KR100993214B1 - 연료 전지 장착 장치 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 장착 장치는 연료 전지 모듈(3)과 연료 전지 케이스(2)를 포함하는 연료 전지 유닛(1)을 포함한다. 상기 연료 전지 모듈(3)은 서로 스택된 전지들(5)을 포함하며, 상기 연료 전지 케이스(2)에 수용된다. 파이프(11)는 상기 전지(5)가 스택된 방향으로 상기 연료 전지 모듈(3)의 한 측면에 제공된다. 상기 연료 전지 유닛(1)은 지지 부재(탑재 절연체(15a, 15b, 15c))를 통해 상기 파이프(11)가 제공되는 측면 또는 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심(G)과 가장 근접한 측면의 두 지점 및 반대편 측면의 한 지점에서 기저부(base)에 지지된다.

Description

연료 전지 장착 장치 {FUEL CELL EQUIPPED APPARATUS}
본 발명은 연료 전지 장착 장치에 관한 것이다.
현재까지 연료 전지 유닛을 다양한 종류의 장치(예를 들면 차량, 로봇, 선박, 배, 항공기 등)에 탑재하기 위한 여러 가지 기술이 제안되어 왔다. 일반적으로, 장치에 탑재되는 연료 전지 유닛에서, 연료 전지 모듈은 외부의 습기와 전자기적 파동으로부터 보호되기 위하여, 또한 전기적으로 절연되게 하기 위하여 케이스에 수용된다. 또한, 최근 몇 년 사이에, 외부로부터 연료 전지로 부과되는 진동을 억제하기 위해서 고무와 같은 탄성 부재를 포함하는 지지 부재를 통해 연료 전지를 장치에 탑재하는 기술이 제안되어 왔다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 JP-A-2002-235801호 참조).
그러나, 일본 특허 출원 공개 JP-A-2002-235801호에 개시된 기술에서는, 지지 부재의 개수와 지지 부재가 상기 연료 전지 유닛을 지지하는 위치가 적절하게 고려되지 못하여 왔다. 따라서, 상기 연료 전지에 가해지는 진동을 억제하기 위해서 지지 부재를 대형화할 필요가 있다. 그러나, 상기 지지 부재가 단순히 대형화되기만 한다면, 상기 연료 전지 유닛에 설치될 부속물들을 위한 공간을 확보할 수 없으므로, 상기 부속물들을 설치하는 것이 어렵게 된다.
본 발명의 목적은 연료 전지 유닛 및 연료 전지 유닛의 지지 부재의 크기를 축소하여, 그로 인하여 연료 전지 유닛과 연료 전지 유닛의 부속물들을 쉽게 설치 및 탑재할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는 복수의 전지를 포함하는 연료 전지 스택 및 상기 전지가 스택된 방향으로 상기 연료 전지 스택의 말단부 또는 그 주위에 제공된 파이프를 포함하는 연료 전지 유닛 및 상기 연료 전지 유닛이 기저부에서 지지되도록 하는 복수의 지지 부재를 포함하는 연료 전지 장착 장치에 관한 것이다. 상기 연료 전지 유닛은 상기 파이프가 제공되는 연료 전지 유닛의 측면의 두 지점 및 상기 파이프가 제공되는 측면의 반대편의 연료 전지 유닛의 측면의 한 지점에서 기저부에 지지된다.
본 발명의 제1실시형태에 의하면, 상기 연료 전지 유닛은 그 무게 중심에 근접한 측면의 두 지점과 반대 측면의 한 지점에서 지지된다. (상기 연료 전지 유닛의 무게 중심은, 파이프 등의 무게 때문에, 전지들이 스택된 방향에 있는 상기 연료 전지 유닛의 중심에 대해서 파이프 등이 제공되는 측면이 된다.) 그러므로, 상기 연료 전지 유닛의 하중은 각 지지점에 분배될 수 있으며, 따라서 각 지점에 대한 하중은 작아질 수 있다. 또한, 이러한 방법으로 세 지점에서 상기 연료 전지 유닛을 지지하는 것은 상기 지지 부재를 크기 면에서 작게 할 수 있으며, 상기 연료 전지 유닛과 그 부속물의 설치 또는 탑재를 쉽게 할 수 있도록 한다. 게다가, 상기 지지 부재에 의해 정해지는 평면은 고유하게 식별될 수 있기 때문에, 상기 평면의 이동 거리 및 방향은 쉽게 측정될 수 있다. 이 점은, 예를 들어, 상기 연료 전지 유닛이 연료 전지 모듈과 그것을 수용하기 위한 연료 전지 케이스를 포함한다고 가정했을 때, 상기 연료 전지 케이스의 겉 면적을 불필요하게 넓히지 않아도 되도록 상기 연료 전지 케이스의 모양을 최적화하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 상기 연료 전지 유닛은 크기 면에서 작게 만들어질 수 있으며, 그러므로 상기 연료 전지 유닛은 쉽게 탑재될 수 있게 된다.
상기 연료 전지 유닛에서, 상기 연료 전지 스택은 두 열 이상으로 배치될 수 있으며, 한 쌍의 단부판은 상기 연료 전지 스택의 열을 양쪽 측면에서 조이기 위해 제공될 것이다. 파이프가 제공되는 측면에 제공된 상기 단부판은 같은 측면에 있는 상기 연료 전지 스택의 모든 열의 말단부를 덮기 위해 배치 또는 형성될 것이다.
상기 파이프가 제공되는 상기 측면에 제공된 상기 지지 부재는 상기 연료 전지 스택의 열과 그것의 근접 부위와의 사이의 경계가 아닌, 다른 특정한 공간(예컨대, 상기 단부판의 말단부 근처)에 배치될 것이다.
이 경우, 다양한 부속물들과 파이프를 배열하기 위한 공간이 상기 연료 전지 스택의 열 사이의 경계 주변에 확보될 수 있으며, 그것들을 상기 연료 전지 유닛에 쉽게 탑재하거나 설치할 수 있게 해준다. 더욱이, 만약 상기 지지 부재가 상기 단부판의 말단부 근처에 제공되면, 상기 연료 전지 유닛은 좀 더 안정되게, 각각, 지지될 수 있을 것이다.
또한, 상기 연료 전지 유닛은 연료 전지 스택을 포함하는 연료 전지 모듈 및 상기 연료 전지 모듈을 수용하는 연료 전지 케이스를 포함하여, 연료 전지 모듈을 수용하는 연료 전지 케이스가 상기 지지 부재로 기저부에서 지지되도록 할 수 있다. 이 경우, 연료 전지 유닛은 상기 연료 전지 유닛의 무게중심과 가장 근접한 연료 전지 케이스의 한 측면과 가까운 두 지점 및 상기 연료 전지 유닛의 무게중심과 가장 가까운 측면의 반대편에 있는 연료 전지 케이스의 측면과 가까운 한 지점에서 지지될 수 있다.
더욱이, 상기 지지 부재중 1 이상은 연료 전지 케이스의 저판의 아래에 제공되어 상기 연료 전지 케이스가 기저부에서 지지되도록 하는 케이스 지지 부재 및 상기 연료 전지 케이스의 저판에 제공되어 연료 전지 모듈이 상기 연료 전지 케이스 내의 저판에 지지되도록 하는 모듈 지지 부재를 포함할 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 상기 연료 전지 모듈의 하중은 상기 케이스 지지 부재 및 상기 모듈 지지 부재를 통하여 기저부에 작용한다. 즉, 상기 연료 전지 모듈의 하중이 작용하는 위치와 상기 연료 전지 모듈을 포함하는 전체 연료 전지 유닛의 하중이 작용하는 위치를 대응시키는 것이 가능하다. 그러므로, 상기 연료 전지 모듈의 하중이 작용하는 위치와 상기 전체 연료 전지 유닛의 하중이 작용하는 위치의 차이에 기인하여 발생되는, 상기 연료 전지 케이스의 여분의 하중(굽힘 모멘트 등)은 줄어들 수 있다. 그 결과, 상기 연료 전지 케이스는 얇게 만들어질 수 있으며, 그리고 전체적 구조는 무게 면에서 가벼워지며 크기 면에서 작아질 수 있을 것이다.
상기 케이스 지지 부재 및 상기 모듈 지지 부재는 수직 방향을 따라서 공동의 축을 가질 수 있다.
본 발명의 제2실시형태는 지지 부재를 통해 기저부에 지지되는 연료 전지 유닛을 포함하는 연료 전지 장착 장치에 관한 것이다. 상기 연료 전지 유닛은 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 상기 연료 전지 유닛의 측면의 두 지점 및 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 측면의 반대편의 상기 연료 전지 유닛의 측면의 한 지점에서 지지된다.
본 발명의 제2실시형태에 의하면, 상기 연료 전지 유닛은 그 무게 중심과 가까운 측면의 두 지점과 반대편 측면의 한 지점에서 지지된다. 그러므로, 상기 연료 전지 유닛의 하중은 각 지지점에 분배될 수 있으며, 따라서 각 지점에 대해 작게 될 수 있다. 또한, 이러한 방법으로 세 지점에서 상기 연료 전지 유닛을 지지하는 것은 상기 지지 부재를 크기 면에서 작게 할 수 있으며, 상기 연료 전지 유닛 및 부속물의 설치와 탑재를 쉽게 할 수 있게 한다. 게다가 상기 지지점에 의해 정해지는 평면은 고유하게 식별될 수 있기 때문에, 상기 평면의 이동 방향 및 거리는 쉽게 측정될 수 있다. 이 점은, 예를 들어, 상기 연료 전지 유닛이 연료 전지 모듈과 그것을 수용하기 위한 연료 전지 케이스를 포함한다고 가정했을 때, 상기 연료 전지 케이스의 겉 면적을 불필요하게 넓히지 않아도 되도록 상기 연료 전지 케이스의 모양을 최적화하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 상기 연료 전지 유닛은 크기 면에서 작게 만들어질 수 있으며, 그러므로 상기 연료 전지 유닛은 쉽게 탑재될 수 있게 된다.
상기 연료 전지 유닛은 서로 스택된 복수의 전지를 포함하는 연료 전지 모듈 및 상기 연료 전지 모듈을 수용하는 연료 전지 케이스를 포함하여 연료 전지 모듈을 수용하는 연료 전지 케이스가 지지 부재를 통해 기저부에 지지되도록 할 수도 있다. 이 경우, 상기 연료 전지 유닛은 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 상기 연료 전지 케이스의 측면과 가까운 두 지점 및 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 측면의 반대편에 위치한 상기 연료 전지 케이스의 측면과 가까운 한 지점에서 지지될 수 있다.
본 발명의 제3실시형태는 서로 스택된 복수의 전지를 포함하는 연료 전지 스택 및 상기 전지가 스택된 방향으로 상기 연료 전지 스택의 말단부 또는 그 주위에 제공되는 파이프를 포함하는 연료 전지 유닛; 및 상기 연료 전지 유닛이 기저부에 지지되도록 하는 지지 부재를 포함하는 연료 전지 장착 장치에 관련된다. 상기 연료 전지 유닛은 상기 파이프가 제공되는 연료 전지 유닛의 측면의 두 지점 및 상기 파이프가 제공되는 측면의 반대쪽의 연료 전지 유닛의 측면의 한 지점에서 상기 기저부에 지지된다.
본 발명의 제4실시형태는 연료 전지 유닛; 및 상기 연료 전지 유닛이 기저부에 지지되도록 하는 지지 부재를 포함하는 연료 전지 장착 장치에 관련된다. 상기 연료 전지 유닛은 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 상기 연료 전지 유닛의 측면의 두 지점 및 상기 연료 전지 유닛의 무게 중심과 가장 근접한 측면의 반대편에 있는 상기 연료 전지 케이스의 측면과 가까운 한 지점에서 상기 기저부에 지지된다.
따라서, 본 발명의 제1 내지 제4실시형태처럼 적절한 개수의 지지 부재를 설정하고 적절한 위치에 지지 부재를 배치함으로써, 상기 연료 전지 유닛 및 상기 지지 부재는 크기 면에서 작게 만들어질 수 있으며, 상기 연료 전지 유닛 및 그 부속물은 보다 쉽게 탑재 또는 장착될 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징 및 장점들은, 동일한 참조 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 데 사용된 첨부 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들의 후술하는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 상기 실시예에 따른 연료 전지 장착 장치의 연료 전지 유닛의 측 단면도;
도 2는 도 1에 도시된 상기 연료 전지 유닛에 배치된 연료 전지 모듈을 나타내는 평면도;
도 3은 도 1에 도시된 상기 연료 전지 유닛에 배치된 연료 전지 모듈의 저면도;
도 4는 상기 연료 전지 유닛이 탑재된 연료 전지 차량의 평면도;
도 5는 도 4에 도시된 상기 연료 전지 차량의 측 단면도;
도 6은 도 1에 도시된 상기 연료 전지 유닛을 상기 연료 전지 차량에 탑재하기 위해 사용되는 지지 부재들(탑재 절연체)의 사시도;
도 7은 도 6에 도시된 상기 탑재 절연체중 하나의 확대된 단면도; 및
도 8은 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도;
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 유닛이 장착된 장치(이하에서는 "연료 전지 장착 장치"라 한다.)가 첨부된 도면을 참조하여 후술된다. 본 실시예에서, 상기 연료 전지 장착 장치는 연료 전지 유닛(1)이 지지 부재(도 6 및 다른 도면에 도시된 탑재 절연체(mount insulator)(15a, 15b, 15c))를 매개로 연료 전지 차량에 제공되어 있는 기저부(도 6 및 다른 도면에 도시된 부재(68))에 탑재되도록 구성되었다.
우선, 상기 실시예에 따른 상기 연료 전지 장착 장치의 연료 전지 유닛(1)의 구조는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)은 연료 전지 케이스(2)와 연료 전지 모듈(3)을 포함하며, 상기 연료 전지 모듈(3)은 상기 연료 전지 케이스(2) 내부에 고정되어 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 케이스(2)는 상부 케이스(2a)와 하부 케이스(2b)가 서로 밀폐되어 고정되도록 설계되어 있으며, 높은 전자 차폐 효과, 기밀도, 유체 밀도를 가진다. 상기 상부 케이스(2a)는 상기 연료 전지 케이스(2)의 상부의 반을 구성하며, 상기 하부 케이스(2b)는 하부의 반을 구성한다. 상기 연료 전지 케이스(2)는 연료 전지 모듈(3)뿐만 아니라, 커넥터 및 전지 모니터 등의 상기 연료 전지 모듈(3)과 관련된 부속물을 수용한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 모듈(3)은 상호 간의 상부에 스택되는 복수의 전지(5)를 포함한 스택 바디를 포함한다. 각각의 전지(5)는 멤브레인전극조립체(MEA)와 세퍼레이터를 포함한다. 상기 스택 바디의 양쪽 말단 부분에는 단부판(22a, 22b)이 제공된다. 상기 스택 바디는 조이는 힘(clamping force)이 전지가 스택된 방향으로 상기 스택 바디에 작용할 수 있도록 상기 단부판(22a, 22b) 사이에 끼워져 위치하고 있으며, 스택 바디의 바깥쪽 전지의 스택된 방향으로 연장된 고정 부재(예를 들어, 텐션 플레이트)는, 연료 전지 스택(7)이 설치된 상기 단부판(22a, 22b)에 각각 고정된다. 본 실시예에서는, 상기 연료 전지 스택(7)은 두 열로 배치되며, 상기 연료 전지 스택(7)의 두 열은 상기 단부판(22a, 22b)을 공유하며, 각각의 단부판(22a, 22b)은 양쪽 면에서 두 열의 말단부를 덮는다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템 보조물(10)은 상기 전지들의 스택된 방향에 있는 상기 연료 전지 모듈(3)의 한 측면에 제공된다. 같은 측면에서, 분출관(11)은 상기 연료 전지 스택(7)의 두 열 사이의 경계로부터 바깥으로 연장된다. 상기 분출관(11)은 상기 연료 전지 모듈(3)로 공급되는 반응 가스 및 냉각제의 통로로 이용이 된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 모듈(3)의 무게 중심(G)은, 상기 분출관(11)의 무게 때문에, 상기 전지들의 스택된 방향에 있는 상기 연료 전지 모듈(3)의 중심보다 상기 분출관(11)에 근접하게 위치한다. 상기 분출관(11)은 상기 단부판(22a)에 고정, 부착 또는 연결될 수 있다. 상기 분출관(11)은 단부판(22a)과 일체형으로 제공되거나 단부판(22a)과 분리되어 제공될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)는, 상기 연료 전지 모듈(3)의 바닥면에 고정된다. 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)는 상기 연료 전지 유닛(1)을 기저부(도 6 및 다른 도면에 도시된 부재(68))에 고정하는 데 사용 되며, 또한 상기 연료 전지 모듈(3)을 상기 연료 전지 케이스(2)에 고정하는 데 사용된다. 그러므로, 상기 연료 전지 유닛(1)은, 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)를 사용하여 세 지점에서 지지된다. 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)는 본 발명에 따른 지지 부재의 일 예시이다. 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)의 구조는 상세하게 후술될 것이다.
본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탑재 절연체(15a, 15b)는 상기 연료 전지 유닛(1)이 기저부에 탑재되었을 때, 무게 중심(G)에 가장 근접한 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면 근처, 즉 시스템 보조물(10)과 분출관(11)이 배치된 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면에 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분출관(11)의 측면에 위치한 상기 탑재 절연체(15a, 15b)는 상기 단부판(22a)의 말단 부분 근처에 고정되어 있으며, 따라서 상기 탑재 절연체(15a, 15b)가 연료 전지 스택(7)의 두 열 사이의 경계 주변부에 탑재되지 않도록 한다. 상기 탑재 절연체(15c)는 무게 중심(G)에 가장 근접한 측면의 반대 편에 있는 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면 근처, 그리고 상기 연료 전지 스택(7)의 두 열 사이의 경계 주변부에 제공된다. 상기 탑재 절연체(15c)는 단부판(22b)에 고정된다. 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)가 상기 단부판(22a, 22b)에 고정되는 이유는 단부판(22a, 22b)의 강성(rigidity)이 높기 때문이다.
다음으로, 상기 연료 전지 유닛(1)의 배치는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명될 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)은, 예컨대, 차량 의 승객실(38)의 전면 또는 후면의 공간(이하, 각각 "전면 공간"(34) 및 "후면 공간"(35)라고 함) 또는 상기 차량의 바닥 아래에 탑재될 수 있다. 상기 연료 전지 유닛(1)이 전면 공간(34) 또는 후면 공간(35)에 탑재될 때, 상기 연료 전지 유닛(1)은 승객실(38)에 근접하게 배치된다. 구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)이 전면 공간(34)에 제공되면, 상기 연료 전지 유닛(1)은 대쉬 패널(dash panel)의 바로 전면에 배치된다. 마찬가지로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)이 후면 공간(35)에 제공되면, 상기 연료 전지 유닛(1)은 뒷 좌석(40)의 바로 후면 및 뒷 범퍼(41)의 전면에 배치되게 된다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)은 측면 부재들(42) 사이에 제공되는 부재들(68)에 상기 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)에 의하여 고정된다. 본 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 유닛(1)은 시스템 보조물(10)과 분출관(11)이 제공된 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면이 상기 차량의 후면부와 마주보도록 상기 차량에 탑재된다.
본 발명에 따른 상기 지지 부재의 일 예로써, 상기 탑재 절연체(15a)의 구조는, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 상기 탑재 절연체(15b,15c)의 구조는 앞에서 언급한 탑재 절연체(15a)의 구조와 실질적으로 동일하며, 그러므로 그 설명은 생략하기로 한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 탑재 절연체(15a)는 제1 지지 부재(65) 및 제2 지지 부재(66)를 포함한다. 상기 제1 지지 부재(65)는 상기 연료 전지 케이스(2)의 하부 케이스(2b)의 저판의 상면에 제공되어 상기 제1 지지 부 재(65)를 통해 상기 연료 전지 모듈(3)이 상기 연료 전지 케이스(2)의 저판에 지지될 수 있도록 한다. 상기 제1 지지 부재(65)는 본 발명의 모듈 지지 부재의 일 예이다. 제2 지지 부재(66)는 상기 연료 전지 케이스(2) 의 외부에 제공되어 상기 제2 지지 부재(66)를 통해 상기 연료 전지 케이스(2)의 하단 케이스(2b)가 상기 부재(68)에서 지지될 수 있도록 한다. 제2 지지 부재(66)는 본 발명의 케이스 지지 부재의 일 예이다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 지지 부재(66)는 제1 지지 부재(65)의 아래에 수직으로 배치된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 지지 부재(65)는 볼트(70) 및 너트(71)에 의해 상기 연료 전지 케이스(2)의 상기 하부 케이스(2b)에 고정된 좌판(65a)과 상기 좌판(65a)의 옆에서 접촉하도록 배치된 베이스 부재(65b)를 포함한다. 볼트(72)가 삽입되는 삽입홀은, 각각 상기 연료 전지 케이스(2)의 하부 케이스(2b)와 상기 제1 지지 부재(65)의 베이스 부재(65b)를 관통하여 형성된다. 상기 볼트(72)는 아래로부터 삽입홀로 삽입되며, 상기 단부판(22a)에 형성된 나선 홀에 상기 볼트(72)의 나사부를 단단하게 조임으로써 상기 연료 전지 모듈(3)의 단부판(22a)에 고정된다. 이러한 방식으로, 상기 제1 지지 부재(65)는 상기 연료 전지 모듈(3)에 고정된다. 또한, 절연체(65c)는 상기 좌판(65a)의 내부에 제공된다. 상기 절연체(65c)는 상기 단부판(22a) 및 상기 연료 전지 케이스(2) 사이를 절연시킨다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지지 부재(66)는 중심부(66a)가 아래로 돌출되는 모자 형태의 단면을 가진다. 상기 제2 지지 부재(66)는 상기 중심부(66a)의 윗부분의 양쪽 면에 플랜지부(66b)를 포함한다. 상기 중심부(66a)는 그 바닥면이 상기 부재(68)에 용접된다. 상기 볼트(70)가 삽입되는 각각의 삽입홀은 상기 제2 지지 부재(66)의 플랜지부(66b), 상기 제1 지지 부재(65)의 좌판(65a), 및 상기 하부 케이스(2b)를 관통하여 형성된다. 상기 하부 케이스(2b)는 상기 플랜지부(66b)와 상기 좌판(65a) 사이에 끼워져 있으며, 또한 상기 볼트(70)는 위에서부터 삽입홀에 삽입되며 너트(71)에 의해 단단하게 고정된다. 이러한 방식으로, 상기 제1 지지 부재(65) 및 상기 연료 전지 케이스(2)는 상기 제2 지지 부재(66) 및 상기 부재(68)에 고정된다. 상기 연료 전지 모듈(3)이 상기 제1 지지 부재(65)에 고정되기 때문에, 전체 연료 전지 유닛(1)(연료 전지 케이스(2) 및 연료 전지 모듈(3))은 상기 부재(68)에 고정된다.
상기 제1 지지 부재(65) 및 상기 제2 지지 부재(66)가 위와 같이 구성되기 때문에, 상기 연료 전지 모듈(3)의 하중은 상기 제1 지지 부재(65) 및 상기 제2 지지 부재(66)를 통하여 상기 부재(68)에 작용한다. 상기 연료 전지 케이스(2)의 밀봉성능은 상기 제2 지지 부재(66) 및 상기 하부 케이스(2b) 사이에 실링재(예를 들어 가스킷)를 제공함으로써 향상될 수 있다.
상술된 실시 예에 따른 상기 연료 전지 장착 장치에 있어서, 상기 연료 전지 유닛(1)은 상기 연료 전지 유닛(1)의 무게 중심(G)과 근접한 상기 분출관(11)이 있는 면의 두 지점(즉, 상기 무게 중심(G)과 가장 근접하게 있는 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면 근처에 있는 두 지점) 및 상기 무게 중심과 가장 근접한 측면의 반대편에 있는 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면 주위의 한 지점에서 지지된다. 그러므 로, 지지점에 작용하는 하중은 각각의 지지점에 분배될 수 있으며, 따라서 하중이 작아질 것이다. 이러한 방법으로, 상기 연료 전지 유닛(1)은 세 지점에서 지지되며, 그러므로 지지 부재로서 역할을 하는 탑재 절연체(15a, 15b, 15c)는 크기 면에서 작게 만들어질 수 있다. 결과적으로, 상기 연료 전지 유닛(1)과 그 부속물들을 쉽게 탑재할 수 있게 한다. 더불어, 상기 지지점에 의해 정해지는 평면은 고유하게 식별될 수 있기 때문에, 상기 평면의 이동 방향 및 거리는 쉽게 측정될 수 있다. 이 점은, 상기 연료 전지 케이스의 겉 면적을 불필요하게 넓히지 않아도 되도록, 상기 연료 전지 케이스(2)의 구성을 최적화하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 상기 연료 전지 유닛(1)은 크기 면에서 작게 만들어질 수 있으며, 상기 연료 전지 유닛(1)은 쉽게 탑재될 수 있게 된다.
또한, 상술된 실시예에 따른 상기 연료 전지 장착 장치에 있어서, 상기 지지 부재(상기 탑재 절연체(15a, 15b))는 상기 연료 전지 스택(7)의 열 사이의 경계 주변보다는 분출관(11)이 있는 면에 위치된다. 따라서, 상기 연료 전지 스택(7)의 열 사이의 경계 주변에 상기 부속물과 상기 파이프를 탑재하기 위한 공간이 형성된다. 결과적으로 상기 부속물들을 설치하기 쉬워진다. 상기 연료 전지 스택(7)은 여러 열의 전지를 포함하고 있지만, 단 한 열의 전지만을 포함할 수도 있다는 점에 유의한다.
상술된 실시예에 따른 상기 연료 전지 장착 장치에 있어서, 상기 탑재 절연체(15a, 15b)는 단부판(22a)의 말단부 근처에 제공되어 상기 분출관(11)이 있는 측면의 두 지지점이 서로 떨어져 있도록 한다. 이러한 점이 연료 전지를 좀더 안정적 으로 지지하는 것을 가능하게 한다.
상술된 실시예에 따른 상기 연료 전지 장착 장치에 있어서, 상기 지지 부재 각각(탑재 절연체(15a, 15b, 15c))은 상기 제1 지지 부재(65) 및 상기 제2 지지 부재(66)를 포함하며, 제2 지지 부재(66)는 제1 지지 부재(65)의 아래에 수직으로 배치된다. 그러므로, 연료 전지 모듈(3)의 하중은 제1 지지 부재(65) 및 제2 지지 부재(66)를 통하여 상기 부재(68)에 작용한다. 그로 인하여, 상기 연료 전지 모듈(3)의 하중이 작용하는 위치와 전체 연료 전지 유닛(1)의 하중이 작용하는 위치를 대응시키는 것이 가능하게 되었다. 그러므로, 상기 연료 전지 모듈(3)의 하중이 작용하는 위치와 상기 전체 연료 전지 유닛(1)의 하중이 작용하는 위치의 차이에서 발생하는, 상기 연료 전지 케이스(2)의 여분의 하중(굽힘 모멘트 등)은 줄어들 수 있다. 그 결과, 상기 연료 전지 케이스(2)는 얇게 만들어질 수 있으며, 전체 연료 전지 유닛(1)은 무게 면에서 가벼워지며 크기 면에서 작아질 것이다.
이전 실시예에서 상기 탑재 절연체는 하나 이상의 부재(즉, 상기 제1 지지 부재(65) 및 상기 제2 지지 부재(66))를 포함하지만, 상기 탑재 절연체는 일반적으로 중공의 사각 단면을 가지는 단수의 부재로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 실시예에서, 상기 탑재 절연체는 본 발명에 따른 상기 지지 부재의 일 예로서 사용된다. 그러나, 상기 지지 부재의 형태는 상기 실시예의 구조에 국한되는 것이 아니며, 탄성 부재 또는 탄성부를 포함하는 다양한 종류의 탑재 부재가 상기 지지 부재로서 사용될 수도 있다.
이전 실시예에서 상기 연료 전지 케이스는 상부 케이스와 하부 케이스를 포 함하지만, 상기 연료 전지 케이스의 구조는 상기 실시예의 구조에 국한되지 않는다. 또한, 상기 실시예에서, 본 발명은 연료 전지 케이스를 포함하는 연료 전지 유닛에 적용된다. 그러나, 본 발명은 연료 전지 모듈을 수용하기 위한 연료 전지 케이스가 아닌 연료 전지 모듈 및 부속물들을 포함하는 연료 전지 유닛에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 연료 전지 유닛은, 예를 들어, 상술된 "기저부"에 해당하는 케이스의 저판의 상면의 세 지점에서 지지될 수도 있으며, 상기 연료 전지를 수용하는 상기 케이스는 특정한 부분의 네 지점에서 지지될 수도 있다.
이전 실시예에서, 본 발명은 상기 연료 전지가 상기 연료 전지 차량의 기저부에 탑재되기 위하여 연료 전지 장착 장치가 구성된 경우에 적용되었다. 그러나, 본 발명은 상기 연료 전지가, 연료 전지 차량뿐만 아니라, 다양한 종류의 장치(예를 들면 로봇, 선박, 배, 항공기 등)의 기저부에 탑재되기 위하여 연료 전지 장착 장치가 구성된 다른 경우에도 적용될 수 있다.
이전 실시예에서는, 분출관(11)의 상대적으로 무거운 무게게 기인하여, 분출관(11)이 제공된 면에 상기 연료 전지 유닛(1)의 무게 중심이 위치하기 때문에, 상기 분출관(11)이 있는 면의 단부판(22a)은 두 지점에서 지지되고 다른 면의 단부판(22b)은 한 지점에서 지지된다. 그러나, 본 발명은 위의 배치에 국한되지 않는다. 예를 들어, 보조 구성요소가 다른 면에 제공되고 그에 따라 중력이 상기 분출관(11)이 있는 면이 아닌 상기 보조 구성요소가 제공된 면에 작용하게 되면, 단부판(22b)은 두 지점에서 선택적으로 지지될 수도 있다. 또한, 이전 실시 예에서는 상기 단부판(22a, 22b)이 지지되지만, 본 발명은 그러한 배치에 국한되지 않는다. 예를 들어, 텐션 부재(일종의 텐션 플레이트)가 상기 단부판(22a, 22b)들 사이를 중개하기 위해 제공되어서 상기 연료 전지 스택을 조인다면, 상기 연료 전지 유닛(1)의 무게 중심과 근접한 측면에 있는 상기 텐션 부재의 일 부분은 두 지점에서 지지될 수 있고, 다른 쪽 일 부분은 한 지점에서 지지될 수 있다. 물론, 반면에, 이전 실시 예에서는, 상기 연료 전지 유닛(1)이 아래로부터 세 지점에서 지지되었지만, 선택적으로 위로부터 지지될 수 있다. 즉, 상기 연료 전지 유닛(1)이 그 무게 중심이 있는 면에서의 두 지점 및 다른 면에서의 한 지점에서 지지되는 한, 상기 실시예에서 획득한 효과 및 장점을 달성하기 위해 다양한 다른 구조 및 배치가 채택될 수 있다.

Claims (19)

  1. 연료 전지 장착 장치에 있어서,
    복수의 전지(5)를 포함하는 연료 전지 스택(7) 및 상기 전지(5)가 스택된 방향으로 상기 연료 전지 스택(7)의 말단부 또는 그 주위에 제공되는 파이프(11)를 포함하는 연료 전지 유닛(1); 및 상기 연료 전지 유닛(1)이 기저부(base)(68)에 지지되도록 하는 복수의 탑재 부재(15a, 15b, 15c)를 포함하고,
    상기 연료 전지 유닛(1)은 상기 파이프(11)가 제공되는 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면의 두 지점 및 상기 파이프(11)가 제공되는 측면의 반대쪽의 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면의 한 지점에서 상기 탑재 부재(15a, 15b, 15c)를 통해 상기 기저부(68)에 지지되고,
    상기 연료 전지 유닛(1)은 상기 연료 전지 스택(7)을 포함하는 연료 전지 모듈(3) 및 상기 연료 전지 모듈(3)을 수용하는 연료 전지 케이스(2)를 포함하여, 상기 연료 전지 모듈(3)을 수용하는 상기 연료 전지 케이스(2)가 상기 탑재 부재(15a, 15b, 15c)로 상기 기저부(68)에 지지되도록 하고,
    상기 파이프(11)가 제공되는 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 측면이 상기 연료 전지 유닛(1)의 무게 중심(G)에 가장 근접한 상기 연료 전지 유닛(1)의 한 측면과 대응하며,
    상기 기저부(68)는, 상기 연료 전지 유닛(1)이 탑재되는 장치에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택(7)은 두 열 이상으로 배치되며,
    한 쌍의 단부판(22a, 22b)은 상기 연료 전지 스택(7)의 상기 열을 양쪽 측면에서 조이기 위해 제공되고, 상기 파이프(11)가 제공되는 상기 측면에 제공된 상기 단부판은 같은 측면에 있는 상기 연료 전지 스택(7)의 모든 열의 말단부를 덮기 위해 배치 또는 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파이프(11)가 제공되는 상기 측면에 제공된 상기 탑재 부재(15a, 15b)는 상기 연료 전지 스택(7)의 상기 열과 그것의 근접 부위와의 사이의 경계가 아닌 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 파이프(11)가 제공되는 상기 측면에 제공된 상기 탑재 부재(15a, 15b)는 각각 상기 단부판의 말단부에 근접한 위치에서 상기 단부판에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연료 전지 유닛(1)이 상기 기저부(68)에 지지되는 상기 두 지점이 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 무게 중심(G)에 가장 근접한 상기 연료 전지 케이스(2)의 한 측면과 가까운 두 지점을 포함하고,
    상기 연료 전지 유닛(1)이 상기 기저부(68)에 지지되는 상기 한 지점이 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 무게 중심(G)에 가장 근접한 측면의 반대편에 위치한 상기 연료 전지 케이스(2)의 측면과 가까운 한 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탑재 부재(15a, 15b, 15c) 중 1 이상은 상기 연료 전지 케이스(2)의 저판의 아래에 제공되어 상기 연료 전지 케이스(2)가 상기 기저부(68)에 지지되도록 하는 케이스 지지 부재(66) 및 상기 연료 전지 케이스(2)의 상기 저판에 제공되어 상기 연료 전지 모듈(3)이 상기 연료 전지 케이스(2) 내의 상기 저판에 지지되도록 하는 모듈 지지 부재(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이스 지지 부재(66) 및 상기 모듈 지지 부재(65)는 수직 방향을 따라서 공동의 축을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  9. 기저부(68)에 지지되는 연료 전지 유닛(1)을 포함하는 연료 전지 장착 장치에 있어서,
    상기 연료 전지 유닛(1)은 상기 연료 전지 유닛(1)의 무게 중심(G)과 가장 근접한 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면의 두 지점 및 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 무게 중심(G)과 가장 근접한 측면의 반대편에 위치한 상기 연료 전지 유닛(1)의 측면의 한 지점에서 탑재 부재(15a, 15b, 15c)를 통해 상기 기저부(68)에 지지되고,
    상기 연료 전지 유닛(1)은 서로 스택된 복수의 전지(5)를 포함하는 연료 전지 모듈(3) 및 상기 연료 전지 모듈(3)을 수용하는 연료 전지 케이스(2)를 포함하여, 상기 연료 전지 모듈(3)을 수용하는 상기 연료 전지 케이스(2)가 상기 탑재 부재(15a, 15b, 15c)를 통해 상기 기저부(68)에 지지되도록 하며,
    상기 기저부(68)는, 상기 연료 전지 유닛(1)이 탑재되는 장치에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 연료 전지 유닛(1)이 상기 기저부(68)에 지지되는 상기 두 지점은 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 무게 중심(G)에 가장 근접한 상기 연료 전지 케이스(2)의 한 측면과 가까운 두 지점을 포함하고,
    상기 연료 전지 유닛(1)이 상기 기저부(68)에 지지되는 상기 한 지점은 상기 연료 전지 유닛(1)의 상기 무게 중심(G)에 가장 근접한 측면의 반대편에 위치한 상기 연료 전지 케이스(2)의 측면과 가까운 한 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 탑재 부재(15a, 15b, 15c) 중 1 이상은 상기 연료 전지 케이스(2)의 저판의 아래에 제공되어 상기 연료 전지 케이스(2)가 상기 기저부(68)에 지지되도록 하는 케이스 지지 부재(66) 및 상기 연료 전지 케이스(2)의 상기 저판에 제공되어 상기 연료 전지 모듈(3)이 상기 연료 전지 케이스(2) 내의 상기 저판에 지지되도록 하는 모듈 지지 부재(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 케이스 지지 부재(66) 및 상기 모듈 지지 부재(65)는 수직 방향을 따라서 공동의 축을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장착 장치.
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