KR100452866B1 - 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치 - Google Patents

전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치에 관한 것으로서, 다수개의 연료 전지 셀이 적층되어 이루어지는 전기 자동차용 연료 전지 스택의 적층을 위한 가압을 실시하는 연료 전지 스택 적층장치에 있어서, 내측에 공간부가 형성되며 다수개의 폴부재가 길이 방향을 따라 설치된 프레임과, 상기 프레임의 길이 방향의 소정 위치에 설치되며 전기 자동차의 연료 전지 스택이 안착되는 승강 플레이트 부재와, 상기 프레임에 설치되어 상기 연료 전지 스택을 가압하는 피스톤 부재와, 상기 폴부재에 고정되는 클램핑 부재가 설치되는 지지부재, 상기 지지부재에 결합 길이의 조절이 가능하도록 결합되는 봉부재와, 상기 봉부재의 선단에 결합되고 상기 적층되는 연료 전지 스택의 측면에 접촉되어 적층시 비틀림을 방지하는 플레이트 부재로 구비된 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리로 구비된다.

Description

전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치{AN APPARATUS FOR PILING UP BATTERY STACK OF ELECTRIC AUTOMOBILE}
본 발명은 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 에너지원으로 사용되는 연료 전지 스택의 적층을 비틀림 없이 할 수 있는 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 동력원으로 사용되는 연료 전지 스택의 제조는 다수개의 연료 전지 셀의 적층으로 제조된다.
상기 연료 전지 스택은 소정의 체결도구를 이용하여 다수개의 연료 전지 셀 간에 일정한 체결압을 유지시켜야 한다.
이러한 다수개의 연료 전지 셀의 적층 및 체결방법의 하나는 도 1에 도시된 바와 같이, 공압 피스톤(1)을 이용하는 것이고, 또 다른 체결방법으로 토크렌치 등의 토크 발생기구를 이용한다.
상기 공압 피스톤을 이용한 연료 전지 셀의 적층 및 체결 방법은 공압 피스톤(1)을 이용하여 소정의 압력을 연료 전지 스택(3)에 부가한 후 볼트 및 너트를 이용하여 체결을 한다.
그리고, 상기 토크렌치를 이용한 연료 전지 스택의 적층 및 체결은 각각의 연료 전지 셀간을 볼트 및 너트를 이용하여 체결한 후 토크렌치를 이용하여 목적한 압력을 스택에 부가함으로써 체결을 실시한다.
그러나, 상기 공압 피스톤 및 토크렌치등의 압력을 받는 연료 전지 스택을 구성하는 가스켓 또는 가스 확산층은 비틀림 발생으로 정확한 배열이 이루어지지 않았을 경우, 뒤틀어지기가 쉽고, 이러한 뒤틀림으로 각 연료 전지 셀간의 체결압의 정확한 분배가 이루어지지 않아 접촉저항의 불균일로 인하여 각 연료 전지 셀 간에 전압 편차를 초래하게 되어 성능저하의 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 전기 자동차용 연료 전지 스택의 적층을 비틀어짐 없이 적층 후 체결할 수 있는 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 개략적으로 도시한 측 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 개략적으로 도시한 측면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 개략적으로 도시한 측면도.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선 단면도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치는, 다수개의 연료 전지 셀이 적층되어 이루어지는 전기 자동차용 연료 전지 스택의 적층을 위한 가압을 실시하는 연료 전지 스택 적층장치에 있어서, 내측에 공간부가 형성되며 다수개의 폴부재가 길이 방향을 따라 설치된 프레임; 상기 프레임의 길이 방향의 소정 위치에 설치되며 전기 자동차의 연료 전지 스택이 안착되는 승강 플레이트 부재; 상기 프레임에 설치되어 상기 연료 전지 스택을 가압하는 피스톤 부재; 및 상기 폴부재에 고정되는 클램핑 부재가 설치되는 지지부재, 상기 지지부재에 결합 길이의 조절이 가능하도록 결합되는 봉부재와, 상기 봉부재의 선단에 결합되고 상기 적층되는 연료 전지 스택의 측면에 접촉되어 적층시 비틀림을 방지하는 플레이트 부재로 구비된 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리로 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 클램핑 부재는 상기 지지부재의 양단에 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 클램핑 부재는,
상기 지지부재의 일측에 설치되며 상기 폴부재가 삽입될 수 있는 제1환형부재와, 상기 제1환형부재에 형성되는 암나사부에 결합되어 상기 봉부재에 접촉됨으로 클램핑하는 볼트 부재로 구비되는 볼트 클램핑 부재; 및 상기 지지부재의 타측에 설치되며 상기 폴부재가 삽입될 수 있도록 일측이 개구되며 볼트 부재가 개구된측에 설치된 제2환형부재와, 상기 제2환형부재의 내주면에 설치되는 고무부재로 구비된 고무 클램핑 부재로 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 봉부재의 외주면에는 나사부가 형성되어, 상기 지지부재에 형성되는 암나사부에 결합됨으로 결합길이의 조정이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지지부재는 사각형을 이루고, 상기 지지부재의 각 모서리부에는 상기 클램핑 부재가 각각 마련되어 상기 폴부재에 결합되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치(100)는, 전기 자동차용 연료 전지 스택을 이루는 다수개의 연료 전지 셀의 적층을 위한 가압을 실시하는 연료 전지 스택 적층장치에 있어서, 내측에 공간부가 형성되며 다수개의 폴부재(11)가 설치된 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 길이 방향에 선택적으로 설치되며 상기 연료 전지 스택(30)이 안착되는 승강 플레이트 부재(20)와, 상기 프레임(11)에 설치되어 연료 전지 스택(30)을 가압하는 실린더부재(40)와, 상기 폴부재(11)에 결합되는 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(50)를 구비한다.
상기 프레임(10)은 내부에 공간부가 형성되도록 마련되며, 이 공간부에는 폴부재(11)가 길이 방향을 따라 다수개 설치된다. 상기 프레임(10)에는 승강 플레이트 부재(20)가 설치된다.
상기 승강 플레이트 부재(20)는 프레임(10)의 길이 방향의 소정 위치에 선택적으로 설치 가능한 것으로서, 그 상면에는 연료 전지 스택(30)이 안착된다. 상기 프레임(10)에는 연료 전지 스택(30)을 가압하는 실린더부재(40)가 설치된다.
상기 실린더부재(40)는 프레임(10)의 상면에 설치되며, 로드부(41)가 연료 전지 스택(30)의 상부를 가압할 수 있도록 설치된다. 이에 따라, 상기 연료 전지 스택(30)을 이루는 각각의 연료 전지 셀에 압력을 가하여 적층할 수 있도록 하며, 상기 폴부재(11)에는 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(50)가 장착되어 연료 전지 스택(30)의 비틀림을 방지한다.
상기 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 폴부재(11)에 고정되는 클램핑 부재(51)(51')가 양단에 설치되는 지지부재(53)와, 지지부재(53)에 결합되는 길이의 조절이 가능하도록 결합되는 봉부재(55)와, 봉부재(55)의 선단에 결합되고 연료 전지 스택(30)의 측면에 접촉되어 비틀림을 방지하는 플레이트 부재(57)로 구비된다.
상기 지지부재(53)는 클램핑 부재(51)와 봉부재(11) 및 플레이트 부재(57)를지지하기 위한 부재를 말한다.
상기 클램핑 부재(51)(51')는 지지부재(53)의 일측에 설치되는 볼트 클램핑 부재(51')와, 지지부재(53)의 타측에 설치되는 고무 클램핑 부재(51)로 구비된다. 상기 볼트 클램핑 부재(51')는 폴부재(11)가 삽입될 수 있는 제1환형부재(59)와, 제1환형부재(59)에 형성되는 암나사부에 결합되어 폴부재(11)에 접촉됨에 의하여 클램핑하는 볼트 부재(52)로 구비된다. 상기 고무 클램핑 부재(51)는 지지부재(53)의 타측에 설치되며 폴부재(11)가 삽입될 수 있도록 일측이 개구되며 볼트 부재(54)가 개구된 측에 설치된 제2환형부재(56)와, 상기 제2환형부재(56)의 내주면에 설치되는 고무부재(58)로 구비된다.
상기 봉부재(55)의 외주면에는 나사부가 형성되어 있으며 그 선단에는 플레이트 부재(57)가 설치된다. 이에 따라, 상기 봉부재(55)는 지지부재(53)에 형성된 암나사부에 결합되어 나사부의 결합작용으로 결합 길이의 조정이 가능하며, 그 선단에 결합된 플레이트 부재(57)가 연료 전지 스택(30)의 측면을 지지할 수 있음으로써, 연료 전지 스택(30)의 적층시 비틀림을 방지한다.
이러한 구성으로 상기 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(50)는 폴부재(11)의 길이 방향의 소정의 위치에 클램핑 부재(51)(51')로서 결합될 수 있고, 봉부재(55)의 선단에 결합된 플레이트 부재(57)가 연료 전지 스택(30)의 측면에 접촉될 수 있도록 함으로써, 연료 전지 스택(30)의 적층시의 비틀림을 플레이트 부재(57)의 접촉을 통하여 방지할 수 있게 된다.
상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치의 작용을 설명한다.
먼저, 프레임(10) 내부공간에 다수개의 폴부재(11)를 설치하고, 상기 프레임 (10)의 상면에 실린더부재(40)를 설치한다.
그리고, 상기 프레임(10)의 길이 방향의 소정 위치에 승강 플레이트 부재 (20)를 설치하고, 이 승강 플레이트 부재(20)의 상면에 연료 전지 스택(30)을 안착시킨다.
다음, 상기 폴부재(11)의 소정의 위치에 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(50)를 설치함으로써, 연료 전지 스택(30)의 측면에 플레이트 부재(57)가 접촉됨으로 적층시 비틀림을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치(200)를 설명한다. 상기 도 2 및 도 3에 도시된 참조번호와 동일 참조번호는 동일기능의 동일 부재이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치 (200)를 구성하는 연료 전지 스택 비틀림 방지 어셈블리(210)의 지지부재(211)는 프레임(10)의 내부 공간에 위치할 수 있도록 사각형을 이룬다.
상기 지지부재(211)의 각 모서리부에는 클램핑 부재(51)가 각각 마련된다. 상기 클램핑 부재(51)는 볼트 클램핑 부재 또는 고무 클램핑 부재의 어느 하나로 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(210)는 각 클램핑 부재(51)로서 폴부재(11)에 견고하게 지지될 수 있으며, 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리(210)를 구성하는 플레이트 부재(57)가 연료 전지 스택(30)의 각 측면을 지지함으로써, 연료 전지 스택(30)의 비틀림을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리를 통하여 연료 전지 스택의 적층시의 비틀림을 방지하여, 연료 전지 스택의 성능향상의 효과를 갖는다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 다수개의 연료 전지 셀이 적층되어 이루어지는 전기 자동차용 연료 전지 스택의 적층을 위한 가압을 실시하는 연료 전지 스택 적층장치에 있어서,
    내측에 공간부가 형성되며 다수개의 폴부재가 길이 방향을 따라 설치된 프레임;
    상기 프레임의 길이 방향의 소정 위치에 설치되며 전기 자동차의 연료 전지 스택이 안착되는 승강 플레이트 부재;
    상기 프레임에 설치되어 상기 연료 전지 스택을 가압하는 피스톤 부재; 및
    상기 폴부재에 설치되는 지지부재와, 상기 지지부재의 일측에 설치되며 상기 폴부재가 삽입될 수 있는 제1환형부재와 상기 제1환형부재에 형성되는 암나사부에 결합되어 상기 봉부재에 접촉됨으로 클램핑하는 볼트 부재로 구비되는 볼트 클램핑 부재 및 상기 지지부재의 타측에 설치되며 상기 폴부재가 삽입될 수 있도록 일측이 개구되며 볼트 부재가 개구된 측에 설치된 제2환형부재와 상기 제2환형부재의 내주면에 설치되는 고무부재로 구비된 고무 클램핑 부재를 구비하는 클램핑부재와, 상기 지지부재에 결합 길이의 조절이 가능하도록 결합되는 봉부재와, 상기 봉부재의 선단에 결합되고 상기 적층되는 연료 전지 스택의 측면에 접촉되어 적층시 비틀림을 방지하는 플레이트 부재로 구비된 연료 전지 스택의 비틀림 방지 어셈블리;로 구비된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 봉부재의 외주면에는 나사부가 형성되어, 상기 지지부재에 형성되는 암나사부에 결합됨으로 결합길이의 조정이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 사각형을 이루고, 상기 지지부재의 각 모서리부에는 상기 클램핑 부재가 각각 마련되어 상기 폴부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 연료 전지 스택 적층장치.
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