KR102666289B1 - 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지에 관한 것이다.

Description

전해액 누출 방지가 가능한 납축전지{Lead-acid battery capable of preventing electrolyte leakage}

본 발명은 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지에 관한 것이다.

납축전지는 충전(charging)된 전기를 방전(discharge)에 의하여 공급하는 것이고 충전과 방전하는 과정을 허용된 횟수 동안 반복하므로 반복 재사용이 가능한 이차전지(secondary battery) 또는 축전지(이하, '납축전지'라 한다.)라고 한다.

납축전지는 양극과 음극 및 전해질(이하, '전해액'이라 한다.)로 사용되는 재료에 의하여 다양한 종류로 분류되고, 전극에 납을 사용하며 전해액으로는 황산을 사용하는 구성을 납축전지로 분류한다.

납축전지의 전극은 크게 양극과 음극용의 극판, 극주로 구분되고 각 전극을 물리적 및 전기적으로 구분하는 격리판 및 전해액을 포함하여 케이스에 수납 또는 수용하므로 내장하며, 충전과 방전 과정에서 발생되는 수소가스와 전해액이 증발하여 발생하는 가스를 배출하기 위하여 밀폐된 케이스에 가스 배기구를 구비하는 것이 일반적이다.

납축전지는 일례로, 화학반응식 PbO2 + H2SO4 ↔ PbSO4 + 2H2O의 가역반응을 통해 방전과 충전을 반복하는 원리로 동작하는 것으로, 생성된 전기는 방전하여 출력하고 입력된 전기는 충전하여 저장한다.

납축전지는 이산화납(PbO2)으로 만든 극판과 황산액(H2SO4) 성분의 전해액이 황산화 납(PbSO4)과 물(H2O)로 변화하는 화학작용을 이용하는 것으로, 황산화 납(PbSO4)과 물(H2O)로 변화할 때 전기를 생성 및 방출하고, 충전이 되는 경우에는 반대로 치환하는 작용을 반복하게 된다.

이러한 화학 반응식이 진행될 때마다, 납축전지 내부에서는 열이 발생하여 일부의 전해액이 증발하는 동시에 미량의 수소가스가 발생되므로 폭발 등의 방지를 위하여 생성된 가스를 외부로 배출하여야 한다.

또한, 차량용 납축전지는 차량이 이동하면서 발생하는 진동과 기울어짐에 여과 없이 노출되고 이때 가스 배기구를 통하여 전해액이 외부로 누출되지 않도록 하여야 한다.

종래 기술에 의한 것으로 납축전지 내부에서 발생한 가스를 외부로 배출하는 기술은 특허출원 제10-2000-72402호(2000 12 01)의 '자동차용 배터리의 증발가스 배출구조'와 특허출원 제10-2008-20115호(2008 05 29)의 '니켈-수소전지용 벤트 플러그' 등이 있다.

한편, 현재, 차량의 기능이 다양화되고 특화됨으로써, 납축전지도 특정 환경에 견뎌내기 위한 특수용 납축전지가 다양하게 개발되고 있다.

이에 따라 배터리의 기울어짐으로 인한 전해액 누액 방지로 발생되는 배터리 불량 발생, 차량 손상 및 쇼트, 본 네트 및 기타 주요 부품 부식 등을 개선할 필요가 있었다.

따라서, 본 발명인 납축전지용 전해액 누출 방지 구조를 제안하게 된 것이다.

대한민국 특허출원번호 제10-2000-72402호 대한민국 등록특허공보 제10-1220485호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지는,

납축전지의 전조를 이루는 셀(110)들의 상측 벽면에 각각 경첩(120)으로 부착되어 상측에 형성된 카바 주액구를 차단하는 다수의 회전형누액방지부(100);를 포함하여 구성됨으로써, 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지는,

납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 효과를 제공함으로써, 성능 및 품질 저하를 방지할 뿐만 아니라, 차량의 부식을 원천적으로 차단할 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 납축전지의 벤트홀 위치와 수평부의 위치를 나타낸 상부커버를 나타낸 예시도이다.
도 2는 납축전지의 내부에 보관된 황산 액이 이동되는 이동 경로를 나타낸 예시도이다.
도 3은 종래의 일반적인 납축전지가 기울어질 경우에 전해액이 누액되는 현상을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지를 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지가 기울어질 경우에 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주는 과정을 나타낸 개념도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지는,

납축전지의 전조를 이루는 셀(110)들의 상측 벽면에 각각 경첩(120)으로 부착되어 상측에 형성된 카바 주액구를 차단하는 다수의 회전형누액방지부(100);를 포함하여 구성됨으로써, 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 납축전지의 전조의 중앙을 기준으로,

좌측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 좌측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 하며,

우측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 우측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 회전형누액방지부(100)는,

기울어짐에 따라 전해액의 수위 상승 시, 부력에 의하여 90도 회전이 가능하도록 저밀도 고무, 저밀도 PET, 저밀도 실리콘, 저밀도 골판지 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 평상시, 회전형누액방지부(100)가 카바 주액구를 밀폐시키지 않아 기화된 황산 가스를 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 일반적인 납축전지의 벤트홀 위치와 수평부의 위치를 나타낸 상부커버를 나타낸 예시도이다.

도 2는 납축전지의 내부에 보관된 황산 액이 이동되는 이동 경로를 나타낸 예시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 납축전지의 벤트홀은 상부 커버(40)에 위치하게 된다.

이때, 납축전지 내부에 보관된 전해액, 예를 들어, 황산액은 장시간 사용에 의하여 극판에 불활성 물질이 많아지는 경우 납축전지의 성능이 크게 줄어들어 열이 발생한다.

이로 인하여 상부커버 측면에 존재하는 Vent Hole(20)을 통하여 황산 가스가 발생할 수 있는데 이는 전해액에 공존하는 H₂0 및 H₂SO₄가 열에 의해 반응함으로써, 가스가 외부로 유출될 수 있다.

심한 경우 외부로 유황 가스 냄새가 발생할 수도 있으며 이러한 황산가스가 발생할 때는 납축전지에 특히 가스발생은 납축전지 내부의 복배 현상까지 나타날 수 있고, 심한 경우 황산액의 누액도 발생할 수 있어 납축전지에 대한 성능 및 안정성에 큰 영향을 줄 수 있다.

특히, 납축전지가 약 90도 내지 180도 기울어져 일정 시간 동안 기울임 상태를 유지하게 되면 내부의 황산액이 외부로 유출되는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 효과를 제공함으로써, 성능 및 품질 저하를 방지할 뿐만 아니라, 차량의 부식을 원천적으로 차단할 수 있다는 효과를 제공한다.

도 3은 종래의 일반적인 납축전지가 기울어질 경우에 전해액이 누액되는 현상을 나타낸 개념도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 납축전지의 경우, 외부 충격에 의해 기울어질 경우에, 카바 주액구 방향으로 전해액이 이동하여 주액구를 타고 벤트홀을 통해 외부로 전해액이 누출되게 되는 것이다.

따라서, 전해액 누액으로 인하여 배터리 불량 발생, 차량 손상 및 쇼트, 본 네트 및 기타 주요 부품 부식 등을 야기하게 되었다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지를 간략하게 나타낸 개념도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지가 기울어질 경우에 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주는 과정을 나타낸 개념도이다.

도 3의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 개시하였고, 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명인 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지는,

납축전지의 전조를 이루는 셀(110)들의 상측 벽면에 각각 경첩(혹은 힌지부)으로 부착되어 상측에 형성된 카바 주액구를 차단하는 다수의 회전형누액방지부(100);를 포함하여 구성되게 되는 것이다.

즉, 전조를 이루는 셀들은 셀을 보관하기 위한 셀 보관영역이 각각 형성되게 되는데, 본 발명의 예시에서는 6개의 셀 보관영역을 형성하고 있으며, 각각의 셀 보관영역의 상측 벽면마다 회전형누액방지부(100)를 형성하게 되는데, 상측의 일측에는 경첩(혹은 힌지부)을 구성함으로써, 회전이 가능하도록 하였다.

따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 상기 회전형누액방지부가 부력에 의하여 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구(130)를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 것이다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 납축전지의 전조의 중앙을 기준으로,

좌측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 좌측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 하며,

우측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 우측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 좌측으로 기울어질 경우에 좌측으로 집중되는 전해액의 누출을 빠르게 방지할 수 있고, 우측으로 기울어질 경우에 우측으로 집중되는 전해액의 누출을 빠르게 방지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 어느 방향으로 기울어지든지 효율적으로 전해액 누출을 신속하게 방지하기 위한 구성인 것이다.

그리고, 상기 회전형누액방지부(100)는,

기울어짐에 따라 전해액의 수위 상승 시, 부력에 의하여 90도 회전이 가능하도록 저밀도 고무, 저밀도 PET, 저밀도 실리콘, 저밀도 골판지 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 전해액의 수위 상승시, 부력에 회전이 원활하게 가능하도록 저밀도의 재질로 형성하게 되는 것이다.

예를 들어, 저밀도 고무, 저밀도 PET, 저밀도 실리콘, 저밀도 골판지로 형성함으로써, 신속한 회전이 가능하도록 하는 것이다.

또한, 상기와 같은 구성을 통해, 평상시, 회전형누액방지부(100)가 카바 주액구를 밀폐시키지 않아 기화된 황산 가스를 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 기울어지기 전까지 평상시에는 회전형누액방지부(100)가 수직하게 형성되어 있기 때문에 카바 주액구를 막고 있지 않아 기화된 황산 가스를 벤트홀을 통해 외부로 배출할 수가 있게 됨으로써, 납축전지의 폭발을 방지할 수 있게 되는 것이다.

하기에서는 누액 외부 누출 여부를 확인하기 위하여 시험을 실시하였다.

납축전지 누액 방지를 위하여 SAEJ3060 차량용 배터리 규격으로 종래품과 본 발명의 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지(개선품)를 가지고 기울어짐 Test를 진행하였다.

아래 표 1은 35AH 용량의 납축전지에 20시간율 전류(35Ah/20Hr = 1.75A)로 정전류 5시간 충전한 후 12시간 대기 후, 기울기용 테스트기에 축전지를 고정시키고 0도 내지 90도 범위내에서 4시간 동안 반복적으로 실험한 결과이다.

상기의 시험결과 누액이 없어야 한다.

시험결과, 종래품 대비 개선품을 통해 기울어짐에 따른 누액이 방지됨을 확인할 수 있었다.

구분	종래품	개선품
기울임 결과	누액 발생	이상없음

결론적으로 본 발명은, 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 효과를 제공함으로써, 성능 및 품질 저하를 방지할 뿐만 아니라, 차량의 부식을 원천적으로 차단할 수 있다는 효과를 제공한다.

일반적으로 납축전지 내부에서 기울어짐으로 인하여 황산 누액에 따라 방폭필터 젖음 현상이 발생되면 황산액은 벤트홀로 누액이 발생된다.

이를 개선하기 위해 본 발명의 장치 구조를 개발하였다

위와 같은 본 발명의 장치 적용을 통해 누액으로 인한 배터리 불량 발생, 차량 손상 및 쇼트, 본네트 및 기타 주요 부품 부식을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

100 : 회전형누액방지부
120 : 경첩

Claims (4)

1. 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지에 있어서,
   납축전지의 전조를 이루는 셀(110)들의 상측 벽면에 각각 경첩(120)으로 부착되어 상측에 형성된 카바 주액구를 차단하는 다수의 회전형누액방지부(100);를 포함하여 구성됨으로써, 납축전지의 전조가 기울어져 전해액의 수위 상승시, 부력에 의하여 상기 회전형누액방지부가 카바 주액구 방향으로 회전하여 카바 주액구를 막아주어 납축전지의 전조에 보관된 전해액이 카바 주액구를 통해 벤트홀로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하며,
   상기 납축전지의 전조의 중앙을 기준으로,
   좌측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 좌측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 하며,
   우측에 위치한 셀들의 경우, 회전형누액방지부(100)가 정면에서 바라볼 경우에 우측 벽면에 형성되는 것을 특징으로 하며,
   상기 회전형누액방지부(100)는,
   기울어짐에 따라 전해액의 수위 상승 시, 부력에 의하여 90도 회전이 가능하도록 저밀도 고무, 저밀도 PET, 저밀도 실리콘, 저밀도 골판지 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하며,
   평상시, 회전형누액방지부(100)가 카바 주액구를 밀폐시키지 않아 기화된 황산 가스를 외부로 배출할 수 있게 되어 납축전지의 폭발을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 전해액 누출 방지가 가능한 납축전지.
   
   
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