KR20050106092A - 연료전지 - Google Patents

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KR20050106092A
KR20050106092A KR1020057016647A KR20057016647A KR20050106092A KR 20050106092 A KR20050106092 A KR 20050106092A KR 1020057016647 A KR1020057016647 A KR 1020057016647A KR 20057016647 A KR20057016647 A KR 20057016647A KR 20050106092 A KR20050106092 A KR 20050106092A
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 상대적으로 경사 또한 변위 가능한 제 1 부재(31) 및 제 2 부재(32)와 그들 사이에 서로 병렬로 배치된 서로 독립된 복수의 스프링(33)으로 구성된 스프링 모듈(30)이 연료전지 스택(23)내에 조립되어 있는 연료전지에 관한 것이다.
스프링 모듈(30)이 연료전지 스택의 끝판(22)과 셀 적층체 사이에 배치되어 있다. 제 1 부재(31)는 제 1 케이싱으로 구성되고, 제 2 부재는 제 2 케이싱으로 구성되며, 스프링 모듈이 스프링내장 케이싱조립으로 이루어져 있다. 케이싱(31, 32)의 바닥벽은 물결형상으로 변형 가능하다. 스프링 모듈(30)이 쇼크업소버(43)를 가지고 있다. 복수의 스프링(33)이 코일 스프링(33b)과 저반발형 스펀지(33a)를 포함한다.

Description

연료전지{FUEL CELL}
본 발명은 연료전지에 관한 것으로, 특히 연료전지의 스택체결 하중을 주는 방법을 개선한 연료전지에 관한 것이다.
연료전지의 스택킹(stacking)에서는, 연료전지 스택의 조임 하중은, 전극 접촉저항 저감(低減)상 및 가스, 물의 시일(seal)상, 스택의 전극부의 횡단면 전역에 걸쳐 균일한 것이 필요하고, 또 크게 변동하지 않는 것이 필요하다. 예를 들면 세퍼레이터의 제조에서의 두께의 변동에 의하여 연료전지 스택의 셀면이 경사져도 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중이 균일해지는 것이 필요하다. 또 연료전지의 온도가, 운전 정지시의 주위온도(예를들면, 20℃)와 운전시의 냉각매체온도(약 80℃)의 사이로 반복하여 변화되고, 그것에 의하여 조임 하중도 변동되기도 하여, 막, 전극의 크립에 의하여 장기적으로 보아 하중이 변하여도 하중의 변동을 흡수하여 체결 하중이 크게 변동하지 않는 것이 필요하다.
일본국 특개평8-115737호 공보는, 연료전지 스택을 균일하게 조이기 위하여 스택의 한쪽 끝부에 배치한 대형 강체의 체결판과 소형 강체의 체결판 사이의 중앙부에, 한쪽 끝부일한 일체의 탄성체를 배치하고, 소형 체결판의 4 모서리에서 소형 체결판과 반대측의 대형 체결판과의 사이를 셀 적층방향으로 연장되는 볼트·너트로 체결한 연료전지의 체결구조를 개시하고 있다.
종래의 연료전지의 체결구조에서는, 셀 적층체 끝면의 경사에는 탄성체의 변형에 의한 체결판의 흔들림에 의하여 대응할 수 있으나, 경사면으로부터의 물결형상의 변형에 대해서는 체결판이 강체 때문에 대응할 수 없다. 또 소형 체결판과 반대측의 대형 체결판과의 사이를 셀 적층방향으로 연장되는 볼트·너트로 체결하고 있기때문에, 그리고 볼트는 연장되지 않기 때문에, 셀 적층체의 셀 적층방향의 신장에는 대응할 수 없어, 셀 적층체의 열팽창이나, 막, 전극의 크립에 의한 셀 적층방향의 하중의 변동에는 대응할 수 없다.
도 1은 본 발명의 연료전지의 전체 측면도,
도 2는 도 1의 일부 확대 끝면도,
도 3은 본 발명의 실시예 1의 연료전지의 스프링 모듈의 끝면도,
도 4는 본 발명의 실시예 2의 연료전지의 스프링 모듈과 그 근방의 끝면도,
도 5는 본 발명의 실시예 3의 연료전지의 스프링 모듈의 끝면도,
도 6은 본 발명의 실시예 4의 연료전지의 스프링 모듈과 그 근방의 끝면도,
도 7은 본 발명의 실시예 5의 연료전지의 스프링 모듈의 사시 정면도,
도 8은 본 발명의 실시예 6의 연료전지의 스프링 모듈의 끝면도,
도 9는 본 발명의 실시예 7의 연료전지의 측면도,
도 10은 본 발명의 실시예 8의 연료전지의 스프링 모듈의 끝면도,
도 11은 본 발명의 실시예 9의 연료전지의 스프링 모듈의 하나의 스프링과 하나의 쇼크업소버의 측면도,
도 12는 본 발명의 실시예 10의 연료전지의 스프링 모듈의 끝면도,
도 13은 본 발명의 실시예 10의 연료전지의 스프링 모듈의 하중 - 변위 특성도,
도 14는 본 발명의 실시예 11의 연료전지의 스프링 모듈의 사시도,
도 15는 본 발명의 실시예 12의 연료전지의 스프링 모듈의 사시도,
도 16은 본 발명의 실시예 13의 연료전지의 스프링 모듈의 하중을 인가하기 전의 끝면도,
도 17은 본 발명의 실시예 13의 연료전지의 스프링 모듈의 하중을 인가한 후의 끝면도,
도 18은 본 발명의 실시예 13의 연료전지의 스프링 모듈의 하중 - 변위 특성도,
도 19는 본 발명의 실시예 14의 연료전지의 스프링 모듈의 하중 - 변위 특성도,
도 20은 비교예의 연료전지의 끝부 근방의 끝면도이다.
본 발명의 목적은, 셀 적층체 끝면의 경사에도 셀 적층체의 셀 적층방향 신장에도 대응할 수 있는 연료전지를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중을 균일화할 수 있어, 셀 적층방향의 하중의 변동을 저감할 수 있는 연료전지를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명은 다음과 같다.
(1) 상대적으로 경사 또한 변위 가능한 제 1 부재 및 제 2 부재와 제 1, 제 2 부재 사이에 서로 병렬로 배치된 서로 독립된 복수의 스프링(탄발성을 가지는 부재)으로 구성된 스프링 모듈이, 셀 적층체를 포함하는 연료전지 스택 내에 셀 적층체에 직렬로 조립되어 있는 연료전지.
(2) 스프링 모듈은 연료전지 스택의 끝판과 셀 적층체의 사이에 배치되고, 스프링 모듈과 끝판의 사이에 조정 나사가 배치되어 있는 (1) 기재의 연료전지.
(3) 제 1 부재는 제 1 케이싱으로 구성되고, 제 2 부재는 제 2 케이싱으로 구성되고, 스프링 모듈이 스프링내장 케이싱 조립으로 이루어져 있는 (1)기재의 연료전지.
(4) 스프링 모듈의 제 1 케이싱과 제 2 케이싱 중, 셀 적층체쪽에 위치하는 케이싱의 바닥벽은 서로 독립된 복수의 스프링으로부터의 하중을 받으면 셀 적층방향으로 요철되어 물결형상으로 변형 가능한 강성을 가지고 있는 (3)기재의 연료전지.
(5) 스프링 모듈은 복수의 스프링자리부재를 가지고 있고, 각 스프링자리부재의 한쪽 끝부는 제 1 케이싱과 제 2 케이싱의 한쪽 케이싱의 바닥벽에 설치한 구멍을 삽입하여 상기 바닥벽에 면 접촉하고 있는 부재에 맞닿는 (4)기재의 연료전지.
(6) 각 스프링자리부재의 한쪽 끝부의 끝면이 볼록 곡면으로 구성되어 있는 (5)기재의 연료전지.
(7) 스프링 모듈의 제 1, 제 2 케이싱은 측벽을 가지고, 상기 측벽에 하중 표시부가 설치되어 있는 (3)기재의 연료전지.
(8) 스프링 모듈이 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위에 배치되어 있는 (1) 또는 (3)기재의 연료전지.
(9) 제 1 부재와 제 2 부재가 스프링과는 다른 도전성부재로 접속되어 있는 (8)기재의 연료전지.
(10) 스프링 모듈이, 연료전지 스택의 셀 적층방향 양쪽 끝에 설치되어 있는 (1) 또는 (3)기재의 연료전지.
(11) 스프링 모듈이, 또한 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 배치된 쇼크업소버를 가지고 있는 (1) 또는 (3)기재의 연료전지.
(l2) 스프링 모듈은, 또한 복수의 쇼크업소버를 가지고, 복수의 쇼크업소버의 각 쇼크업소버와 복수의 스프링의 각 스프링과는 동축심형상으로 배치되어 있는 (1)또는 (3)기재의 연료전지.
(13) 스프링 모듈이, 다른 탄성계수의 복수종류의 탄성부재를 포함하는 (1)기재의 연료전지.
(14) 복수종류의 탄성부재가, 서로 병렬로 배치되어 있는 (13)기재의 연료전지.
(15) 복수종류의 탄성부재 중, 한 종류의 탄성부재가, 다른 종류의 탄성부재를 유지하는 (13)기재의 연료전지.
(16) 복수종류의 탄성부재가, 서로 일체적으로 형성되어 있는 (13) 또는 (14)기재의 연료전지.
(17) 복수종류의 탄성부재 중 한 종류의 탄성부재가 변위의 속도에 따라 변화되는 스프링정수를 가지고, 빠른 변위의 스프링정수가 느린 변위의 스프링정수보다 큰 (13)기재의 연료전지.
(18) 복수종류의 탄성부재가, 각각 스프링과 저반발형의 스펀지인 (13)기재의 연료전지.
(19) 복수종류의 탄성부재가, 스프링 모듈이 그 하중 - 휘어짐량 특성에 있어서 모든 휘어짐의 도중에서 꺽여지는 특성을 나타내도록 조합되어 있는(13)기재의 연료전지.
(20) 스프링 모듈이, 스프링정수를 낮게 하여 예비압축하거나, 또는 고변위한 영역을 사용범위로 한 (13)기재의 연료전지.
(21) 스프링 모듈의 탄성부재 및 상기 제 1, 제 2 부재가 방청재료로 구성되어 있는 (1)기재의 연료전지.
상기 (1)의 연료전지에서는 복수의 스프링이 서로 독립으로 변형 가능하기 때문, 셀 적층체 끝면의 경사 및 경사면으로부터의 물결형상 변형과, 셀 적층체의 셀 적층방향 변위에 따르는 것이 가능하다. 그 결과, 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중을 균일화할 수 있고, 셀 적층방향의 하중의 변동도 저감할 수 있다.
상기 (2)의 연료전지에서는 복수의 접시스프링을 적층한 것과 로드셀내장 구면자리와 조정나사를 끝판과 셀 적층체와의 사이에 배치한 구조에 비하여 로드셀내장 구면자리와, 복수의 접시스프링의 적층구조를 폐지할 수 있다.
상기 (3)의 연료전지에서는 스프링 모듈을 케이싱조립화하였기 때문에, 스프링 모듈의 스택 내에 대한 조립이 용이하다.
상기 (4)의 연료전지에서는 케이싱의 바닥벽은 물결형상 굴곡이 생겨 강체판으로 셀 적층체에 하중을 인가하는 경우보다도, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 도모할 수 있다.
상기 (5)의 연료전지에서는 스프링자리부재의 끝부가 케이싱의 구멍을 통과하고 있기 때문에, 스프링은 스프링 모듈에 면접촉하는 부재의 끝면의 물결형상 굴곡, 요철에 대응할 수 있어, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 도모할 수 있다.
상기 (6)의 연료전지에서는 스프링자리부재의 끝면이 볼록 곡면이기 때문에 예를 들면 볼로 구성됨으로써, 스프링자리부재의 끝면에 스프링 모듈에 면 접촉하는 부재로부터 전단 하중이 인가되어도 용이하게 해방할 수 있다.
상기 (7)의 연료전지에서는 케이싱 측벽에 하중 표시부가 설치되어 있기 때문에, 로드 셀의 설치가 불필요하게 된다.
상기 (8)의 연료전지에서는 스프링 모듈이 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위에 배치되어 있기 때문에, 각 셀의 경사와 두께의 불균일을 셀 적층체의 전체 길이에 걸쳐 중합되기 전에, 도중에서 해소할 수 있다.
상기 (9)의 연료전지에서는 제 1 부재와 제 2 부재가 스프링과는 다른 도전성부재로 접속되어 있기 때문에, 스프링특성과 도전성을 서로 독립하여 양호하게 유지할 수 있다.
상기 (10)의 연료전지에서는 스프링 모듈이, 연료전지 스택의 셀 적층방향 양쪽 끝에 설치되어 있기 때문에, 충격 하중이 작용하여 한쪽 끝의 스프링 모듈이 수축되어도 다른쪽 끝의 스프링 모듈이 신장됨으로써 스택체결 하중이 순간적으로 저하하는 것을 방지할 수 있다.
상기 (1l), (12)의 연료전지에서는 스프링 모듈이 쇼크업소버를 가지고 있기때문에, 순간적으로 충격 하중이 작용하여 스프링 모듈이 수축되려 하여도 급격한 변위에 대해서는 쇼크업소버가 강체화하여, 스택체결 하중이 순간적으로 이완되는 것을 방지할 수 있다. 열변형 등의 완만한 변형에 대해서는 쇼크업소버는 저항없이 변형된다.
상기 (13), (14)의 연료전지에서는 스프링 모듈이 다른 탄성계수의 복수종류의 탄성부재를 포함하기 때문에, 1종류의 탄성부재에 있어서의 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
상기 (15), (16)의 연료전지에서는 한 종류의 탄성부재가 다른 종류의 탄성부재를 유지하거나, 복수종류의 탄성부재가 서로 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 스프링 모듈의 조립성이 향상된다.
상기 (17)의 연료전지에서는 복수종류의 탄성부재 중 한 종류의 탄성부재가 변위의 속도에 따라 변화되는 스프링정수를 가지고, 빠른 변위의 스프링정수가 느린 변위의 스프링정수보다 크기 때문에, 빠른 변위에 대하여 한 종류의 탄성부재가 단단해져, 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
상기 (18)의 연료전지에서는 복수종류의 탄성부재가, 각각 스프링과 저반발형의 스펀지이기 때문에, 빠른 변위에 대하여 저반발형의 스펀지가 단단해져 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
상기 (19)의 연료전지에서는 스프링 모듈이 그 하중 - 휘어짐량 특성에 있어서 모든 휘어짐의 도중에서 꺾여지는 특성을 나타내기 때문에, 빠른 변위에 대하여 한 종류의 탄성부재가 단단해져 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
상기 (20)의 연료전지에서는 스프링 모듈이, 스프링정수를 낮게 하여 예비압축하거나 또는 고변위한 영역을 사용범위로 하였기 때문에, 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
상기 (21)의 연료전지에서는 스프링 모듈의 탄성부재 및 제 1, 제 2 부재가 방청재료로 구성되어 있기 때문에, 온도변화에 의해 발생되는 물방울의 영향으로 녹이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이하에, 본 발명의 연료전지를 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 어느 실시예에도 적용할 수 있다. 본 발명의 전 실시예에 걸쳐 공통되는 구성부분에는 본 발명의 모든 실시예에 걸쳐 동일한 부호를 붙이고 있다. 또 도 20은 비교예(본 발명에 포함하지 않는다)를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 전 실시예에 걸쳐 공통되는 부분을, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 연료전지(10)는, 저온형 연료전지로서, 예를 들면 고체 고분자 전해질형 연료전지이다. 본 발명의 연료전지(10)는, 예를 들면 연료전지 자동차에 탑재된다. 단, 자동차 이외에 사용되어도 좋다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 고체 고분자 전해질형 연료전지는, 막 - 전극조립(MEA : Memhrane-Electrode Assembly)과 세퍼레이터(18)로 구성되는 셀(19)을 적층하여 구성된다. MEA는 이온 교환막으로 이루어지는 전해질막(11)과, 이 전해질막의 한쪽 면에 배치된 촉매층(12)으로 이루어지는 전극(14)(양극, 연료극) 및 전해질막의 다른쪽 면에 배치된 촉매층(15)으로 이루어지는 전극(17)(음극, 공기극)으로 구성된다. MEA와 세퍼레이터의 사이에는 확산층(13, 16)이 설치된다. 세퍼레이터(18)에는 양극, 음극에 연료가스(수소) 및 산화가스(산소, 통상은 공기)를 공급하기 위한 가스유로(27, 28) 및 연료전지 냉각용 냉매(통상, 냉각수)를 흘리기 위한 냉매유로(26)가 형성된다. 1 이상의 셀를 겹쳐 모듈로 하고, 모듈을 적층하여 셀 적층체를 구성하고, 셀 적층체의 셀 적층방향 양쪽 끝에 각각 터미널(20), 인슐레이터(21), 끝판(22)을 배치하여 셀 적층체를 셀 적층방향으로 조이고, 셀 적층체의 바깥쪽에서 셀 적층방향으로 연장되는 장력판(tension plate)(24)과 끝판(22)을 볼트, 너트(25)로 고정하여 연료전지 스택(23)을 구성한다. 셀 적층방향은 연직방향이어도 수평방향이어도 좋고, 임의이다. 또 셀 적층체는 스펀지 등으로 이루어지는 외부 구속부재(50)에 의하여 측면이 가압되어 있다.
고체 고분자 전해질형 연료전지에서는 양극에서는 수소를 수소이온과 전자로 하는 반응이 행하여지고, 수소이온은 전해질막중을 음극측으로 이동하여 음극에서 산소와 수소이온 및 전자(인접한 MEA의 양극에서 생성한 전자가 세퍼레이터를 통하여 온다)로부터 물을 생성하는 반응이 행하여진다.
양극측 : H2 → 2H+ + 2e-
음극측 : 2H+ + 2e- + (1/2)O2 → H2O
셀의 스택킹에 있어서, 전극 접촉저항저감, 반응가스, 냉매의 시일을 목적으로 하여 연료전지 스택(23)에는 체결 하중이 주어진다. 이 체결 하중은, 셀면 전역에 걸쳐 균일하고, 또한 셀 적층체가 셀 적층방향으로 신축하여도 변동이 억제되는 것이 바람직하다.
이 요망을 만족하기 위하여 본 발명의 연료전지(10)에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 셀 적층체를 포함하는 연료전지 스택(23)내에 스프링 모듈(30)(「스프링 모듈」은, 「탄성변형 모듈」이라 하여도 좋다)이 셀 적층방향으로 셀 적층체에 직렬로 조립되어 있다. 이 스프링 모듈(30)은 도 1에 나타내는 바와 같이 상대적으로 경사 또한 변위 가능한 제 1 부재(31) 및 제 2 부재(32)와, 제 1, 제 2 부재(31, 32) 사이에 서로 병렬 또는 직렬로 배치된 서로 독립된 복수의 스프링(33)(탄발성을 가지는 부재)으로 구성되어 있다.
「스프링」(33)은 「탄발성을 가지는 부재」이면 좋고, 메탈 스프링이어도 좋으며, 또는 메탈 이외의 재료의 스프링이어도 좋다. 「스프링」(33)은 코일 스프링이어도 좋고, 또는 접시 스프링이어도 좋으며, 또는 탄성재(예를 들면 스펀지, 저탄발성 스펀지, 고무, 탄성수지 등)이어도 좋다. 복수의 스프링(33)은 1종류의 복수의 스프링이어도 좋고, 또는 복수종류의 스프링이어도 좋다. 복수종류의 스프링의 스프링정수가 동일하여도, 또는 달라도 좋다. 각 스프링(33)은 메탈코일 스프링으로 이루어지는 경우, 메탈코일 스프링과 저탄발성 스펀지로 이루어지는 경우가 나타나 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 「스프링」(33)의 갯수는 5 이상이고, 바람직하게는 10 이상이며, 더욱 바람직하게는 20 이상이고, 더욱 바람직하게는 60 정도이다.
스프링 모듈(30)은 스택(23)에 대한 조립전에 미리 유닛화(모듈화)되어 있고, 제 1 부재(31), 제 2 부재(32), 스프링(33)은, 각각이 아니라 유닛(모듈)으로서 취급되고 관리되어 연료전지 스택(23)의 소정의 위치에 조립된다. 연료전지 스택(23)의 소정의 위치는, 셀 적층체의 한쪽 끝, 또는 양쪽 끝, 또는 셀 적층체의 중간위치를 포함한다. 설치되는 스프링 모듈(30)의 수는, 1이어도 좋고, 또는 2 이상이어도 좋다.
스프링 모듈(30)의 제 1 부재(31)와 제 2 부재(32)의 셀 적층방향과 직교하는 방향의 벽은, 서로 독립된 복수의 스프링(33)으로부터의 하중을 받으면 셀 적층방향으로 요철되어 물결형상으로 변형 가능한 강성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 부재(31)와 제 2 부재(32)의 셀 적층방향과 직교하는 방향의 벽은, 강체판이 아니라, 셀 적층방향으로 요철되는 물결형상으로 탄성 변형할 수 있는 변형 가능판인 것이 바람직하다.
도 1의 예에서는 스프링 모듈(30)은 연료전지 스택(23)의 한쪽 끝의 끝판(22)과 셀 적층체의 사이에 배치되어 있다. 그리고 스프링 모듈(30)과 끝판(22)의 사이에 조정나사(34)가 배치되어 있다. 즉, 끝판(22)으로부터 셀 적층체에 인가되어 끝판(22), 조정나사(34), 압력판(35), 스프링 모듈(30), 인슐레이터(21), 터미널(20), 셀 적층체의 순으로 되어 있다. 단, 스프링 모듈(30), 인슐레이터(21), 터미널(20), 셀 적층체의 순은, 인슐레이터(21), 터미널(20), 스프링 모듈(30), 셀 적층체의 순이어도 좋고, 인슐레이터(21), 스프링 모듈(30), 터미널(20), 셀 적층체의 순이어도 좋다.
상기한 본 발명의 전 실시예에 공통되는 부분의 작용을 설명한다.
본 발명의 연료전지(10)에서는 복수의 스프링(33)이 서로 독립으로 변형 가능하기 때문에, 또한 스프링 모듈(30)의 제 1, 제 2 부재(31, 32)가 강체판이 아니기 때문에, 스프링 모듈(30)에 면 접촉하고 있는 부재의 끝면의 경사 및 경사면으로부터의 물결형상 변형과, 셀 적층체의 셀 적층방향 변위에 따르는 것이 가능하다. 그 결과, 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중을 균일화할 수 있고, 셀 적층방향의 하중의 변동도 저감할 수 있다.
예를 들면, 도 20의 비교예에서는, 끝판(22), 조정나사(34), 구면자리(36), 로드셀(37), 복수의 적층 접시 스프링(38), 압력판(35)으로 셀 적층체의 끝면의 경사에 대응하고 있으나, 압력판(35)이 강체이기 때문에, 셀 적층체의 끝면의 셀 적층방향으로 요철되는 물결형상 변형에는 대응할 수 없어, 물결형상 변형에 의한 하중의 불균일에는 대응할 수 없다. 그러나 본 발명에서는 스프링 모듈(30)에 면 접촉하고 있는 부재의 끝면의 경사 및 경사면으로부터의 물결형상 변형의 양쪽에 대응할 수 있어, 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중의 균일화를 촉진할 수 있다.
또, 복수의 스프링(33)를 유닛화, 즉 모듈화하여 하나의 조립품으로 하였기 때문에, 스프링 모듈(30)의 취급, 하중의 관리, 스택(23)내에 대한 조립이 용이하다.
또, 도 20의 비교예와 같은 복수의 접시 스프링을 적층한 것과 로드셀내장 구면자리와 조정나사를 끝판과 셀 적층체와의 사이에 배치한 구조에 비하여, 본 발명에서는 로드셀내장 구면자리와, 복수의 접시 스프링의 적층구조를 폐지할 수 있다. 스택 조립시에 접시 스프링을 복수매 겹쳐 하중을 관리하는 작업은 곤란하고, 본 발명에서는 스프링 모듈(30)로 하여 둠으로써 스택 조립전의 미리 모듈을 조립하여, 또한 하중의 관리를 하여 둘 수 있어, 그 취급은 비교예에 비하여 매우 용이하다.
또, 스프링(33)이 많을 수록, 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중이 더 한층 균일화된다. 예를 들면 스프링(33)의 개수가 약 60개에서는 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중이 균일화되고, 또한 각 스프링(33)이 담당하는 하중이 작아져 스프링(33)의 길이가 짧아지고, 스프링 모듈(30)이 편평해지고 콤팩트해진다.
또, 스프링 모듈(30)을 셀 적층체의 중간에 설치하면, 셀 적층에 의한 셀면의 경사를, 집적된 경사량이 작은 동안에 흡수할 수 있다.
다음에 본 발명의 각 실시예에 특유한 부분의 구성, 작용을 설명한다.
본 발명의 실시예 1에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)에 있어서, 제 1 부재(31)는 제 1 케이싱[제 1 부재(31)와 동일하기 때문에, 제 1 케이싱의 부호는 31로 한다]으로 구성되고, 제 2 부재(32)는 제 2 케이싱[제 2 부재(32)와 동일하기 때문에, 제 2 케이싱의 부호는 32로 한다]으로 구성되어 있다. 이것에 의하여 스프링 모듈(30)이 스프링내장 케이싱조립(박스형의 조립)으로 이루어져 있다.
제 1 케이싱(31), 제 2 케이싱(32)은 셀 적층방향과 평행한 바닥벽(31a, 32a)과, 바닥벽의 바깥쪽 가장자리로부터 대향 케이싱측으로 연장되는 측벽(31b, 32b)을 가진다. 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)으로 둘러 싸인 공간에 스프링(33)이 넣어져 있다.
본 발명의 실시예 1의 작용에 대해서는, 스프링 모듈(30)을 케이싱조립화하였기 때문에, 단일한 조립으로 스프링 모듈(30)을 연료전지 스택(23)내에 조립할 수 있어, 스프링 모듈(30)의 연료전지 스택(23)내에 대한 조립이 용이하다. 또 스프링 모듈(30)로 하중의 관리를 할 수 있고, 각 스프링의 하중을 관리하는 경우에 비하여 하중의 관리가 용이하다.
본 발명의 실시예 2에서는 도 4에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)의 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)의 셀 적층방향과 직교하는 방향의 벽[바닥벽(31a, 32a)]은, 특히 스프링 모듈(30)의 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)중 셀 적층체쪽에 위치하는 케이싱의 바닥벽은, 서로 독립된 복수의 스프링(33)으로부터의 하중을 받으면 셀 적층방향으로 요철되어 물결형상으로 변형 가능한 강성을 가지고 있다. 즉, 강체판이 아니라, 셀 적층방향으로 요철되는 물결형상으로 탄성 변형할 수 있는 변형 가능판이다.
본 발명의 실시예 2의 작용에 대해서는, 스프링 모듈(30)에 접하는 부재의 셀 적층방향과 직교하는 평면이, 셀 적층방향과 직교하는 면으로부터 경사졌을 때에 스프링 모듈(30)은, 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)이 서로 상대적으로 경사짐으로써 대응할 수 있다. 또 스프링 모듈(30)에 접하는 부재의 셀 적층방향과 직교하는 평면이, 셀 적층방향과 직교하는 평면 또는 상기 평면으로부터 경사진 평면으로부터 물결형상으로 셀 적층방향으로 요철되어도 그 물결형상 변형에, 스프링 모듈(30)은 제 1 케이싱(31), 제 2 케이싱(32)의 물결형상 변형으로 대응할 수 있다. 이에 의하여 강체판으로 셀 적층체에 하중을 인가하는 경우보다도, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예 3에서는 도 5에 나타내는 바와 같이, 스프링 모듈(30)은 복수의 예를 들면 복수의 스프링(33)과 동수의 스프링자리부재(39)를 가지고 있다. 각 스프링자리부재(39)의 한쪽 끝부[스프링(33)을 받는 자리면과 반대측의 끝부]는, 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)의 한쪽 케이싱의 바닥벽(31a)에 설치한 구멍(40)을 통과하여 상기 바닥벽(31a)에 면 접촉하고 있는 부재에 맞닿아 있다. 스프링(33)이 각각 독립이기 때문에, 스프링자리부재(39)의 스프링 모듈(30) 맞닿음부재를 가압하는 가압력, 케이싱 바닥벽으로부터의 돌출량도 서로 독립이다.
본 발명의 실시예 3의 작용에 대해서는, 스프링자리부재(39)의 끝부가 케이싱의 바닥벽(31a)의 구멍(40)을 통과하고 있기 때문에, 스프링(33)은 케이싱 바닥벽의 강성의 영향을 받는 일 없이, 스프링 모듈(30)에 면접촉하는 부재의 끝면의 물결형상 굴곡, 요철에 대응할 수 있어, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예 4에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 스프링 모듈(30)은 복수의 예를 들면 복수의 스프링(33)과 동수의 스프링자리부재(39)를 가지고 있고, 각 스프링자리부재(39)의 한쪽 끝부[스프링(33)을 받는 자리와 반대쪽의 끝부]는, 제 1 케이싱(31)과 제 2 케이싱(32)의 한쪽 케이싱의 바닥벽(31a)에 설치한 구멍(40)을 통과하여 상기 바닥벽(31a)에 면 접촉하고 있는 부재에 맞닿아 있다. 스프링(33)이 각각 독립이기 때문에, 스프링자리부재(39)의 스프링 모듈(30) 맞닿음부재를 가압하는 가압력, 케이싱 바닥벽으로부터의 돌출량도 서로 독립이다. 각 스프링자리부재(39)의 스프링(33)을 받는 자리면과 반대쪽 끝부의 끝면은, 볼록 곡면형상으로 구성되어 있다. 예를 들면 각 스프링자리부재(39)를 볼로 구성함으로써, 스프링자리부재(39)의 끝면이 구면형상으로 되어 있다.
본 발명의 실시예 4의 작용에 대해서는, 스프링자리부재(39)의 끝부가 케이싱(31)의 바닥벽(31a)의 구멍(40)을 통과하고 있기 때문에, 스프링(33)은 케이싱 바닥벽의 강성의 영향을 받는 일 없이, 스프링 모듈(30)에 면 접촉하는 부재의 끝면의 물결형상 굴곡, 요철에 대응할 수 있어, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 스프링자리부재(39)의 끝면이 볼록 곡면이기 때문에 예를 들면 볼로 구성됨으로써, 스프링자리부재(39)의 끝면에, 스프링 모듈에 면 접촉하는 부재로부터 전단 하중이 인가되어도 볼의 회전 등에 의하여 용이하게 해방할 수 있다. 또, 돌기를 볼로 함으로써 스프링 모듈에 면 접촉하는 부재와 점 접촉시켜 면으로 접촉하는 경우의 면내 왜곡을 없앨 수 있다. 이들의 결과, 셀면 전역에 걸쳐 하중의 균일화를 촉진할 수 있다.
본 발명의 실시예 5에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)의 제1, 제 2 케이싱(31, 32)은 측벽(31b, 32b)을 가지고, 상기 측벽에 하중 표시부(41)가 설치되어 있다. 하중 표시부(41)는 기계적인 하중계로 이루어진다. 하중계에 코일스프링을 사용하면 하중 - 변위 특성의 관계는 직선(Linear)이다. 사전에 하중(L)의 교정을 실시하여 둔다.
본 발명의 실시예 5의 작용에 대해서는 케이싱 측벽(31b, 32b)에 하중 표시부(41)를 설치하였기 때문에, 도 20의 비교예의 로드셀의 설치는 불필요하게 된다.
본 발명의 실시예 6에서는 도 8에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)의 제 1 부재(31)[제 1 케이싱(31)]와 제 2 부재(32)[제 2 케이싱(32)]가 스프링(33)과는 다른 도전성부재(42), 예를 들면 구리선으로 접속되어 있다.
이 경우는 스프링 모듈(30)은 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위에 배치되어도 좋고, 또는 셀 적층체의 끝면과 터미널(20)과의 사이에 배치되어도 좋다.
본 발명의 실시예 6의 작용에 대해서는 제 1 부재(31)[제 1 케이싱(31)]와 제 2 부재(32)[제 2 케이싱(32)]가 스프링(33)과는 다른 도전성부재(41)로 접속되어 있기 때문에, 스프링 특성과 도전성의 양쪽을 양호하게 유지할 수 있다. 이것에 의하여 스프링 모듈(30)을 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위나, 또는 셀 적층체의 끝면과 터미널(20)과의 사이에 배치하여도 도전성상 문제는 생기지 않는다.
그리고 스프링 모듈(30)을 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위에 배치한 경우는, 각 셀의 경사와 두께의 불균일을 셀 적층체의 전체 길이에 걸쳐 중합되기 전에 도중에서 해소할 수 있다.
본 발명의 실시예 7에서는 도 9에 나타내는 바와 같이, 스프링 모듈(30)이 연료전지 스택(23)의 셀 적층방향 양쪽 끝에[예를 들면, 스택(23)의 양쪽 끝의 끝판(22)의 안쪽부위]에 설치되어 있다.
본 발명의 실시예 7의 작용에 대해서는, 스프링 모듈(30)이 연료전지 스택(23)의 셀 적층방향 양쪽 끝 부위에 설치되어 있기 때문에, 충격 하중(Ls)이 작용하여[순간적으로 하중(Ls)이 작용하여] 스택(23)의 한쪽 끝의 스프링 모듈(30)이 수축되어도, 스택(23)의 다른쪽 끝의 스프링 모듈(30)이 순간적으로 신장됨으로써 스택 체결 하중이 순간적으로 저하하는 것을, 즉 하중 빠짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예 8에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)이, 또한 제 1 부재(31)[제 1 케이싱(31)]와 제 2 부재(32)[제 2 케이싱(32)] 사이에 배치된 쇼크업소버(43)를 가지고 있다. 쇼크업소버(43)는 제 1, 제 2 부재(31, 32)의 중심부에 설치되어 있다. 쇼크업소버(43)는, 실린더(43a)와 피스톤(43b)과 피스톤(43b)에 형성된 구멍(43c)을 가지고 있고, 실린더(43a)내에는 오일이 봉입되어 있다.
본 발명의 실시예 8의 작용에 대해서는 피스톤(43b)의 빠른 이동에 대해서는 구멍(43c)을 통과하는 오일의 저항이 커져, 충격적인 하중이 인가되었을 때, 쇼크업소버(43)는 강체적으로 작용하여 변위를 억제하여 스택 체결 하중이 순간적으로 이완되는 것을, 즉 하중 빠짐이 생기는 것을, 방지할 수 있다. 그러나 피스톤(43b)의 느린 이동에 대해서는 구멍(43c)을 통과하는 오일의 저항이 작아지기 때문에, 열팽창·수축 등, 속도의 완만한 변위에 대해서는 쇼크업소버(43)는 저항없이 변형되어 스택 체결 하중을 이완하지 않고, 스택의 열팽창·수축에 따른다.
본 발명의 실시예 9에서는 스프링 모듈(30)은, 복수의[예를들면, 스프링(33)과 동수의] 쇼크업소버(43)를 가진다. 도 11에 나타내는 바와 같이 복수의 쇼크업소버(43)의 각 쇼크업소버(43)와 복수의 스프링(33)의 각 스프링(3a)과는 서로 동축심형상으로 배치되어 있다.
본 발명의 실시예 9의 작용에 대해서는, 본 발명의 실시예 8과 동일한 작용이 얻어진다. 단, 본 발명의 실시예 8에 비하여 스프링(33)과 쇼크업소버(43)를 동축심형상으로 배치함으로써, 각 스프링위치에 쇼크업소버를 배치할 수 있어, 스프링(33)과 쇼크업소버(43)의 배치공간을 작게 할 수 있다.
본 발명의 실시예 10에서는 도 12, 도 13에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)이 다른 탄성계수의 복수종류의 탄성부재(33a, 33b)를 포함한다. 각 종류의 탄성부재(33a, 33b)의 갯수는, 하나이어도 좋고, 또는 복수이어도 좋다.
복수종류의 탄성부재(33a, 33b)가, 서로 병렬로 배치되어 있다. 도 12의 예에서는 복수종류의 탄성부재(33a, 33b)중, 한 종류의 탄성부재(33a)는 저반발형 스펀지이고, 다른 종류의 탄성부재(33b)는 메탈코일 스프링이다. 저반발형 스펀지(33a)는 슬로우 리커버리형의 스펀지라고도 불리운다. 저반발형 스펀지(33a)는, 변위의 속도에 따라 변화되는 스프링정수를 가지고, 빠른 변위의 스프링정수가 느린 변위의 스프링정수보다 크다. 도 13은 저반발형 스펀지(33a)의 하중 - 변위 특성을 나타내고 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 저반발형 스펀지(33a)에서는 차량 충돌시의 급격한 변위에 대해서는 하중이 작은 변위에 대하여 급격하게 상승하여 강하고, 높은 스프링정수를 나타내나, 통상시의 완만한 변위에 대해서는 하중이 큰 변위에 대하여 완만하게 상승하여 약하고, 낮은 스프링정수를 나타낸다.
본 발명의 실시예 10의 작용에 대해서는, 스프링 모듈(30)이 다른 탄성계수의 복수종류의 탄성부재(33a, 33b)를 포함하기 때문에, 1종류의 탄성부재(33b)에 있어서의 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다.
연료전지 스택(23)의 느리게 한 움직임에 대해서는 스프링(33b)이 지배적이고, 충격시에는 스펀지(33a)가 한 순간 힘을 받음으로써 스프링 박스가 수축되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면 메탈코일 스프링만으로 이루어지는 스프링 모듈을 스택의 한쪽 끝에만 배치하고, 스프링 모듈을 배치한 쪽을 차량 앞쪽으로 하여 스택을 차량에 탑재한 경우, 차량이 충돌한 경우, 스프링 모듈이 수축되어 세퍼레이터의 체결력이 한 순간 빠지나, 실시예 10과 같이 스프링 모듈(30)에 저반발형 스펀지(33a)를 내장하여 둠으로써, 스프링 모듈의 수축을 억제하여 한 순간의 하중 빠짐을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예 11에서는 도 14에 나타내는 바와 같이 복수종류의 탄성부재(30a, 30b)중, 한 종류의 탄성부재(30a)가 다른 종류의 탄성부재(30b)를 유지하고 있다.
예를 들면 한 종류의 탄성부재(33a)는 저반발형 스펀지이고, 다른 종류의 탄성부재(33b)는 메탈코일 스프링이다. 저반발형 스펀지(30a)를 단일한 일체형상으로 형성하여 두고, 이 스펀지(30a)에 메탈코일 스프링(33b)의 외경에 맞춘 지름의 구멍(33c)을 스프링(33b)의 수와 같은 수만큼 설치하여, 각 구멍(33c)내에 스프링(33b)을 세트한다.
본 발명의 실시예 11의 작용에 대해서는 한 종류의 탄성부재(33a)가 다른 종류의 탄성부재(33b)를 유지하고 있기 때문에, 스프링(33)의 스프링 모듈(30)에 대한 조립성과 스프링 모듈(30)의 스택(23)에 대한 조립성이, 케이싱의 포올을 세워 스프링을 포올에 끼워 넣는 경우에 비하여 향상된다.
본 발명의 실시예 12에서는 도 15에 나타내는 바와 같이, 복수종류의 탄성부재(30a, 30b)가 서로 일체적으로 형성되어 있다.
예를 들면 한 종류의 탄성부재(33a)는 저반발형 스펀지이고, 다른 종류의 탄성부재(33b)는 메탈코일 스프링이다. 저반발형 스펀지(33a)내에 코일 스프링(33b)이 일체적으로 형성되어 있다.
본 발명의 실시예 12의 작용에 대해서는 저반발형 스펀지(33a)내에 코일 스프링(33b)이 일체적으로 형성되었기 때문에, 저반발형 스펀지(33a)와 코일 스프링(33b)의 일체물의 케이싱에의 채워넣음작업을 간소화할 수 있음과 동시에, 스프링 모듈(30)의 스택(23)에 대한 조립성을 양호하게 할 수 있다.
또, 스펀지(33a)의 면적이 스프링(33b)의 내부까지 충전할 수 있기 때문에 스펀지면적(33a)를 더욱 증가할 수 있다. 이에 의하여 스펀지(33a)의 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예 13에서는 도 16 내지 도 18에 나타내는 바와 같이 복수종류의 탄성부재(33a, 33b)가 스프링 모듈이 그 하중 - 휘어짐량 특성에 있어서 모두 휘어짐(W)의 도중(W1)에서 꺾이는 특성을 나타는 바와 같이 조합되어 있다.
도 16, 도 17의 예에서는 한 종류의 탄성부재(33a)와 다른 종류의 탄성부재(30b)가 서로 병렬로 배치되어 있어, 탄성부재(33a)의 자유길이(H)와, 제 1, 제 2 케이싱 사이의 거리(H + H')가 동일하지 않고, 탄성부재(33a)의 자유길이(H)를 제 1, 제 2 케이싱 사이의 거리(H + H')보다 H'만큼 짧게 설정한다. 하중이 「0」일 때, 스프링 케이싱과 탄성부재(33a)의 사이에는 H'만큼의 간극이 있다. 제 1, 제 2 케이싱에 하중이 인가되어 제 1, 제 2 케이싱 사이의 거리(H + H')가 H'만큼 짧아지면 탄성부재(33a)에 하중이 인가되기 시작한다. 하중 - 변위 특성은 도 18에 나타내는 바와 같이 된다. 한 종류의 탄성부재(33a)와 다른 종류의 탄성부재(30b)를 소정변위까지는 한쪽의 탄성부재만이 휘어지고, 소정변위 이상으로 양쪽의 탄성부재가 직렬로 휘어지게 조합시키면 도 18의 하중 - 변위 특성은, 소정변위까지는 높은 스프링정수를 나타내고, 소정변위 이상에서 낮은 스프링정수를 나타내게 할 수 있다. 요구되는 특성에 따라 탄성부재의 조합방법을 임의로 바꾸어도 좋다.
본 발명의 실시예 14에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이 스프링 모듈(30)의 복수의 탄성부재(33)의 종합 스프링정수를 낮게 하여 예비압축하거나 또는 고변위한 영역을 사용범위로 한 스프링 모듈로 이루어진다. 스프링정수를 낮게 하고, 예비압축한 경우는, 도 19의 선 A의 사용범위 B에서 사용하고, 스프링정수를 낮게 하고, 고변위한 영역을 사용범위로 한 경우는, 도 19의 선 C의 사용범위 D에서 사용한다.
본 발명의 실시예 14의 작용에 대해서는 예비압축한 경우는, 피가세물(FC 셀)에 대한 체결력 빠짐을 억제할 수 있다. 또 스프링정수를 낮게 하였기 때문에, 소정의 목적 하중범위내에서 큰 치수 불균일을 흡수할 수 있다.
본 발명의 실시예 15에서는 스프링 모듈(30)의 탄성부재(33) 및 제 1, 제 2 부재(31, 32)가 방청재료로 구성되어 있다. 여기서 방청재료는 스테인레스재나 수지재를 포함한다.
본 발명의 실시예 15의 작용에 대해서는 스프링 모듈(30)의 방청레벨을 높임으로써, 산화철 등의 녹에 의한 셀에 대한 악영향을 제거할 수 있다. 스프링 모듈(30)과 세퍼레이터(18)는 공간적으로 연결되기 때문에, 녹슨 철가루가 세퍼레이터의 녹을 촉진하거나, 금속이온이 주변의 도전율을 올릴 염려가 있으나, 철의 녹을 억제함으로써, 셀에 대한 악영향을 제거할 수 있다.
본 발명은, 셀 적층체 끝면의 경사에도 셀 적층체의 셀 적층방향 신장에도 대응할 수 있는 연료전지로서 유용하다.
또, 본 발명은 셀면 전역에 걸쳐 체결 하중을 균일화할 수 있어, 셀 적층방향의 하중의 변동을 저감할 수 있는 연료전지로서 유용하다.

Claims (21)

  1. 상대적으로 경사 및 변위 가능한 제 1 부재 및 제 2 부재와, 상기 제 1, 제 2 부재 사이에 서로 병렬로 배치된 서로 독립된 복수의 스프링으로 구성된 스프링 모듈이, 셀 적층체를 포함하는 연료전지 스택내에 셀 적층체에 직렬로 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은 연료전지 스택의 끝판과 셀 적층체의 사이에 배치되고, 상기 스프링 모듈과 상기 끝판과의 사이에 조정나사가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 부재는 제 1 케이싱을 포함하고, 상기 제 2 부재는 제 2 케이싱을 포함하며, 상기 스프링 모듈은 상기 복수개의 스프링을 내장하는 케이싱조립으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈의 제 1 케이싱과 제 2 케이싱 중 셀 적층체측에 위치하는 케이싱의 바닥벽은, 상기 서로 독립된 복수의 스프링으로부터의 하중을 받으면 셀 적층방향으로 요철되어 물결형상으로 변형 가능한 강성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은 복수의 스프링자리부재를 가지고 있고, 각 스프링자리부재의 한쪽 끝부는, 상기 제 1 케이싱과 제 2 케이싱의 한쪽의 케이싱의 바닥벽에 설치한 구멍을 통과하여 상기 바닥벽에 면 접촉하고 있는 부재에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 각 스프링자리부재의 상기 한쪽 끝부의 끝면이 볼록 곡면으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈의 제 1, 제 2 케이싱은 측벽을 가지고, 상기 측벽에 하중 표시부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은 셀 적층체의 셀 적층방향 중간부위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재는, 상기 스프링과는 다른 도전성부재로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  10. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은, 연료전지 스택의 셀 적층방향 양쪽 끝에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  11. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은, 또한 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재 사이에 배치된 쇼크업소버를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  12. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은, 복수의 쇼크업소버를 가지고, 상기 복수의 쇼크업소버의 각 쇼크업소버와 상기 복수의 스프링의 각 스프링은 동축심형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은, 다른 탄성계수의 복수종류의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재는, 서로 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재중 한 종류의 탄성부재는, 다른 종류의 탄성부재를 유지하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  16. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재는, 서로 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재중 한 종류의 탄성부재는, 변위의 속도에 따라 변화되는 스프링정수를 가지고, 빠른 변위의 스프링정수가 느린 변위의 스프링정수보다 큰 것을 특징으로 하는 연료전지.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재는, 각각 스프링과 저반발형 스펀지인 것을 특징으로 하는 연료전지.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 복수종류의 탄성부재는, 상기 스프링 모듈이 그 하중 - 휘어짐량 특성에 서 모두 휘어짐의 도중에서 꺾이는 특성을 나타내도록 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 스프링 모듈은, 스프링정수를 낮게 하여 예비압축하거나 또는 높은 변위한 영역을 사용범위로 한 것을 특징으로 하는 연료전지.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 스프링 모듈의 상기 탄성부재 및 상기 제 1, 제 2 부재는 방청재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
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