KR20070059648A

KR20070059648A - 연료전지스택의 인클로우져

Info

Publication number: KR20070059648A
Application number: KR1020050118714A
Authority: KR
Inventors: 금영범; 김세훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-06-12
Also published as: KR100736951B1

Abstract

본 발명은 연료전지스택을 안전하게 보호하고, 연료전지스택을 견고하게 지지하여 구조적 안정성을 확보하며, 누출 가능성이 있는 수소를 감지하여 강제로 배기할 수 있고, 연료전지스택의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 발생된 전력을 안전하고 안정되게 인출하여 사용할 수 있으며, 뜻하지 않은 잘못된 경로를 통해 누전되는 것을 방지할 수 있도록 함으로써, 연료전지스택의 안정성을 극대화한다.

Description

연료전지스택의 인클로우져{ENCLOSER OF FUEL CELL STACK}

도 1은 본 발명에 의한 연료전지스택의 인클로우져를 전방측에서 관측한 도면,

도 2는 도 1의 후방측을 도시한 도면,

도 3은 인클로우져의 내부구조를 설명한 도면,

도 4는 도 3의 구조에 연료전지스택이 안착되고 상부프레임이 장착된 상태를 도시한 도면,

도 5는 도 4의 우측면도,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도,

도 7은 연료전지스택의 구조도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 연료전지스택 3; 베이스플레이트

5; 하부프레임 7; 기둥프레임

9; 상부프레임 11; 유체들의 통로

13; 환기구 15; 메인커버

17; 측방커버 19; 단위모듈

21; 공용분배기 23; 엔드플레이트

25; 절연판 27; 볼트

29; 전면커버 31; 후면커버

33; 배출팬 35; 수소센서

37; 스택제어기 39; 전기단자

41; 단자박스

본 발명은 연료전지스택의 인클로우져에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 장착되는 연료전지스택의 외부를 감싸서 구조적 안정성 및 전기적 안정성을 부여하도록 하는 기술에 관한 것이다.

연료전지스택은 하이브리드 차량 등에 탑재되어 구동모터를 구동하기 위한 전력을 생산하는 것으로서, 수소와 공기 및 냉각수가 계속적으로 순환되어야 하고, 발생되는 전력을 안전하게 인출하여 사용할 수 있도록 해야 한다.

상기 연료전지스택은 차량에 탑재되므로 구조적으로 안정되고 견고한 상태를 확보하여 차량의 탑재성이 좋도록 해야 하며, 발생된 전력이 원하지 않는 상태로 누출되어 차량에 위험을 초래하지 않도록 해야 하고, 상기와 같이 수소가 순환되므로 수소의 누출로 폭발이 발생하지 않도록 해야 한다.

본 발명은 연료전지스택을 견고하게 지지하여 구조적 안정성을 확보하며, 누출 가능성이 있는 수소를 감지하여 강제로 배기할 수 있고, 발생된 전력을 안전하고 안정되게 인출하여 사용할 수 있으며, 뜻하지 않은 잘못된 경로를 통해 누전되는 것을 방지할 수 있도록 함으로써, 안정성을 극대화한 연료전지스택의 인클로우져를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 연료전지스택의 인클로우져는

연료전지스택의 하측면을 지지하는 베이스플레이트와;

상기 베이스플레이트의 가장자리에 장착되는 하부프레임과;

상기 베이스플레이트의 각 모서리에 상측으로 돌출되도록 설치된 기둥프레임과;

상기 기둥프레임의 상단을 서로 연결하는 상부프레임과;

상기 기둥프레임 및 상부프레임에 의해 형성되는 연료전지스택의 길이방향 면인 중앙면들을 가리고 연료전지스택으로 공급되는 유체들의 통로 및 환기구가 형성된 메인커버와;

상기 연료전지스택의 측방면들을 각각 가리도록 설치되는 측방커버;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명 실시예는 연료전지스택(1)의 하측면을 지지하는 베이스플레이트(3)와; 상기 베이스플레이트(3)의 가장자리에 장착되는 하부프레임(5)과; 상기 베이스플레이트(3)의 각 모서리에 상측으로 돌출되도록 설치된 기둥프레임(7)과; 상기 기둥프레임(7)의 상단을 서로 연결하는 상부프레임(9)과; 상기 기둥프레임(7) 및 상부프레임(9)에 의해 형성되는 연료전지스택(1)의 길이방향 면인 중앙면들을 가리고 연료전지스택(1)으로 공급되는 유체들의 통로(11) 및 환기구(13)가 형성된 메인커버(15)와; 상기 연료전지스택(1)의 측방면들을 각각 가리도록 설치되는 측방커버(17)를 포함하여 구성된다.

상기 유체들의 통로(11)란 수소와 공기 및 냉각수의 통로를 통칭하는 의미이다.

본 발명이 적용되는 연료전지스택(1)은 다수의 연료전지셀이 단위모듈(19)을 이루고, 상기 단위모듈(19)들이 중앙에 위치한 공용분배기(21)에 연결된 직육면체의 형상을 가진다(도 4, 7참조).

따라서, 상기 베이스플레이트(3)는 4각형의 평판으로 이루어지도록 하였고, 상기 하부프레임(5)은 연료전지스택(1)의 측방면쪽에서는 상기 베이스플레이트(3)의 하측에 설치되고, 연료전지스택(1)의 중앙면들 쪽에서는 상기 베이스플레이트(3)의 상측에 설치되어 있다.

즉, 상기 베이스플레이트(3)를 사이에 두고 하부프레임(5)을 이루는 마주하는 두 개의 로드는 상측에 두 개의 로드는 하측에 위치하도록 한 것이다.

여기서, 상기 연료전지스택(1)의 중앙면들은 도 1의 가운데 부분의 면들을 말하고, 측방면은 그 양쪽의 면들을 말하며, 상기 중앙면들 중 도 1의 전면에 보이는 면을 전면, 그 반대편을 후면이라 칭하기로 한다.

상기 기둥프레임(7)은 단면형상이 상기 베이스플레이트(3)의 모서리를 감싸도록 두선이 직교하는 형상을 따라 형성되고, 하단부는 상기 하부프레임(5)의 외측을 감싸는 상태로 겹쳐지는 구조를 취하여 인클로우져의 구조적 강성을 더욱 안정되게 확보하도록 하였다.

한편, 상기 기둥프레임(7)은 도 6에 상세히 도시된 바와 같이 상기 연료전지스택(1)의 측면인 엔드플레이트(23)와의 사이에 절연판(25)을 개재한 상태로 결합된 구조이다.

상기 엔드플레이트(23)에는 자체적으로 절연 처리가 되어 있으나, 전기적 절연상태를 더욱 완벽하게 확보하기 위해 엔드플레이트(23)와 기둥프레임(7) 사이에 절연판(25)을 개재한 상태에서 볼트(27)로 체결되도록 함으로써, 전기적 절연상태를 확실히 하면서 연료전지스택(1)과 인클로우져가 일체화되어 구조적 강성을 충분히 확보할 수 있도록 한다.

상기 상부프레임(9)은 상기 연료전지스택(1)의 길이방향을 따라 평행하게 설치되어 양단이 상기 기둥프레임(7)에 연결 고정되어 인클로우져의 골격을 완성하게 된다.

상기 메인커버(15)는 상기 연료전지스택(1)의 전면과 상측면을 감싸는 전면커버(29)와, 상기 연료전지스택(1)의 후면을 감싸는 후면커버(31)로 분리되어 구성되도록 함으로써, 인크로우져의 조립 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있도록 하였 다.

상기 후면커버(31)에는 연료전지스택(1)의 온도를 조절하고 누출된 수소의 강제 배출을 위한 배출팬(33)이 구비되고, 수소의 누출을 감지하기 위한 수소센서(35)가 설치되며, 연료전지스택(1)을 제어하는 스택제어기(37)가 설치되어, 상기 배출팬(33)을 통하여 연료전지스택(1)의 온도를 일정하게 유지하도록 하고, 수소의 누출시에 이를 감지하여 누출을 경고하고 자동적으로 배출시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기 측방커버(17)에는 발생된 전기를 외부로 인출하기 용이하도록 전기단자(39)가 구비된 단자박스(41)를 설치하였다.

따라서, 상기 단자박스(41)에 전선을 연결하여 구동모터 등의 전력 수요처에 공급하게 된다.

한편, 상기 연료전지스택(1)은 도 7 및 도 8과 같이 중앙의 공용분배기(21)와 양쪽의 단위모듈(19)들 사이를 서로 대응하는 요철형상으로 형성함으로써, 상기 단위모듈(19)들과 공용분배기(21)의 결합작업이 용이하게 함은 물론, 연료전지스택(1) 자체의 구조적 강성을 확보할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 연료전지스택을 안전하게 보호하고, 연료전지스택을 견고하게 지지하여 구조적 안정성을 확보하며, 누출 가능성이 있는 수소를 감지하여 강제로 배기할 수 있고, 연료전지스택의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 발생된 전력을 안전하고 안정되게 인출하여 사용할 수 있으며, 뜻하지 않은 잘못된 경로를 통해 누전되는 것을 방지할 수 있도록 함으로써, 연료전지스택의 안정성을 극대화한다.

Claims

연료전지스택의 하측면을 지지하는 베이스플레이트와;

상기 베이스플레이트의 가장자리에 장착되는 하부프레임과;

상기 베이스플레이트의 각 모서리에 상측으로 돌출되도록 설치된 기둥프레임과;

상기 기둥프레임의 상단을 서로 연결하는 상부프레임과;

상기 기둥프레임 및 상부프레임에 의해 형성되는 연료전지스택의 길이방향 면인 중앙면들을 가리고 연료전지스택으로 공급되는 유체들의 통로 및 환기구가 형성된 메인커버와;

상기 연료전지스택의 측방면들을 각각 가리도록 설치되는 측방커버;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제1항에 있어서,

상기 베이스플레이트는 4각형의 평판으로 이루어지고;

상기 하부프레임은 연료전지스택의 측방면쪽에서는 상기 베이스플레이트의 하측에 설치되고, 연료전지스택의 중앙면들 쪽에서는 상기 베이스플레이트의 상측에 설치된 것;

을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제2항에 있어서, 상기 기둥프레임은

단면형상이 상기 베이스플레이트의 모서리를 감싸도록 두선이 직교하는 형상을 따라 형성되고;

하단부는 상기 하부프레임의 외측을 감싸는 상태로 겹쳐지는 것

을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제3항에 있어서, 상기 기둥프레임은

상기 연료전지스택의 측면인 엔드플레이트와의 사이에 절연판을 개재한 상태로 결합된 것

을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제2항에 있어서, 상기 상부프레임은

상기 연료전지스택의 길이방향을 따라 평행하게 설치된 것

을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제2항에 있어서, 상기 메인커버는

상기 연료전지스택의 전면과 상측면을 감싸는 전면커버와;

상기 연료전지스택의 후면을 감싸는 후면커버;

로 분리되어 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.
제6항에 있어서, 상기 후면커버에는

연료전지스택의 온도를 조절하고 누출된 수소의 강제 배출을 위한 배출팬이 구비되고;

수소의 누출을 감지하기 위한 수소센서가 설치되며;

연료전지스택을 제어하는 스택제어기가 설치된 것;

을 특징으로 하는 연료전지스택의 인클로우져.