KR101396636B1 - 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤링, 요잉 등을 비롯한 운송수단의 운동에 대응하여 연료전지 스택을 파지하기 위한 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치는: 일면에 연료전지 스택이 놓여지는 베이스; 및 상기 베이스의 일면 상에 신축 가능하게 설치되어 상기 연료전지 스택의 측면을 탄성지지 하는 댐퍼;를 구비하고, 상기 연료전지 스택의 일측면과 타측면을 각각 지지하며 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼를 기본 설치단위로 하여, 적어도 1쌍의 댐퍼가 상기 베이스의 일면 상에 설치된다.

Description

운송수단용 연료전지 스택의 파지장치{Apparatus of gripping fuel cell stack for transport vehicle}

본 발명은 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤링, 요잉 등을 비롯한 운송수단의 운동에 대응하여 연료전지 스택을 파지하기 위한 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 관한 것이다.

운송수단, 특히 선박은 운항 중에 병진 운동과 회전 운동을 하게 된다. 즉, 선박은, 서징(Surging, 전후동요), 스웨잉(Swaying, 좌우동요), 헤빙(Heaving, 상하동요)으로 이뤄지는 병진 운동과, 롤링(Rolling, 횡동요), 피칭(Pitching, 종동요), 요잉(Yawing, 선수동요)으로 이뤄지는 회전운동의 조합에 의하여 이동하게 된다. 비행기 또는 차량의 경우, 병진 운동과 회전운동을 이루는 각각의 성분 중 주로 문제가 되는 성분에 있어서 선박과 다소 차이가 있을 뿐, 상술한 6가지 성분의 운동의 조합에 의하여 이동한다는 점에 있어서는 선박과 다르지 않다.

선박의 경우, 움직임을 이루는 성분 중에서 가장 큰 가속을 제공하는 것은 롤링이고, 그 다음으로는 요잉 등 기타성분이 될 수 있다. 가속에 의하여 연료전지 스택에 관성 에너지가 지속적으로 그리고 장기적으로 가해지는 경우, 운송수단용 연료전지 스택이 관성 에너지에 의하여 손상될 수 있다.

따라서, 이러한 연료전지 스택의 구조에 가해지는 관성 에너지를 줄여줄 수 있는 연료전지 스택의 파지장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 운송수단의 가속성분에 의하여 연료전지 스택의 구조에 가해지는 관성 에너지를 줄일 수 있고, 이로 인해 연료전지 스택의 파손을 방지할 수 있는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 지지체의 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치는: 일면에 연료전지 스택이 놓여지는 베이스; 및 상기 베이스의 일면 상에 신축 가능하게 설치되어 상기 연료전지 스택의 측면을 탄성지지 하는 댐퍼;를 구비하고, 상기 연료전지 스택의 일측면과 타측면을 각각 지지하며 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼를 기본 설치단위로 하여, 적어도 1쌍의 댐퍼가 상기 베이스의 일면 상에 설치된다.

바람직하게, 적어도 상기 1쌍의 댐퍼는 운송수단의 전진 방향과 직교하는 방향을 따라 신축 가능하다.

바람직하게, 상기 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치는, 운송수단의 전진 방향과 나란한 방향을 따라 신축 가능한 다른 1쌍의 댐퍼를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 댐퍼는, 상기 베이스와 상대위치가 고정되는 지지 브라켓; 상기 연료전지 스택의 측면에 접촉하는 홀더; 및 상기 홀더를 상기 연료전지 스택의 측면에 탄성 바이어스하는 탄성부재;를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치는, 상기 홀더가 선형운동 할 수 있도록 가이드하는 선형운동기구를 더 구비한다.

바람직하게, 상기 선형운동기구는, 피스톤부와, 상기 피스톤부를 슬라이딩 가능하게 수납하는 실린더부를 포함하며, 상기 실린더부 내에는 유체가 충진된다.

바람직하게, 상기 홀더는 상기 연료전지 스택의 측면과 접촉하는 홀딩면을 가지며, 상기 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치는 상기 홀딩면과 상기 연료전지 스택의 측면 사이의 마찰력을 넘는 힘이 상기 연료전지에 가해졌을 경우 상기 연료전지 스택이 상기 홀딩면을 따라 슬라이딩 가능한 구조를 갖는다.

바람직하게, 서로 마주보는 상기 1쌍의 댐퍼에 각각 구비된 홀딩면은 서로 평행하다.

본 발명에 따르면, 운송수단의 가속성분에 의하여 연료전지 스택의 구조에 가해지는 관성 에너지를 줄일 수 있고, 이로 인해 연료전지 스택의 파손을 방지할 수 있는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치를 제공할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치가 운송수단용 연료전지를 파지한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 개시된 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 개시된 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 구비되는 댐퍼의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치가 운송수단용 연료전지를 파지한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 개시된 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치의 평면도이며, 도 3은 도 1에 개시된 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치에 구비되는 댐퍼의 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치(이하, '파지장치'라 한다)는, 일면에 연료전지 스택(4)이 놓여지는 베이스(6)와, 상기 연료전지 스택(4)의 측면을 탄성지지 하는 댐퍼(10)를 구비한다.

도 1에는 베이스(6)의 상면에 지지대(2)가 놓여 있고, 상기 지지대(2) 위에 연료전지 스택(4)이 놓여 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 지지대(2)는 연료전지 스택(4)에 포함되는 구성으로서, 결국, 지지대(2)도 연료전지 스택(4)을 이루는 일부 구성요소가 될 수 있다. 따라서, 댐퍼(10)가 연료전지 스택(4)의 측면을 지지한다는 것은 댐퍼(10)가 지지대(2)의 측면을 지지한다는 것도 포함하는 의미로 사용되는 것임을 분명하게 밝혀둔다.

댐퍼(10)는 베이스(6)의 일면 상에 신축 가능하게 설치된다. 그리고, 상기 댐퍼(10)는, 상기 베이스(6)와 상대위치가 고정되는 지지 브라켓(11)과, 상기 연료전지 스택(4)의 측면에 접촉하는 홀더(18)와, 상기 홀더(18)를 상기 연료전지 스택(4)의 측면에 탄성 바이어스하는 탄성부재(16)와, 상기 홀더(18)가 선형운동 할 수 있도록 가이드하는 선형운동기구(14)를 구비한다.

다만, 댐퍼(10)가 베이스(6)의 일면 상에 신축 가능하게 설치된다는 것이 반드시 댐퍼(10)를 이루고 있는 구성 중 적어도 일부 구성이 베이스(6)의 일면과 직접 접촉한 채로 결합되어야만 한다는 것을 의미하지는 않는다. 따라서, 댐퍼(10)의 적어도 일부 구성이 베이스(6)와 접촉되지는 않더라도, 베이스(6)의 일면과 접촉하거나 이격된 상태에서 댐퍼(10)가 신축 가능한 상태를 유지하며, 댐퍼(10)의 적어도 일부 구성이 상기 베이스(6)와 상대위치 고정되면 족한 것임을 밝혀둔다.

홀더(18)는 상기 연료전지 스택(4)의 측면과 접촉하는 홀딩면(18A)을 가지며, 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼(10)에 각각 구비된 홀딩면(18A)은 서로 평행하게 배치된다.

지지 브라켓(11)과 홀더(18)는 신축 가능한 선형운동기구(14)에 의하여 연결되어 있으며, 지지 브라켓(11)과 홀더(18) 사이에는 상기 선형운동기구(14)의 외측면을 둘러싸고 있는 탄성부재(16)가 개재되어 있다.

상기 선형운동기구(14)는, 피스톤부(13)와, 상기 피스톤부(13)를 슬라이딩 가능하게 수납하는 실린더부(12)를 포함하며, 상기 실린더부(12) 내에는 유체가 충진되어 있다. 충진 유체로는 오일 또는 가스 등이 사용될 수 있다.

탄성부재(16)로는 도면에 도시된 것과 같이 코일 스프링이 채용될 수 있으나, 이외에도 판 스프링 등이 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 댐퍼(10)는, 연료전지 스택(4)의 일측면과 타측면을 각각 지지하며 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼(10)를 기본 설치단위로 한다. 그리고, 적어도 1쌍의 댐퍼(10)가 베이스(6)의 일면 상에 설치된다.

댐퍼(10)의 설치에 관한 이해를 돕기 위하여 도 2를 참고하여, 예시적으로 설명하도록 하여, 도 2에서는 +Y방향을 상측으로, +X방향을 우측으로 상정하여 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 베이스(6)의 좌측 상부의 댐퍼(10)와 좌측 하부의 댐퍼(10)는 1쌍의 댐퍼(10)를 이루고 있으며, 이 1쌍의 댐퍼(10)가 기본 설치단위가 된다. 또한, 베이스(6)의 우측 상부와 우측 하부의 댐퍼(10)가 다른 1쌍의 댐퍼(10)를 이루고 있다. 그리고, 도 2의 베이스(6) 좌측에 위치한 1쌍의 댐퍼(10)와, 베이스(6) 우측에 위치한 1쌍의 댐퍼(10) 사이에 또 다른 1쌍 이상의 댐퍼(10)가 배치될 수도 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2에서 +X방향은 운송수단의 전진 방향에 해당하고, ±Y방향은 운송수단의 폭 방향에 해당하며, ±Z방향은 운송수단의 상하 방향에 해당한다. 따라서, RO는 롤링, PI는 피칭, YA는 요잉에 해당한다.

결국, 도 1 및 도 2에 도시된 상기 1쌍의 댐퍼(10)는 운송수단의 전진 방향과 직교하는 방향(즉, 운송수단의 폭 방향)을 따라 신축 가능하게 배치된다고 볼 수 있다. 그러나, 이외에도 운송수단의 전진 방향과 나란한 방향을 따라 신축 가능한 또 다른 1쌍의 댐퍼(10)가 더 구비된 변형례를 상정할 수 있으며, 이 경우, 도 2에 이미 도시된 4개의 댐퍼(10) 외에도 ±X방향에 각각 댐퍼(10)가 설치될 수 있다.

물론 1쌍 이상의 댐퍼(10)가 ±X방향에 각각 구비될 수도 있다. 이 경우, 즉, XY평면을 따라 어떠한 에너지가 연료전지 스택(4)에 가해지더라도, 연료전지 스택(4)의 모든 측면에 접촉되어 있는 댐퍼(10)는 이 에너지를 흡수할 수 있다.

탄성부재(16)는 주로 연료전지 스택(4)의 운동으로부터 전달되는 에너지를 흡수하는 역할을 수행한다. 그리고, 내부에 유체가 충진된 선형운동기구(14)는 주로 연료전지 스택(4)의 운동을 댐핑하는 역할을 수행한다.

예컨대, 약한 가속성분에 기인한 약한 관성 에너지가 연료전지 스택(4)에 가해지는 경우에는 탄성부재(16)가 탄성변형되면서 이 관성 에너지를 흡수할 수 있다. 그러나 만약, 강한 관성 에너지가 연료전지 스택(4)에 가해진다면 탄성부재(16)의 탄성만으로는 이러한 강한 관성 에너지를 충분히 흡수할 수 없는 경우가 있고, 탄성부재(16)는 급격하게 압축되면서 압축한계에 다다르게 되고, 탄성부재(16)까 끝까지 압축된 순간 연료전지 스택(4)에는 강한 충격이 가해질 수 있는 개연성이 있다.

그러나, 본 발명에 따른 파지장치는 탄성부재(16)뿐만 아니라 이에 추가적으로 선형운동기구(14)를 구비하고 있다. 따라서, 탄성부재(16)만으로는 충분히 흡수할 수 없는 강한 관성 에너지가 연료전지 스택(4)에 가해지더라도, 선형운동기구(14)가 댐핑역할을 수행하며 탄성부재(16)가 탄성변형되는 시간을 길게 만든다. 따라서, 단위시간 당 상기 연료전지 스택(4)의 구조에 가해지는 관성 에너지가 낮아지는 효과가 있다. 이로 인해, 연료전지 스택(4)에 급격한 충격이 일시에 가해지는 일이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 선형운동기구(14)는 선형운동만 허용하는 구조를 갖기 때문에 스프링이 신축 방향을 제외한 다른 방향으로 변형되는 것을 방지하는 역할도 수행한다. 그러므로, 연료전지 스택(4)에 관성 에너지가 가해지는 중이라도, 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼(10)의 홀딩면(18A)은 항상 평행한 상태를 유지할 수 있다.

서로 마주보는 1쌍의 댐퍼(10)의 홀딩면(18A)은 항상 평행한 상태를 유지하기 때문에, 상기 홀딩면(18A)과 상기 연료전지 스택(4)의 측면 사이에 발생하는 마찰력을 넘는 힘이 상기 연료전지에 가해지면, 상기 연료전지 스택(4)은 상기 홀딩면(18A)을 따라 슬라이딩할 수 있다.

만약, 본 발명과는 달리 홀더(18)와 연료전지 스택(4)이 결합되어 고정되어 있다면, 예컨대, 도 2의 X방향을 기준으로 큰 관성 에너지가 가해지는 경우, 연료전지 스택(4)은 이 관성 에너지를 그대로 받게 되어 연료전지 스택(4)이 파손될 수 있다. 그러나, 본 발명은 연료전지 스택(4)의 X방향 슬라이딩을 허용하므로, 큰 관성 에너지가 연료전지 스택(4)의 변위로도 변화되어 사용되기 때문에, 상대적으로 연료전지 스택(4)에 가해지는 충격을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 경우, 운송수단이 롤링 및 요잉 운동을 하게 되면, 2쌍의 댐퍼(10)가 신축되면서 관성 에너지를 흡수하여 연료전지 스택(4)의 구조에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있다.

앞서, 도 2에 도시된 2쌍의 댐퍼(10) 외에, 연료전지 스택(4)의 측면을 지지하는 댐퍼(10)가 ±X방향에 각각 추가적으로 설치된 파지장치의 변형례를 상정한 바 있다. 상기 변형례의 경우, ±X방향을 따라 연료전지 스택(4)에 관성 에너지가 가해져서 상기 연료전지 스택(4)이 ±X방향을 따라 슬라이딩 하더라도, 댐퍼(10)가 연료전지 스택(4)을 다시 원위치로 복귀시킬 수 있다.

또한, 상기 변형례의 경우, 운송수단이 롤링, 요잉, 피칭 운동을 하거나, 운송수단의 급격한 가속 감속에 의하여 관성 에너지가 상기 연료전지 스택(4)에 가해지는 경우라도, 연료전지 스택(4)의 모든 측면을 둘러싸고 있는 댐퍼(10)가 이러한 관성 에너지를 흡수하여 연료전지 스택(4)의 구조에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 파지장치는 연료전지 스택(4)의 구조적 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

2 : 지지대 4 : 연료전지 스택
6 : 베이스 10 : 댐퍼
11 : 지지 브라켓 12 : 실린더부
13 : 피스톤부 14 : 선형운동기구
16 : 탄성부재 18 : 홀더
18A : 홀딩면

Claims (8)

1. 일면에 연료전지 스택이 놓여지는 베이스; 및
   상기 베이스의 일면 상에 신축 가능하게 설치되어 상기 연료전지 스택의 측면을 탄성지지 하는 댐퍼;를 구비하되,
   상기 댐퍼는,
   상기 연료전지 스택의 일측면과 타측면을 각각 지지하며 서로 마주보는 1쌍의 댐퍼를 기본 설치단위로 하여, 적어도 운송수단의 전진 방향과 직교하는 방향을 따라 신축 가능한 1쌍의 댐퍼와 상기 운송수단의 전진 방향과 나란한 방향을 따라 신축 가능한 다른 1쌍의 댐퍼를 포함하고,
   상기 댐퍼는,
   상기 베이스와 상대위치가 고정되는 지지 브라켓;
   상기 연료전지 스택의 측면에 접촉하는 홀더; 및
   상기 홀더를 상기 연료전지 스택의 측면에 탄성 바이어스하는 탄성부재;를 구비하고,
   상기 홀더는 상기 연료전지 스택의 측면과 접촉하는 홀딩면을 가지며,
   상기 홀딩면과 상기 연료전지 스택의 측면 사이의 마찰력을 넘는 힘이 상기 연료전지 스택에 가해졌을 경우 상기 연료전지 스택이 상기 홀딩면을 따라 슬라이딩 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 홀더가 선형운동 할 수 있도록 가이드하는 선형운동기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 선형운동기구는,
   피스톤부와, 상기 피스톤부를 슬라이딩 가능하게 수납하는 실린더부를 포함하며,
   상기 실린더부 내에는 유체가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   서로 마주보는 상기 1쌍의 댐퍼에 각각 구비된 홀딩면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 운송수단용 연료전지 스택의 파지장치.

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