KR101340378B1 - 산업용 배터리의 증류수 충진시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템은, 배터리가 장착된 기기에 배터리와 함께 탑재되며, 증류수가 저장되는 증류수 저장탱크와, 상기 증류수 저장탱크와 연결되어 증류수 저장탱크에 저장된 증류수를 배터리 측으로 공급하는 공급호스와, 상기 배터리에 장착되며 상기 공급호스와 연결되어 배터리내의 전해액 수위에 따라 배터리 측으로의 증류수공급을 선택적으로 차단하는 주입밸브를 포함하여 이루어진다.
상기 주입밸브는 상기 공급호스와 연결되는 연결포트와, 상기 연결포트의 하방에 구비되어 연결포트와 연결되는 주입구를 상단에 형성하며 하면이 개방된 형태로서 배터리 내부로 삽입되는 밸브하우징과, 상기 밸브하우징내에 내장되며 부력에 의해 상승하여 상기 밸브하우징의 주입구를 차단하거나, 중력에 의해 하강하여 상기 주입구를 개방하는 부력식 개폐수단을 포함하여 이루어진다.
상기 부력식 개폐수단은 상하방향으로 연통되는 다수개의 통수관로가 형성된 중공(中空)구조의 플로트와, 상기 플로트의 상단에 구비되어 상기 주입구를 막는 패킹마개를 포함하여 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템에 의하면 증류수 저장탱크가 배터리와 함께 기기에 탑재되는 특성상, 증류수의 충진작업이 지속적으로 이루어지며, 증류수 저장탱크의 수위를 확인하고 증류수 저장탱크에 증류수를 보충하는 간단한 작업만으로 증류수의 충진에 필요한 작업이 완료되므로 작업의 효율성이 향상된다는 이점이 있다.

Description

산업용 배터리의 증류수 충진시스템{Supplement system of Distilled water for Battery}
본 발명은 증류수의 충진을 필요로하는 산업용 배터리에 적용되어 충진 작업의 안정성과 효율을 높일 수 있는 증류수 충진시스템에 관한 것이다.
산업용 배터리는 2차 전지의 일종으로서, 내부에 양극판과 음극판이 삽입되고 전해액이 충진된 다수의 셀의 조합으로 이루어지며, 자동차를 비롯한 전동카트나 전동지게차 등의 운송기기에서 전력을 공급하기 위하여 많이 사용되고 있다.
이러한 산업용 배터리는 기본적으로 전해액에 침지된 양극판과 음극판 사이에서 일어나는 화학 반응에 의한 화학적 에너지를 이용하여 전력을 발생하는 방전과, 외부에서 공급되는 전기적 에너지에 의해 전해액을 황산화하는 충전을 반복하면서 지속적으로 사용하게 된다.
한편, 이러한 산업용 배터리를 이용하는 기기중에서 전동카트나 전동지게차의 경우에는 배터리에서 공급되는 전력을 주동력원으로서 사용하기 때문에 주기적으로 외부전력을 이용하여 배터리를 충전하는 작업을 필요로 할 뿐만 아니라, 배터리의 사용과정에서 화학 반응에 의하여 전해액에 포함된 물이 증발하여 전해액의 수위가 낮아지고 농도가 증가하기 때문에, 증류수를 충진함으로써 전해액의 수위와 농도를 조정해야 한다.
이를 위해 종래에는 배터리의 상면에 구비된 캡을 열고 작업자가 증류수를 직접 주입하는 방법을 사용하였는데, 이와 같은 종래의 방법에 의하면 증류수를 주입하는 과정에서 작업자가 육안으로 증류수의 충진량을 확인해야 하므로 작업자의 부주의 등으로 인하여 증류수가 넘치는 등의 현상이 발생하였다.
증류수가 넘쳐서 외부로 유출되면 황산성분인 전해액에 의해 작업자가 화상을 입거나 주변기기가 부식될 우려가 있기 때문에, 증류수가 넘치지 않도록 사용자가 많은 주의를 기울여야 하는 등, 작업이 번거롭고 위험하다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 작업자가 전해액의 수위를 수시로 점검하고, 수위가 정상치 보다 낮을 경우 주입작업을 행해야 하는데, 각각의 셀을 개방하여 전해액의 잔량을 확인하는 작업이 매우 번거롭기 때문에, 자칫 소홀하여 전해액의 수위를 확인하지 못하는 경우가 많다는 문제점도 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 배터리에 증류수를 용이하게 충진하기 위한 이른바 증류수 충진시스템이 안출되었다.
종래의 증류수 충진시스템은 그 일례로서, 도 1에 나타난 것과 같이 배터리(5)에 장착되는 다수개의 주입밸브(10)와, 상기 각 주입밸브(10)와 순차적으로 연결되는 공급호스(12)와, 상기 공급호스(12)를 통해 증류수를 공급하는 이른바 충진카트(14)를 포함하여 이루어져 있다.
여기서, 주입밸브(10)는 차단방식에 따라 플로트식과 압력반응식 등의 몇가지 종류로 나뉘어지는데, 이중에서 플로트식의 주입밸브(10)는 예시적으로 도 에 나타난 것과 같이 그 내부에 주입관로(10a)가 형성된 포트캡(101)과, 포트캡(101)에 장착되어 주입관로(10a)를 따라 오르내리도록 구비된 플로트(102)를 포함하여 이루어져 있다.
충진카트(14)는 증류수를 저장하는 탱크와 저장된 증류수를 가압하여 공급호스(12)를 통해 이송하는 펌프가 갖추어진 것으로서, 이동이 용이하도록 바퀴가 부착된 형태로 이루어지는 것이 일반적이다.
이와 같은 종래의 증류수 충진시스템에 의하면 배터리(5)의 각 셀 마다 주입밸브(10)가 장착된 상태에서, 충진카트(14)에서 공급된 증류수가 공급호스(12)를 통해 이송되어 주입밸브(10)를 통해 배터리(5)의 각 셀 내로 주입되며, 증류수가 주입됨에 따라 전해액의 수위가 높아져서 플로트(102)가 상승하게 되면, 플로트(102)에 의해 포트캡(101)의 주입관로(10a)가 막히게 됨으로써 증류수의 주입이 차단된다.
그리고, 여러개의 셀이 조합되어 구성된 배터리(5)의 구조특성상, 증류수 충진과정에서는 셀별로 증류수의 충진이 이루어지게 되며, 일측 셀의 충진이 완료되어 주입밸브(10)가 차단되면, 타측 셀의 충진이 이루어지는 과정이 순차적으로 진행되어 최종적으로 모든 셀의 충진이 이루어지게 된다.
한편, 이러한 종래의 증류수 충진시스템은 그 구조 및 기능적인 측면에서 있어서 몇가지 문제점을 가지고 있는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 산업용 배터리(5)는 전술한 바와 같이 다수개의 셀이 조합되어 이루어지며, 배터리(5)의 종류에 따라서 적게는 수개에서 많게는 수십개의 셀이 조합되므로, 하나의 배터리(5)에 대한 충진작업을 행하는 경우에도 수차례에서 수십차례에 걸쳐 주입밸브(10)를 장착하고, 또 충진을 마친후에 주입밸브(10)를 탈거하는 작업을 반복해야 한다.
따라서, 이러한 종래기술에 의하면 주입밸브(10)의 장착과 탈거에 따른 작업이 매우 번거롭다는 문제점이 있다.
그리고, 화학반응과정에서 전해액의 온도가 상승하는 특성상, 도 2에 나타난 것과 같이 플로트식의 주입밸브(10)가 적용된 충진시스템의 경우에는 플로트(102)가 주입관로(10a) 내에서 열변형되어 구부러지는 등의 이유로 포트캡(101)과 간섭됨으로써 전해액의 수위가 높아짐에도 불구하고 플로트(102)가 상승하지 않거나 느리게 반응하는 오작동이 유발될 수 있다.
이와 같이 플로트(102)의 오작동으로 인하여 주입밸브(10)의 차단기능이 제대로 이루어지지 않음으로써 증류수 주입과정에서 증류수가 넘치게 되는 현상이 발생하는 등의 문제점도 있다.
압력반응식의 주입밸브가 적용된 충진시스템은 주입밸브의 구조가 복잡하고 단가가 비싸기 때문에 결과적으로 시스템의 구성에 많은 비용이 소요된다는 문제점이 있다.(미도시)
더불어, 이와 같은 종래의 증류수 충진시스템을 사용함에 있어서는, 작업자가 배터리(5)의 전해액 수위를 수시로 점검하고, 수위가 정상치 보다 낮을 경우 주입작업을 행해야 하므로, 각각의 셀을 개방하여 전해액의 잔량을 확인하는 작업이 매우 번거로운 것은 기존과 다르지 않다고 볼 수 있다.
공개실용신안공보 20-2010-0011982호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리에 증류수를 충진하는 작업이 효율적이고 안정적으로 이루어지도록 하는 산업용 배터리의 증류수 충진시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템은, 배터리가 장착된 기기에 배터리와 함께 탑재되며, 증류수가 저장되는 증류수 저장탱크와, 상기 증류수 저장탱크와 연결되어 증류수 저장탱크에 저장된 증류수를 배터리 측으로 공급하는 공급호스와, 상기 배터리에 장착되며 상기 공급호스와 연결되어 배터리내의 전해액 수위에 따라 배터리 측으로의 증류수공급을 선택적으로 차단하는 주입밸브를 포함하여 이루어진다.
상기 주입밸브는 상기 공급호스와 연결되는 연결포트와, 상기 연결포트의 하방에 구비되어 연결포트와 연결되는 주입구를 상단에 형성하며 하면이 개방된 형태로서 배터리 내부로 삽입되는 밸브하우징과, 상기 밸브하우징내에 내장되며 부력에 의해 상승하여 상기 밸브하우징의 주입구를 차단하거나, 중력에 의해 하강하여 상기 주입구를 개방하는 부력식 개폐수단을 포함하여 이루어진다.
상기 부력식 개폐수단은 상하방향으로 연통되는 다수개의 통수관로가 형성된 중공(中空)구조의 플로트와, 상기 플로트의 상단에 구비되어 상기 주입구를 막는 패킹마개를 포함하여 이루어진다.
상기 플로트는 바닥부가 타부위보다 두껍게 형성된다.
상기 밸브하우징은 상기 전해액이 그 내부로 유입 가능함과 더불어 상기 플로트가 이탈되지 않도록 부분적으로 차단된 구조로 이루어진다.
상기 밸브하우징은 그 하단의 테두리를 따라 상기 플로트의 직경보다 내경이 작은 마감링부가 형성된 구조로 이루어진다.
상기 증류수 저장탱크는 저수된 증류수의 수위를 외부에서 육안으로 파악할 수 있도록 반투명 소재 또는 투명소재로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템에 의하면 증류수 저장탱크가 배터리와 함께 기기에 탑재되는 특성상, 증류수의 충진작업이 지속적으로 이루어지며, 증류수 저장탱크의 수위를 확인하고 증류수 저장탱크에 증류수를 보충하는 간단한 작업만으로 증류수의 충진에 필요한 작업이 완료되므로 작업의 효율성이 향상된다는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 종래기술에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템에 적용된 플로트식 주입밸브의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템에 적용되는 주입밸브의 구조를 나타낸 일부 절개사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템에 적용되는 부력식 개폐수단을 나타낸 절개사시도이다.
도 6a, 6b는 본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템의 주입밸브의 개폐작동을 나타낸 예시단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 도 3부터 도 6b 까지 참조로 하여 설명한다.
본 발명에 따른 산업용 배터리의 증류수 충진시스템은 도 3과 도 4에 나타난 것과 같이 배터리(5)가 장착된 기기(7)에 배터리(5)와 함께 탑재되는 증류수 저장탱크(40)와, 상기 증류수 저장탱크(40)와 연결되어 이에 저장된 증류수를 배터리(5) 측으로 공급하는 공급호스(30)와, 상기 배터리(5)에 장착되며 상기 공급호스(30)와 연결되어 배터리(5)내의 전해액 수위에 따라 배터리(5) 측으로의 증류수공급을 선택적으로 차단하는 주입밸브(20)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 증류수 저장탱크(40)에서 배터리(5) 측으로 증류수를 공급하는 방식은 그 원리에 따라 이른바 자연낙하방식과, 펌핑방식으로 나뉘어질 수 있다.
자연낙하방식은, 증류수 저장탱크(40)가 배터리(5) 보다 높은 위치에 배치되도록 함으로써, 증류수 저장탱크(40)에 저장된 증류수가 공급호스(30)를 통해 흘러내리도록 하는 것이며, 펌핑방식은 증류수 저장탱크(40)에 설치된 가압펌프(미도시)에 의해 증류수가 배터리(5) 측으로 가압 이송되도록 하는 것이다.
자연낙하방식이 적용되는 경우, 예시적으로 지게차와 같은 기기(7)의 경우에 있어서는 일반적으로 배터리(5)가 기기(7)의 중심저부에 배치되므로, 증류수 저장탱크(40)는 엔진후드(9)의 후측상면과 같이 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.(도 3 참조)
그리고, 상기 주입밸브(20)는 상기 공급호스(30)와 연결되는 연결포트(22)와, 상기 연결포트(22)의 하방에 구비되어 연결포트(22)와 연결되는 주입구(24a)를 상단에 형성하며 하면이 개방된 형태의 밸브하우징(24)과, 상기 밸브하우징(24)내에 내장되는 부력식 개폐수단으로 이루어진다.
상기 부력식 개폐수단은 도 5에 나타난 것과 같이 상하방향으로 연통되는 다수개의 통수관로(26a)가 형성된 중공(中空)구조의 플로트(26)와, 상기 플로트(26)의 상단에 구비되어 상기 주입구(24a)를 막는 패킹마개(28)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 플로트(26)는 대략 두터운 원기둥형태로서, 상단이 테이퍼(taper) 형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 직경이 밸브하우징(24)의 내경 보다 약간 작고, 후술된 바와 같이 마감링부(241)의 내경보다는 크게 이루어진다.
패킹마개(28)는 내산성(耐酸性)의 탄성소재로 이루어지고, 상기 플로트(26)는 바닥부(261)가 타부위보다 두꺼운 형태로 이루어진다.
상기 밸브하우징(24)은 상기 전해액이 그 내부로 유입 가능함과 더불어 상기 플로트(26)가 이탈되지 않도록 부분적으로 차단된 구조로 이루어지는데, 예시적으로는 상기 밸브하우징(24) 하단의 테두리를 따라 상기 플로트(26)의 직경보다 내경이 작은 마감링부(241)가 형성된 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 증류수 저장탱크(40)는 저수된 증류수의 수위를 외부에서 육안으로 파악할 수 있도록 반투명 소재 또는 투명 소재로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 증류수 충진시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 주입밸브(20)는 밸브하우징(24)이 배터리(5)의 내부로 삽입되는 형태로 배터리(5)에 장착되는데, 도 6a에 나타난 것과 같이 배터리(5) 내의 전해액의 수위가 정상수준인 경우에는 부력에 의해 떠오른 플로트(26)의 패킹마개(28)가 주입구(24a)를 막는 차단상태를 유지하게 되며, 차단상태에서는 증류수가 배터리(5) 내로 주입되지 않는다.
이어서, 도 6b에 나타난 것과 같이 배터리(5)의 사용에 따라 전해액이 증발되어 수위가 낮아지게 되면 플로트(26) 역시 높이가 낮아지게 됨으로써 패킹마개(28)가 주입구(24a)로부터 이격되어 주입구(24a)가 개방되는 개방상태가 된다.
개방상태에서는 증류수 저장탱크(40)에 저장된 증류수가 공급호스(30)를 통해 각각의 주입밸브(20)로 공급되고, 순차적으로 배터리(5)의 각 셀에 주입된다.
그리고, 다시 전해액의 수위가 정상수준에 도달하면 플로트(26)가 떠올라 패킹마개(28)가 주입구(24a)를 막는 차단상태가 됨으로써 증류수의 주입이 중단된다.
따라서, 본 발명에 의하면 증류수 저장탱크(40)가 배터리(5)와 함께 기기(7)에 탑재되고, 증류수가 배터리(5)로 지속적으로 공급되며, 주입밸브(20)에 의해 자동으로 차단되는 특성상, 작업자가 증류수 저장탱크(40)내의 증류수 수위를 관찰하여 증류수 저장탱크(40)에 증류수를 보충하는 작업만으로 증류수의 보충작업이 용이하게 이루어진다.
또한, 상기 증류수 저장탱크(40)가 반투명재질 또는 투명재질로 이루어지는 특성상, 작업자가 육안으로도 증류수 저장탱크(40)의 내의 수위를 용이하게 관찰할 수 있다.
본 발명에 의하면 주입밸브(20)를 구성하는 밸브하우징(24)과 부력식 개폐수단의 구조상 증류수의 주입 및 차단 기능의 안정성이 종래에 비해 향상되는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 의하면 전술한 바와 같이 플로트(26)가 밸브하우징(24)의 내부에 완전히 내장되며 플로트(26)의 형태가 두터운 원기둥형태로 이루어지는 특성상 종래와 같은 열변형에 의한 오작동의 우려는 거의 없다고 볼 수 있다.
더불어, 상기 플로트(26)는 바닥부(261)가 타부위보다 두껍게 형성되는 특성상, 플로트(26)의 무게가 하향 편중되기 때문에 플로트(26)가 승강하는 과정에서 기울어짐으로써 패킹마개(28)가 주입구(24a)를 정확하게 막지 못하거나, 반대로 밸브하우징(24)의 내면과 간섭되어 움직임이 원활하게 이루어지지 않는 현상이 적극적으로 방지된다.
또한, 플로트(26)와 밸브하우징(24) 내면 사이의 간격이 넓지는 않지만, 주입구(24a)를 통해 주입되는 증류수가 플로트(26)와 밸브하우징(24) 내면 사이의 간극 뿐만 아니라, 플로트(26)에 형성된 통수관로(26a)를 통해서도 흘러내리기 때문에 증류수의 주입작동이 원활하게 이루어진다.
그리고, 밸브하우징(24)의 하단에 형성된 마감링부(241)에 의해 플로트(26)가 받쳐지기 때문에 증류수 주입과정에서 플로트(26)와 밸브하우징(24) 내면 사이 간극으로 유입된 증류수는 그 흐름이 약간 정체되는데, 이와 같이 흐름이 정체되는 증류수는 플로트(26)와 밸브하우징(24) 내면 사이에서 일종의 윤활액의 역할을 함으로써 플로트(26)의 움직임이 부드럽게 이루어지게 된다.
20: 주입밸브 22: 연결포트
24: 밸브하우징 241: 마감링부
24a: 주입구 26: 플로트
26a: 통수관로 28: 패킹마개
30: 공급호스 40: 증류수 저장탱크

Claims (7)

  1. 배터리가 장착된 기기에 배터리와 함께 탑재되며, 증류수가 저장되는 증류수 저장탱크와,
    상기 증류수 저장탱크와 연결되어 증류수 저장탱크에 저장된 증류수를 배터리 측으로 공급하는 공급호스와,
    상기 배터리에 장착되며 상기 공급호스와 연결되어 배터리내의 전해액 수위에 따라 배터리 측으로의 증류수공급을 선택적으로 차단하는 주입밸브
    를 포함하여 이루어지며;

    상기 주입밸브는
    상기 공급호스와 연결되는 연결포트와,
    상기 연결포트의 하방에 구비되어 연결포트와 연결되는 주입구를 상단에 형성하며 하면이 개방된 형태로서 배터리 내부로 삽입되는 밸브하우징과,
    상기 밸브하우징내에 내장되며 부력에 의해 상승하여 상기 밸브하우징의 주입구를 차단하거나, 중력에 의해 하강하여 상기 주입구를 개방하는 부력식 개폐수단
    을 포함하여 이루어지고;

    상기 부력식 개폐수단은
    상하방향으로 연통되는 다수개의 통수관로가 형성된 중공(中空)구조의 플로트와, 상기 플로트의 상단에 구비되어 상기 주입구를 막는 패킹마개를 포함하여 이루어지며,

    상기 플로트는 바닥부가 타부위 보다 두껍게 형성되고,

    상기 밸브하우징은
    상기 전해액이 그 내부로 유입 가능함과 더불어 상기 플로트가 이탈되지 않도록 그 하단의 테두리를 따라 상기 플로트의 직경보다 내경이 작은 마감링부가 형성된 부분 차단 구조로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 산업용 배터리의 증류수 충진시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증류수 저장탱크는 저수된 증류수의 수위를 외부에서 육안으로 파악할 수 있도록 반투명 소재 또는 투명소재로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 산업용 배터리의 증류수 충진시스템.
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