KR102054791B1 - Anti-vibration case for fuel cell power pack - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 이동형 장치의 주행 및 작업으로 인한 진동 및 충격이 다단의 내진동 설계의 적용에 의해 저감됨에 따라 연료전지 파워팩 내에 내장된 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)의 손상이 최소화됨과 동시에 연료전지 파워팩의 안정적인 운전과 내구성이 확보될 수 있도록 한 연료전지 파워팩용 내진동 케이스에 관한 것이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스는, 이동형 장치에 연료전지 파워팩을 탑재하기 위한 것으로, 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)가 내장되고 내충격재로 충전되는 파워팩 케이스부재와, 상기 파워팩 케이스부재가 댐퍼의 개재하에 내벽면들로부터 이격되게 설치되는 제 1 방진케이스부재와, 상기 제 1 방진케이스부재가 자력에 의해 내벽면들으로부터 이격되게 설치되는 제 2 방진케이스부재와, 상기 제 2 방진케이스부재와 상기 이동형 장치의 설치면 사이에 개재되어 상기 이동형 장치의 설치면으로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 1 방진수단을 포함한다.The present disclosure minimizes damage to fuel cell stacks and off- stack components (BOPs) embedded in fuel cell power packs as vibrations and shocks from traveling and working of mobile devices are reduced by the application of multistage vibration resistant designs. At the same time, the present invention relates to a vibration case for a fuel cell power pack to ensure stable operation and durability of the fuel cell power pack.
The vibration case for a fuel cell power pack according to an embodiment of the present disclosure is for mounting a fuel cell power pack in a mobile device, and includes a fuel pack including a fuel cell stack and an out-of-stack component (BOP) and charged with an impact material. A first dustproof case member in which the case member, the power pack case member is spaced apart from the inner wall surfaces through the damper, and a second dustproof case in which the first dustproof case member is spaced apart from the inner wall surfaces by magnetic force; And a first dustproof means interposed between the member and the installation surface of the second dustproof case member and the mobile device to reduce vibrations transmitted from the installation surface of the mobile device.
Description
본 개시내용은 예를 들어 전기자동차, 굴삭기 등과 같은 이동형 장치에 연료전지 파워팩을 탑재하기 위한 연료전지 파워팩용 케이스에 관한 것이다.The present disclosure relates to a case for a fuel cell power pack for mounting a fuel cell power pack in a mobile device such as, for example, an electric vehicle, an excavator, and the like.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the contents described in this identification are not prior art to the claims of this application and the description in this identification is not admitted to be prior art.
일반적으로 연료전지는 공급된 연료의 산화에 의해 발생하는 화학적 에너지를 전원 공급을 위한 전기에너지로 직접 변환한다.In general, a fuel cell converts chemical energy generated by oxidation of a supplied fuel directly into electrical energy for power supply.
이러한 연료전지는 예를 들어 디젤유, 가솔린 등과 같은 연료에 포함된 수소를 연료전지스택의 음극 쪽으로 공급하고 산화제인 산소를 연료전지의 양극 쪽으로 공급하여 전기화학적으로 반응시킴으로써 전기에너지를 발생시킨다. 여기서 연료전지스택의 양극과 음극은 전해질부재에 의해 서로 분리된다.Such a fuel cell generates electrical energy by supplying hydrogen contained in a fuel such as diesel oil, gasoline, etc. toward the cathode of the fuel cell stack, and supplying oxygen as an oxidant toward the anode of the fuel cell to electrochemically react. Here, the positive electrode and the negative electrode of the fuel cell stack are separated from each other by the electrolyte member.
연료전지의 발전원리는 다음와 같다. The power generation principle of the fuel cell is as follows.
우선, 음극활성물질로서 연료전지스택의 음극에 공급된 수소는 수소이온(H+)과 전자(-)로 해리된다. 이 해리반응을 촉진시키기 위하여, 예를 들어 백금이 촉매로 사용된다. 수소로부터 해리된 수소이온(H+)는 연료전지스택의 전해질을 통과한 후 양극 활성물질로서 양극에 공급된 산소와 반응하여 수증기 형태의 물(H20)을 생성한다. 한편, 수소의 해리에 의해 발생된 전자(-)는 연료전지스택의 음극에서 양극으로 이동됨에 따라 양극과 음극 간에 기전력이 발생되면서 전기가 생성된다.First, hydrogen supplied to the cathode of the fuel cell stack as a cathode active material is dissociated into hydrogen ions (H + ) and electrons (−). In order to promote this dissociation reaction, platinum is used as a catalyst, for example. Hydrogen ions (H + ) dissociated from hydrogen pass through the electrolyte of the fuel cell stack and then react with oxygen supplied to the anode as a cathode active material to produce water (H 2 O) in the form of steam. On the other hand, as electrons (-) generated by dissociation of hydrogen move from the cathode of the fuel cell stack to the anode, electricity is generated as the electromotive force is generated between the anode and the cathode.
전술한 바와 같이 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 연료전지의 발전방식은 화력발전 방식에 비해 높은 에너지효율을 나타내는 장점이 있을 뿐만 아니라, 연료전지로부터 배기되는 가스는 대부분이 수증기(H20)로, 화석연료를 이용하는 통상의 내연기관과 같이 일산화탄소 등의 유해가스를 배출하지도 않는 장점도 있다.As described above, the power generation method of a fuel cell that directly converts chemical energy into electrical energy has not only a high energy efficiency advantage compared to a thermal power generation method, but most of the gas exhausted from the fuel cell is water vapor (H 2 0). As a conventional internal combustion engine using fossil fuels, there is also an advantage that does not emit harmful gases such as carbon monoxide.
전술한 장점들로 인해 연료전지는 예를 들어 전기자동차를 구동하는 모터의 전력원으로 유효하게 활용될 뿐만 아니라, 최근에는 예를 들어 굴삭기와 같은 건설기계를 구동하는 모터의 전력원으로도 적용범위를 확장시켜가고 있는 추세이다.Due to the advantages mentioned above, fuel cells are not only effectively used as power sources of motors for driving electric vehicles, for example, but also recently as power sources of motors for driving construction machines such as excavators. The trend is to expand.
이러한 연료전지 굴삭기의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2011-0003940호(2011.01.13. 공개)에는 수소의 화학에너지를 전기화학적 반응에 의해 전력으로 변환시키는 연료전지스택; 연료전지스택이 전기를 발전하는데 필요한 수소연료를 저장하고 공급하는 연료공급장치; 연료전지가 발전한 직류전기를 연료전지 굴삭기가 필요로 하는 전력으로 변환하고 제어해 주는 전력제어장치; 연료전지스택이 발전한 전력의 일부를 저장하여 연료전지 굴삭기를 구성하는 모든 장치들이 작동하는데 필요한 전력을 공급하고, 연료전지 굴삭기의 각종 전동모터의 급격한 부하변동에 대응하기 위한 전력저장장치로서 수퍼캐패시터; 연료전지 굴삭기의 하부주행체를 구동하는 전동주행모터; 연료전지 굴삭기의 상부선회체를 선회시키는 전동스윙모터; 연료전지 굴삭기의 전방작업장치를 작동시키는 유압을 발생시키는 유압펌프를 구동하는 유압펌프구동전동모터; 및 연료전지 굴삭기를 구성하는 모든 장치들이 최적의 상태로 작동할 수 있게 총체적으로 제어하는 시스템제어기를 포함하는 연료전지 굴삭기가 개시된다.As an example of such a fuel cell excavator, Korean Patent Publication No. 10-2011-0003940 (published Jan. 13, 2011) discloses a fuel cell stack for converting chemical energy of hydrogen into electric power by an electrochemical reaction; A fuel supply device for storing and supplying hydrogen fuel required for the fuel cell stack to generate electricity; A power control device for converting and controlling the direct current electricity generated by the fuel cell into power required by the fuel cell excavator; A supercapacitor as a power storage device for storing a part of the electric power generated by the fuel cell stack to supply power required for all the devices constituting the fuel cell excavator to operate, and to cope with sudden load changes of various electric motors of the fuel cell excavator; An electric driving motor for driving the lower driving body of the fuel cell excavator; An electric swing motor for turning the upper swing structure of the fuel cell excavator; A hydraulic pump driving electric motor for driving a hydraulic pump for generating hydraulic pressure for operating the front work device of the fuel cell excavator; And a system controller which collectively controls all devices constituting the fuel cell excavator to operate in an optimal state.
전술한 바와 같은 종래의 연료전지 굴삭기의 경우에는 도 1에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 수소의 화학에너지를 전기화학적 반응에 의해 전력으로 변환시키는 연료전지스택(111)과, 연료전지스택(111)의 발전에 필요한 연료를 저장 및 공급하고 발전전력을 사용가능하게 변환 및 공급제어하는 스택외 구성부품(113; BOP)이 연료전기 파워팩(110)의 형태로 패키지화되어 전기자동차 또는 굴삭기와 같은 이동형 장치(110)에 탑재된다.In the case of the conventional fuel cell excavator as described above, as illustrated in FIG. 1, a
또한 연료전지스택(111)과 스택외 구성부품(113; BOP)이 패키지화된 연료전기 파워팩(110)은 비록 도시되지는 않았지만 이동형 장치(110)로부터 전달되는 진동을 저감하기 위하여 고무, 우레탄 등과 같은 완충재의 개재하에 이동형 장치 상에 탑재되거나 또는 스프링을 포함하는 공지의 내진마운트의 개재하에 이동형 장치 상에 탑재된다.In addition, the fuel
이러한 연료전지 파워팩의 탑재구조의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2013-0072827호(2013.07.02. 공개)에는 연료전지 스택을 수용하는 스택 케이스, 및 상기 스택 케이스의 하부에 구비되어 상기 스택 케이스로 전달되는 진동을 완충하는 진동 완충부를 포함하는 진동 완충이 가능한 연료전지 모듈에 있어서, 상기 진동 완충부는 링 형상의 단면을 가지고 탄성을 나타내는 복수 개의 고리부를 포함하며, 상기 복수 개의 고리부는 각각의 열(列) 내에서 서로를 마주 보도록 수평 방향으로 일렬로 늘어서는 적어도 2개의 열을 이루며, 상기 고리부는 복수 개의 강철 소선의 꼬임으로 이루어지는 강선(steel wire)을 상기 고리부가 늘어선 방향을 따라 나선형으로 감아서 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 완충이 가능한 연료전지 모듈이 개시된다.As an example of a mounting structure of such a fuel cell power pack, Korean Patent Publication No. 10-2013-0072827 (published on July 02, 2013) includes a stack case accommodating a fuel cell stack, and a stack case provided below the stack case. A vibration buffered fuel cell module including a vibration buffer to absorb vibration transmitted to the vibration buffer unit, wherein the vibration buffer includes a plurality of ring portions having elasticity having a ring-shaped cross section, and the plurality of ring portions are arranged in respective rows. (Iii) forming at least two rows arranged in a row in a horizontal direction to face each other within the frame, wherein the ring portion is spirally wound along a direction in which the ring portion is lined with a steel wire made of a twist of a plurality of steel wires Disclosed is a fuel cell module capable of dampening vibrations.
그러나 예를 들어 굴삭기와 같이 작업 또는 주행환경이 열악한 이동형 장치의 경우에는 작업 또는 주행시에 상대적으로 큰 진동 및 충격이 발생됨에 따라 연료전기 파워팩 내의 연료전지스택 또는 스택외 구성부품(BOP)이 과도한 진동 및 충격으로 인해 쉽게 손상 또는 파손될 수 있어 종래의 내진마운트의 적용만으로는 연료전지 파워팩의 안정적인 운전과 내구성이 보장되지 못하는 문제점이 있었다.However, in the case of a mobile device having a poor working or driving environment, such as an excavator, for example, excessive vibrations and shocks occur during work or driving, causing excessive fuel cell stack or BOP in the fuel cell power pack. And it can be easily damaged or damaged due to the impact, there was a problem that the stable operation and durability of the fuel cell power pack is not guaranteed only by applying the conventional seismic mount.
이동형 장치의 주행 및 작업으로 인한 진동 및 충격이 다단의 내진동 설계의 적용에 의해 저감됨에 따라 연료전지 파워팩 내에 내장된 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)의 손상이 최소화됨과 동시에 연료전지 파워팩의 안정적인 운전과 내구성이 확보될 수 있도록 한 연료전지 파워팩용 내진동 케이스를 제공함에 있다.As vibration and shocks from traveling and working of mobile devices are reduced by the application of multi-stage vibration-resistant design, damage to fuel cell stacks and out-of-stack components (BOPs) embedded in fuel cell power packs is minimized while fuel cell power packs are minimized. To provide a vibration resistant vibration case for a fuel cell power pack to ensure stable operation and durability.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.In addition, it is not limited to the technical problems as described above, it is obvious that another technical problem may be derived from the following description.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스는, 이동형 장치에 연료전지 파워팩을 탑재하기 위한 것으로, 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)가 내장되고 내충격재로 충전되는 파워팩 케이스부재와, 상기 파워팩 케이스부재가 댐퍼의 개재하에 내벽면들로부터 이격되게 설치되는 제 1 방진케이스부재와, 상기 제 1 방진케이스부재가 자력에 의해 내벽면들으로부터 이격되게 설치되는 제 2 방진케이스부재와, 상기 제 2 방진케이스부재와 상기 이동형 장치의 설치면 사이에 개재되어 상기 이동형 장치의 설치면으로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 1 방진수단을 포함한다.The vibration case for a fuel cell power pack according to an embodiment of the present disclosure is for mounting a fuel cell power pack in a mobile device, and includes a fuel pack including a fuel cell stack and an out-of-stack component (BOP) and charged with an impact material. A first dustproof case member in which the case member, the power pack case member is spaced apart from the inner wall surfaces through the damper, and a second dustproof case in which the first dustproof case member is spaced apart from the inner wall surfaces by magnetic force; And a first dustproof means interposed between the member and the installation surface of the second dustproof case member and the mobile device to reduce vibrations transmitted from the installation surface of the mobile device.
본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 방진케이스부재와 상기 제 2 방진케이스부재 사이에 개재되어 상기 제 2 방진케이스부재로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 2 방진수단을 더 포함할 수 있다.According to a preferred feature of the present disclosure, it may further include a second dustproof means interposed between the first dustproof case member and the second dustproof case member to reduce the vibration transmitted from the second dustproof case member.
본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 파워팩 케이스부재와 상기 제 1 방진케이스부재 사이에 개재되어 상기 제 1 방진케이스부재로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 3 방진수단을 더 포함할 수 있다.According to a preferred feature of the present disclosure, it may further include a third dustproof means interposed between the power pack case member and the first dustproof case member to reduce the vibration transmitted from the first dustproof case member.
본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 파워팩 케이스부재 상에 설치되고 상기 파워팩 케이스부재에 발생되는 진동을 감지하여 상기 이동형 장치에 설치된 진동모니터링유닛으로 신호를 제공하는 진동센서를 더 포함할 수 있다.According to a preferred feature of the present disclosure, it may further include a vibration sensor installed on the power pack case member and detecting a vibration generated in the power pack case member to provide a signal to the vibration monitoring unit installed in the mobile device.
본 개시내용의 실시예에 의하면, 연료전지 파워팩이 다단의 내진동 설계의 적용을 통해 이동형 장치에 탑재됨에 따라 이동형 장치의 주행 및 작업으로 인해 과도한 진동 및 충격이 발생된다 하더라도 연료전지 파워팩 내에 내장된 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)에 손상이 최소화됨과 동시에 연료전지 파워팩의 안정적인 운전과 내구성이 확보될 수 있는 장점이 있다.According to an embodiment of the present disclosure, as the fuel cell power pack is mounted in the mobile device through the application of a multi-stage vibration-proof design, even if excessive vibration and shock are generated due to the traveling and working of the mobile device, the fuel cell power pack is embedded in the fuel cell power pack. Damage to the fuel cell stack and non-stacked components (BOP) is minimized, and stable operation and durability of the fuel cell power pack can be secured.
또한 본 개시내용의 실시예에 의하면, 파워팩 케이스부재 상에 설치되는 진동센서를 통해 파워팩 케이스부재에 발생되는 진동을 감지하여 모니터링함으로써 설정한도 이상의 진동발생 시에는 운전자에게 즉시 경고함으로써 연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)에 손상이 가해질 수 있는 작업환경을 최소화할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present disclosure, by detecting and monitoring the vibration generated in the power pack case member through a vibration sensor installed on the power pack case member to immediately warn the driver in the event of vibration over the set limit fuel cell stack and stack Minimize the working environment that can damage the BOP.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 연료전지 굴삭기의 개략구조도.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스의 개략구조도.1 is a schematic structural diagram of a conventional fuel cell excavator;
2 is a schematic structural diagram of a vibration resistant vibration case for a fuel cell power pack according to one embodiment of the present disclosure;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at the configuration, operation and effects of the vibration case for a fuel cell power pack according to a preferred embodiment. For reference, in the drawings, each component is omitted or schematically illustrated for convenience and clarity, and the size of each component does not reflect the actual size. In addition, the same reference numerals throughout the specification refer to the same components and reference numerals for the same components in the individual drawings will be omitted.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스의 개략구조도를 도시한다.2 shows a schematic structural diagram of a vibration case for a fuel cell power pack according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)는 예를 들어 전기자동차, 굴삭기 등과 같은 이동형 장치에 연료전지 파워팩이 진동의 영행이 최소화된 상태로 탑재되도록 하기 위한 것으로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)가 내장되고 내충격재(15)로 충전되는 파워팩 케이스부재(10)와, 파워팩 케이스부재(10)가 댐퍼(21)의 개재하에 내벽면들로부터 이격되게 설치되는 제 1 방진케이스부재(20)와, 제 1 방진케이스부재(20)가 자력(척력)에 의해 내벽면들으로부터 이격되게 설치되는 제 2 방진케이스부재(30)와, 제 2 방진케이스부재(30)와 이동형 장치의 설치면(3) 사이에 개재되어 상기 이동형 장치의 설치면으로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 1 방진수단(40)을 포함한다.Vibration-
여기서, 파워팩 케이스부재(10)는 수소의 화학에너지를 전기화학적 반응에 의해 전력으로 변환시키는 연료전지스택(11)과, 연료전지스택(11)의 발전에 필요한 연료를 저장 및 공급하고 발전전력을 사용가능하게 변환 및 공급제어하는 스택외 구성부품(13; BOP)을 일체로 패키지화하되, 외부로부터 전달되는 진동 및 충격이 저감되도록 하는 구성부재이다.Here, the power
파워팩 케이스부재(10)는 내부에 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)가 내장되는 점에서는 종래의 연료전지 파워팩용 케이스와 동일하지만, 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)를 제외한 내부공간에 진동 및 충격이 저감시키기 위한 내충격재(15)가 충전되는 점에서 차이가 있다. The power
파워팩 케이스부재(10) 내에 충전되는 내충격재(15)는 스티로폼과 유사한 입자형 내충격재로 이루어질 수도 있고, 실시예에 따라서는 실리콘겔과 같은 겔형 내충격재로 이루어질 수도 있으며, 완충 기능만 있다면 어떠한 재질의 완충재도 무방하다. 다만 파워팩 케이스부재(10)의 내부환경을 고려하여 적절한 내열성과 절연성이 요구될 수 있다.The impact
전술한 파워팩 케이스부재(10)는 댐퍼(21)의 개재하에 제 1 방진케이스부재(20)의 내벽면들로부터 이격되게 설치된다. 제 1 방진케이스부재(20)는 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)가 내장된 파워팩 케이스부재(10)를 외부 진동 및 충격으로부터 최대한 차단되도록 수용하는 또 하나의 케이스에 해당한다.The power
제 1 방진케이스부재(20)은 그 자체의 내벽면들과 파워팩 케이스부재(10)의 측면, 하부면 및 상부면을 포함한 6면의 외벽면들 사이에 댐퍼(21)가 개재될 수 있도록 파워팩 케이스부재(10) 보다 더 크게 확장된 수용공간을 가진다.The first
파워팩 케이스부재(10)와 제 1 방진케이스부재(20) 사이에 개재되는 댐퍼(21)는 예를 들어 유체실린더형 댐퍼와 같이 진동 및 충격 저감을 위한 댐핑력을 제공하는 것이라면 어떠한 형태의 댐퍼라도 적용 가능하지만, 특히 자기 점성 가변 유체(magneto-rheological fluid)를 이용한 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼로 형성되는 것이 바람직하다.The
MR 댐퍼는 일반 오일 대신에 자기장의 변화에 따라 유체의 점도가 변화되는 자기 점성 가변 유체가 적용된 유체실린더형 댐퍼로, 이미 자동차 분야를 비롯하여 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 공지의 MR 댐퍼에 대한 더 이상의 상세설명은 생략하기로 한다.MR damper is a fluid cylinder type damper applied with a magnetic viscous variable fluid in which the viscosity of the fluid is changed according to the change of the magnetic field instead of the general oil, and is widely used in various fields including the automobile field. Further details of the MR damper will be omitted.
전술한 파워팩 케이스부재(10)가 댐퍼(21)의 개재하에 수용된 제 1 방진케이스부재(20)는 자력, 특히 척력에 의해 제 2 방진케이스부재(30)의 내벽면들으로부터 이격되게 설치된다.The first
제 2 방진케이스부재(30)는 파워팩 케이스부재(10)가 댐퍼(21)의 개재하에 수용된 제 1 방진케이스부재(20)를 외부 진동 및 충격으로부터 최대한 차단되도록 수용하는 또 하나의 케이스에 해당한다.The second
제 2 방진케이스부재(30)은 그 자체의 내벽면들과 제 1 방진케이스부재(20)의 측면, 하부면 및 상부면을 포함한 6면의 외벽면들 사이에 척력에 의한 이격구조(자력벽)가 적용될 수 있도록 제 1 방진케이스부재(20) 보다 더 크게 확장된 수용공간을 가진다.The second
또한 척력에 의한 이격구조(자력벽)의 적용을 위해 제 1 방진케이스부재(20)의 외벽면들과 제 2 방진케이스부재(30)의 내벽면들에는 서로 동일 극성을 가지는판 형상의 자석(23, 31)이 각각 설치된다. 판 형상의 자석(23, 31) 중 하나는 전자석의 형태로 구현될 수 있는데, 이 경우 전자석의 구동을 위해 연료전지스택(11)에 의해 발전된 전력이 공급될 수 있다.In addition, the plate-shaped magnets having the same polarity on the outer wall surfaces of the first
전술한 제 2 방진케이스부재(30)은 제 1 방진수단(40)의 개재 하에 이동형 장치의 설치면(3)으로부터 하부면이 이격되게 설치된다. 제 1 방진수단(40)은 이동형 장치의 설치면(3)으로부터 전달되는 진동을 1차적으로 저감하는 역할을 하는 것으로, 고무, 우레탄 등과 같은 완충재로 형성될 수도 있지만, 스프링을 포함하는 공지구조의 방진마운트로 형성되는 것이 바람직하다.The above-described second
또한 전술한 제 1 방진케이스부재(20)도 제 2 방진수단(50)의 개재 하에 제 2 방진케이스부재(30)의 내부 바닥면으로부터 하부면이 이격되게 설치될 수 있다. 제 2 방진수단(50)은 제 2 방진케이스부재(30)로부터 전달되는 진동을 2차적으로 저감하는 역할을 하는 것으로, 제 1 방진수단(40)과 마찬가지로 고무, 우레탄 등과 같은 완충재로 형성될 수도 있지만, 스프링을 포함하는 공지구조의 방진마운트로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the above-described first
또한 전술한 파워팩 케이스부재(10)도 제 3 방진수단(60)의 개재 하에 제 1 방진케이스부재(20)의 내부 바닥면으로부터 하부면이 이격되게 설치될 수 있다. 제 3 방진수단(60)은 제 1 방진케이스부재(20)로부터 전달되는 진동을 3차적으로 저감하는 역할을 하는 것으로, 제 1 방진수단(40)과 마찬가지로 고무, 우레탄 등과 같은 완충재로 형성될 수도 있지만, 스프링을 포함하는 공지구조의 방진마운트로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the power
또한 전술한 파워팩 케이스부재(10) 상에는 진동센서(70)가 설치된다. 진동센서(70)는 파워팩 케이스부재(10)에 발생되는 진동을 감지하여 이동형 장치에 설치된 진동모니터링유닛(미도시)으로 제공함에 따라, 설정한도 이상의 진동발생 시에는 진동모니터링유닛의 제어 하에 작동되는 부저 또는 경고램프 등의 경고수단을 통해 운전자에게 즉시 알림으로써 현재의 작업을 중지하거나 작업강도를 조절하도록 유도한다.In addition, the
이러한 진동센서(70)를 이용한 진동모니터링은 이동형 장치의 주행 또는 작업시에 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)에 손상이 가해질 수 있는 환경조성의 시간과 빈도를 현저히 줄임으로써 연료전지스택(11)의 안정적인 운전과 내구성이 확보될 수 있도록 한다.Vibration monitoring using the
이하, 도 2를 참조하여 본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)의 내진동 작용을 설명하면 다음과 같다:Hereinafter, referring to FIG. 2, the vibration resistance of the
전술한 바와 같은 다단의 내진동 설계가 적용된 본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)가 이동형 장치의 설치면(3)에 탑재될 경우에, 이동형 장치의 주행 및 작업에 의해 발생되는 진동은 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)와 이동형 장치의 설치면(3) 사이에 개재된 제 1 방진수단(40)에 의해 1차적으로 저감되고, 제 1 방진케이스부재(20)의 외벽면들과 제 2 방진케이스부재(30)의 내벽면들 사이에 적용된 자력(척력)에 의한 이격구조에 의해 2차적으로 저감되며, 파워팩 케이스부재(10)의 외벽면들과 제 1 방진케이스부재(20)의 내벽면들 사이에 개재되는 댐퍼(21)에 의해 3차적으로 저감되며, 파워팩 케이스부재(10) 내에 충전된 내충격재(15)에 의해 4차적으로 저감될 수 있다.When the vibration-
또한 제 1 방진케이스부재(20)와 제 2 방진케이스부재(30) 사이에 적용된 제 2 방진수단(50)와, 파워팩 케이스부재(10)와 제 1 방진케이스부재(20) 사이에 적용된 제 3 방진수단(60)의 적용시에 제 1 방진수단(40)의 상호 조합하에 또 다른 다단의 진동저감효과가 부가될 수 있다.In addition, a third dustproof means 50 applied between the first
따라서 본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)의 경우에는 연료전지 파워팩이 다단의 내진동 설계의 적용을 통해 이동형 장치에 탑재되도록 함에 따라 이동형 장치의 주행 및 작업으로 인해 과도한 진동 및 충격이 발생된다 하더라도 파워팩 케이스부재(10) 내에 내장된 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)에 손상이 최소화됨과 동시에 연료전지스택(11)의 안정적인 운전과 내구성이 확보될 수 있다.Accordingly, in the case of the
본 개시내용의 일 실시예에 따른 연료전지 파워팩용 내진동 케이스(1)의 경우에는 파워팩 케이스부재(10) 상에 설치되는 진동센서(70)를 통해 파워팩 케이스부재(10)에 발생되는 진동을 감지하여 모니터링 가능함에 따라, 설정한도 이상의 진동발생 시에는 운전자에게 즉시 경고함으로써 연료전지스택(11)과 스택외 구성부품(13; BOP)에 손상이 가해질 수 있는 작업환경을 최소화할 수 있다.In the case of the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and represent all of the technical idea of the present invention. It is to be understood that there may be various equivalents and variations in place of them at the time of the present application. Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from an equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 연료전지 파워팩용 내진동 케이스
3 : 이동형 장치의 설치면
10 : 파워팩 케이스부재
11 : 연료전지스택
13 : 스택외 구성부품(BOP)
15 : 내충격재
20 : 제 1 방진케이스부재
21 : 댐퍼
23 : 자석
30 : 제 2 방진케이스부재
31 : 자석
40 : 제 1 방진수단
50 : 제 2 방진수단
60 : 제 3 방진수단
70 : 진동센서
100 : 이동형 장치
110 : 연료전지 파워팩
111 : 연료전지스택
113 : 스택외 구성부품(BOP)1: Vibration resistant case for fuel cell power pack
3: mounting surface of mobile device
10: power pack case member
11: fuel cell stack
13: Out-of-Stack Components (BOP)
15: impact resistant material
20: first dustproof case member
21: damper
23: magnet
30: second dustproof case member
31: Magnet
40: first dustproof means
50: second dustproof means
60: third dustproof means
70: vibration sensor
100: mobile device
110: fuel cell power pack
111: fuel cell stack
113: Out of Stack Component (BOP)
Claims (7)
연료전지스택과 스택외 구성부품(BOP)가 내장되고 내충격재로 충전되는 파워팩 케이스부재;
상기 파워팩 케이스부재가 댐퍼의 개재하에 내벽면들로부터 이격되게 설치되는 제 1 방진케이스부재;
상기 제 1 방진케이스부재가 자력에 의해 내벽면들으로부터 이격되게 설치되는 제 2 방진케이스부재; 및
상기 제 2 방진케이스부재와 상기 이동형 장치의 설치면 사이에 개재되어 상기 이동형 장치의 설치면으로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 1 방진수단;
상기 제 1 방진케이스부재와 상기 제 2 방진케이스부재 사이에 개재되어 상기 제 2 방진케이스부재로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 2 방진수단; 및
상기 파워팩 케이스부재와 상기 제 1 방진케이스부재 사이에 개재되어 상기 제 1 방진케이스부재로부터 전달되는 진동을 저감하는 제 3 방진수단;을 포함하고,
상기 내충격재는 입자형 내충격재이며,
상기 댐퍼는 자기 점성 가변 유체(magneto-rheological fluid)를 이용한 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼이고,
상기 자력은 상기 제 1 방진케이스부재의 외벽면들과 상기 제 2 방진케이스부재의 내벽면들에 서로 동일 극성을 가지는 판 형상의 자석이 각각 설치되어 형성되며,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 방진수단은 완충재 또는 방진마운트인 것을 특징으로 하는 연료전지 파워팩용 내진동 케이스.A case for a fuel cell power pack for mounting a fuel cell power pack in a mobile device,
A power pack case member having a fuel cell stack and a non-stack component (BOP) embedded therein and charged with an impact material;
A first dustproof case member in which the power pack case member is spaced apart from inner wall surfaces through a damper;
A second dustproof case member in which the first dustproof case member is spaced apart from inner wall surfaces by a magnetic force; And
First dustproof means interposed between the second dustproof case member and the installation surface of the mobile device to reduce vibrations transmitted from the installation surface of the mobile device;
Second dustproof means interposed between the first dustproof case member and the second dustproof case member to reduce vibrations transmitted from the second dustproof case member; And
And a third dustproof means interposed between the power pack case member and the first dustproof case member to reduce vibrations transmitted from the first dustproof case member.
The impact resistant material is a particulate impact resistant material,
The damper is a magneto-rheological (MR) damper using a magneto-rheological fluid,
The magnetic force is formed by installing plate-shaped magnets having the same polarity to each other on the outer wall surfaces of the first dustproof case member and the inner wall surfaces of the second dustproof case member,
And the first, second and third dustproof means is a shock absorbing material or a vibration mount.
상기 파워팩 케이스부재 상에 설치되고 상기 파워팩 케이스부재에 발생되는 진동을 감지하여 상기 이동형 장치에 설치된 진동모니터링유닛으로 신호를 제공하는 진동센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 파워팩용 내진동 케이스.The method according to claim 1,
And a vibration sensor installed on the power pack case member and detecting a vibration generated in the power pack case member and providing a signal to a vibration monitoring unit installed in the mobile device.
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