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KR101916406B1 - 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치 - Google Patents

전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치 Download PDF

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KR101916406B1
KR101916406B1 KR1020170106834A KR20170106834A KR101916406B1 KR 101916406 B1 KR101916406 B1 KR 101916406B1 KR 1020170106834 A KR1020170106834 A KR 1020170106834A KR 20170106834 A KR20170106834 A KR 20170106834A KR 101916406 B1 KR101916406 B1 KR 101916406B1
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KR
South Korea
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electrolytic solution
wall
electrolyte
specific gravity
guide plate
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KR1020170106834A
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English (en)
Inventor
박승복
김현령
김진현
Original Assignee
세방전지(주)
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 실시예는 가이드 판의 상단에서 저비중 전해액 및 고비중 전해액이 혼합되는 공간을 이루고, 관성에 따라 저비중 전해액의 유입 또는 혼합 전해액을 배출시키는 유출입홈을 구비한 수용부 및 입구에 비하여 출구 폭이 좁게 형성되어 전해액들의 유속을 증가시키는 적어도 하나의 순환로를 형성하여 유출입홈을 통하여 유입된 저비중 전해액과, 가이드 판을 통하여 유입된 고비중 전해액을 혼합시키는 미로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 제공할 수 있다.

Description

전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치{ELECTROLYTE MIXING APPARATUS FOR BATTERY CAPABLE OF INCREASING FLOW VELOCITY OF ELECTROLYTE}
본 발명은 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치에 관한 것이다.
배터리는 화학작용에 의해 기전력을 발생시키는 장치로서, 충전과 방전의 반복이 가능하여 통상적으로 2차 전지로 불리운다.
주지된 바와 같이, 상기 배터리에는 양극으로 과산화납(PbO2), 음극으로 해면상(海綿狀)의 납(Pb)을 사용하며, 전해액으로 묽은 황산(H2SO4)이 사용된다.
상기 배터리는 각각 과산화납과 납으로 구성된 양극과 음극간의 전위차를 이용하여 전류 흐름을 형성하여 부하를 구동시키는 힘을 발생시킨다. 여기서 상기 전해액은 배터리의 케이싱 내부에서 고정되는 극판의 높이보다 높게 채워진다.
상기 전해액은 상기 케이싱 내측에 주입후 일정시간이 경과되면, 배터리의 충전과 방전이 반복되어 사용되는 동안 비중에 따라서 낮은 비중을 갖는 전해액이 상층, 높은 비중을 갖는 전해액이 하층으로 가라앉는 성층화가 이루어진다.
이와 같은 종래의 성층화는 비중에 따라서 층별 분리상태를 의미하며, 이는 상하간 대류작용이 없는 상황에서 비중차이에 의해 발생되는 일반적인 현상이다.
그러나 전해액은 극판군이 액유동을 억제하는 역할을 하여 상하간 전해액의 혼합이 원활하지 않아 성층화가 발생된다. 즉, 종래의 배터리는 전해액 성층화로 인하여 극판 조립체 상부의 저비중화를 초래하고, 고비중의 황산용액은 더 높은 농도를 갖고 있기 때문에 극판 하부의 부식을 촉진시키는 문제점이 있다.
또한, 종래의 배터리는 극판조립체가 위치한 배터리 아래쪽에 고비중 전해액으로 인하여 배터리의 단자 전압이 실제 충전 정도보다 높게 나타날 수 있으며, 이러한 과전압은 일정전압으로 충전전압을 조절하는 자동차 또는 기타 기계장치의 일반적인 충전방식에서 충전 부족을 가져올 수 있고, 충전부족상태에서의 지속적 사용 역시 극판의 황산화를 가속화시켜 수명을 단축 시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 종래에는 배터리의 내측에서 전해액의 이동에 따라 고비중 전해액과 저비중 전해액을 혼합하는 혼합장치를 제안하였다. 하지만, 이와 같은 종래의 배터리 혼합장치는 대형 차량(예를 들면, 대형 버스, 대형 트럭)의 경우에 배터리에 수용되는 전해액의 용량이 커지기 때문에 전해액의 혼합이 빠른 시간내에 이루어져야 된다.
하지만, 종래의 배터리 혼합장치는 배터리가 혼합되는 시간, 예를 들면, 상하로 이동되는 시간이 느리기 때문에 위와 같은 대용량의 배터리에 탑재될 경우에 고비중 전해액과 저비중 전해액의 혼합정도가 낮은 문제점이 있었다.
한국 특허공개공보 제10-2013-0122063호(2013.11.07) 한국 특허공개공보 제10-2017-0051036호(2017.05.11) 미국 특허등록공보 5,032,476(1991.07.16)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저비중과 고비중으로 분리되는 전해액의 유속을 향상시켜 빠른 시간내에 고비중 전해액과 저비중 전해액의 혼합이 가능한 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 대형 차량(버스 또는 트럭)에 탑재되는 대용량 배터리의 고비중 전해액과 저비중 전해액(B)을 혼합시켜줄 수 있는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 실시예는 배터리 케이스의 벽면과 극판 조립체 사이에 설치되어 관성에 따라 고비중 전해액을 상측으로 전달하고, 상측에서 혼합된 혼합 전해액을 하측으로 전달하는 유로가 형성되는 가이드 판과, 관성에 따라 가이드 판에 형성된 유로를 통하여 유입된 고비중 전해액과 상측에 유입되는 저비중 전해액을 혼합 또는 혼합된 혼합 전해액을 배출시키는 적어도 하나의 혼합 컨테이너를 포함하고, 혼합 컨테이너는 가이드 판의 상단에서 저비중 전해액 및 고비중 전해액이 혼합되는 공간을 이루고, 관성에 따라 저비중 전해액의 유입 또는 혼합 전해액을 배출시키도록 하나 이상의 유출입홈을 구비한 수용부 및 입구에 비하여 출구 폭이 좁게 형성되어 유출입홈을 통하여 유입된 저비중 전해액과, 가이드 판을 통하여 유입된 고비중 전해액을 혼합 컨테이너 내부에서 수평 방향으로 순환시켜 혼합 및 배출하는 복 수개의 순환로를 구비하는 미로부를 포함하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 전해액 혼합장치는 관성에 의하여 혼합장치내로 유입되는 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)들의 유속을 증가시킬 수 있어 전해액의 혼합이 빠른 시간 내에 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 관성에 의하여 상하로 이동되는 전해액의 유속을 증가시킬 수 있기에 대용량의 배터리에 적합한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 도시한 정면 사시도이다.
도 3은 도 2의 배면 사시도이다.
도 4는 도 2의 배면도이다.
도 5는 도 2의 측면도이다.
도 6은 도 2의 평면도이다.
도 7은 순환로를 도시한 도면이다.
도 8은 일방향에서 가해지는 운동에너지에 의해 높이 차가 발생된 예를 도시한 도면이다.
도 9는 저비중 전해액 및 고비중 전해액의 혼합과정을 도시한 평면도이다.
도 10은 고비중 전해액의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 11은 반대 방향에서 가해지는 운동에너지에 의해 높이 차가 발생된 예를 도시한 도면이다.
도 12는 혼합 전해액의 배출과정을 도시한 평면도이다.
도 13은 혼합 전해액이 가이드 판을 통하여 배출되는 과정을 도시한 사시도이다.
이하에서는 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않으며, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치(3)는 차량의 작동(예를 들면, 가속, 정속, 감속, 정지)에 따라 가해지는 관성에 의해 전해액을 혼합 및 배출시킨다.
여기서, 배터리는 케이스(4)와, 극판조립체(1)와, 스트랍(2)으로 이루어질 수 있다.
케이스(4)는 내측에서 전해액과 극판조립체(1) 및 스트랍(2)이 수용되는 공간을 형성한다. 이때 전해액은 하측에서 고비중 전해액(A), 상측에 저비중 전해액(B)이 분포한다.
극판조립체(1)는 다 수개의 양(+) 또는 음(-)의 극판들이 순차적으로 밀착되어 조립되고, 스트랍(2)은 양(+) 또는 음(-)의 극판들을 전기적으로 통전가능하도록 연결시킨다.
여기서, 케이스(4), 극판조립체(1) 및 스트랍(2)은 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 그 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 전해액 혼합장치(3)는 위와 같은 극판조립체(1)와 케이스(4)의 벽면 사이에서 설치되어 관성에 따라 이동되는 전해액을 혼합하여 배출시킨다. 예를 들면, 도 1의 (a)를 참조하면, 전해액은 관성에 의해 일방향으로 힘이 가해지면, 상측에 분포된 저비중 전해액(B)이 전해액 혼합장치(3)의 상부로 유입되고, 하측에 분포된 고비중 전해액(A)이 케이스(4) 벽면 사이에 형성되는 유로를 통하여 상부로 이동된다.
이때, 배터리 케이스(4) 내부는 이와 같은 관성에 의한 운동에너지로 인하여 전해액 혼합장치(3)로 전해액들이 유입되면서 높이 차가 발생 된다. 따라서 전해액 혼합장치(3)는 관성에 의해 이동되는 고비중 전해액(A)과 상측에서 유입된 저비중 전해액(B)을 혼합시킨 뒤에 높이 차를 해소하기 위하여 전해액을 배출시킨다.
또한, 전해액 혼합장치(3)는 위와 같이 높이 차를 해소하는 과정에서 혼합된 전해액을 배출하되, 높이 차가 해소되고 전해액이 수평면을 이루게 되면 내부에 혼합된 전해액을 수용한 상태가 된다.
이후, 전해액은, 도 1의 (b)를 참조하면, 다른 방향으로 운동에너지가 가해지면서 도 1의 (a)와 다른 방향으로 전해액이 이동되어 반대측이 높아지는 높이 차가 발생된다. 이때, 혼합 전해액은 높이 차가 발생 되면서 상측과 하측으로 빠르게 배출된다.
아울러, 다른 방향의 운동에너지가 해소되면, 도 1의 (b)의 높이 차가 해소되도록 전해액이 이동된다. 이때, 전해액은 높이 차가 해소되는 과정에서 전해액 혼합장치(3)로 유입된다.
즉, 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치(3)는 관성에 따라 발생된 전해액의 높이 차 및 이를 해소하는 과정에서 고비중과 저비중 전해액(B)을 혼합 및 배출시키는 과정을 반복할 수 있다.
아울러, 본 발명은 위와 같은 높이 차의 발생 및 해소과정에서 종래에 비하여 많은 양의 고비중 전해액(A)과 저비중 전해액(B)을 혼합하기 위하여 하측에서 이동되는 고비중 전해액(A)의 유속을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치를 도시한 정면 사시도, 도 3은 배면 사시도, 도 4는 배면도, 도 5는 측면도, 도 6은 평면도, 도 7은 순환로를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치(3)는 케이스(4) 벽면과의 사이에 유로를 형성하는 가이드 판(100)과, 전해액을 혼합시키는 적어도 하나의 혼합 컨테이너(200), 혼합 컨테이너(200) 사이를 연결 및 지지하는 연결 컨테이너(300)와, 가이드 판(100)에서 유속을 증가시키는 가이드바(400)를 포함한다.
가이드 판(100)은 직립된 판넬로서 케이스(4) 벽면과의 사이에 하측의 고비중 전해액(A)이 상부로 이동되는 유로와 혼합 컨테이너(200)에서 혼합된 혼합 전해액(C)을 하측으로 이동시키는 유로를 형성한다. 여기서 고비중 전해액(A)의 상부 이동 유로와 혼합 전해액(C)의 하부 이동 유로는 동일하거나 별개로 형성될 수 있다.
아울러 가이드 판(100)은 중심부에서 연결 컨테이너(300)로 고비중 전해액(A)을 이동시키도록 하측 중심부에 절개 형성된 절개구(110)를 포함할 수 있다. 절개구(110)는 가이드 판(100)의 하측 중심부에서 절개되어 하측의 고비중 전해액(A)이 이동되는 통로를 형성한다.
아울러, 절개구(110)는 배터리의 극판조립체(1)들을 접착시키기 위하여 주입되는 핫멜트(HOT MELT)에 의한 잔여물, 또는 케이스(4) 벽면의 돌출구성등에 의한 저항을 방지하기 위한 목적으로 설치될 수 있다.
예를 들면, 절개구(110)는 케이스 벽면에 돌출되는 장치 또는 핫멜트(HOT MELT) 잔여물등이 존재할 경우에 이를 수용하는 공간을 형성할 수 있다. 즉, 가이드 판(100)이 케이스(4) 벽면과 극판조립체(1) 사이에 삽입될 시에 케이스 벽면에 돌출부가 존재할 경우에 이를 절개구에 의해 형성된 공간에 수용함에 따라 가이드 판의 삽입시에 케이스 벽면의 돌출부분에 의한 저항을 해소할 수 있다.
혼합 컨테이너(200)는 가이드 판(100)의 상부에서 고비중 전해액(A)과 저비중 전해액(B)이 혼합될 수 있도록 유입된 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)이 순환되는 유로를 형성한다.
상세히 설명하자면, 혼합 컨테이너(200)는 가이드 판(100)의 상단에서 절곡된 바닥면(213)을 이루고, 양측 벽면으로 이루어진 공간을 형성하는 수용부(210)와, 수용부(210)의 내측에서 전해액을 순환시키는 미로부(220)와, 수용부(210)의 전면에서 경사지도록 연장된 경사벽(230)과, 상측의 저비중 전해액(B)의 유입 또는 혼합 전해액(C)을 배출시키는 유출입홈(240)을 포함한다.
수용부(210)는 직립된 가이드 판(100)의 상단에서 절곡된 바닥면(213)과, 양측에서 공간을 구획하는 한 쌍의 구획벽(211)과, 바닥면(213)에서 상향된 단을 이루는 상향단(214)과, 구획벽(211)에서 연장되어 미로부(220)와 순환로를 형성하는 연장벽(212)을 포함한다.
구획벽(211)은 상호 이격된 한 쌍으로서 그 사이에 미로부(220)가 형성되는 공간을 구획한다. 이때, 구획벽(211)은 끝단부가 케이스(4)의 벽면으로 돌출되면서 그 사이에 유로를 구획한다.
즉, 하측의 고비중 전해액(A)은 구획벽(211) 사이에 형성되는 유로를 통하여 미로부(220)가 형성된 수용부(210)로 이동된다.
상향단(214)은 바닥면(213)에서 상향되는 단을 이루어 미로부(220)를 지지한다. 여기서, 상향단은 바닥면(213)에서 상향되는 단을 이루기에 극판조립체(1)의 상단에서 스트랍(2)에 밀착될 수 있는 형상을 갖는다.
예를 들면, 스트랍(2)은 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 극판조립체(1)의 상면에서 복 수개의 양 또는 음이 극판들을 전기적으로 통전 가능하게 연결시킨다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 스트랍(2)이 연결된 극판조립체(1)와의 설치가 용이하도록 스트랍 및 극판조립체의 형상과 연계된 형상을 갖도록 상향단(214)을 형성한다. 이와 같은 연계구조는 케이스(4) 내에 혼합장치(3)의 설치를 용이하게 할 수 있다.
연장벽(212)은 한 쌍의 구획벽(211)중 외측에 위치된 일측 구획벽(211a)에서 절곡된 단을 이루도록 연장된다. 여기서 연장벽(212)은 미로부(220)와 이격되도록 직립되어 그 사이에 전해액이 이동되는 순환로를 형성한다. 아울러 연장벽(212)은 상향단(214)의 외벽으로서 형성된다.
경사벽(230)은 연장벽(212)과 타측의 구획벽(211b)에 의해 수용부(210)의 바닥면(213)에서 연장되는 상향단(214)의 끝단에서 상향 경사지도록 연장된다. 이때, 경사벽(230)은 연장벽(212)의 단부와 타측 구획벽(211b)의 단부와 이격된 상태에서 경사지도록 상향됨에 따라 유출입홈(240)을 형성한다.
유출입홈(240)은 경사벽(230)의 단부들과, 연장벽(212) 및 타측 구획벽(211b)의 단부 사이에 이격된 홈으로서 상측의 저비중 전해액(B)의 유입 및 혼합 전해액(C)을 배출시킨다.
미로부(220)는, 도 6 및 도 7을 참조하면, 수용부(210)에서 상호 마주보는 위치에서 직립된 한 쌍의 미로벽(221, 222)과, 한 쌍의 미로벽 사이에서 입출구를 형성하는 순환구(223)로 구성된다.
한 쌍의 미로벽(221, 222)은 일측의 구획벽(211a) 및 연장벽(212)과 이격되어 연장되는 제1미로벽(221)과, 타측 구획벽(211b)과 이격되어 연장되는 제2미로벽(222)을 포함한다.
제1미로벽(221)은 제1순환로(251), 제2미로벽(222)은 제2순환로(252), 제1미로벽(221)과 제2미로벽(222) 사이에 제3순환로(253)가 형성된다.
제1순환로(251) 내지 제3순환로(253)는 관성의 방향에 따라 순환되는 전해액에 차이가 있다. 즉, 전해액들이 유입되는 방향으로 관성이 가해지면, 제1순환로(251)와 제2순환로(252)는 유출입홈(240)을 통하여 유입된 저비중 전해액(B)을 제3순환로(253)로 순환시키고, 제3순환로(253)는 가이드 판(100)을 통하여 유입된 고비중 전해액(A)을 제1순환로(251)와 제2순환로(252)로 순환시킨다. 즉, 제1순환로(251)와 제2순환로(252)는 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)을 혼합시킨 뒤에 제3순환로(253)로 배출시켜 고비중 전해액과 혼합 전해액을 혼합시킨다.
이와 같이 혼합된 혼합 전해액(C)은 관성이 반대 방향으로 작용하거나, 상술한 관성에 의한 높이 차가 해소되는 과정에서 배출된다.
즉, 또한, 반대의 경우에는 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)이 혼합된 혼합 전해액(C)을 외부로 배출시키도록 순환시킨다. 예를 들면, 제1순환로(251)와 제2순환로(252)는 유출입홈(240), 제3순환로(253)는 가이드 판(100)으로 혼합 전해액(C)을 안내한다.
제1미로벽(221)과 제2미로벽(222)의 구성은 동일함에 따라 제1미로벽(221)을 예로 들어 설명한다.
제1미로벽(221)은 일측의 구획벽(211a)과 이격된 협벽(221a)과, 협벽(221a)에서 절곡된 전환벽(221b)과, 전환벽(221b)에서 절곡된 확장벽(221c)을 포함한다.
협벽(221a)은 바닥면(213)에서 직립되어 경사진 방향으로 연장된다. 협벽(221a)은 경사지도록 연장되되, 일측의 구획벽(211a)과의 간격이 가이드 판(100)측(출구측)으로 갈수록 점차 좁아지도록 형성되어 제1순환로(251)(또는 제2순환로(252))의 출구를 형성한다.
전환벽(221b)은 협벽(221a)의 끝단에서 절곡된다. 이때, 전환벽(221b)은 구획벽(211)에서 연장벽(212)으로 연결되는 형상과 일치되도록 형성된다. 이와 같은 형상은 협벽(221a) 또는 확장벽(221c)을 통하여 유입된 전해액의 방향을 전환시킬 수 있도록 제1순환로(251)를 형성하기 위함이다.
확장벽(221c)은 전환벽(221b)에서 연장벽(212)과 일치되는 방향으로 절곡 및 연장되어 제1순환로(251)(또는 제2순환로(252))의 입구를 형성한다. 여기서 확장벽(221c)은 협벽(221a)과 구획벽(211), 전환벽(221b)과 구획벽(211) 사이의 간격보다 확장된 간격을 갖는다. 아울러, 확장벽(221c)의 끝단은 경사벽(230)과 이격되도록 형성되어 제3순환로(253)를 통하여 유입되는 고비중 전해액(A)의 유속을 증가시킨다. 또한, 확장벽(221c)의 끝단은 경사벽(230)과 이격된 상태로 형성됨에 따라 유출입홈(240)과 연통될 수 있다.
여기서, 제1미로벽(221)과 제2미로벽(222)에 의해 형성되는 제1순환로(251) 및 제2순환로(252)는 상술한 바와 같이 출구측(협벽(221a)과 구획벽(211) 사이)이 가장 좁은 간격을 갖기에 유속을 증가시킬 수있다.
아울러, 제3순환로(253)는 가이드 판(100)이 연결되는 입구측에 비하여 순환구(223)에 해당되는 출구측의 간격이 점차 좁아지도록 형성됨에 따라 고비중 전해액(A)의 유속을 증가시킬 수 있다. 또한, 제3순환로(253)에서 제1순환로(251), 제3순환로(253)에서 제2순환로(252)로 유입되는 고비중 전해액(A) 또는 혼합 전해액(C)은 확장벽(221c)과 경사벽(230)과의 좁은 간격을 통과하면서 유속이 더 증가될 수 있다.
가이드바(400)는, 도 3과 도 4 및 도 7을 참조하면, 구획벽(211)의 양 단부 사이의 가이드 판(100) 일면에서 상하 방향으로 연장형성되어 제1가이드 유로(510)와 제2가이드 유로(520)를 구획한다. 예를 들면, 가이드바(400)는 가이드 판(100)의 하단에서 연결 컨테이너(300)측 반대 방향으로 경사지도록 연장된다.
따라서, 제1가이드 유로(510)는 시작지점(가이드 판(100) 하단)에서 바닥면(213)에 이르는 끝지점(제3순환로(253)의 입구)까지 점차 확장되도록 형성되고, 제2가이드 유로(520)는 반대로 점차 축소된다. 이와 같은 유로의 차이는 하측의 고비중 전해액(A)을 제3순환로(253)를 통하여 제1순환로(251) 또는 제2순환로(252)로 전달시키기 위한 것이다. 즉, 하측에서 혼합 컨테이너(200)로 이동되는 고비중 전해액(A)은 제3순환로(253)에 연장되도록 형성된 제1가이드 유로(510)를 통하여 보다 많은 양이 이동될 수 있도록 확장시켰다.
또한, 제2가이드 유로(520)의 상측은 제1순환로(251)의 시작지점에 인접하게 위치되어 있고, 그 폭이 점차 좁게 형성됨에 따라 제2가이드 유로(520)를 통하여 이동되는 고비중 전해액(A)의 유속을 증가시킨다. 이와 같이 유속이 증가된 고비중 전해액(A)은 제1순환로(251)에서 빠져나오는 혼합 전해액(C)과 부딪쳐서 제3순환로(253)로 이동되도록 유도할 수 있다.
즉, 제2가이드 유로(520)는 하측에서 이동되는 고비중 전해액(A)의 유속을 증가시켜 제1순환로(251)에서 빠져나오는 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)이 혼합된 혼합 전해액(C)의 흐름 방향을 제3순환로(253)측으로 유도한다.
이와 같은 구조에 따라서, 하측의 고비중 전해액(A)은 제1가이드 유로(510)와 제2가이드 유로(520)를 통하여 혼합 컨테이너(200)의 제3순환로(253)로 이동되어 제1순환로(251)와 제2순환로(252)에서 유출입홈(240)을 통하여 유입된 저비중 전해액(B)과 혼합 및 순환된다.
연결 컨테이너(300)는, 도 2와 도 3 및 도 6을 참조하면, 양측의 혼합 컨테이너(200) 사이에서 하측에서 유입된 고비중 전해액(A)을 수용하도록 복 수개의 공간을 구획하도록 형성된다.
예를 들면, 연결 컨테이너(300)는 제1혼합 컨테이너(200)와 제2혼합 컨테이너(200') 사이에서 상호 이격된 제1측벽(341)과 제2측벽(342)이 형성되어 제1 내지 제3연결부(310~330)를 구획한다. 이때 제1 내지 제3연결부(310~330)는 가이드 판(100)에서 수평 절곡된 바닥면(313)이 형성되어 제1혼합 컨테이너(200)의 타측 구획벽(211b)과 제1측벽(341) 사이로 연장되어 전면을 형성하는 제1연결벽(351)과, 제1측벽(341)과 제2측벽(342) 사이로 연장되어 제2연결부(320)의 전면을 형성하는 제2연결벽(352)과, 제2측벽(342)과 제2혼합 컨테이너(200')의 타측 구획벽(211b') 사이에 연장되어 전면을 이루는 제3연결벽(353)으로 구획될 수 있다.
여기서, 제1측벽(341)과 제2측벽(342)은 단부가 가이드 판(100)의 일면에 돌출되어 절개구(110)를 통하여 유입된 고비중 전해액(A)이 이동되는 유로를 형성한다. 즉, 제1측벽(341)은 제1혼합 컨테이너(200)의 타측 구획벽(211b)과의 사이에서 제1연결부(310)로 연결되는 유로를 형성한다. 또한, 제1측벽(341)과 제2측벽(342)은 상호 이격되어 제2연결부(320)로 절개구(110)를 통하여 유입된 고비중 전해액(A)이 이동되는 유로를 형성한다.
마찬가지로 제2측벽(342)과 제2혼합 컨테이너(200')의 타측 구획벽(211b')은 그 사이가 이격되어 절개구(110)에서 제3연결부(330)로 연결되는 유로를 형성한다.
또한, 제1연결벽(351)과 제3연결벽(353)은 단면이 수평방향으로 일치된 위치에서 형성되었으나, 제2연결벽(352)은 제1연결벽(351) 및 제3연결벽(353)에 비하여 후방측에 배치된다. 즉, 제2연결벽(352)은 제1연결벽(351)과 제3연결벽(353) 사이에서 함몰된 홈을 이루도록 배치된다.
또한, 제1연결부(310)와 제1혼합 컨테이너(200)는 단차 형성되고, 제3연결부(330)와 제2혼합 컨테이너(200')는 단차 형성된다.
이와 같은 단차 형성 및 함몰된 홈 형상의 구조는 극판조립체(1)의 상면에서 연결되는 스트랍(2)과의 배치를 고려한 것이다. 예를 들면, 스트랍(2)은 'ㄴ'자 형으로 형성되어 케이스(4)의 상면에 형성된 양과 음의 극주에 각각 연결되도록 버스바 또는 기타 통전 장치가 연결된다. 따라서, 통상 한 쌍의 스트랍(2)이 이격된 상태에서 상호 마주보는 위치로 극판들의 상면에 조립될 경우에 제1연결부(310)는 일측의 스트랍에 연계되고, 제3연결부(330)는 타측의 스트랍(2)에 연계되어 설치될 수 있다.
또한, 절개구(110)는 상술한 바와 같이 고비중 전해액(A)의 유입통로로서의 역할과 함께 극판조립체(1)를 케이스(4)내에 고정시키기 위하여 주입되는 핫멜트(HOT MELT)가 케이스(4) 벽면에 잔류되었을 경우를 대비하기 위한 목적을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 핫멜트(HOT MELT)는 통상적으로 케이스(4) 벽면의 지정된 위치에서 주입되어 바닥면(213)에서 경화된다. 따라서, 핫멜트(HOT MELT)가 케이스(4) 벽면을 통하여 주입됨에 따라 케이스(4) 바닥면(213)으로 완전히 유입되지 않고, 벽면에 잔류되는 경우가 발생될 수 있다. 이때, 가이드 판(100)이 극판조립체(1)와 케이스(4) 벽면 사이로 삽입될 경우에 케이스(4) 벽면에 잔류된 핫멜트(HOT MELT)로 인하여 삽입이 용이하지 않는 경우가 발생될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 사항을 미연에 방지하고자, 핫멜트(HOT MELT)가 주입되는 위치나 지점을 고려하여 절개구(110)를 형성한 것이다. 즉, 본 발명은 핫멜트(HOT MELT)가 주입되는 지점과 위치를 고려하여 절개구(110)를 형성함에 따라 핫멜트(HOT MELT) 잔류에 의한 걸림 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통하여 달성되는 전해액의 혼합작용을 도 8 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 8은 일방향에서 가해지는 운동에너지에 의해 높이 차가 발생된 예를 도시한 도면, 도 9는 저비중 전해액(B) 및 고비중 전해액(A)의 혼합과정을 도시한 평면도, 도 10은 고비중 전해액(A)의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 배터리의 전해액은, 예를 들면, 차량의 정지 또는 정속 주행 상태에서 가속될 경우에 도시된 바와 같이 관성에 따라 일방향으로 가해지는 운동에너지에 의해 높이 차가 발생된다.
따라서, 상측의 저비중 전해액(B)은 유출입홈(240)을 통하여 제1혼합 컨테이너(200)와 제2혼합 컨테이너(200')로 유입되고, 하측의 고비중 전해액(A)은 관성에 의해 제1가이드 유로(510) 및/또는 제2가이드 유로(520)를 통하여 제1혼합 컨테이너(200)와 제2혼합 컨테이너(200')로 유입된다.
이때, 저비중 전해액(B)은 유출입홈(240)을 통하여 혼합 컨테이너(200)의 내부로 유입되면서 제1순환로(251)와 제2순환로(252)로 이동된다.
또한, 고비중 전해액(A)은 제1가이드 유로(510)를 통하여 제3순환로(253)로 유입된 후, 제1순환로(251)와 제2순환로(252)로 분기된다. 이때, 고비중 전해액(A)은 확장벽(221c)의 단부와 경사벽(230) 사이의 좁은 공간을 통하여 방향이 전환되면서 제1순환로(251) 및 제2순환로(252)로 유입된다. 따라서, 고비중 전해액(A)은 넓은 공간에서 좁은 간격을 통하여 이동됨에 따라 유속이 증가된다.
그러므로 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)은 제1순환로(251)와 제2순환로(252)에서 혼합된다.
또한, 제1순환로(251)와 제2순환로(252)에서 혼합된 혼합 전해액(C)은 입구보다 좁은 간격을 갖도록 형성된 제1순환로(251)와 제2순환로(252)의 출구(협벽(221a)과 구획벽(211) 사이)를 통하여 토출되어 제3순환로(253)로 유입된다. 따라서 혼합 전해액(C)은 2차로 유속이 증가되어 고비중 전해액(A)과 2차로 혼합되는 과정을 거친다.
즉, 본 발명은 고비중 전해액(A)과 저비중 전해액(B)이 한 쌍의 미로벽(221, 222)에 의해 생성되는 제1순환로(251) 내지 제3순환로(253)를 순환하면서 혼합된다.
이후, 고비중 및 저비중 전해액(A, B)은 관성에 의한 일방향의 운동에너지가 해소되면, 도 8과 같은 높이 차가 해소되는 과정에서 혼합 컨테이너(200)에서 혼합된 혼합 전해액(C)을 배출시킨다. 이때, 혼합 전해액(C)은 혼합장치(3)측 높이가 낮아지면서 외부로 배출되다가 수평면을 이루면 시점에서 혼합 컨테이너(200)의 내부에 수용된다.
이와 같이 혼합 컨테이너(200)의 내부에 수용된 혼합 전해액(C)은 반대 방향의 운동에너지가 가해지면서 반대로 높이 차가 발생되는 과정에서 배출되고, 그 높이 차가 해소되는 과정에서 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)이 내부로 유입된다. 이는 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 11은 반대 방향에서 가해지는 운동에너지에 의해 높이 차가 발생된 예를 도시한 도면, 도 12는 혼합 전해액(C)의 배출과정을 도시한 평면도, 도 13은 혼합 전해액(C)이 가이드 판(100)을 통하여 배출되는 과정을 도시한 사시도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 배터리의 고비중 및 저비중 전해액(A, B)은 반대 방향의 관성이 가해지면 운동에너지에 의하여 혼합장치(3)측의 높이가 낮아지는 높이 차가 발생된다. 이때, 제1혼합 컨테이너(200)와 제2혼합 컨테이너(200')의 내부에 잔류된 혼합 전해액(C)은 이와 같은 운동에너지에 의해 외부로 배출된다. 즉, 혼합 전해액(C)은 관성에 의해 수면의 높이가 점차로 낮아지는 동안에 유출입홈(240)을 통하여 배터리 내부 상측으로 배출되고, 제1가이드 유로(510) 및/또는 제2가이드 유로(520)를 통하여 하측으로 배출된다.
이후, 배터리에 가해진 관성이 해소되면, 높이 차가 해소되면서 혼합장치(3)측의 높이가 상승 되고 반대측이 낮아지게 된다. 이 과정에서 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)이 상술한 바와 같이 내부로 유입 및 순환과정을 거쳐 혼합된다.
즉, 본 발명에 따른 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치(3)는 운동에너지의 방향에 따라서 저비중 전해액(B)과 고비중 전해액(A)을 혼합하고, 반대 방향의 운동에너지가 가해지면 혼합된 전해액을 외부로 배출시킨다.
이중에서 전해액의 혼합은 유로의 간격을 조절하여 유속을 증가시킴에 따라 짧은 시간 동안 많은 양의 전해액을 혼합시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 극판조립체 2 : 스트랍
3 : 혼합장치 4 : 케이스
A : 고비중 전해액 B : 저비중 전해액
C : 혼합 전해액 100 : 가이드 판
110 : 절개구 200, 200' : 혼합 컨테이너
210 : 수용부 211 : 구획벽
211a : 일측 구획벽 211b : 타측 구획벽
212 : 연장벽 213 : 바닥면
220 : 미로부 221, 222 : 미로벽
221a, 222a : 협벽 221b, 222b : 전환벽
221c, 222c : 확장벽 223 : 순환구
230 : 경사벽 240 : 유출입홈
251 : 제1순환로 252 : 제2순환로
253 : 제3순환로 300 : 연결 컨테이너
310, 320, 330 : 연결부 341, 342 : 측벽
351, 352, 353 : 정면벽 400 : 가이드바
510 : 제1가이드 유로 520 : 제2가이드 유로

Claims (8)

  1. 배터리 케이스(4)의 벽면과 극판 조립체 사이에 설치되어 관성에 따라 고비중 전해액(A)을 상측으로 전달하고, 상측에서 혼합된 혼합 전해액(C)을 하측으로 전달하는 유로가 형성되는 가이드 판(100); 및
    관성에 따라 가이드 판(100)에 형성된 유로를 통하여 유입된 고비중 전해액(A)과 상측에 유입되는 저비중 전해액(B)을 혼합 또는 혼합된 혼합 전해액(C)을 배출시키는 하나 이상의 혼합 컨테이너(200);를 포함하고,
    혼합 컨테이너(200)는
    가이드 판(100)의 상단에서 저비중 전해액(B) 및 고비중 전해액(A)이 혼합되는 공간을 이루고, 관성에 따라 저비중 전해액(B)의 유입 또는 혼합 전해액(C)을 배출시키도록 하나 이상의 유출입홈(240)을 구비한 수용부(210); 및
    입구에 비하여 출구 폭이 좁게 형성되어 유출입홈(240)을 통하여 유입된 저비중 전해액(B)과, 가이드 판(100)을 통하여 유입된 고비중 전해액(A)을 혼합 컨테이너(200) 내부에서 수평 방향으로 순환시켜 혼합 및 배출하는 복 수개의 순환로(251~253)를 구비하는 미로부(220);를 포함하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  2. 제1항에 있어서, 복 수개의 순환로는
    수용부(210)의 일측 구획벽(211a)과의 사이에서 이격되는 제1미로벽(221)에 의한 제1순환로(251);
    수용부(210)의 타측 구획벽(211b)과의 사이에서 이격되는 제2미로벽(222)에 의한 제2순환로(252); 및
    가이드 판(100)에 형성된 유로와 연결되도록 제1미로벽(221)과 제2미로벽(222) 사이에서 연장되는 제3순환로(253);를 포함하고,
    제1순환로(251) 및 제2순환로(252)는 입구측이 유출입홈(240)과 제3순환로(253)의 출구측에 각각 연통되고, 출구측이 제3순환로(253)의 입구측과 연통되어 유출입홈(240)을 통하여 전달되는 저비중 전해액(B)과, 제3순환로(253)를 통하여 전달되는 고비중 전해액(A)을 혼합한 뒤에 제3순환로(253)로 배출시키는 것을 특징으로 하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미로부(220)는
    수용부(210)의 일측 구획벽(211a)과 이격된 폭이 점차 증가되도록 연장되는 협벽(221a);
    협벽(221a)에서 절곡되어 연장되는 전환벽(221b); 및
    전환벽(221b)에서 전방으로 절곡되어 연장되어 수용부(210)의 전면과 이격된 끝단을 이루는 확장벽(221c);을 포함하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가이드 판(100)의 유로는
    수용부(210)의 양측 벽면에서 상하 방향으로 연장되고, 가이드 판(100)의 일면에서 케이스(4) 벽면측으로 돌출되는 단부들 사이에 형성되는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  5. 제1항에 있어서, 가이드 판(100)의 유로는
    가이드 판(100)의 일면에서 수용부(210)의 양측 벽면에서 각각 연장되어 상호 이격되도록 돌출된 단부들 사이에서 상하 방향으로 연장되는 가이드바(400)에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  6. 제5항에 있어서, 가이드 판(100)의 유로는
    가이드바(400)가 사선 방향으로 연장되어 일측에서 상향될 수록 그 폭이 확장되는 제1가이드 유로(510); 및
    가이드바(400)의 타측에서 상향될 수록 그 폭이 좁아지는 제2가이드 유로(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.

  7. 제1항에 있어서,
    가이드 판(100)의 상단에서 구획된 복 수개의 연결부를 구비하여 양측의 혼합 컨테이너(200)들 사이에 연결되는 연결 컨테이너(300);를 더 포함하는 것을 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.
  8. 제1항에 있어서, 수용부(210)는
    전면에서 상향된 경사면을 이루어 양측 벽면과 이격되도록 상향된 경사면을 이루어 그 사이에 유출입홈(240)을 형성하는 경사벽(230);을 더 포함하는 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치.


KR1020170106834A 2017-08-23 2017-08-23 전해액의 유속 증가가 가능한 배터리용 전해액 혼합장치 Active KR101916406B1 (ko)

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