KR102496646B1 - 연료전지 스택용 전압 측정 장치 - Google Patents

연료전지 스택용 전압 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전압 측정 장치에 관한 것으로서, 분리판; 상기 분리판의 일측 단부를 미리 정해진 삽입 방향으로 삽입 가능하도록 형성되는 슬릿과, 상기 슬릿에 삽입된 상기 분리판의 상기 일측 단부와 전기적으로 연결되도록 형성되는 터미널을 구비하는 커넥터; 및 상기 분리판의 일면에 장착되며, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 미리 정해진 기준 깊이만큼 삽입되도록 상기 커넥터를 지지하는 스토퍼를 포함한다.

Description

연료전지 스택용 전압 측정 장치{VOLTAGE MONITORING DEVICE FOR FUEL CELL STACK}
본 발명은 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 관한 것이다.
연료전지 스택은, 연료전지 차량의 메인 파워(Main Power) 공급원으로서, 수소와 산소의 산화 환원 반응을 통해 전기를 생성하는 장치이다.
연료전지 스택의 애노드(anode)에는 수소 저장 탱크로부터 고순도의 수소가 공급되고, 스택의 캐소드(cathode)에는 공기 압축기 기타 공기 공급 장치에 의해 공급된 대기 중의 공기가 유입된다.
애노드에서는 수소의 산화 반응이 진행되어 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)가 생성되고, 이처럼 생성된 수소 이온과 전자는 각각 고분자 전해질막과 분리판을 통해 캐소드로 이동된다. 또한, 캐소드에서는 애노드로부터 이동된 수소 이온 및 전자와, 공기 공급 장치에 의해 공급된 공기 중의 산소가 참여하는 환원 반응이 진행되어 물이 생성됨과 동시에 전자의 흐름에 의한 전기 에너지가 생성된다.
일반적으로, 연료전지 스택은, 전술한 애노드, 캐소드, 고분자 전해질막 및 분리판 등을 각각 포함하는 다수의 단위 셀들이 적층된 구조를 갖는다. 이로 인해, 성능 이상 기타 원인으로 인해 단위 셀들 중 일부의 단위 셀의 출력 전압이 저하된 경우에, 연료전지 스택 전체의 출력 전압이 저하된다. 이에, 각각의 단위 셀의 분리판과 전기적으로 연결되어 각각의 단위 셀의 출력 전압을 실시 간으로 측정 가능한 연료전지 스택용 전압 측정 장치가 사용되고 있다.
종래의 연료전지 스택용 전압 측정 장치는, 각각의 분리판으로부터 돌출 형성된 전압 측정 단자에 커넥터가 결합된 구조를 갖는다. 또한, 종래의 연료전지 스택용 전압 측정 장치는 전압 측정 단자와 커넥터의 결합 길이를 일정하게 유지 가능한 구성을 포함하지 않는다. 따라서, 종래의 연료전지 스택용 전압 측정 장치는, 커넥터가 전압 측정 단자에 적정 길이를 초과하여 과결합되거나 외부로부터 외력이 인가되는 경우에 전압 측정 단자에 응력이 집중됨으로써, 전압 측정 단자가 빈번하게 변형 및 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 커넥터를 분리판에 직접적으로 결합 가능하도록 구조를 개선한 연료전지 스택용 전압 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 분리판과 커넥터의 결합 길이를 일정하게 유지 가능하도록 구조를 개선한 연료전지 스택용 전압 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 조립 공수를 줄일 수 있도록 구조를 개선한 연료전지 스택용 전압 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치는, 분리판; 상기 분리판의 일측 단부를 미리 정해진 삽입 방향으로 삽입 가능하도록 형성되는 슬릿과, 상기 슬릿에 삽입된 상기 분리판의 상기 일측 단부와 전기적으로 연결되도록 형성되는 터미널을 구비하는 커넥터; 및 상기 분리판의 일면에 장착되며, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 미리 정해진 기준 깊이만큼 삽입되도록 상기 커넥터를 지지하는 스토퍼를 포함한다.
바람직하게, 상기 스토퍼는, 상기 분리판의 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 커넥터의 일면과 접촉되도록 형성되는 제1 지지부를 구비한다
바람직하게, 상기 제1 지지부는, 상기 삽입 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 연장 형성된다.
바람직하게, 상기 제1 지지부는, 상기 분리판의 상기 일측 단부로부터 상기 기준 깊이만큼 이격되도록 형성된다.
바람직하게, 상기 커넥터는, 상기 일면에 상기 삽입 방향으로 요입 형성되는 걸림 홈을 더 구비하고, 상기 스토퍼는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 걸림 홈에 삽입되도록 형성되는 제2 지지부를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 제2 지지부는, 상기 제1 지지부로부터 상기 삽입 방향으로 돌출 형성된다.
바람직하게, 상기 걸림 홈은 상기 커넥터의 상기 일면으로부터 상기 기준 깊이만큼 요입 형성되고, 상기 제2 지지부는, 상기 걸림 홈에 상기 기준 깊이만큼 삽입되도록 형성된다.
바람직하게, 상기 제2 지지부와 상기 걸림 홈 중 어느 하나는, 상기 삽입 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈을 구비하고, 상기 제2 지지부와 상기 걸림 홈 중 다른 하나는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 락킹 홈에 삽입되도록 형성되는 락킹 돌기를 구비한다.
바람직하게, 상기 분리판은, 타측 단부에 요입 형성되는 락킹 홈을 더 구비하고, 상기 커넥터는, 상기 락킹 홈에 후크 결합되는 락킹 후크를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 커넥터는, 일측에 탄성 변형 가능하게 형성되는 후크 바를 더 구비하고, 상기 락킹 후크는 상기 후크바의 탄성 변형에 의해 상기 락킹 홈에 후크 결합되도록 상기 후크 바로부터 연장 형성된다.
바람직하게, 상기 스토퍼는, 상기 락킹 후크가 상기 락킹 홈에 삽입될 때 상기 락킹 후크의 단부가 걸림되도록 형성되는 보조 락킹 홈을 더 구비한다.
바람직하게, 상기 보조 락킹 홈은, 상기 락킹 후크의 상기 단부가 상기 삽입 방향으로 걸림되도록 형성된다.
바람직하게, 상기 스토퍼는, 연료전지 스택의 가스켓과 일체를 이루도록 형성된다.
바람직하게, 상기 스토퍼는, 탄성 변형 가능한 재질로 형성된다.
바람직하게, 상기 분리판과 상기 커넥터 중 어느 하나는, 상기 분리판의 두께 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈을 구비하고, 상기 분리판과 상기 커넥터 중 다른 하나는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 락킹 홈에 삽입되도록 상기 두께 방향으로 돌출 형성되는 락킹 돌기를 구비한다.
바람직하게, 상기 분리판은, 상기 분리 판의 두께 방향을 따라 복수 개가 미리 정해진 기준 간격을 두고 적층되고, 상기 슬릿은, 상기 복수의 분리판들 중 어느 하나의 분리판의 상기 일측 단부가 각각 삽입되도록, 상기 기준 간격을 두고 복수 개가 형성되며, 상기 터미널은, 상기 복수의 슬릿들 중 어느 하나의 슬릿에 삽입된 상기 분리판의 상기 일측 단부와 각각 전기적으로 연결되도록 복수 개가 형성된다.
바람직하게, 상기 스토퍼는, 상기 분리판들 중 어느 하나의 분리판의 상기 일면에 각각 장착되도록, 복수 개가 마련된다.
바람직하게, 상기 분리판들과 상기 스토퍼들은 상기 두께 방향을 따라 교대로 배치된다.
바람직하게, 상기 스토퍼들은 각각, 상기 기준 간격과 동일한 두께를 갖는다.
본 발명은, 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명은, 분리판으로부터 전압 측정 단자를 삭제 가능하도록 분리판의 일측 단부를 커넥터에 직접적으로 삽입하여 결합 가능한 구조를 가지므로, 전압 측정 단자가 변형되거나 손상됨으로 인해 단위 셀의 전압 측정 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명은, 분리판이 커넥터에 기준 깊이만큼만 삽입되도록 커넥터를 지지 가능한 스토퍼를 구비하므로, 분리판이 커넥터에 과삽입됨으로 인해 분리판과 커넥터가 변형되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명은, 스토퍼의 제1 지지부와 제2 지지부를 이용해 커넥터를 분리판의 삽입 방향 및 삽입 방향과 수직을 이루는 방향으로 동시에 지지 가능하므로, 외부로부터 인가된 진동 기타 충격에 의해 커넥터가 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 본 발명은, 커넥터의 하우징과 일체를 이루도록 형성되는 락킹 후크를 이용해 커넥터와 분리판을 락킹 가능하므로, 커넥터와는 별도로 제조된 락킹 부재를 이용해 커넥터와 분리판을 락킹하는 경우에 비해 락킹 부재의 조립을 위한 조립 공수를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 결합 사시도.
도 3은 커넥터와 분리판이 분리된 상태를 나타내는 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 정면도.
도 4는 커넥터의 터미널에 분리판이 결합된 상태를 나타내는 도면.
도 5는 커넥터의 후크 바가 탄성 변형된 상태를 나타내는 도면.
도 6은 커넥터와 분리판이 결합된 상태를 나타내는 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 정면도.
도 7은 커넥터의 걸림 홈에 스토퍼의 제2 지지부가 삽입된 상태를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 있어서, 락킹 홈과 락킹 돌기의 결합 관계를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 있어서, 락킹 홈과 락킹 돌기의 결합 관계를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치(1)는, 단위 셀의 전압 측정을 위한 전압 측정 단자를 분리판(10)으로부터 삭제 가능하도록, 커넥터(20)를 분리판(10)의 일측 단부(10b)에 직접적으로 결합 가능하게 마련된다.
이러한 연료전지 스택용 전압 측정 장치(1)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택용 전압 측정 장치(1)는, 분리판(10); 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 미리 정해진 삽입 방향으로 삽입되어 결합되는 커넥터(20); 분리판(10)과 커넥터(20)의 결합 길이를 일정 가능하게 유지 가능하도록 커넥터(20)를 지지하는 스토퍼(30) 등을 포함할 수 있다.
도 3은 커넥터와 분리판이 분리된 상태를 나타내는 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 정면도이다.
먼저, 분리판(10)은, 일반적인 연료전지 스택의 단위 셀에 구비된 분리판(10)과 동일한 기능을 수행 가능하도록 마련된다. 즉, 분리판(10)은, 외부로부터 공급된 반응 가스와 냉각수를 단위 셀의 전극에 전달하거나, 단위 셀에서 생성된 생성수, 전기 생성 반응에 참여하지 않은 잔여 반응 가스, 단위 셀과 열 교환된 냉각수를 외부로 안내하거나, 단위 셀에서 생성된 전기 에너지를 외부의 전기 장치에 전달 가능하도록 마련된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리판(10)은 얇은 판상 형상을 갖는다. 분리판(10)은 단변이 장변에 비해 짧은 길이를 갖는 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 분리판(10)의 일면(10a)에는, 매니폴드들(12)과 채널들(미도시)을 유동하는 반응 가스, 냉각수, 생성수 등이 외부로부터 누출되는 것을 방지하기 위한 가스켓(40)이 장착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 분리판(10)의 일측 단부(10b)는 커넥터(20)에 미리 정해진 삽입 방향을 따라 삽입될 수 있다. 여기서, 분리판(10)의 일측 단부(10b)는, 분리판(10)의 단변 측 단부인 위치하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 분리판(10)의 삽입 방향은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 분리판(10)의 일측 단부(10b)는 분리판(10)의 길이 방향을 따라 커넥터(20)에 삽입될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 분리판(10)의 삽입 방향이 분리판(10)의 길이 방향인 경우를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분리판(10)의 타측 단부(10c)에는 락킹 홈(14)이 후술할 커넥터(20)의 락킹 후크(29)를 후크 결합 가능하도록 요입 형성될 수 있다. 분리판(10)의 일측 단부(10b)와 분리판(10)의 타측 단부(10c)는, 분리판(10)의 서로 다른 변의 단부인 것이 바람직하다. 즉, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 분리판(10)의 단변 측 단부인 경우에, 분리판(10)의 타측 단부(10c)는 분리판(10)의 장변 측 단부일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 락킹 홈(14)은, 분리판(10)의 타측 단부(10c)로부터 분리판(10)의 폭 방향으로 미리 정해진 깊이만큼 요입 형성될 수 있다. 또한, 이러한 락킹 홈(14)의 최심부에 위치한 락킹 홈(14)의 내측 단부에는, 후크부(16)가 커넥터(20) 쪽을 향하도록 분리판(10)의 길이 방향을 따라 요입 형성될 수 있다.
이러한 분리판(10)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 분리판들(10)이 분리판(10)의 두께 방향을 따라 미리 정해진 기준 간격을 두고 적층될 수 있다.
도 4는 커넥터의 터미널에 분리판이 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 커넥터의 후크 바가 탄성 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
또한, 도 6은 커넥터와 분리판이 결합된 상태를 나타내는 연료전지 스택용 전압 측정 장치의 정면도이고, 도 7은 커넥터의 걸림 홈에 스토퍼의 제2 지지부가 삽입된 상태를 나타내는 도면이다.
다음으로, 커넥터(20)는, 분리판(10)과 전압 측정 회로(미도시)를 전기적으로 연결하기 위한 부재로서, 분리판(10)의 일측 단부(10b)를 분리판(10)의 길이 방향으로 삽입 가능하도록 마련된다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 커넥터(20)는, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 분리판(10)의 길이 방향으로 삽입되도록 형성되는 하우징(21)과, 하우징(21)에 삽입된 분리판(10)의 일측 단부(10b)와 전기적으로 연결되는 터미널(23)과, 터미널(23)을 전압 측정 회로와 전기적으로 연결하는 와이어(25)와, 하우징(21)의 일측에 탄성 변형 가능하게 형성되는 후크 바(27)와, 후크 바(27)의 탄성 변형에 의해 분리판(10)의 락킹 홈(14)에 후크 결합되도록 후크 바(27)로부터 연장 형성되는 락킹 후크(29) 등을 구비할 수 있다.
하우징(21)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분리판(10)의 일측 단부(10b)를 분리판(10)의 길이 방향으로 삽입 가능하도록 형성되는 슬릿(21a)과, 후술할 스토퍼(30)의 제2 지지부(34)를 분리판(10)의 길이 방향으로 삽입 가능하도록 형성되는 걸림 홈(21b)과, 와이어(25)를 삽입 가능하도록 형성되는 와이어 홀(21c) 등을 구비할 수 있다. 이러한 하우징(21)은 전기 절연성과 탄성을 갖는 합성 수지로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 슬릿(21a)은 하우징(21)으로 정면(21d)으로부터 하우징(21)의 후면(21e)을 향해 연장 형성된다. 여기서, 하우징(21)의 정면(21d)은 분리판(10)의 일측 단부(10b)와 대면하는 하우징(21)의 일면을 말하고, 하우징(21)의 후면(21e)은 하우징(21)의 정면(21d)에 비해 분리판(10)의 길이 방향 쪽에 위치한 하우징(21)의 정면(21d)의 반대면을 말한다.
슬릿(21a)은, 미리 정해진 기준 깊이(D)를 갖도록, 하우징(21)의 정면(21d)으로부터 하우징(21)의 후면(21e)을 향해 분리판(10)의 길이 방향으로 연장 형성된다. 또한, 슬릿(21a)은 분리판(10)의 두께와 동일한 폭을 갖는다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 슬릿(21a)에는 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 분리판(10)의 길이 방향을 따라 기준 깊이(D)만큼 삽입될 수 있다.
슬릿(21a)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(21)에는 복수의 슬릿들(21a)이 분리판(10)의 두께 방향을 따라 기준 간격을 두고 형성될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 슬릿(21a)에는, 각각의 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 분리판(10)의 길이 방향으로 삽입될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 걸림 홈(21b)은 하우징(21)의 정면(21d)으로부터 하우징(21)의 후면(21e)을 향해 분리판(10)의 길이 방향으로 요입 형성된다. 걸림 홈(21b)은 스토퍼(30)의 제2 지지부(34)와 대응하는 형상을 갖는다. 따라서, 슬릿(21a)에 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 삽입될 때, 이러한 걸림 홈(21b)에는 스토퍼(30)의 제2 지지부(34)가 삽입될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 와이어 홀(21c)은 하우징(21)의 후면(21e)에 관통 형성될 수 있다. 와이어 홀(21c)의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 하우징(21)에는 슬릿(21a)의 개수와 동일한 개수의 와이어 홀(21c)이 형성된다. 이러한 와이어 홀(21c)에는 와이어(25)가 삽입될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(21)은, 양쪽 측면(21f, 21g) 중 어느 한쪽 측면(21f)으로부터 돌출 형성되는 제1 단차부(21h)와, 양쪽 측면(21f, 21g) 중 다른 한쪽 측면(21g)으로부터 돌출 형성되는 제2 단차부(21i)를 더 구비할 수 있다. 제1 단차부(21h)와 제2 단차부(21i)는, 분리판(10)의 두께 방향으로 서로 계합될 수 있도록 미리 정해진 형상을 갖는다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 커넥터들(20)을, 어느 하나의 커넥터(20)의 제1 단차부(21h)와 다른 하나의 커넥터(20)의 제2 단차부(21i)가 서로 계합되도록, 분리판(10)의 두께 방향을 따라 순차적으로 배치할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터미널(23)은 슬릿(21a)에 삽입된 분리판(10)의 일측 단부(10b)와 전기적으로 연결되도록 하우징(21)의 내부에 매설된다. 터미널(23)의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 슬릿(21a)의 개수와 동일한 개수의 터미널(23)이 하우징(21)의 내부에 매설된다.
터미널(23)의 정면에는 슬릿(21a)에 삽입된 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 끼움 결합되는 끼움 홈(23a)이 형성될 수 있다. 이러한 터미널(23)은, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 끼움 홈(23a)에 끼움 결합됨으로써, 분리판(10)의 일측 단부(10b)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 와이어(25)는 터미널(23)의 후측 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 와이어(25)의 개수는 특별히 한정되는 않으며, 슬릿(21a)의 개수와 동일한 개수의 와이어(25)가 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 와이어(25)는 와이어 홀(21c)을 통해 하우징(21)의 외부까지 연장되어 전압 측정 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전압 측정 회로는, 터미널(23)과 와이어(25)를 통해 분리판(10)과 전기적으로 연결됨으로써, 분리판(10)이 구비된 단위 셀의 전압을 측정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 후크 바(27)는 하우징(21)의 일측에 탄성 변형 가능하게 형성된다. 예를 들어, 후크 바(27)는 분리판(10)의 폭 방향으로 탄성 변형될 수 있도록 분리판(10)의 타측 단부(10c) 쪽에 위치한 하우징(21)의 일측면에 형성될 수 있다. 이러한 후크 바(27)는 하우징(21)과 일체로 이루도록 하우징(21)과 함께 사출 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 바와 같이, 락킹 후크(29)는 분리판(10) 쪽에 위치한 후크 바(27)의 일측 단부로부터 분리판(10)의 폭 방향으로 연장 형성된다. 락킹 후크(29)는 분리판(10)의 락킹 홈(14)에 분리 가능하게 후크 결합될 수 있도록 분리판(10)의 락킹 홈(14)과 대응하는 형상을 갖는다. 락킹 후크(29)의 단부(29a)는, 락킹 홈(14)의 후크부(16)와 후술할 스토퍼(30)의 보조 락킹 홈(36)에 삽입될 수 있도록 분리판(10)의 길이 방향으로 돌출된다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 후크 바(27)를 분리판(10)의 폭 방향으로 탄성 변형시킨 상태에서 분리판(10)의 일측 단부(10b)를 슬릿(21a)에 삽입한 후 후크 바(27)를 탄성 복원시키면, 락킹 후크(29)의 단부(29a가 후크부(16)와 보조 락킹 홈(36)에 분리판(10)의 길이 방향으로 걸림되도록, 락킹 후크(29)가 락킹 홈(14)에 후크 결합될 수 있다. 이를 통해, 락킹 후크(29)는, 커넥터(20)가 분리판(10)으로부터 분리되지 않도록 커넥터(20)를 락킹할 수 있다.
따라서, 커넥터(20)는, 하우징(21)과 일체를 이루도록 형성된 후크 바(27)와 락킹 후크(29)에 의해 분리판(10)에 락킹될 수 있다. 이를 통해, 연료전지 스택용 전압 측정 장치(1)는, 하우징(21)과는 별도로 제조로 락킹 부재를 이용해 커넥터(20)를 분리판(10)에 락킹하는 경우에 비해 락킹 부재의 설치를 위한 조립 공수를 줄일 수 있다.
다음으로, 스토퍼(30)는, 분리판(10)의 일면(10a)에 장착되며, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 슬릿(21a)에 깊이만큼 삽입되도록 커넥터(20)를 지지 가능하게 마련된다. 스토퍼(30)는 분리판들(10) 사이의 기준 간격과 동일한 두께를 갖는다. 스토퍼(30)는 분리판들(10) 중 어느 하나의 분리판(10)의 일면(10a)에 각각 장착되도록 분리판(10)의 개수와 동일한 개수가 설치될 수 있다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 스토퍼(30)와 분리판(10)은 분리판(10)의 두께 방향으로 교대로 배치될 수 있다. 따라서, 스토퍼(30)는 분리판들(10)을 분리판(10)의 두께 방향으로 지지하여 분리판들(10)의 사이 간격을 기준 간격으로 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 스토퍼(30)는 고무와 같이 탄성 변형 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스토퍼(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 스토퍼(30)는, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 하우징(21)의 정면(21d)과 접촉되도록 형성되는 제1 지지부(32)와, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 하우징(21)의 걸림 홈(21b)에 삽입되도록 형성되는 제2 지지부(34)와, 커넥터(20)의 락킹 후크(29)가 분리판(10)의 락킹 홈(14)에 삽입될 때 락킹 후크(29)의 단부가 걸림되도록 형성되는 보조 락킹 홈(36)을 구비할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(32)는 분리판(10)의 일측 단부(10b)로부터 기준 깊이(D)만큼 이격되도록 형성된다. 제1 지지부(32)는 분리판(10)의 길이 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 연장 형성된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지지부(32)는 분리판(10)의 폭 방향으로 연장 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 지지부(32)는, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 하우징(21)의 정면(21d)과 접촉됨으로써, 하우징(21)을 분리판(10)의 길이 방향으로 지지할 수 있다. 따라서, 제1 지지부(32)는, 분리판(10)과 커넥터(20)를 결합할 때나 외부로부터 진동 기타 충격이 인가될 때 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)에 비해 더 깊은 깊이만큼 과삽입됨으로써, 분리판(10)과 커넥터(20)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 지지부(34)는 하우징(21)의 정면(21d)과 대면하는 제1 지지부(32)의 일면으로부터 분리판(10)의 길이 방향으로 돌출 형성된다. 제2 지지부(34)는, 하우징(21)의 걸림 홈(21b)과 대응하는 형상을 갖고, 기준 깊이(D)와 동일한 길이를 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 지지부(34)는, 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 분리판(10)의 길이 방향으로 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때, 하우징(21)의 걸림 홈(21b)에 분리판(10)의 길이 방향으로 기준 깊이(D)만큼 삽입된다. 따라서, 제2 지지부(34)는, 분리판(10)과 커넥터(20)를 결합할 때 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)의 미리 정해진 정 위치에 장착되도록 분리판(10)의 일측 단부(10b)를 안내할 수 있고, 하우징(21)을 분리판(10)의 폭 방향으로 지지하여 외부로부터 인가된 진동 기타 충격에 의해 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 슬릿(21a)의 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 보조 락킹 홈(36)은 락킹 후크(29)의 단부가 삽입될 수 있도록 락킹 후크(29)와 대면하는 제1 지지부(32)의 타면에 분리판(10)의 길이 방향으로 요입 형성될 수 있다. 그러면, 락킹 후크(29)는, 단부(29a)가 보조 락킹 홈(36)에 분리판(10)의 길이 방향으로 걸림됨으로써, 분리판(10)의 락킹 홈(14)에 견고하게 후크 결합될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 스토퍼(30)는 탄성 변형 가능한 재질로 형성된다. 그런데, 락킹 후크(29)가 락킹 홈(14)에 후크 결함됨에 따라, 제1 지지부(32)의 일면은 하우징(21)의 정면(21d)을 지지할 수 있고, 제1 지지부(32)의 일면과 반대되는 제1 지지부(32)의 타면은 락킹 후크(29)를 지지할 수 있다. 따라서, 제1 지지부(32)는, 하우징(21)의 정면(21d)과 락킹 후크(29)를 반대 방향으로 탄성 가압함으로써, 커넥터(20)와 분리판(10)을 결합력을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 있어서, 락킹 홈과 락킹 돌기의 결합 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치(2)는, 커넥터(20)와 분리판(10)의 락킹 구조가 변경되었다는 점에서, 전술한 연료전지용 전압 측정 장치(1)와 차이점을 갖는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2 지지부(34)는 분리판(10)의 길이 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈(38)을 구비할 수 있다. 이에 대응하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(21)의 걸림 홈(21b)은 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 미리 정해진 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 락킹 홈(38)에 삽입되도록 형성되는 락킹 돌기(21j)를 구비할 수 있다.
락킹 홈(38)은 제2 지지부(34)의 외면에 분리판(10)의 폭 방향을 따라 요입 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우에, 락킹 돌기(21j)는 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 락킹 홈(38)에 삽입되도록 걸림 홈(21b)의 내측면으로부터 분리판(10)의 폭 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 이러한 락킹 홈(38)과 락킹 돌기(21j)는, 커넥터(20)와 분리판(10)을 락킹 함으로써, 외부로부터 인가된 진동 기타 충격에 의해 커넥터(10)와 분리판(20)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 락킹 홈(38)은 제2 지지부(34)에 형성되고 락킹 돌기(21j)는 걸림 홈(21b)에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 락킹 홈(38)은 걸림 홈(21b)에 형성될 수도 있고, 락킹 돌기(21j)는 제2 지지부(34)에 형성될 수도 있다.
또한, 도 8은 전술한 연료전지 스택용 전압 측정 장치(10)의 후크 바(27) 및 락킹 후크(29)가 하우징(21)으로부터 삭제된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하우징(21)에는 후크 바(27), 락킹 후크(29) 및 락킹 돌기(21j)가 함께 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치에 있어서, 락킹 홈과 락킹 돌기의 결합 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 스택용 전압 측정 장치(3)는, 커넥터(20)와 분리판(10)의 락킹 구조가 변경되었다는 점에서, 전술한 연료전지용 전압 측정 장치들(1, 2)과 차이점을 갖는다.
도 9에 도시된 바와 같이, 분리판(10)은 분리판(10)의 두께 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈(18)을 구비할 수 있다. 이에 대응하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(21)은 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 미리 정해진 깊이만큼 삽입될 때 락킹 홈(18)에 삽입되도록 형성되는 락킹 돌기(21k)를 구비할 수 있다.
락킹 홈(18)은 분리판(10)의 일면에 분리판(10)의 두께 방향을 따라 요입 형성될 수 있다. 이 경우에, 락킹 돌기(21k)는 분리판(10)의 일측 단부(10b)가 하우징(21)의 슬릿(21a)에 기준 깊이(D)만큼 삽입될 때 락킹 홈(18)에 삽입되도록 분리판(10)의 일면(10a)과 대면하는 슬릿(21a)의 내측면에 분리판(10)의 두께 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 이러한 락킹 홈(18)과 락킹 돌기(21k)는, 커넥터(20)와 분리판(10)을 락킹함으로써, 외부로부터 인가된 진동 기타 충격에 의해 커넥터(20)와 분리판(10)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 락킹 홈(18)은 분리판(10)의 일면(10a)에 형성되고 락킹 돌기(21k)는 슬릿(21a)의 내측면에 형성되는 것은 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 락킹 홈(18)은 슬릿(21a)의 내측면에 형성될 수도 있고, 락킹 돌기(21k)는 분리판(10)의 일면(10a)에 형성될 수도 있다.
또한, 도 9는 전술한 연료전지 스택용 전압 측정 장치(1)의 후크 바(27) 및 락킹 후크(29)가 하우징(21)으로부터 삭제된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하우징(21)에는 후크 바(27), 락킹 후크(29) 및 락킹 돌기(21k)가 함께 형성될 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 2, 3 : 연료전지 스택용 전압 측정 장치
10 : 분리판
12 : 매니폴드
14 : 락킹 홈
16 : 후크부
18 : 락킹 홈
20 : 커넥터
21 : 하우징
23 : 터미널
25 : 와이어
27 : 후크 바
29 : 락킹 후크
30 : 스토퍼
32 : 제1 지지부
34 : 제2 지지부
36 : 보조 락킹 홈
38 : 락킹 홈
40 : 가스켓

Claims (19)

  1. 분리판;
    상기 분리판의 일측 단부를 미리 정해진 삽입 방향으로 삽입 가능하도록 형성되는 슬릿과, 상기 슬릿에 삽입된 상기 분리판의 상기 일측 단부와 전기적으로 연결되도록 형성되는 터미널을 구비하는 커넥터; 및
    상기 분리판의 일면에 장착되며, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 미리 정해진 기준 깊이만큼 삽입되도록 상기 커넥터를 지지하는 스토퍼를 포함하되,
    상기 분리판은, 타측 단부에 요입 형성되는 락킹 홈을 더 구비하고,
    상기 커넥터는, 상기 락킹 홈에 후크 결합되는 락킹 후크를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 분리판의 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 커넥터의 일면과 접촉되도록 형성되는 제1 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지지부는, 상기 삽입 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지지부는, 상기 분리판의 상기 일측 단부로부터 상기 기준 깊이만큼 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터는, 상기 일면에 상기 삽입 방향으로 요입 형성되는 걸림 홈을 더 구비하고,
    상기 스토퍼는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 걸림 홈에 삽입되도록 형성되는 제2 지지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 지지부는, 상기 제1 지지부로부터 상기 삽입 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 걸림 홈은 상기 커넥터의 상기 일면으로부터 상기 기준 깊이만큼 요입 형성되고,
    상기 제2 지지부는, 상기 걸림 홈에 상기 기준 깊이만큼 삽입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 지지부와 상기 걸림 홈 중 어느 하나는, 상기 삽입 방향과 미리 정해진 각도를 이루는 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈을 구비하고,
    상기 제2 지지부와 상기 걸림 홈 중 다른 하나는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 락킹 홈에 삽입되도록 형성되는 락킹 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는, 일측에 탄성 변형 가능하게 형성되는 후크 바를 더 구비하고,
    상기 락킹 후크는 상기 후크바의 탄성 변형에 의해 상기 락킹 홈에 후크 결합되도록 상기 후크 바로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 락킹 후크가 상기 락킹 홈에 삽입될 때 상기 락킹 후크의 단부가 걸림되도록 형성되는 보조 락킹 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보조 락킹 홈은, 상기 락킹 후크의 상기 단부가 상기 삽입 방향으로 걸림되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 연료전지 스택의 가스켓과 일체를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 탄성 변형 가능한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 분리판과 상기 커넥터 중 어느 하나는, 상기 분리판의 두께 방향으로 요입 형성되는 락킹 홈을 구비하고,
    상기 분리판과 상기 커넥터 중 다른 하나는, 상기 분리판의 상기 일측 단부가 상기 슬릿에 상기 기준 깊이만큼 삽입될 때 상기 락킹 홈에 삽입되도록 상기 두께 방향으로 돌출 형성되는 락킹 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분리판은, 상기 분리 판의 두께 방향을 따라 복수 개가 미리 정해진 기준 간격을 두고 적층되고,
    상기 슬릿은, 상기 복수의 분리판들 중 어느 하나의 분리판의 상기 일측 단부가 각각 삽입되도록, 상기 기준 간격을 두고 복수 개가 형성되며,
    상기 터미널은, 상기 복수의 슬릿들 중 어느 하나의 슬릿에 삽입된 상기 분리판의 상기 일측 단부와 각각 전기적으로 연결되도록 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 분리판들 중 어느 하나의 분리판의 상기 일면에 각각 장착되도록, 복수 개가 마련되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 분리판들과 상기 스토퍼들은 상기 두께 방향을 따라 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스토퍼들은 각각, 상기 기준 간격과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 전압 측정 장치.
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JP2013187050A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Tyco Electronics Japan Kk 電気コネクタおよび燃料電池

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JP2013187050A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Tyco Electronics Japan Kk 電気コネクタおよび燃料電池

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