KR20090003284A

KR20090003284A - 액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법

Info

Publication number: KR20090003284A
Application number: KR1020087023825A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 스기모토; 마사야 야노; 다이이치 스기타
Original assignee: 아쿠아훼아리 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2009-01-09
Also published as: US20090004512A1; WO2007102342A1; EP2006018A9; TWI413550B; CN101394920B; EP2006018A2; TW200744757A; EP2006018A4; CN101394920A

Abstract

물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량(定量)으로 송출할 수 있는 액체 정량 배출 장치를 제공한다. 물이 수용되는 액체 수용 용기(2)와, 액체 수용 용기(2)로부터 물을 배출하는 물 도출관(11)과, 압축 공기를 수용하는 기체 수용 용기(1)와, 기체 수용 용기(1) 내의 압축 기체를 액체 수용 용기(2) 내로 공급하는 도입관(6)을 구비하고, 액체 수용 용기(2) 내의 액체에 압축 공기를 작용시킴으로써, 물 도출관(11)으로부터 정량의 물을 배출 가능하도록 구성하였다.

Description

액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법{LIQUID CONSTANT-RATE EMITTING APPARATUS AND METHOD OF LIQUID CONSTANT-RATE EMISSION}

본 발명은, 소량의 액체를 정량(定量)으로 공급할 수 있는 액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법에 관한 것이다.

연료 전지는, 다른 발전 시스템에 비하면 발전 효율이 높고, 대기를 오염시키는 물질을 생성하지 않는다는 점에서 주목되고 있는 에너지원이다. 수소 공급형의 연료 전지에서는, 발전을 행하게 하기 위해, 캐소드에 공기(산소)를 공급하고, 애노드에 수소를 공급한다. 수소는 애노드에서의 촉매 반응에 의해 수소 이온 및 전자로 되어, 수소 이온은 전해질 내를 이동하고, 음극의 촉매 반응에 의해 산소와 반응하여 물로 된다. 한편, 전자는 외부 회로로 전해져 음극으로 이동한다. 이 전자의 이동에 의해 전기 에너지가 발생하게 된다.

이상과 같이, 연료 전지에는 수소 등의 연료를 공급할 필요가 있다. 여기서 수소를 발생시키기 위한 장치가 여러 가지 알려져 있고, 예를 들면, 일본 특허출원 공개번호 2004-63127호 공보나 일본 특허출원 공개번호 2004-59340호 공보에 개시되어 있다. 이들은 모두 탄화수소를 분해함으로써 수소를 발생시키는 것이다. 이들 선행 기술에 있어서의 수소 발생 장치는, 원통형의 열공급기와 동일하게 원통형 의 반응기에 의해 구성되어 있다.

또한, 일본 특허출원 공개번호 2004-149394호 공보에 개시되어 있는 수소 가스 발생 유닛은, 물(반응액에 상당)을 수용하기 위한 탱크와, 물과의 화학반응에 의해 수소를 생성하는 금속(수소 발생제(發生劑)에 상당)을 수용하는 반응 용기와, 이 반응 용기에 근접 배치되는 가열 수단과, 탱크에 수용된 물을 반응 용기에 도입하기 위한 도입관과, 반응 용기에서 생성한 수소 및 미반응의 물을 탱크 내에 도입하는 복귀관과, 탱크 내의 수소 및 물을 배출하는 배출관을 구비하고 있다. 그리고, 탱크의 물을 반응 용기에 도입하기 위해 펌프를 사용하고 있고, 이로써, 물을 반응 용기에 공급하는 양을 제어하고 있다. 반응 용기는, 장치 본체 내에 수용되고, 가열 수단에 의해 밀착 유지된다. 이로써, 반응 용기 내에 도입된 물이 가열되어 수증기로 되는 동시에, 반응 용기 내의 수소 가스를 발생시키기 위한 반응을 촉진시키는 것이 가능하다.

상기와 같은 수소 발생 장치에 있어서, 물을 반응 용기 내에 보내는 양을 일정하게 제어하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들면, 다량의 물을 보내면 필요 이상의 수소 가스가 발생한다는 문제가 있다. 물의 이송량을 제어(제한)하는 데는, 펌프를 사용하는 것이 바람직하지만, 펌프를 수용하는 스페이스나 구동하는 기구가 필요해지므로, 비용 상승이나, 장치의 대형화의 원인으로 된다. 특히, 수소 발생 장치를 노트북, PDA, 휴대 전화기 등의 휴대 기기에 내장하는 경우 등은, 가능한 한 소형화를 실현할 수 있는 구성이 요구된다. 즉, 펌프를 이용하지 않아도 물을 공급할 수 있도록 한 소형의 액체 공급 장치를 구비한 수소 발생 장치가 요구되고 있다. 또한, 휴대 기기용의 수소 발생 장치의 경우는, 물을 반응 용기 내에 보내는 양도 매우 소량(예를 들면, 1시간당 2 ~ 3cc)이며, 이러한 소량의 물을 정량으로 보낼 수 있도록 한 구성이 요구된다.

또한, 물을 수용부에 수용하는 경우에, 예를 들면, 수용부의 상하가 역의 상태로 되었다고 해도, 그 자세와 관계없이 물을 정량으로 보낼 수 있도록 한 구성도 요구된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그 과제는, 물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량으로 송출할 수 있는 액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 과제는, 물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량으로 송출하는 것이 가능하고, 또한 자세에 영향을 받지 않고 액체를 송출할 수 있는 액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치는,

액체가 수용되는 액체 수용 용기와,

액체 수용 용기로부터 액체를 배출하는 액체 배출로와,

압축 기체를 수용하는 기체 수용 용기와,

기체 수용 용기 내의 압축 기체를 액체 수용 용기 내로 공급하는 기체 공급로를 구비하고,

액체 수용 용기 내의 액체에 압축 기체를 작용시킴으로써, 액체 배출로로부터 액체를 정량으로 배출할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의한 액체 정량 배출 장치의 작용 및 효과를 설명한다. 이 장치는 액체가 수용되는 액체 수용 용기와, 압축 기체가 수용되는 기체 수용 용기를 구비하고 있으며, 이들은 기체 공급로에 의해 연결되어 있다. 액체 수용 용기 내의 액체는, 액체 배출로로부터 배출(송출)되지만, 그 배출 작용을 행하게 하기 위해, 압축 기체를 액체에 대하여 작용시킨다. 압축 기체를 작용시킴으로써, 액체 수용 용기 내의 액면에 균일하게 압력을 작용시키도록 할 수 있어, 소량이라도 액체 배출로로부터 액체를 정량으로 배출시킬 수 있다. 배출량은, 압축 기체에 의한 압력값 등에 따라 조정할 수 있다. 그 결과, 물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량으로 송출할 수 있는 액체 정량 배출 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 액체 수용 용기 내를 구획하도록 설치되는 가동(可動) 격벽부를 구비하고, 이 가동 격벽부에 의해 구획된 한쪽에 액체를 수용하고, 다른 쪽에 압축 기체를 도입하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 압축 기체를 작용시키는 경우, 액면에 직접 작용시키는 것이 아니라, 가동 격벽부를 통하여 작용시킨다. 이로써, 액면 전체를 보다 균일하게 가압할 수 있어 소량의 액체를 정량으로 배출할 수 있다.

본 발명에 관한, 기체 공급로에는, 기체 공급량을 제어하는 제어 기구가 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 제어 기구를 설치함으로써, 기체 공급량을 제어할 수 있으므로 액체에 대하여 작용시키는 압력값도 바꿀 수가 있다. 이로써, 액체 배출로로부터 송출할 액체의 양을 조정할 수 있다.

본 발명에 있어서, 액체는 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 액체 배출로로부터 배출되는 반응액은, 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이로써, 액체 수용 용기 내의 물을 반응 용기에 대하여 정량으로 공급할 수 있다.

또한, 매우 소량의 물이라도 일정량을 계속 공급할 수 있으므로, 반응 용기에 있어서 발생하는 수소 가스의 양도 적절해 지도록 제어할 수 있다. 따라서, 특히 휴대 기기용으로 사용되는 연료 전지 시스템에 있어서 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 액체 정량 배출 방법은,

액체 수용 용기에 수용되어 있는 액체에 대하여 압축 기체를 작용시키는 스텝과,

이 압축 기체의 작용에 의해 액체를 액체 수용 용기로부터 정량으로 배출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 구성에 의하면, 이미 설명한 바와 같이, 압축 기체를 작용시킴으로써, 액체 수용 용기 내의 액면에 균일하게 압력을 작용시키도록 할 수 있어 소량이라도 액체 배출로로부터 액체를 정량으로 배출시킬 수 있다. 배출량은, 압축 기체에 의한 압력값 등에 따라 조정할 수 있다. 그 결과, 물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량으로 송출할 수 있는 액체 정량 배출 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 액체는 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 액체 수용 용기로부터 배출되는 반응액이 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 매우 소량의 물이라도 일정량을 공급 계속할 수 있으므로, 반응 용기에 있어서 발생하는 수소 가스의 양도 적절해 지도록 제어할 수 있다.

본 발명에 관한 상기 또 하나의 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치는,

액체가 수용되는 액체 수용 용기와,

액체 수용 용기로부터 액체를 배출하는 액체 배출로와,

압축 기체를 수용하는 기체 수용 용기와,

기체 수용 용기 내의 압축 기체를 액체 수용 용기 내로 공급하는 기체 공급로와,

기체 공급로의 액체 수용 용기측 단부에 장착된 팽창성을 가지는 백(bag) 부재를 구비하고,

이 백 부재 내에 압축 기체를 공급하여 감으로써 액체 수용 용기 내에서 백 부재를 팽창시켜, 백 부재가 팽창된 체적분의 액체를 액체 배출로로부터 배출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 구성에 의한 액체 정량 배출 장치의 작용 및 효과를 설명한다. 이 장치는 액체가 수용되는 액체 수용 용기와, 압축 기체가 수용되는 기체 수용 용기를 구비하고 있으며, 이들은 기체 공급로에 의해 연결되어 있다. 액체 수용 용기 내의 액체는, 액체 배출로로부터 배출(송출)되지만, 그 배출 작용을 행하게 하기 위해, 압축 기체를 액체에 대하여 작용시킨다. 여기서, 기체 공급로의 액체 수용 용기측 단부에 백 부재가 장착되어 있고, 압축 기체는, 이 백 부재 내에 서서히 이송되어 간다. 백 부재는 팽창성을 가지고 있고, 압축 기체가 이송됨으로써 서서히 팽창해 간다. 액체 수용 용기 내에서 백 부재가 팽창함으로써, 그 팽창된 체적분의 액체가 액체 배출로로부터 배출된다. 이와 같이, 백 부재를 통하여 압축 기체를 작용시킴으로써, 액체 수용 용기 내의 액체에 균일하게 압력을 작용시키도록 할 수 있어, 소량이라도 액체 배출로로부터 액체를 정량으로 배출시킬 수 있다. 또한, 백 부재에 의해 액체에 압력을 작용시키기 때문에, 액체 정량 배출 장치의 자세와 관계없이, 액체에 대하여 같은 압력을 작용시킬 수 있다. 그 결과, 물 등의 액체를 액체 수용 용기로부터 송출하는 경우에, 그 양이 소량이었다고 해도 정량으로 송출하는 것이 가능하고, 또한 자세에 영향을 주는 일 없이 액체를 송출할 수 있는 액체 정량 배출 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 기체 공급로에는, 기체 공급량을 제어하는 제어 기구가 설치되는 것이 바람직하다.

이로써, 액체 수용 용기 내의 물을 반응 용기에 대하여 정량 공급할 수 있다.

또한, 매우 소량의 물이라도 일정량을 공급 계속할 수 있으므로, 반응 용기에 있어서 발생하는 수소 가스의 양도 적절해 지도록 제어할 수 있다. 따라서, 특히 휴대 기기용으로 사용되는 연료 전지 시스템에 있어서 바람직하게 사용할 수 있다.

액체 수용 용기에 수용되어 있는 액체에 대하여 기체 공급로를 통하여 압축 기체를 작용시키는 스텝과,

이 압축 기체의 작용에 의해 액체를 액체 수용 용기에 설치된 액체 배출로로부터 배출하는 스텝을 포함하고,

압축 기체를 작용시키는 스텝에서, 기체 공급로의 액체 수용 용기측 단부에 장착된 팽창성을 가지는 백 부재 내에 압축 기체를 공급하여 감으로써 액체 수용 용기 내에서 백 부재를 팽창시키고, 이 백 부재가 팽창된 체적분의 액체를 액체 배출로로부터 배출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

이 구성에 의하면, 이미 설명한 바와 같이, 백 부재를 통하여 압축 기체를 작용시킴으로써, 액체 수용 용기 내의 액체에 균일하게 압력을 작용시키도록 할 수 있어 소량이라도 액체 배출로로부터 액체를 정량으로 배출시킬 수 있다. 또한, 백 부재에 의해 액체에 압력을 작용시키기 때문에, 액체 정량 배출 장치의 자세와 관계없이, 액체에 대하여 같은 압력을 작용시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 2는 제2 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 3은 스프링식의 구성(비교예)을 나타낸 도면이다.

도 4는 실험 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5는 제3 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이 다.

도 6은 공기 주입부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 7은 제4 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 8은 제4 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 변형예를 나타낸 개념도이다.

도 9는 안전 밸브의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 10은 제5 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 11은 백 부재의 작용을 설명하는 도면이다.

도 12는 액체 정량 배출 장치를 뒤집은 상태를 나타낸 도면이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

(1) 기체 수용 용기

(2) 액체 수용 용기

(3) 반응 용기

(6) 도입관

(7) 밸브

(10) 수소 발생제

(11) 물 도출관

(12) 체크 밸브

(14) 가동 격벽부

(30) 체크 밸브

(33) 안전 밸브

(40) 냉각실

(B) 주입 밸브

(W) 수면

본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치 및 액체 정량 배출 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

<제1 실시예>

도 1은 제1 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 이 액체 정량 배출 장치는, 기체 수용 용기(1)와 액체 수용 용기(2)를 구비하고 있다. 기체 수용 용기(1)에는, 압축 공기가 수용된다. 그리고, 공기 대신에 질소 등의 다른 기체를 사용해도 된다. 기체 수용 용기(1)의 상벽면에 도입관(4)과 체크 밸브(5)가 형성되어 있고, 이 도입관(4)을 통하여 기체 수용 용기(1) 내에 공기가 도입된다. 도입되는 공기의 양은 예를 들면, 3cc 정도이며, 3기압 정도로 압축된 상태로 수용된다. 체크 밸브(5)로서는, 임의 타입의 것을 사용할 수 있고, 장치 전체의 소형화를 도모하는 점에서, 1차 측이 2차 측의 압력보다 클 때 개구(開口)되고, 작을 때는 폐구(閉口)되는 새부리형의 탄성 부재를 구비하는 체크 밸브가 바람직하다. 이 체크 밸브(5)는, 예를 들면, 더크빌이라고 하며, 각종의 것 이 시판되고 있다. 다른 장소에 사용되는 체크 밸브에 대해서도 마찬가지로 할 수 있다.

액체 수용 용기(2) 내에는 반응액으로서의 물이 수용된다. 이 물은, 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생시키는 반응액으로서 기능하는 것이며, 물 이외에 산이나 알칼리의 용액을 사용해도 된다. 액체 수용 용기(2) 내에 수용되는 물의 양도 3cc정도이다. 용기 벽면에는, 도입관(8)과 체크 밸브(9)가 설치되고, 이 도입관(8)을 통하여 액체 수용 용기(2) 내에 물을 도입할 수 있다.

기체 수용 용기(1)와 액체 수용 용기(2)는, 기체 공급로인 연통관(6)에 의해 연결되어 있고, 이 연통관(6)의 도중에는 밸브(7)가 설치되어 있다. 밸브(7)는, 이 연통관(6)을 통과하는 압축 공기의 양을 제어하는 제어 기구로서 기능하는 것이며, 기체 수용 용기(1) 내에 공기를 도입할 때는, 이 밸브(7)는 닫은 상태로 한다. 밸브(7)를 여는 것에 의해, 기체 수용 용기(1) 내의 공기가 액체 수용 용기(2) 내에 도입되어 수면(W)을 가압 작용한다.

반응 용기(3) 내에는 수소 발생제(10)가 수용되어 있다. 수소 발생제(10)로서는, 물 등의 반응액과 반응하여 수소 가스를 발생하는 금속, 예를 들면, Fe, Al, Mg, Zn, Si 등에서 선택되는 1종 이상의 금속의 입자나, 이들이 부분적으로 산화된 금속의 입자를 들 수 있다. 또한, 수소 발생제(10)는, 촉매 성분이나 알칼리토류 금속 산화물, 카본 블랙 등을 포함하는 것이라도 된다. 수소 발생제(10)는, 분말 상태라도 되고, 조립 또는 태블릿화한 것이라도 된다.

반응 용기(3)와 액체 수용 용기(2)는, 물 도출관(11)과 체크 밸브(12)에 의 해 연결되어 있다.

따라서, 압축 공기에 의해 가압되는 물은, 이 물 도출관(11)을 통하여 반응 용기(3) 내로 이송된다. 체크 밸브(12)를 설치함으로써, 도입된 물이 역류한, 반응 용기(3)에서 발생한 수소 가스가 액체 수용 용기(2) 측으로 침입하지 않도록 구성하고 있다. 가스 공급관(13)으로부터는, 반응 용기(3) 내에서 발생한 수소 가스가 배출되고, 도시하지 않은 연료 전지 셀에 공급되게 된다.

기체 수용 용기(1), 액체 수용 용기(2), 반응 용기(3)에 대하여는, 강도나 내식성(耐蝕性) 등을 고려하여, 적당한 금속 재료, 수지 재료, 유리 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 각 용기를 1부품으로 구성하거나, 복수개 부품으로 구성하거나에 대해서도 임의이다. 또한, 각 용기의 형상 및 크기에 대해서는, 사용 목적 및 사양 등에 따라, 적당히 정할 수 있다. 또한, 각 용기의 배치에 대해서도, 장치 전체의 크기 및 디자인 등을 고려하여 적당히 합리적인 배치 구성을 채용할 수 있다. 또한, 액체나 기체를 통과시키는 각 관에 대해서도, 적당한 금속 재료나 수지 재료로 형성할 수 있고, 필요에 따라 유연성을 가지는 재료를 선택해도 된다.

본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치에, 밸브(7)를 닫은 상태로 기체 수용 용기(1) 내에 압축 공기를 수용시켜, 그 후, 밸브(7)를 소정량 여는 것에 의해, 액체 수용 용기(2) 내에 압축 공기를 보낼 수가 있다. 이로써, 액체 수용 용기(2) 내의 물의 수면(W)이 압축 공기에 의해 가압되고, 이 가압 작용에 의해, 물 도출관(11)으로부터 물이 반응 용기(3) 내로 배출된다. 압축 공기에 의해 수면(W)을 가압하고 있으므로, 수면 전체에 걸쳐 균일하며 안정된 압력을 부여할 수 있게 되 어, 항상 일정량의 물을 물 도출관(11)으로부터 송출할 수 있다. 또한, 압축 공기에 의한 가압력을 작용시킴으로써, 1시간당 2 ~ 3cc의 소량이라고 해도, 정량을 안정적으로 송출할 수 있다. 물이 서서히 배출되어 감에 따라 수면(W)도 저하되고, 그만큼, 기체 수용 용기(1) 측으로부터 압축 공기가 액체 수용 용기(2) 내로 이송되게 된다.

<제2 실시예>

다음에, 제2 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1과 상이한 점을 중심으로 설명한다. 도 2에 있어서, 액체 수용 용기(2)의 내부에는, 액체 수용 용기(2) 내를 구획하도록 배치되는 가동 격벽부(14)가 설치되어 있다. 도시한 바와 같이, 가동 격벽부(14)는 수면(W) 상에 배치되고, 가동 격벽부(14)의 수면(W)과는 반대측의 면이 압축 공기에 의해 가압되는 구성으로 되어 있다. 이러한 가동 격벽부(14)를 설치함으로써, 보다 균일하게 수면(W)을 가압할 수 있고, 또한 안정된 상태로 물을 정량으로 배출할 수 있도록 된다.

가동 격벽부(14)는 플레이트 상태의 부재이며, 적당한 재료에 의해 형성할 수 있고, 예를 들면, 미끄럼성이 양호한 유리 등을 사용할 수 있다. 또한, 가동 격벽부(14)를 설치함으로써, 액체 수용 용기(2)의 자세가 상하가 역으로 되었다고 해도, 가동 격벽부(14)의 전체면을 압축 공기에 의해 가압하고 있으므로, 물이 뒤집히는 경우는 없다.

<실험 결과>

본 발명에 의한 구성의 효과를 확인하기 위해 실험을 행하였다. 본 발명에 대한 비교예로서, 스프링으로 가압하는 방식에 의해 실험을 행하였다. 스프링식의 구성도는 도 3에 나타낸 바와 같으며, 가동 격벽부(14)에 코일 스프링(20)이 작용하는 구성이다. 액체 수용 용기로부터는 1분당 0.04ml의 물이 배출하도록 밸브를 설정했다. 실험 결과를 도 4에 나타낸다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 스프링식의 경우는, 물의 배출량이 안정적이 아니고, 시간이 경과함에 따라 배출량이 감소하는 경향이 있다. 이에 대하여, 본 발명의 경우는, 시간의 경과와 관계없이, 대략 안정된 상태로 물이 배출되고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 소량의 물을 정량으로 송출할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

<제3 실시예>

다음에, 제3 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다. 제1 실시예, 제2 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 압축 공기를 기체 수용 용기(1)에 주입하기 위한 주입 밸브(B)의 구성을 설명한다. 휴대 기기에 사용하는 연료 전지용으로 액체 정량 배출 장치를 사용하는 경우, 액체 정량 배출 장치에는 소형화가 요구되고, 주입 밸브(B) 자체도 가능한 한 소형화하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용도의 경우, 주입되는 압축 공기는 2 ~ 3cc, 압력은 0.3 ~ 0.5MPa 정도이다.

주입 밸브(B)로서는, 가스 라이터에 가스를 주입하는데 사용되고 있는 밸브와 같은 구조의 것을 사용할 수 있다. 그 구성을 도 6에 나타내고, 도 6 (a)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고, (b)는 공기 주입을 위해 밸브가 열린 상태를 나타낸 다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 밸브 지지체(26)의 중심축을 따라 이동 가능한 가동 밸브체(21)가 설치되어 있고, 스프링(22)에 의해 닫는 방향으로 가압되고 있다. 가동 밸브체(21)의 내부에는 공기 통로(21a)가 형성되어 있다. 가동 밸브체(21)의 축방향 중앙부에는 홈(21b)이 형성되고, 실링 부재(23)가 결합되어 있다. 가동 밸브체(21)의 단부에는 공기 주입부(21c)가 설치된다. 가동 밸브체(21)는 밸브 커버(24)에 의해, 밸브 지지체(26)의 내부에 지지된다.

기체 수용 용기(1) 내에 압축 공기를 주입할 때는, 도 6 (b)에 나타낸 바와 같이, 공기 봄베(25)에 의해 가동 밸브체(21)가 가압되는 상태로 된다. 이로써, 가동 밸브체(21) 내의 공기 통로(21a)가 기체 수용 용기(1) 내부와 연통되는 상태로 되어, 공기를 주입할 수 있다.

다음에, 액체 수용 용기(2)와 반응 용기(3)의 격벽(2a)에 배치되는 체크 밸브(30)에 대하여 설명한다. 이 체크 밸브(30)로서 엄브렐러라는 것을 사용한다. 체크 밸브(30)는, 걸어맞춤부(31)와 우산부(雨傘部)(32)가 일체 성형된 고무제품이며, 압력에 따라 변형 가능하다. 걸어맞춤부(31)에 의해, 격벽(2a)에 형성된 걸어맞춤 구멍(2c)에 걸어맞추어진다. 또한, 걸어맞춤 구멍(2c)에 인접하여 연통공(2b)이 형성되어 있고, 이 연통공(2b)을 통하여 물이 반응 용기(3)로 공급된다. 즉, 압축 공기의 압력에 따라 수면(W)이 가압되면, 연통공(2b)을 통하여 우산부(32)를 변형시켜, 물이 반응 용기(3)에서 정량 공급된다.

<제4 실시예>

다음에, 제4 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 도 7을 참조하여 설명한다. 제3 실시예와 유사한 구조이며, 제3 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 이 실시예에서는, 격벽(2a)의 내부에 압력 퇴피 통로(2d)가 형성되어 있고, 이 통로(2d)의 일단부(2e)는 반응 용기(3)의 내부와 연결되고, 타단부(2f)는 외기와 연결되어 있다. 그리고, 이 타단부(2f)에는, 안전 밸브(33)가 압입되어 있다. 이것은, 물이 반응 용기(3) 내에 과잉으로 공급되어 수소가 다량으로 발생한 경우에, 압력을 피함으로써 장치의 안전성을 확보하는 것이다.

통로(2d)의 크기로서는, 예를 들면, 2.5mm 정도로 설정하고, 안전 밸브(33)로서는, 원추 사다리꼴로 성형된 실리콘 고무로 제작할 수 있다. 안전 밸브(33)는, 통로(2d)의 타단부(2f)에 압입함으로써 장착할 수 있고, 압력값의 크기로서는 0.5~ 2N 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

반응 용기(3)의 하부에는, 냉각실(40)이 형성되어 있고, 물이 침투된 면(綿)(41)(탈지면 등)이 수용되어 있다. 반응 용기(3)에서 냉각실(40)의 격벽(3a)에 연통공(3b)이 형성되어 있고, 반응 용기(3)에 있어서 발생한 수소 가스는, 이 연통공(3b)을 통하여 냉각실(40)에 공급되고, 냉각된 상태로 가스 공급관(13)으로부터 배출된다. 또한, 연통공(3b)을 커버하도록 부직포(42)가 형성되어 있고, 수소 발생제가 냉각실(40) 내로 떨어져 들어가는 것을 방지한다.

이상의 구성에 의하면, 반응 용기(3) 내의 압력이 높아지면, 안전 밸브(33)가 통로(2d)의 타단부(2f)로부터 탈락하여, 내부의 압력을 피할 수 있다. 이로써, 수소가 필요 이상으로 발생한 경우의 안전성을 확보한다. 안전 밸브(33)의 구성으 로서는, 본 실시예에서는 고무를 압입한다는 간단한 구성을 채용하고 있지만, 다른 구성에 의한 안전 밸브를 채용해도 된다. 예를 들면, 통로(2d)를 폐쇄하는 커버 부재와, 이 커버 부재에 의해 통로를 봉쇄하는 방향으로 가압하는 스프링을 설치하여 두고, 압력이 높게 되었을 때 이 스프링의 가압력에 저항하여 커버 부재를 여는 것에 의해, 압력을 피하도록 해도 된다. 또한, 본 실시예에서는 압력을 피하기 위한 통로(2d)를 격벽(2a)에 설치하고 있지만, 반응 용기(3)의 측벽면(3c)에 통로를 형성해도 된다.

다음에, 도 8에 의해, 고무제의 안전 밸브(33)의 다른 실시예를 설명한다. 도 8 (a)에서는, 안전 밸브(33)에 슬릿(33a)이 형성되어 있고, 내부의 압력이 상승한 경우, 슬릿(33a)이 열려 압력을 피할 수 있다. 도 8 (b)는 핀홀(33b)이 형성되어 있고, 마찬가지로 내부의 압력이 상승한 경우, 슬릿(33a)이 열려 압력을 피할 수 있다. 핀홀(33b)은, 예를 들면, 니들을 찔러 뽑는 것으로 형성할 수 있다. 도 8 (b)의 구조는, 한 번 동작하는 경우는 새로운 것으로 바꾸는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 냉각실(40) 내로의 물의 수용을 면(41)에 침투시키는 것으로 행하고 있지만, 이러한 면(41)을 사용하지 않고, 물을 직접 수용하도록 해도 된다. 이 경우, 물이 다른 영역으로 이동하지 않도록 적당히, 체크 밸브를 설치하는 것이 바람직하다.

다음에, 제4 실시예의 변형예에 대하여, 도 9에 의해 설명한다. 도 9 (a)는, 압력 퇴피 통로(2d)의 일단부를 물을 공급하기 위한 연통공(2b)에 설치하고 있다. 이 구성에 의하면, 반응 용기(3) 내의 압력이 높아진 경우는, 액체 수용 용 기(2)로부터 공급되는 물을 통로(2d)를 통하여 피하도록 할 수 있다. 도 9 (a)에서는, 1개의 연통공(2b)에 대하여만 통로(2d)를 설치하고 있지만, 다른 연통공(2b)에 대해서도 마찬가지로 통로(2d)를 설치해도 된다.

도 9 (b)는, 반응 용기(3)의 측벽면(3c)에 부분적으로 얇은 두께부(3d)를 형성한 구성예이다. 이 구성에 의하면, 반응 용기(3) 내의 압력이 높아지면, 이 얇은 두께부(3d)가 파괴됨으로써, 내부의 압력을 피할 수 있다.

<제5 실시예>

도 10은 제5 실시예에 관한 액체 정량 배출 장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 제4 실시예와 유사한 구조이며, 제4 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 이 액체 정량 배출 장치는, 기체 수용 용기(1)와 액체 수용 용기(2)와 반응 용기(3)와 냉각실(40)을 구비하고 있다. 기체 수용 용기(1)에는, 압축 공기가 수용된다. 그리고, 공기에 대신하여 질소 등의 다른 기체를 사용해도 된다. 기체 수용 용기(1)의 상벽면에 주입 밸브(B)가 형성되어 있고, 이 주입 밸브(B)를 통하여 기체 수용 용기(1) 내에 공기가 도입된다. 도입되는 공기의 양은 예를 들면 2 ~ 3cc 정도이며, 공기 압력은 0.3 ~ 0.5MPa 정도로 압축된 상태로 수용된다. 주입 밸브(B)로서는, 가스 라이터에 가스를 주입하는데 사용되고 있는 밸브와 같은 구조의 것을 사용할 수 있다.

체크 밸브(9)로서는, 임의의 타입의 것을 사용할 수 있고, 장치 전체의 소형화를 도모하는 점에서, 1차 측이 2차 측의 압력보다 클 때 개구되고, 작을 때는 폐구되는 새부리형의 탄성 부재를 구비하는 체크 밸브가 바람직하다. 이 체크 밸 브(9)는, 예를 들면, 더크빌이라고 하며, 각종의 것이 시판되고 있다. 다른 장소에 사용되는 체크 밸브에 대해서도 마찬가지로로 할 수 있다.

연통관(6)의 단부(6a)는, 액체 수용 용기(2) 내에 삽입되어 있고, 또한 이 단부(6a)에는 백 부재(15)가 견고하게 장착되어 있다. 따라서, 연통관(6)을 통하여 이송되는 압축 공기는, 이 백 부재(15)의 내부로 이송되어 백 부재(15)를 서서히 팽창시켜 간다. 따라서, 백 부재(15)는, 팽창성을 가지는 재료에 의해 제작된다. 백 부재(15)로서는, 예를 들면, 우레탄 수지 등의 열가소성 수지, 실리콘 고무 등의 열경화성 수지, 천연 고무 등을 사용하여 제작할 수 있다. 또한, 백 부재(15)는 팽창성을 가지고 이루이지므로, 비탄성체라도 된다. 밸브(7)를 여는 것에 의해, 기체 수용 용기(1) 내의 공기가 액체 수용 용기(2) 내에 도입되어 백 부재(15)가 팽창함으로써, 액체 수용 용기(2) 내의 물에 대하여 압력을 작용한다.

다음에, 액체 수용 용기(2)와 반응 용기(3)의 격벽(2a)에 배치되는 체크 밸브(30)에 대하여 설명한다. 이 체크 밸브(30)로서 엄브렐러라는 것을 사용한다. 체크 밸브(30)는, 걸어맞춤부(31)와 산부(32)가 일체 성형된 고무제품이며, 압력에 따라 변형 가능하다.

걸어맞춤부(31)에 의해, 격벽(2a)에 형성된 걸어맞춤 구멍(2c)에 걸어맞추어진다. 또한, 걸어맞춤 구멍(2c)에 인접하여 연통공(2b)(액체 배출로에 상당)이 형성되어 있고, 이 연통공(2b)을 통하여 물이 반응 용기(3)로 공급된다. 즉, 압축 공기의 압력에 따라 물에 압력이 작용하면, 연통공(2b)을 통하여 산부(32)를 변형시켜, 물이 반응 용기(3)에서 정량 공급된다.

반응 용기(3)의 하부에는 냉각실(40)이 형성되어 있고, 물이 침투된 면(41)(탈지면 등)이 수용되어 있다. 반응 용기(3)에서 냉각실(40)의 격벽(3a)에 연통공(3b)이 형성되어 있고, 반응 용기(3)에 있어서 발생한 수소 가스는, 이 연통공(3b)을 통하여 냉각실(40)에 공급되고, 냉각된 상태로 가스 공급관(13)으로부터 배출된다. 또한, 연통공(3b)을 커버하도록 부직포(42)가 형성되어 있고, 수소 발생제가 냉각실(40) 내로 떨어져 들어가는 것을 방지한다. 가스 공급관(13)으로부터는, 반응 용기(3) 내에서 발생한 수소 가스가 배출되고, 도시하지 않은 연료 전지 셀에 공급되게 된다.

기체 수용 용기(1), 액체 수용 용기(2), 반응 용기(3), 냉각실(40)에 대하여는, 강도나 내식성 등을 고려하여, 적당한 금속 재료, 수지 재료, 유리 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 각 용기를 1부품으로 구성하거나, 복수개 부품으로 구성하거나에 대해서도 임의이다. 또한, 복수개의 용기를 1부품으로 구성하도록 해도 된다.

본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치에 의하면, 밸브(7)를 닫은 상태로 기체 수용 용기(1) 내에 압축 공기를 수용시켜, 그 후, 밸브(7)를 소정량 여는 것에 의해, 액체 수용 용기(2) 내의 백 부재(15)에 압축 공기를 보낼 수가 있다. 백 부재(15)의 내부에는, 서서히 압축 공기가 이송되어가 백 부재(15)는 서서히 팽창한다. 팽창하여 가는 과정을 도 11 (a),(b),(c)에 나타낸다. 백 부재(15)가 팽창하여 감으로써, 팽창된 체적의 분만큼 액체 수용 용기(2)의 물이 반응 용기(3) 쪽으로 밀려 나오게 된다.

압축 공기에 의해 물을 가압하고 있으므로, 물 전체에 걸쳐 균일하며 안정된 압력을 부여할 수 있으므로, 항상 일정량의 물을 연통관(2b)으로부터 송출할 수 있다. 또한, 압축 공기에 의한 가압력을 작용시킴으로써, 1시간당 2 ~ 3cc의 소량이었다고 해도, 정량을 안정적으로 송출할 수 있다.

도 12는 액체 정량 배출 장치의 천지를 역으로 한 상태이지만, 이러한 경우라도, 백 부재(15)를 통하여 압축 공기에 의해 물을 균등하게 가압할 수 있으므로, 물을 정량 공급하는 능력에 대하여 어떠한 악영향도 미치지 않는다. 따라서, 본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치는, 장치의 자세와 관계없이 정량의 물을 공급할 수 있다.

<다른 실시예>

이상, 본 발명에 관한 액체 정량 배출 장치에 대하여, 각종의 실시예를 설명하였다. 이들 각 실시예에 있어서 채용되고 있는 구성은, 다른 실시예에 있어서도 적당히 채용할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 액체 정량 배출 장치(방법)의 용도로서 연료 전지를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고, 다른 용도에도 사용할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 반응 용기(3)로의 물의 공급은, 연통공(2b)과 안전 밸브(30)에 의해 행하고 있지만, 이에 대신하여, 도입관과 체크 밸브의 조합에 의해 액체 배출로를 구성해도 된다.

본 실시예에서는, 냉각실(4) 내로의 물의 수용을 면(綿)(41)에 침투시키는 것으로 행하고 있지만, 이러한 면(41)을 사용하지 않고, 물을 직접 수용하도록 해 도 된다. 이 경우, 물이 다른 영역으로 이동하지 않도록 적당히, 체크 밸브를 설치하는 것이 바람직하다.

Claims

액체가 수용되는 액체 수용 용기와,

상기 액체 수용 용기로부터 액체를 배출하는 액체 배출로와,

압축 기체를 수용하는 기체 수용 용기와,

상기 기체 수용 용기 내의 압축 기체를 상기 액체 수용 용기 내로 공급하는 기체 공급로

를 구비하고,

상기 액체 수용 용기 내의 액체에 압축 기체를 작용시킴으로써, 상기 액체 배출로로부터 액체를 정량(定量)으로 배출할 수 있도록 구성한, 액체 정량 배출 장치.
제1항에 있어서,

상기 액체 수용 용기 내를 구획하도록 설치되는 가동(可動) 격벽부를 구비하고, 상기 가동 격벽부에 의해 구획된 한쪽에 액체를 수용하고, 다른 쪽에 압축 기체를 도입하도록 구성한, 액체 정량 배출 장치.
제1항에 있어서,

상기 기체 공급로에는 기체 공급량을 제어하는 제어 기구가 설치된, 액체 정량 배출 장치.
제1항에 있어서,

상기 액체는 수소 발생제(發生劑)와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 상기 액체 배출로로부터 배출되는 반응액은 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되도록 구성되어 있는, 액체 정량 배출 장치.
액체 수용 용기에 수용되어 있는 액체에 대하여 압축 기체를 작용시키는 스텝과,

상기 압축 기체의 작용에 의해 액체를 액체 수용 용기로부터 정량으로 배출하는 스텝

을 포함하는, 액체 정량 배출 방법.
제5항에 있어서,

상기 액체는 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 상기 액체 수용 용기로부터 배출되는 반응액이 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되는 스텝을 포함하는 액체 정량 배출 방법.
액체가 수용되는 액체 수용 용기와,

상기 액체 수용 용기로부터 액체를 배출하는 액체 배출로와,

압축 기체를 수용하는 기체 수용 용기와,

상기 기체 수용 용기 내의 압축 기체를 액체 수용 용기 내로 공급하는 기체 공급로와,

상기 기체 공급로의 액체 수용 용기측 단부에 장착된 팽창성을 가지는 백(bag) 부재

를 구비하고,

상기 백 부재 내에 압축 기체를 공급하여 감으로써 상기 액체 수용 용기 내에서 백 부재를 팽창시키고, 상기 백 부재가 팽창된 체적분의 액체를 액체 배출로로부터 배출하도록 구성한, 액체 정량 배출 장치.
제7에 있어서,

상기 기체 공급로에는 기체 공급량을 제어하는 제어 기구가 설치된, 액체 정량 배출 장치.
제7에 있어서,

상기 액체는 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 상기 액체 배출로로부터 배출되는 반응액은 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되도록 구성되어 있는, 액체 정량 배출 장치.
액체 수용 용기에 수용되어 있는 액체에 대하여 기체 공급로를 통하여 압축 기체를 작용시키는 스텝과,

상기 압축 기체의 작용에 의해 액체를 액체 수용 용기에 설치된 액체 배출로로부터 배출하는 스텝

을 포함하고,

상기 압축 기체를 작용시키는 스텝에서, 상기 기체 공급로의 액체 수용 용기측 단부에 장착된 팽창성을 가지는 백 부재 내에 압축 기체를 공급하여 감으로써 상기 액체 수용 용기 내에서 백 부재를 팽창시키고, 상기 백 부재가 팽창된 체적분의 액체를 액체 배출로로부터 배출하도록 구성한, 액체 정량 배출 방법.
제10항에 있어서,

상기 액체는 수소 발생제와 반응하여 수소 가스를 발생하는 반응액이며, 상기 액체 수용 용기로부터 배출되는 반응액이 수소 발생제가 수용된 반응 용기에 공급되는 스텝을 포함하는, 액체 정량 배출 방법.