KR102517630B1 - Fixing devices for fastening stack of solid oxide fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지 스택 체결방법에 관한 것으로서, 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 있어서, 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되며, 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 포함하여 상기 스택의 체결력을 유지시키는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되어, 가스압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 제공하여, 스택을 일정한 힘으로 눌러주고 체결력이 유지되도록 하여, 스택의 수축, 팽창 또는 온도변화에도 능동적으로 가압력을 유지할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a method for fastening a solid oxide fuel cell stack, and an apparatus for holding the solid oxide fuel cell stack fastened, including an elastic means coupled to an upper portion of the solid oxide fuel cell stack and formed such that the Z-axis length changes according to gas pressure. A solid oxide fuel cell stack fastening maintaining device characterized in that to maintain the fastening force of the stack is a technical point. This provides an elastic means fastened to the upper part of the solid oxide fuel cell stack so that the Z-axis length changes according to the gas pressure, presses the stack with a constant force and maintains the fastening force, thereby shrinking, expanding or changing the temperature of the stack. It is to be able to actively maintain the pressurizing force.

Description

고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치{Fixing devices for fastening stack of solid oxide fuel cell}Solid oxide fuel cell stack fastening holding device {Fixing devices for fastening stack of solid oxide fuel cell}

본 발명은 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 관한 것으로서, 외부에서 가스를 공급하여 스택 운전 환경에 따라 체결력을 조절할 수 있는 가변형 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for holding fastening of a solid oxide fuel cell stack, and more particularly, to a device for maintaining fastening of a variable solid oxide fuel cell stack capable of adjusting a fastening force according to an operating environment of the stack by supplying gas from the outside.

기존의 화석연료를 태움으로써 생기는 배기가스에 의한 환경 오염 문제와 화석연료 고갈에 의한 에너지 위기 등에 대처하기 위하여 무공해 대체에너지 개발을 위한 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다.Efforts to develop non-polluting alternative energy are being made worldwide in order to cope with the problem of environmental pollution caused by exhaust gas caused by burning existing fossil fuels and the energy crisis caused by exhaustion of fossil fuels.

특히 무공해 대체에너지로서의 수소 연료의 사용은 지구상에 존재하는 무한한 자원의 활용으로써 그 의미가 있으며, 수소 연료를 사용하는 연료전지는 수소에너지 응용기술의 핵심이다.In particular, the use of hydrogen fuel as a non-polluting alternative energy is meaningful as the use of infinite resources on earth, and fuel cells using hydrogen fuel are the core of hydrogen energy application technology.

이러한 수소를 연료로 사용하는 연료전지중 고체산화물 연료전지는 연료인 수소를 공기 중의 산소와 반응시켜 물을 생성하면서 전기를 발생시키는 장치로, 수소 또는 수소를 포함하는 합성가스를 스택의 연료극(anode)에 공급되고, 블로워와 같은 공기 공급장치를 통해 대기 중의 공기를 스택의 공기극(cathode)으로 공급된다.Among the fuel cells that use hydrogen as fuel, the solid oxide fuel cell is a device that generates electricity while generating water by reacting hydrogen, which is a fuel, with oxygen in the air. ), and air in the atmosphere is supplied to the cathode of the stack through an air supply device such as a blower.

스택의 연료극으로 공급된 수소는 수소 이온으로 분리되고, 공기극의 산소는 이온으로 형태로 고체 전해질을 통해 연료극으로 이동하고, 이때 전자는 외부 도선을 통해 연료극으로 이동한다. 고체 전해질을 통해 연료극으로 이동한 산소 이온은 연료극의 수소이온과 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시킨다.Hydrogen supplied to the fuel electrode of the stack is separated into hydrogen ions, and oxygen in the air electrode moves to the fuel electrode in the form of ions through a solid electrolyte. At this time, electrons move to the fuel electrode through an external wire. Oxygen ions that have moved to the anode through the solid electrolyte combine with hydrogen ions in the anode to generate water and generate electrical energy.

스택은 셀, 분리판, 집전체, 밀봉재로 구성되어 있고, 셀은 전기에너지는 만드는 주체이고, 분리판은 이 셀을 고정해주고 연료극과 공기극의 가스를 분배하는 역할을 수행하고, 집전체는 전자들을 집속시켜 도선과 같은 역할을 하고, 밀봉재는 층간 본딩과 외부로 가스 누설을 방지하는 역할을 한다.The stack consists of a cell, a separator, a current collector, and a sealing material. The cell is the main body that generates electric energy, and the separator serves to fix the cell and distributes gas between the anode and air electrode. It serves as a conductor by concentrating them, and the sealant serves to bond between layers and prevent gas leakage to the outside.

여기에서 스택이 전기에너지를 발생시키는 동작을 할 때, 스택을 구성하는 셀, 분리판, 집전체, 밀봉재는 미세하게 진동하게 되고, 이 진동으로 인해 세라믹으로 이루어진 셀과 집전체가 파괴될 가능성이 있다.Here, when the stack operates to generate electrical energy, the cells, the separator, the current collector, and the sealing material constituting the stack vibrate minutely, and this vibration may cause the cells made of ceramics and the current collector to be destroyed. there is.

따라서 반드시 스택에 물리적인 힘을 일정하게 가하여 Z축으로 고정해야 셀과 밀봉재 파손을 방지할 수 있다.Therefore, a constant physical force must be applied to the stack to fix it in the Z-axis to prevent damage to the cell and sealing material.

도 1과 2는 종래의 고체산화물 연료전지 스택(10)을 고정하는 방식을 나타낸 것이다. 도 1과 같이 볼트(20)와 너트(30)를 이용하여 체결하는 방식의 경우, 고온에 같이 노출되기 때문에 온도 증가에 따라 너트의 길이가 변하게 된다. 고정이 되어야 하는 너트의 길이가 변화됨에 따라 스택의 급격한 성능저하를 유발하기 쉽다. 1 and 2 show a method of fixing a conventional solid oxide fuel cell stack 10 . In the case of a fastening method using a bolt 20 and a nut 30 as shown in FIG. 1, the length of the nut changes as the temperature increases because it is exposed to high temperatures. It is easy to cause rapid performance degradation of the stack as the length of the nut to be fixed changes.

도2와 같이 스택(10) 상부에 스프링(40)을 이용하여 체결하는 방식은 상부의 스프링(40)과 스택(10)의 상이한 온도차 때문에 온도변화에 따라 즉각적인 대응이 어렵다는 단점이 있다. As shown in FIG. 2, the method of fastening the top of the stack 10 using the spring 40 has a disadvantage in that it is difficult to respond immediately to temperature changes due to the different temperature difference between the upper spring 40 and the stack 10.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부에서 가스를 공급하여 스택 운전 환경에 따라 체결력을 조절할 수 있는 가변형 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치의 제공을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable solid oxide fuel cell stack fastening holding device capable of adjusting fastening force according to the stack operating environment by supplying gas from the outside.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 있어서, 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되며, 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 포함하여 상기 스택의 체결력을 유지시키는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 기술적 요지로 한다.The present invention is to achieve the above object, in a solid oxide fuel cell stack fastening and retaining device, including an elastic means fastened to the top of the solid oxide fuel cell stack and formed to change the Z-axis length according to the gas pressure, the stack A solid oxide fuel cell stack fastening holding device characterized in that for maintaining the fastening force of the technical subject matter.

또한, 상기 탄성수단은, 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하는 탄성부와, 상기 탄성부 하측부에 형성되며, 하부가 라운드지게 형성되어 상기 고체산화물 연료전지 스택 상부와 점접촉되는 유동부와, 상기 탄성부 및 유동부 외부에 형성되며, 상기 탄성부를 지지하고, 상기 유동부의 점접촉 영역은 노출시키도록 형성된 가이드 및 상기 탄성부 내부로 가스를 유입시켜 상기 탄성부의 Z축 길이를 변화시키는 가스유입부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the elastic means includes an elastic part whose Z-axis length changes according to the gas pressure, a floating part formed on a lower part of the elastic part and having a rounded lower part that makes point contact with the upper part of the solid oxide fuel cell stack; A guide formed outside the elastic part and the moving part, supporting the elastic part, and exposing the point contact area of the moving part, and a gas inflow for changing the Z-axis length of the elastic part by introducing gas into the elastic part. It is desirable to include wealth.

또한, 상기 탄성부는, 주름형 배관으로 형성된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the elastic part is formed of a corrugated pipe.

또한, 상기 가이드는, 종단면이 ┏┓ 형상으로 형성되어, 내부에 상기 탄성부 및 유동부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the guide has a longitudinal section formed in a ┏┓ shape and includes the elastic part and the moving part therein.

또한, 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는, 상기 탄성부 상측부에 형성되며, 편평하게 형성된 평판부가 구비되고, 상기 가이드는 상기 탄성부, 유동부 및 상기 평판부 측면 둘레를 에워싸도록 형성된 것이 바람직하다.In addition, the solid oxide fuel cell stack fastening retaining device is formed on the upper side of the elastic part and has a flat plate part formed flat, and the guide is formed to surround the elastic part, the moving part and the side circumference of the flat plate part. it is desirable

또한, 상기 가이드는, 중공형으로 형성되어 상기 탄성부, 유동부 및 상기 평판부를 내부에 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the guide is formed in a hollow shape and includes the elastic part, the moving part, and the flat part inside.

또한, 상기 가스유입부는, 상기 가이드 하측부에 형성된 절삭구와, 상기 절삭구를 통과하도록 형성되고, 상기 유동부 하측부에서 외측으로 돌출되게 형성되어 외부의 가스공급관과 연결되는 유입구와, 상기 유동부 내부에 형성되며, 상기 유입구와 연통되고, 상기 탄성부 내부와 연결되어 상기 탄성부 내부로 가스를 공급하는 이송구를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the gas inlet includes a cutting hole formed on the lower part of the guide, an inlet formed to pass through the cutting hole, and protruded outward from the lower part of the moving part and connected to an external gas supply pipe, and the moving part. It is formed inside, communicates with the inlet, and is preferably connected to the inside of the elastic part to include a transfer port for supplying gas to the inside of the elastic part.

또한, 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는, 고체산화물 연료전지 스택 상부에 단수 또는 복수개로 설치되고, 상기 가이드 또는 평판부 상측에 가압판이 위치되며, 상기 가압판과 상기 고체산화물 연료전지 스택을 연결하는 고정볼트에 의해 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는 상기 고체산화물 연료전지 스택에 체결되는 것이 바람직하다.In addition, the solid oxide fuel cell stack fastening and holding devices are installed singly or in plural on the top of the solid oxide fuel cell stack, a pressure plate is positioned above the guide or flat plate, and the pressure plate and the solid oxide fuel cell stack are connected. Preferably, the solid oxide fuel cell stack fastening holding device is fastened to the solid oxide fuel cell stack by means of a fixing bolt.

본 발명은 외부에서 가스를 공급하여 스택 운전 환경에 따라 체결력을 조절할 수 있는 가변형 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 제공하게 된다.The present invention provides a variable solid oxide fuel cell stack fastening retaining device capable of adjusting fastening force according to the stack operating environment by supplying gas from the outside.

특히 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되어, 가스압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 제공하여, 스택을 일정한 힘으로 눌러주고 체결력이 유지되도록 하여, 스택의 수축, 팽창 또는 온도변화에도 능동적으로 가압력을 유지할 수 있도록 하는 것이다.In particular, by providing an elastic means fastened to the upper part of the solid oxide fuel cell stack so that the Z-axis length changes according to the gas pressure, the stack is pressed with a constant force and the fastening force is maintained, so that the stack is contracted, expanded, or changed in temperature. It is to actively maintain the pressure.

또한 스택의 운전환경에 능동적으로 체결력을 변경할 수 있어 고체산화물 연료전지 스택의 장기내구성 향상에 뛰어난 효과가 있다.In addition, since the fastening force can be actively changed according to the operating environment of the stack, there is an excellent effect in improving the long-term durability of the solid oxide fuel cell stack.

또한, 복수개의 탄성수단을 사용함으로써, 일축 가압형태보다 고르게 체결력을 유지할 수 있고, 스택 제조공정 중에 발생한 단차에 인한 스택 기울기에도 능동적으로 대응이 가능한 장점이 있다.In addition, by using a plurality of elastic means, it is possible to maintain fastening force evenly compared to the uniaxial pressing type, and there is an advantage in that it is possible to actively respond to stack inclination due to a level difference generated during the stack manufacturing process.

도 1 및 도 2 - 종래의 고체산화물 연료전지 스택을 고정하는 방식을 나타낸 모식도.
도 3 - 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 사시도.
도 4 - 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 분해사시도.
도 5 - 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 단면도.
도 6 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 단면도.
도 7 - 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 고체산화물 연료전지 스택에 체결하는 방법을 나타낸 모식도.1 and 2 - A schematic diagram showing a method of fixing a conventional solid oxide fuel cell stack.
Figure 3 - A perspective view of a solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to an embodiment of the present invention.
4 - An exploded perspective view of a solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 - A cross-sectional view of a solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to an embodiment of the present invention.
6 - A cross-sectional view of an apparatus for holding a solid oxide fuel cell stack fastening according to another embodiment of the present invention.
7 - A schematic diagram showing a method of fastening the solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to the present invention to the solid oxide fuel cell stack.

본 발명은 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 관한 것으로서, 외부에서 가스를 공급하여 체결력을 조절할 수 있는 가변형 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for holding fastening of a solid oxide fuel cell stack, and more particularly, to a device for maintaining fastening of a variable solid oxide fuel cell stack capable of adjusting a fastening force by supplying gas from the outside.

특히 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되어, 가스압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 제공하여, 스택을 일정한 힘으로 눌러주고 유지하되 온도변화에도 능동적으로 가압력을 유지할 수 있도록 하는 것이다.In particular, by providing an elastic means fastened to the top of the solid oxide fuel cell stack so that the Z-axis length changes according to the gas pressure, the stack is pressed and maintained with a constant force, but the pressing force can be actively maintained even when the temperature changes.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 대한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 고체산화물 연료전지 스택에 체결하는 방법을 나타낸 모식도이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 is a perspective view of an apparatus for holding fastening of a solid oxide fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view of an apparatus for maintaining fastening of a solid oxide fuel cell stack according to an embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view of a solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of a solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to another embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram showing a method of fastening the solid oxide fuel cell stack fastening retaining device according to the present invention to the solid oxide fuel cell stack.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는, 고체산화물 연료전지 스택(10) 상부에 체결되며, 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단(200)을 포함하여 상기 스택(10)의 체결력을 유지시키는 것을 특징으로 한다.As shown, the solid oxide fuel cell stack retaining device according to the present invention is coupled to the upper portion of the solid oxide fuel cell stack 10 and includes an elastic means 200 formed to change the Z-axis length according to the gas pressure. It is characterized in that to maintain the fastening force of the stack (10).

일반적으로 고체산화물 연료전지의 스택(10)이 전기에너지를 발생시키는 동작을 할 때, 스택(10)을 구성하는 셀, 분리판, 집전체, 밀봉재는 미세하게 진동하게 되고, 이 진동으로 인해 세라믹으로 이루어진 셀과 집전체가 파괴될 가능성이 있으므로, 스택(10)에 물리적인 힘을 일정하게 가하여 Z축으로 고정해야 셀과 밀봉재 파손을 방지할 수 있다.In general, when the stack 10 of the solid oxide fuel cell operates to generate electrical energy, the cells, the separator, the current collector, and the sealing material constituting the stack 10 vibrate minutely, and the vibration causes ceramics to vibrate. Since there is a possibility that the cell and the current collector made of may be destroyed, it is necessary to apply a constant physical force to the stack 10 and fix it in the Z-axis to prevent the cell and the sealing material from being damaged.

본 발명은 이러한 스택(10)의 체결력을 유지하기 위해 가스압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단(200)을 제공하는 것이다.The present invention is to provide an elastic means 200 formed to change the Z-axis length according to the gas pressure in order to maintain the fastening force of the stack 10.

본 발명의 일실시예에 따른 탄성수단(200)은 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하는 탄성부(210)와, 상기 탄성부(210) 하측부에 형성되며, 하부가 라운드지게 형성되어 상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 상부와 점접촉되는 유동부(220)와, 상기 탄성부(210) 및 유동부(220) 외부에 형성되며, 상기 탄성부(210)를 지지하고, 상기 유동부(220)의 점접촉 영역은 노출시키도록 형성된 가이드(230) 및 상기 탄성부(210) 내부로 가스를 유입시켜 상기 탄성부(210)의 Z축 길이를 변화시키는 가스유입부(250)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The elastic means 200 according to an embodiment of the present invention is formed on the elastic part 210 whose Z-axis length changes according to the gas pressure, and the lower part of the elastic part 210, and the lower part is formed to be rounded, so that the solid The moving part 220 in point contact with the upper part of the oxide fuel cell stack 10, formed outside the elastic part 210 and the moving part 220, supports the elastic part 210, and the moving part ( The point contact area of 220) includes a guide 230 formed to expose and a gas inlet 250 that changes the Z-axis length of the elastic part 210 by introducing gas into the elastic part 210. characterized by

상기 탄성부(210)는 내부로 공급되는 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성되는 것으로서, 일반적으로 중공형의 주름형 배관(벨로우즈 배관)을 사용하며, X, Y, Z축으로 변형이 가능한 것으로, 본 발명에서는 후술할 가이드(230)에 의해 X축 및 Y축으로는 제한되고, Z축으로만 변형되는 것을 특징으로 한다.The elastic part 210 is formed so that the Z-axis length changes according to the gas pressure supplied therein, and generally uses a hollow corrugated pipe (bellows pipe), and is deformed in the X, Y, and Z axes. As possible, in the present invention, it is limited to the X-axis and the Y-axis by the guide 230 to be described later, and is characterized in that it is deformed only in the Z-axis.

이러한 탄성부(210)를 이루는 벨로우즈 배관의 사양은 스택(10)의 종류, 설치 환경 등에 따라 조절한다.The specifications of the bellows pipe constituting the elastic part 210 are adjusted according to the type of the stack 10, the installation environment, and the like.

상기 탄성부(210)의 재질은 고체산화물 연료전지 스택(10)의 운전온도(600~800℃)와 동일한 환경에 노출되기 때문에 인코넬, STS 400 계열, crofer, Ni-합금, 460FC(posco에서 SOFC용으로 개발된 합금) 등의 고온재료를 사용한다.Since the material of the elastic part 210 is exposed to the same environment as the operating temperature (600 ~ 800 ℃) of the solid oxide fuel cell stack 10, Inconel, STS 400 series, crofer, Ni-alloy, 460FC (SOFC in posco alloys developed for high-temperature materials) are used.

그리고, 상기 유동부(220)는 상기 탄성부(210) 하측부에 형성되며, 하부가 라운드지게 형성되어 상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 상부와 점접촉되도록 한다. 즉, 탄성부(210)의 축이 휘어져도 점접촉이 가능하도록 형성된다.Also, the moving part 220 is formed on the lower side of the elastic part 210, and the lower part is rounded so as to make a point contact with the upper part of the solid oxide fuel cell stack 10. That is, even if the shaft of the elastic part 210 is bent, point contact is possible.

여기서 점접촉은 완전한 점접촉은 아니어도 무방하며 스택(10)의 진동 등에 따라 상기 탄성부(210)에서 누르는 압력이 증가하면 면접촉이지만 점접촉에 가깝게 접촉될 수도 있다.Here, the point contact does not have to be a perfect point contact, and when the pressure applied by the elastic part 210 increases according to the vibration of the stack 10, it is a surface contact, but it may be close to a point contact.

상기 유동부(220)는 상기 탄성부(210) 하측부에 용접 등으로 결합되는 것으로서, 스택(10)의 운전온도에 견딜 수 있도록 상기 탄성부(210)와 유사한 재질로 형성된다.The moving part 220 is coupled to the lower part of the elastic part 210 by welding or the like, and is formed of a material similar to that of the elastic part 210 so as to withstand the operating temperature of the stack 10 .

상기 유동부(220)는 탄성부(210)의 Z축 길이 변화에 따라 스택(10)을 누르게 되는 것으로서, 안정적인 힘의 분산을 위해 상기 탄성부(210)처럼 중공형의 구성은 아니다. 즉, 상기 유동부(220)에 의해 상기 탄성부(210)의 하측부는 기밀되게 된다.The moving part 220 presses the stack 10 according to the change in the Z-axis length of the elastic part 210, and is not hollow like the elastic part 210 for stable force distribution. That is, the lower part of the elastic part 210 is airtight by the moving part 220 .

그리고, 상기 가이드(230)는 상기 탄성부(210) 및 유동부(220) 외부에 형성되며, 상기 탄성부(210)를 지지하고, 상기 유동부(220)의 점접촉 영역은 노출시키도록 형성된다.The guide 230 is formed outside the elastic part 210 and the moving part 220, supports the elastic part 210, and exposes the point contact area of the moving part 220. do.

상기 가이드(230)는 탄성부(210)의 X축 및 Y축으로의 변형은 제한시키고 Z축으로만 변형될 수 있도록 상기 탄성부(210)를 에워싸도록 원통형으로 형성된다.The guide 230 is formed in a cylindrical shape so as to surround the elastic part 210 so as to limit the deformation of the elastic part 210 in the X-axis and the Y-axis and to be deformed only in the Z-axis.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결용 진동 방지 장치는, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부(210) 상측부에 형성되며, 편평하게 형성된 평판부(240)가 구비될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 3 to 5, the anti-vibration device for fastening the solid oxide fuel cell stack 10 according to an embodiment of the present invention is formed on the upper side of the elastic part 210 and is flat. A formed flat plate part 240 may be provided.

즉, 상기 탄성부(210) 하측부는 상기 유동부(220)에 의해 기밀되고, 상기 탄성부(210) 상측부는 상기 평판부(240)에 의해 기밀된 상태에서, 상기 가이드(230)는 상기 탄성부(210), 유동부(220) 및 상기 평판부(240) 측면 둘레를 에워싸도록 형성된다.That is, in a state in which the lower part of the elastic part 210 is airtight by the moving part 220 and the upper part of the elastic part 210 is airtight by the flat plate part 240, the guide 230 is the elastic part 230. It is formed to surround the side circumferences of the part 210, the moving part 220, and the flat plate part 240.

이 경우에 상기 가이드(230)는, 중공형으로 형성되어 상기 탄성부(210), 유동부(220) 및 상기 평판부(240)를 내부에 포함하게 되고, 상기 가이드(230) 상측부로는 평판부(240)가 돌출되게 형성되고, 상기 가이드(230) 하측부로는 유동부(220)가 돌출되게 형성된다.In this case, the guide 230 is formed in a hollow shape to include the elastic part 210, the moving part 220, and the flat plate part 240 therein, and the upper part of the guide 230 is a flat plate. The part 240 is formed to protrude, and the moving part 220 is formed to protrude from the lower part of the guide 230.

상기 평판부(240)와 상기 가이드(230)의 결합부위는 접합되어 형성되어 상기 탄성부(210)의 윗쪽 방향으로의 변형은 제한되어 상기 유동부(220)를 통해 스택(10)쪽으로 가압력이 전달되어 스택(10)의 체결력을 유지시키게 된다.The joint between the flat plate part 240 and the guide 230 is formed by joining, so that the upward deformation of the elastic part 210 is limited so that the pressing force toward the stack 10 is applied through the moving part 220. is transmitted to maintain the fastening force of the stack 10 .

본 발명의 다른 실시예로는 도 6에 도시한 바와 같이 상기 가이드(230)의 종단면이 ┏┓ 형상으로 형성되어, 내부에 상기 탄성부(210) 및 유동부(220)를 포함하도록 한다.In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the longitudinal section of the guide 230 is formed in a ┏┓ shape to include the elastic part 210 and the moving part 220 therein.

즉, 상기 가이드(230)는 원통형으로 형성되되, 아래쪽이 열린 구조로 형성된다. 이에 의해 상기 탄성부(210)의 윗쪽 방향으로의 변형은 제한되어 상기 유동부(220)를 통해 스택(10)쪽으로 가압력이 전달되어 스택(10)의 체결력을 유지시키게 된다.That is, the guide 230 is formed in a cylindrical shape and has an open bottom. As a result, deformation of the elastic part 210 in an upward direction is limited, and pressing force is transmitted toward the stack 10 through the floating part 220 to maintain the fastening force of the stack 10 .

그리고 상기 가스유입부(250)는 상기 탄성부(210) 내부로 가스를 유입시켜 상기 탄성부(210)의 Z축 길이를 변화시키게 된다.And, the gas inlet 250 changes the Z-axis length of the elastic part 210 by introducing gas into the elastic part 210 .

본 발명의 일실시예로 상기 가스유입부(250)는 도 5에 도시한 바와 같이 상기 가이드(230) 하측부에 형성된 절삭구(251)와, 상기 절삭구(251)를 통과하도록 형성되고, 상기 유동부(220) 하측부에서 외측으로 돌출되게 형성되어 외부의 가스공급관(254)과 연결되는 유입구(252)와, 상기 유동부(220) 내부에 형성되며, 상기 유입구(252)와 연통되고, 상기 탄성부(210) 내부와 연결되어 상기 탄성부(210) 내부로 가스를 공급하는 이송구(253)를 포함하여 형성된다.In one embodiment of the present invention, the gas inlet 250 is formed to pass through the cutting hole 251 formed on the lower part of the guide 230 and the cutting hole 251, as shown in FIG. An inlet 252 formed to protrude outward from the lower side of the flowing part 220 and connected to an external gas supply pipe 254, formed inside the flowing part 220, and communicating with the inlet 252, , It is formed to include a transfer port 253 connected to the inside of the elastic part 210 and supplying gas to the inside of the elastic part 210.

외부의 가스공급관(254)과 유입구(252), 이송구(253)가 연결되어 상기 탄성부(210) 내부로 가스를 공급하게 되며, 상기 탄성부(210) 내부로 가스를 공급하는 방법은 이에 한정되지 않는다.The external gas supply pipe 254, the inlet 252, and the transfer port 253 are connected to supply gas into the elastic part 210, and the method of supplying gas into the elastic part 210 is based on this. Not limited.

본 발명에서 사용되는 가스는 안전문제 때문에 불활성 가스인 질소, 알곤, 헬륨 등을 사용하는 것이 바람직하지만 특별하게 가스의 종류는 제한이 없다.The gas used in the present invention is preferably an inert gas such as nitrogen, argon, helium, etc. for safety reasons, but the type of gas is not particularly limited.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부(210) 내부에 가스를 넣게 되면, 상기 탄성부(210)가 상하부 방향으로 늘어나게 된다. 상기 탄성부(210) 상부는 상기 가이드(230) 또는 평판부(240)에 의해 위치가 고정되어 있기 때문에 상기 탄성부(210)가 늘어나는 힘으로 고스란히 상기 유동부(220)에 의해 스택(10)을 누르게 된다.As shown in FIG. 5, when gas is introduced into the elastic part 210, the elastic part 210 is stretched in the vertical direction. Since the position of the upper part of the elastic part 210 is fixed by the guide 230 or the flat plate part 240, the elastic part 210 is stretched by the force of the stack 10 by the moving part 220. will press

또한, 일정하게 가스 압력을 유지할 수 있는 장치(EPC)를 가스공급관(254)에 연결하여 상기 탄성부(210)의 위치변화에도 즉각적으로 대응할 수 있게 구성한다. 이는 스택(10)의 수축에도 일정하게 체결력을 유지하기 위함이다.In addition, by connecting a device (EPC) capable of maintaining a constant gas pressure to the gas supply pipe 254, it is configured to immediately respond to the positional change of the elastic part 210. This is to maintain a constant fastening force even when the stack 10 shrinks.

따라서 스택(10)의 수축, 팽창에 따라 상기 탄성부(210)의 늘어나는 정도가 능동적으로 변화하여 스택(10)의 체결력을 일정하게 유지할 수 있다.Accordingly, the degree of extension of the elastic part 210 is actively changed according to the contraction and expansion of the stack 10, so that the fastening force of the stack 10 can be maintained constant.

도 7은 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결 유지 장치를 고체산화물 연료전지 스택(10)에 체결하는 방법을 나타낸 것이다.7 illustrates a method of fastening the solid oxide fuel cell stack 10 fastening retaining device according to the present invention to the solid oxide fuel cell stack 10.

상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결 유지 장치는, 고체산화물 연료전지 스택(10) 상부에 단수 또는 복수개로 설치되고, 상기 가이드(230)부 또는 평판부(240) 상측에 가압판(300)이 위치되며, 상기 가압판(300)과 상기 고체산화물 연료전지 스택(10)을 연결하는 고정볼트(400)에 의해 상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결 유지 장치는 상기 고체산화물 연료전지 스택(10)에 체결되게 된다.The solid oxide fuel cell stack 10 fastening holding device is installed singly or in plurality on the solid oxide fuel cell stack 10, and the pressure plate 300 is installed on the upper side of the guide 230 or flat plate 240. position, and the solid oxide fuel cell stack 10 fastening holding device by the fixing bolt 400 connecting the pressure plate 300 and the solid oxide fuel cell stack 10 is the solid oxide fuel cell stack 10 will be contracted to

상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결 유지 장치의 탄성수단(200)을 복수개로 설치하는 것이 바람직하며, 이는 일축 가압형태보다 고르게 체결력을 유지할 수 있고, 스택(10) 제조공정 중에 발생한 단차에 인한 스택(10) 기울기에도 능동적으로 대응이 가능하기 때문이다.It is preferable to install a plurality of elastic means 200 of the solid oxide fuel cell stack 10 fastening holding device, which can maintain the fastening force more evenly than the uniaxial pressing type, and due to the step difference generated during the manufacturing process of the stack 10 This is because it is possible to actively respond to the inclination of the stack 10.

본 발명의 일실시예로 가스압으로 체결력을 조절할 수 있는 탄성부(210)를 6개 정도 사용한 것으로 도시하였으며, 스택(10)의 운전환경, 크기나 사양 등에 따라 상기 탄성부(210)의 개수는 조절할 수 있다. 이에 의해 스택(10) 온도변화에도 지속적으로 체결력을 유지하게 된다.In one embodiment of the present invention, it is shown that about 6 elastic parts 210 capable of adjusting the fastening force with gas pressure are used, and the number of elastic parts 210 depends on the operating environment, size or specifications of the stack 10 can be adjusted As a result, the fastening force is continuously maintained even when the temperature of the stack 10 changes.

즉, 스택(10) 상부에 가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하는 소정 개수의 탄성부(210)를 위치시키고, 상기 탄성부(210) 상측에 일정 두께의 가압판(300)을 위치시킨 후, 상기 가압판(300)과 상기 고체산화물 연료전지 스택(10)을 연결하는 고정볼트(400)에 의해 상기 고체산화물 연료전지 스택(10) 체결 유지 장치는 상기 고체산화물 연료전지 스택(10)에 체결되게 된다.That is, after positioning a predetermined number of elastic parts 210 whose Z-axis length changes according to the gas pressure on the stack 10, and positioning a pressure plate 300 having a predetermined thickness above the elastic parts 210, The solid oxide fuel cell stack 10 fastening holding device is fastened to the solid oxide fuel cell stack 10 by the fixing bolt 400 connecting the pressure plate 300 and the solid oxide fuel cell stack 10. .

이에 의해 스택(10)과 가압판(300)을 고정볼트(400)로 고정한 상태에서 상기 탄성부(210)를 스택(10) 상부와 가압판(300) 아래에 위치시키게 되면, 스택(10)과 상기 가압판(300)은 구조상 위치 이동에 제한되지만, 상기 탄성부(210)는 위치의 제한을 받지 않게 된다.Accordingly, when the elastic part 210 is positioned above the stack 10 and below the pressure plate 300 in a state in which the stack 10 and the pressure plate 300 are fixed with the fixing bolts 400, the stack 10 and the Although the pressure plate 300 is structurally limited in positional movement, the elastic part 210 is not limited in position.

이때, 상기 탄성부(210) 내부에 도 5와 같이 가스를 넣게 되면, 상기 탄성부(210)는 상하부 방향으로 늘어나게 되고, 상기 탄성부(210) 상부에 있는 가압판(300)의 위치가 고정이기 때문에 상기 탄성부(210)가 늘어나는 힘으로 고스란히 스택(10)을 누르게 된다. At this time, when gas is put inside the elastic part 210 as shown in FIG. 5, the elastic part 210 is stretched in the vertical direction, and the position of the pressure plate 300 on the upper part of the elastic part 210 is fixed. Because of this, the elastic part 210 presses the stack 10 intact with the stretching force.

또한, 일정하게 가스 압력을 유지할 수 있는 장치(EPC)를 상기 탄성부(210)에 연결하여 상기 탄성부(210)의 위치변화에도 즉각적으로 대응할 수 있게 구성한다. 이는 스택(10)의 수축에도 일정하게 체결력을 유지하기 위함이다.In addition, a device (EPC) capable of maintaining a constant gas pressure is connected to the elastic part 210 so that it can immediately respond to a change in the position of the elastic part 210. This is to maintain a constant fastening force even when the stack 10 shrinks.

즉, 스택(10)의 온도변화, 스택(10)의 수축, 팽창에 따라 상기 탄성부(210)의 늘어나는 정도가 능동적으로 변화하여 스택(10)의 체결력을 유지할 수 있다.That is, the degree of elongation of the elastic part 210 is actively changed according to the temperature change of the stack 10 , contraction and expansion of the stack 10 , so that the fastening force of the stack 10 can be maintained.

이와 같이 본 발명은 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 관한 것으로서, 외부에서 가스를 공급하여 체결력을 조절할 수 있는 가변형 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치를 제공하게 된다.As described above, the present invention relates to a device for holding fastening of a solid oxide fuel cell stack, and provides a device for maintaining fastening of a variable solid oxide fuel cell stack capable of adjusting a fastening force by supplying gas from the outside.

특히 고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되어, 가스압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 제공하여, 스택을 일정한 힘으로 눌러주고 체결력이 유지되도록 하여, 스택의 수축, 팽창 또는 온도변화에도 능동적으로 가압력을 유지할 수 있도록 하는 것이다.In particular, by providing an elastic means fastened to the upper part of the solid oxide fuel cell stack so that the Z-axis length changes according to the gas pressure, the stack is pressed with a constant force and the fastening force is maintained, so that the stack is contracted, expanded, or changed in temperature. It is to actively maintain the pressure.

10 : 스택 20 : 볼트
30 : 너트 200 : 탄성수단
210 : 탄성부 220 : 유동부
230 : 가이드(230) 240 : 평판부
250 : 가스유입부 251 : 절삭구
252 : 유입구 253 : 이송구
254 : 가스공급관 300 : 가압판
400 : 고정볼트10: stack 20: bolt
30: nut 200: elastic means
210: elastic part 220: moving part
230: guide 230 240: flat plate
250: gas inlet 251: cutting tool
252: inlet 253: transfer port
254: gas supply pipe 300: pressure plate
400: fixing bolt

Claims (9)

고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치에 있어서,
고체산화물 연료전지 스택 상부에 체결되며,
가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하도록 형성된 탄성수단을 포함하여 상기 스택의 체결력을 유지시키고,
상기 탄성수단은,
가스 압력에 따라 Z축 길이가 변하는 탄성부;
상기 탄성부 하측부에 형성되며, 하부가 라운드지게 형성되어 상기 고체산화물 연료전지 스택 상부와 점접촉되는 유동부;
상기 탄성부 및 유동부 외부에 형성되며, 상기 탄성부를 지지하고, 상기 유동부의 점접촉 영역은 노출시키도록 형성된 가이드; 및
상기 탄성부 내부로 가스를 유입시켜 상기 탄성부의 Z축 길이를 변화시키는 가스유입부;를 포함하며,
상기 가스유입부는,
상기 가이드 하측부에 형성된 절삭구;
상기 절삭구를 통과하도록 형성되고, 상기 유동부 하측부에서 외측으로 돌출되게 형성되어 외부의 가스공급관과 연결되는 유입구;
상기 유동부 내부에 형성되며, 상기 유입구와 연통되고, 상기 탄성부 내부와 연결되어 상기 탄성부 내부로 가스를 공급하는 이송구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.In the solid oxide fuel cell stack fastening holding device,
It is fastened to the top of the solid oxide fuel cell stack,
Maintaining the fastening force of the stack by including an elastic means formed to change the Z-axis length according to the gas pressure,
The elastic means,
an elastic part whose Z-axis length changes according to gas pressure;
a moving part formed on a lower part of the elastic part and having a rounded lower part, and having a point contact with an upper part of the solid oxide fuel cell stack;
a guide formed outside the elastic part and the moving part, supporting the elastic part, and exposing a point contact area of the moving part; and
A gas inlet unit configured to change the Z-axis length of the elastic unit by introducing gas into the elastic unit,
The gas inlet,
a cutting hole formed on the lower part of the guide;
an inlet formed to pass through the cutting hole, protruded outward from the lower part of the moving part, and connected to an external gas supply pipe;
and a transfer hole formed inside the moving part, communicating with the inlet, and connected to the inside of the elastic part to supply gas to the inside of the elastic part. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 탄성부는,
주름형 배관으로 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method of claim 1, wherein the elastic part,
A solid oxide fuel cell stack fastening holding device, characterized in that formed of a corrugated pipe. 제 1항에 있어서, 상기 가이드는,
종단면이 ┏┓ 형상으로 형성되어, 내부에 상기 탄성부 및 유동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method of claim 1, wherein the guide,
A solid oxide fuel cell stack holding device characterized in that the longitudinal section is formed in a ┏┓ shape and includes the elastic part and the moving part therein. 제 1항에 있어서, 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는,
상기 탄성부 상측부에 형성되며, 편평하게 형성된 평판부가 구비되고,
상기 가이드는 상기 탄성부, 유동부 및 상기 평판부 측면 둘레를 에워싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method of claim 1, wherein the solid oxide fuel cell stack fastening holding device,
It is formed on the upper side of the elastic part and is provided with a flat plate part formed flat,
The solid oxide fuel cell stack fastening holding device, characterized in that the guide is formed to surround the elastic part, the moving part and the side circumference of the flat plate part. 제 5항에 있어서, 상기 가이드는,
중공형으로 형성되어 상기 탄성부, 유동부 및 상기 평판부를 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method of claim 5, wherein the guide,
A solid oxide fuel cell stack fastening holding device, characterized in that it is formed in a hollow shape and includes the elastic part, the moving part and the flat part inside. 삭제delete 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는,
고체산화물 연료전지 스택 상부에 단수 또는 복수개로 설치되고,
상기 가이드 상측에 가압판이 위치되며,
상기 가압판과 상기 고체산화물 연료전지 스택을 연결하는 고정볼트에 의해 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는 상기 고체산화물 연료전지 스택에 체결되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method according to any one of claims 1, 3 and 4, wherein the solid oxide fuel cell stack fastening holding device,
Single or multiple installed on the top of the solid oxide fuel cell stack,
A pressure plate is positioned on the upper side of the guide,
The solid oxide fuel cell stack fastening and retaining device is fastened to the solid oxide fuel cell stack by a fixing bolt connecting the pressure plate and the solid oxide fuel cell stack. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는,
고체산화물 연료전지 스택 상부에 단수 또는 복수개로 설치되고,
상기 평판부 상측에 가압판이 위치되며,
상기 가압판과 상기 고체산화물 연료전지 스택을 연결하는 고정볼트에 의해 상기 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치는 상기 고체산화물 연료전지 스택에 체결되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 스택 체결 유지 장치.The method of claim 5 or 6, wherein the solid oxide fuel cell stack fastening holding device,
Single or multiple installed on the top of the solid oxide fuel cell stack,
A pressure plate is positioned on the upper side of the flat plate,
The solid oxide fuel cell stack fastening and retaining device is fastened to the solid oxide fuel cell stack by a fixing bolt connecting the pressure plate and the solid oxide fuel cell stack.
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JP2006092997A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Toyota Motor Corp Fuel cell stack

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