제조효율을 향상시킬 수 있는 동시에 에너지 저장 장치의 제조원가를 절감하여 가격경쟁력을 확보할 수 있게 되는 것이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 금속박막
10 : 볼트
11 : 헤드
12 : 몸체
13 : 체결부
14 : 배출구
20 : 케이스
22 : 볼트 삽입구
23 : 체결홈
24 : 요홈
30 : 차단막
31 : 걸림 돌기
35 : 오링
40 : 단자
100 : 에너지 저장 장치 체결구조
200 : 에너지 저장 장치
10 : 볼트
11 : 헤드
12 : 몸체
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14 : 배출구
20 : 케이스
22 : 볼트 삽입구
23 : 체결홈
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30 : 차단막
31 : 걸림 돌기
35 : 오링
40 : 단자
100 : 에너지 저장 장치 체결구조
200 : 에너지 저장 장치
Claims (10)
- 몸체와 헤드로 이루어지며, 유체가 통과하는 배출구가 내부에 구비되는 볼트;
상기 볼트가 삽입되는 볼트 삽입구가 내부에 구비되는 케이스; 및
상기 케이스에 결합되며 상기 볼트의 배출구를 차단하는 차단막;
을 포함하는
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 볼트의 몸체 외면에는
상기 볼트와 상기 케이스를 결합하는 체결부가 더 구비되고,
상기 케이스의 내측면에는 상기 체결부가 결합되는 체결홈이 더 구비되어 구성되는
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 차단막은 양단에 걸림 돌기가 구비되며,
상기 케이스에는 상기 걸림 돌기가 삽입되는 요홈이 구비되어 구성되는
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 차단막은 금속 또는 합성수지 재질로 구성되는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 볼트의 헤드와 케이스의 연결부 사이에 오링이 더 구비되는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 차단막은 상기 볼트의 저면에 결합되어 상기 배출구를 밀폐하는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제6항에 있어서,
상기 차단막은 상기 볼트의 저면 전체 및 측면의 전부 또는 일부에 결합되어 상기 볼트의 저면에 접착되어 상기 배출구를 밀폐하는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 오링은 부틸계 재질로 이루어지는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항에 있어서,
상기 차단막은 10~100㎛ 두께의 알루미늄 포일 또는 5~100㎛ 두께의 내식성 고무로 이루어지는 것인
에너지 저장 장치의 가스 배출구조.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 에너지 저장 장치의 가스 배출구조를 포함하는 에너지 저장 장치.
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