KR20150080802A - Coupling structure of ssurface pressure device for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 연료 전지용 면압(面壓) 장치의 체결 구조에 관한 것으로서, 특히 연료 전지에 면압을 가하는 면압 스프링 구조의 개선에 관한 것이다. 더 상세히 설명하자면, 본 발명은 연료 전지용 면압 장치의 면압 유지능(維持能)을 크게 향상시킬 수 있는 면압 스프링의 체결 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fastening structure of a surface pressure device for a fuel cell, and more particularly, to an improvement of a surface pressure spring structure applying surface pressure to a fuel cell. More specifically, the present invention relates to a fastening structure for a contact pressure spring capable of greatly improving the surface pressure maintaining ability (maintenance ability) of a surface pressure apparatus for a fuel cell.
일반적으로, 연료 전지는 예컨대 수소 등에 저장되어 있는 화학적 에너지를 전기 화학적 반응에 의하여 전기 에너지로 변화시키는 장치이다. Generally, a fuel cell is an apparatus for converting chemical energy stored in hydrogen or the like into electric energy by electrochemical reaction.
벙커 C유나 중유 등의 화석 연료를 태울 경우 또는 우라늄이나 풀로토늄 등의 핵반응 물질을 반응시킬 경우에 발생하는 고온의 열로 물을 가열하여 얻은 고압 수증기로 발전기의 터빈을 돌려 기계적으로 전기를 발생시키는 종전의 발전 방식에 비하여, 연료 전지는 높은 발전 효율 및 환경 친화적인 이점 때문에 국내외에서 연구ㆍ개발이 활발하게 이루어지고 있다. Bunker C Whether burning fossil fuels such as oil or heavy oil or reacting with nuclear reaction materials such as uranium or plutonium, the high-pressure steam obtained by heating the water with high temperature heat turns the turbine of the generator to generate electricity mechanically Compared with the previous generation method, the fuel cell has been actively researched and developed at home and abroad due to its high power generation efficiency and environmental friendliness.
간단히 말하자면, 연료 전지는, 일반 축전지와 유사하게, 전기 절연체로 둘러싸인 용기 내에 전해질에 의하여 격리되는 양극과 음극으로 구성되어 있다. Briefly, a fuel cell is composed of a positive electrode and a negative electrode which are insulated by an electrolyte in a container surrounded by an electric insulator, similar to ordinary batteries.
그런데, 소정의 전력을 발생시키려면, (소정의 용도, 발전 용량 등에 좌우되지만), 단위 연료 전지 즉, 셀(cell)를 여러 개, 예컨대 수백 개가 직렬로 서로 균일한 밀접(密接) 강도로 유지되는 구조로 되어야 하는데, 이 기술 분야에서는 그와 같이 복수 개의 단위 전지를 균일하게 밀접시켜 적층(積層)한 연료 전지의 단위 구조를 "스택 (stack)"이라고 부른다. However, in order to generate a predetermined electric power, several unit fuel cells, that is, a plurality of, for example, several hundreds of unit fuel cells are maintained in series close to each other (close to each other) In this technical field, a unit structure of a fuel cell in which a plurality of unit cells are stacked in such a manner that they are uniformly closely stacked is called a "stack ".
연료 전지의 운전 도중에 스택 내에서 열이 발생하게 되는데, 이로 인하여 스택이 열팽창 또는 수축하는 현상 등의 물리적 변화가 일어나므로, 상기 스택의 규격에 변동이 생기기 쉽고, 이에 따라 스택간의 밀접 강도의 변화, 즉 밀접 강도의 불균일성이 나타나게 된다. Since heat is generated in the stack during the operation of the fuel cell, a physical change such as thermal expansion or contraction occurs in the stack, so that the standard of the stack tends to vary, That is, the nonuniformity of the intimate strength appears.
적정 밀접 강도를 유지하고 셀간의 균일한 접촉이 이루어져야만 접촉으로 인한 저항을 줄여 효율 감소를 방지할 수 있어 단위전지 전극가 견딜 수 있는 범위 내에서 밀접 강도를 유지하여야 한다. It is necessary to keep the proper close strength and uniform contact between the cells to reduce the resistance due to the contact and to prevent the decrease in efficiency so that the intimate strength should be maintained within the range that the unit cell electrode can withstand.
또한, 연료 전지의 사용 중에 내부에서 발생하는 가스의 누출을 방지하는 문제도 크게 대두되고 있다. In addition, the problem of preventing the leakage of gas generated from the inside during use of the fuel cell is also increasing.
셀간의 밀접강도가 적절히 유지되지 않거나 불균일성이 발생하게 되면 셀간 접촉이 이루어지지 않아 간극이 발생할 수 있고 이를 통해 가스의 누출이 유발될 수도 있다. If the intimate strength between the cells is not properly maintained or non-uniformity occurs, inter-cell contact is not made and a gap may be generated, which may lead to gas leakage.
이러한 문제들이 해결되지 않으면, 결국 연료 전지의 고장을 일으키 거나 발전 효율에 막대한 악영향을 끼치게 된다.If these problems are not solved, the fuel cell will eventually fail or the power generation efficiency will be greatly deteriorated.
기지의 연료 전지의 구성 원리를, 이해의 편의상, 예컨대 용융 탄산염 연료 전지 (MCFC; Molten Carbonate Fuel Cell)에 있어서의 스택 조 립체의 전형적인 구성 원리의 예를 도 1에 의하여 간단히 설명한다.An example of a typical constitution principle of a stacked assembly in a molten carbonate fuel cell (MCFC) will be briefly described with reference to FIG.
상기 도 1의 예에 있어서, 연료 전지 (100)은 복수 개의 단위 전지 (101)로 이루어진 스택 (102)을 사이에 두고 상부 면압판 (103) 및 하부 면압판 (104)이 조립되는데, 상기 하부 면압판 (104)은 면압봉 (105)을 따라 상기 상부 면압판 (103) 쪽으로 활주 이동이 가능한 구조이다. 1, the
상기 하부 면압판 (104)의 하부에 연장되는 면압봉 (105)에는 면압 스프링 (106)이 장착되어 있다. 여기서, 미설명 부호 107은 하부 면압판 (104)과 면압 스프링 (106) 사이에 배치되는 면압 스프링 지지판이며, 부호 108은 스프링 조정판이다. 상기 각 면압 스프링 (106)은 볼트 (109)에 의하여 상기 면압 스프링 지지판 (107)에 고정된다. A surface pressure springs (106) are attached to a surface pushing rod (105) extending below the lower surface pressure plate (104). Here,
도 1에서 화살표로 나타낸 바와 같은 방향으로 상기 볼트 (109)를 적절히 조여 조정함으로써, 상부 면압판(103)과 하부 면압판 (104) 사이에 가해지는 압력, 즉 면압이 조정되어 복수 개의 각 단위 전지 (101)들이 서로 일정한 압력으로 밀접될 수 있는 것이다.The pressure applied between the upper
도 2는 도 1의 면압 스프링 (106)의 결합 관계를 상세히 나타낸 것으로서, 각 부호는 도 1에 표시된 부호와 같다, 도 3은 도 2의 면압 스프링 (206)의 배치 원리 및 작용 관계를 나타낸 다이아그램이다. Fig. 2 shows details of the coupling of the
상기 연료전지 (100)의 조립 시 초기 길이 L0인 면압 스프링 (106)을 L1으로 압축하면 스프링의 줄어든 길이 ΔL(=L0-L1) 만큼의 압축력(F = k х ΔL, k는 스프링상수) 이 상기 상부 면압판(103)과 하부 면압판 (104) 사이에 발생하게 된다.The
하지만, 상기 연료전지 (100)의 운전 시 스택 내부의 물성변화에 의해 스택의 길이(SL)이 줄어들게 되는데 이에 따라 면압 스프링 (106)의 압축된 길이 L1은 늘어나게 되어 압축력, 즉 면압력이 그만큼 줄어들게 된다.However, when the
이러한 면압력의 감소를 방지하기 위하여 초기 면압력에 대한 각 면압 스프링 (106)의 길이 변화 ΔL의 변화를 크게 가져가야 상대적으로 초기 면압력에 대한 길이 변화 대비 길이 변화량의 비율이 줄어들게 되게 되어 면압의 감쇠량을 줄일 수 있을 것이다. In order to prevent the decrease of the surface pressure, the change of the length change DELTA L of each of the surface-bearing
즉, 연료전지의 운전 시 스택의 길이변화는 동일하므로 압축된 면압 스프링 (106)의 길이 L1의 증가량도 이에 상응하여 동일하다고 볼 수 있다. That is, since the change in the length of the stack during operation of the fuel cell is the same, the increase in the length L 1 of the compressed pressure-bearing
그러므로 조립 시 동일한 압력 F0을 제공하기 위해 면압 스프링의 ΔL을 200mm 압축한 경우와 400mm 압축한 경우에서 모두 스택의 길이가 100mm 줄어들었다면, 200mm 압축한 경우는 ΔL이 100mm가 되어 초기 압축력 F0 대비 압축력이 50%가 줄어들게 되고, 400mm 압축한 경우는 ΔL이 300mm로 줄어들어 초기 압축력 F0 대비 압축력이 25% 줄어들게 되다. Thus, if a compressing ΔL of the contact pressure spring 200mm to provide the same pressure F 0 during assembly and 400mm Had the length of the stack 100mm reduced both in case of compression, when a 200mm compression is the ΔL of 100mm initial compressive force F 0 Contrast Compression force is reduced by 50%, and when 400 mm is compressed, ΔL is reduced to 300 mm, compressive force is reduced by 25% compared to initial compressive force F 0 .
따라서 초기 면압스프링의 압축길이 변화량 ΔL을 크게 가져가게 되면 스택 길이감소에 따른 면압의 감소량을 상대적으로 줄일 수 있다. Therefore, if the change amount DELTA L of the compression length of the initial pressure-applying spring is increased, the amount of reduction of the surface pressure due to the reduction of the stack length can be relatively reduced.
그러나, 이러한 초기 길이 변화를 크게 가져가려면, 면압 스프링의 초기 길이 L0가 길어지게 되고, 전체 스택 하단 부의 길이가 증가하게 되므로, 불필요한 공간을 차지하게 되는 등의 폐단이 생기게 된다. However, in order to largely change the initial length, the initial length L 0 of the contact pressure springs becomes longer, and the length of the entire lower end of the stack increases. This results in a problem such as occupation of unnecessary space.
그런데, 상기 면압봉 (105)은 하부 면압판 (104)의 홀을 통하여 설치 하여야 하기 때문에 이들 면압판과 면압봉 사이에는 미세한 간극 (間隙)이 발생하고, 이 간극을 통하여 전지 내부에서 발생하는 가스가 외부로 누출될 우려가 있다. However, because the
연료전지 내부의 가스가 외부로 누출될 경우, 전체 가스의 이용에 손실이 발생하므로 효율이 감소하며 650°C의 고온 가스가 외부로 유출됨에 따라 면압스프링의 열적 손상과 연료전지 외부에서의 고온 위험성이 발생할 수 있다. When the gas inside the fuel cell leaks to the outside, the efficiency is decreased because of the loss of utilization of the whole gas. As the hot gas of 650 ° C flows out to the outside, the thermal damage of the pressure- Can occur.
이러한 점을 고려하여 연료 전지용 면압 장치에 관한 여러 가지 개선 방법과 장치들이 다수 제안되기에 이르렀다. 이에 관한 최근의 국내외의 대표적인 특허 문헌들을 들어보면 다음과 같다. Considering this point, a number of improvement methods and apparatuses relating to a pressure-bearing device for a fuel cell have been proposed. The following is a list of the most recent domestic and foreign patent literature on this subject.
(a) 미국 특허 공보 제6,797,425호 B2(a) U.S. Patent No. 6,797,425 B2
(b) 한국 공개 특허 공보 제10-2010-0136723호 A(b) Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0136723 A
(c) 한국 공개 특허 공보 제10-2011-0017294호 A(c) Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2011-0017294 A
상기 특허 문헌 (a)에는 전술한 도 1의 예와 유사한 구조의 연료 전지 스택 가압 장치가 기재되어 있는데, 연료 전지 용기 외부에는 가스 누출을 방지하기 위한 가스 누출 방지벽이 마련되어 있고, 내부에는 면압봉 연결 수단이 별도로 마련되어 있어 면압봉이 유연(플렉시블)하게 이동할 수 있는 구조를 제시하고 있다. 특히, 이 특허는 복수 개의 코일형 스프링으로 구성된 면압 스프링 조립체를 면압판의 면압봉 주위에 동심원형으로 설치함으로써, 미압축 상태에서 상기 스프링이 다양한 길이를 갖도록 하여 면압시 (스택의 수축시)에 스택에 미치는 압축력을 일정하게 유지하려는 구조가 제안되어 있다.In the patent document (a), a fuel cell stack pressurizing device having a structure similar to that of the example of FIG. 1 described above is described. A gas leakage preventing wall for preventing gas leakage is provided outside the fuel cell container, And the connecting means is separately provided, so that the push rod can move in a flexible manner. In particular, this patent discloses that by providing a pressure-applying spring assembly composed of a plurality of coil-shaped springs in a concentric circular form around the surface pressing bar of the surface pressure plate, the spring can have various lengths in the uncompressed state, A structure for keeping the compression force on the stack constant is proposed.
상기 특허 문헌 (b)에는, 연료 전지의 스택 면압판에 가해지는 압력이 최소 응력과 허용 응력 사이에서 유지될 수 있도록, 연료 전지의 스택 면압판과 기준판 사이에 그 면압판의 변위를 일정하게 조절하기 위한 자동 제어부, 예컨대 가압 액튜에이터의 가압 하중 감지 센서를 마련함과 동시에, 스택 면압판 및 기준판 사이에서 면압 스프링의 면압 작용과 자동 연동되는 변위 감지 센서를 마련함으로써 연료 전지의 스택 면압 장치를 자동으로 제어하기 위한 장치와 방법이 기재되어 있다.In Patent Document (b), the displacement of the surface pressure plate is uniformly set between the stack surface pressure plate and the reference plate so that the pressure applied to the stack surface pressure plate of the fuel cell can be maintained between the minimum stress and the allowable stress And a displacement sensor for automatically interlocking with the surface pressure action of the surface pressure spring between the stacked surface pressure plate and the reference plate is provided so that the stack surface pressure device of the fuel cell is automatically As well as a method and an apparatus for controlling the same.
또한, 본 출원인에 의한 특허 문헌 (c)에서는 연료 전지의 하부 면압판 (제2 플레이트)의 외부에서 상기 하부 면압판을 상하로 활주 가능하게 안내하는 가이드 부재에 가압 부재와 이 가압 부재에 회전력을 전달하는 회전력 전달 웜휠 및 이 웜휠과 치합하는 웜을 장치함으로써, 면압판에 대한 일정한 면압력 유지능을 확보하기 위한 연료 전지의 면압 제어 장치를 설명하고 있다.In addition, in the patent document (c) of the present applicant, a guide member for guiding the lower surface pressure plate in a slidable manner from the outside of the lower surface pressure plate (second plate) of the fuel cell is provided with a pressure member and a rotating force And a worm which meshes with the worm wheel and the worm wheel to transmit the rotational force to the surface pressure plate.
그러나, 상기 특허 문헌들은 각각 연료 전지용 스택의 면압 제어 장치에 관하여 기재하고는 있으나, 본 발명이 추구하고자 하는 면압 장치, 즉 면압 스프링 구조의 개선에 대하여는 기재하고 있지 않다. 또한, 이들 특허 문헌 중의 면압 스프링들도 기능면에서 역시 전술한 도 1과 관련하여 설명한 기존의 결점, 즉 면압봉의 동일한 길이 변화에 대하여 스프링 전체 길이를 축소할 수 없는 결점을 해결하고 있는 것은 아니다.However, although each of the above patent documents discloses a surface pressure control device for a fuel cell stack, the improvement of the surface pressure device, i.e., the surface pressure spring structure, which the present invention seeks to pursue is not described. In addition, the contact pressure springs in these patent documents also do not solve the drawbacks that the overall length of the spring can not be reduced with respect to the conventional drawbacks described in relation to Fig. 1, .
따라서, 본 발명은, 연료전지의 면압 유지능을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 면압 장치의 쳬결 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sealing structure of a surface pressure device for a fuel cell capable of improving the surface pressure holding ability of the fuel cell.
또한, 본 발명은, 동일한 길이 변화에 대하여 면압 스프링의 전체 길이를 줄임으로써 제품의 전체 크기를 축소할 수 있는 연료 전지용 면압 장치의 체결 구조를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a fastening structure for a surface pressure device for a fuel cell, which can reduce the overall size of a product by reducing the overall length of the surface-bearing springs with respect to the same length variation.
또한, 본 발명은, 연료 전지 내에서 발생하는 가스의 누설을 억제할 수 있는 연료 전지용 면압 장치의 체결 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is still another object of the present invention to provide a fastening structure of a surface pressure device for a fuel cell capable of suppressing leakage of gas generated in the fuel cell.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 복수의 단위전지를 구비한 스택; 상기 스택의 적층방향을 따라 양 단부에 각각 구비되는 면압판; 및 상기 면압판이 서로 접근되게 가압하는 면압장치;를 포함하고, 상기 면압장치는, 상기 면압판을 관통하여 결합되는 면압봉; 상기 면압봉의 둘레에 결합되는 제1면압스프링; 상기 제1면압스프링에 비해 확장된 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링의 외곽에 배치되는 제2면압스프링; 및 상기 제1면압스프링 및 제2면압스프링이 신축방향을 따라 중첩되게 지지하는 스프링지지구;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a battery pack comprising: a stack having a plurality of unit cells; A surface pressure plate provided at both ends along the stacking direction of the stack; And a surface pressure device for pressing the surface pressure plate so as to approach each other, wherein the surface pressure device comprises: a surface pushing rod coupled through the surface pressure plate; A first surface pressure spring coupled to the periphery of the surface pushing rod; A second surface pressure spring having an expanded diameter as compared with the first surface pressure springs, the second surface pressure spring being disposed outside the first surface pressure springs; And a spring support portion for supporting the first surface-pressing spring and the second surface-pressing spring so as to overlap each other along the stretching direction.
여기서, 상기 스프링지지구는, 상기 제1면압스프링의 일 단을 내부에 수용지지하는 제1면압스프링지지부; 및 상기 제1면압스프링지지부의 단부에서 반경방향으로 확장되어 상기 제2면압스프링의 일단을 지지하는 제2면압스프링지지부;를 구비하여 구성될 수 있다. Here, the spring support may include: a first surface pressure spring support portion for receiving and supporting one end of the first surface pressure spring; And a second surface pressure spring supporting portion extending in a radial direction at an end of the first surface pressure supporting spring and supporting one end of the second surface pressure applying spring.
상기 제1면압스프링지지부에는 상기 면압봉이 삽입되는 관통공이 구비될 수 있다. The first surface pressure spring support portion may include a through hole into which the surface pushing rod is inserted.
상기 면압장치는 상기 면압판으로부터 이격되어 상기 제1면압스프링 또는 제2면압스프링의 단부를 지지하는 스프링지지판;을 더 포함하게 구성될 수 있다.The surface pressure device may further comprise a spring support plate spaced from the surface plate and supporting the end of the first surface pressure spring or the second surface pressure spring.
상기 면압장치는 일 단은 상기 하부판에 연결되고 타 단은 상기 스프링지지판에 연결되어 상기 면압봉의 둘레를 밀봉하는 플렉시블 주름관;을 더 포함하여 구성될 수 있다.The surface pressure device may further comprise a flexible corrugated tube having one end connected to the bottom plate and the other end connected to the spring support plate to seal the periphery of the surface pushing rod.
상기 면압장치는 상기 제1면압스프링 및 제2면압스프링과 다른 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링 또는 제2면압스프링측에 배치되는 제3면압스프링;을 더 포함하여 구성될 수 있다. The surface pressure device further includes a third surface pressure spring having a diameter different from that of the first surface pressure spring and the second surface pressure spring and disposed on the side of the first surface pressure spring or the second surface pressure spring And the like.
상기 제3면압스프링은 상기 제2면압스프링에 비해 큰 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링측에 구비되게 구성될 수 있다. The third surface pressure springs may have a larger diameter than the second surface pressure springs and may be provided on the first surface pressure spring side.
상기 스프링지지구는, 상기 제2면압스프링의 일 단부를 수용지지하는 제2면압스프링지지부; 및 상기 제2면압스프링지지부의 단부에서 반경방향으로 확장되게 형성되어 상기 제3면압스프링지지부의 일 단부를 지지하는 제3면압스프링지지부;를 구비하여 구성될 수 있다. The spring support includes a second surface pressure spring support portion for receiving and supporting one end of the second surface pressure spring; And a third surface urging spring support portion extending radially from an end of the second surface urging spring support portion and supporting one end of the third surface urging spring support portion.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 직경을 구비하여 신축방향을 따라 일부 구간이 중첩되는 제1면압스프링 및 제2면압스프링을 구비하도록 함으로써, 동일한 길이변화에 대하여 연료전지의 면압 유지능이 향상될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, since the first surface pressure spring and the second surface pressure spring having different diameters and partially overlapping each other along the expansion and contraction direction are provided, The surface pressure maintaining ability of the battery can be improved.
또한, 동일한 길이 변화에 대하여 면압스프링의 전체 길이가 축소됨으로써 연료전지 전체 길이를 감축시킬 수 있다. In addition, the total length of the contact pressure springs is reduced with respect to the same length change, so that the total length of the fuel cell can be reduced.
또한, 면압봉과 면압판의 결합영역을 플렉시블 주름관으로 밀봉함으로써, 연료 전지 내에서 발생하는 가스의 누설을 억제할 수 있다. Further, by sealing the joint region of the surface abutment bar and the surface plate with a flexible bellows, leakage of gas generated in the fuel cell can be suppressed.
도 1은 종래의 연료 전지 (예컨대, 용융 탄산염 연료 전지)의 전형 적인 구성예를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1의 면압 스프링의 설치 상태를 나타낸 예시도,
도 3은 도 2의 상기 면압 스프링의 배치 상태와 작용을 나타낸 다이아그램,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 면압장치의 체결구조를 도시한 도면,
도 5는 도 4의 면압 스프링들의 배치 상태 및 작용을 나타낸 다이아그램,
도 6은 도 4의 스프링지지구의 확대도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 면압장치의 체결구조를 도시한 도면,
도 8은 도 7의 면압 스프링들의 배치 원리 및 작용을 나타낸 다이아그램,
도 9는 도 7의 스프링지지구의 확대도,
도 10은 본 발명에 따른 연료 전지의 면압 스프링 장치에 플렉시블 주름관을 설치하는 실시 상태를 나타낸 예시도이다.1 is a schematic view showing a typical configuration example of a conventional fuel cell (for example, a molten carbonate fuel cell)
Fig. 2 is an exemplary view showing an installation state of the contact pressure spring of Fig. 1,
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state and an action of the contact pressure spring of FIG. 2,
4 is a view showing a fastening structure of a surface pressure device for a fuel cell according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement and operation of the contact pressure springs of FIG. 4,
Fig. 6 is an enlarged view of the spring-supporting member of Fig. 4,
7 is a view showing a fastening structure of a surface pressure device for a fuel cell according to another embodiment of the present invention,
Figure 8 is a diagram showing the principle and action of the arrangement of the contact pressure springs of Figure 7,
Fig. 9 is an enlarged view of the spring supporting member of Fig. 7,
10 is an exemplary view showing a state in which a flexible bellows pipe is installed in a contact pressure spring device of a fuel cell according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
전술 및 도시한 종래의 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 도시를 생략하고 동일한 참조부호를 인용하여 설명하기로 한다.The same reference numerals will be used for the sake of convenience in the description of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 면압장치는, 복수의 단위전지(101)를 구비한 스택(102); 상기 스택(102)의 적층방향을 따라 양 단부에 각각 구비되는 면압판(103,304); 및 상기 면압판(103,304)이 서로 접근되게 가압하는 면압장치;를 포함하고, 상기 면압장치는, 상기 면압판(103,304)을 관통하여 결합되는 면압봉(305); 상기 면압봉(305)의 둘레에 결합되는 제1면압스프링(306a); 상기 제1면압스프링(306a)에 비해 확장된 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링(306a)의 외곽에 배치되는 제2면압스프링(306b); 및 상기 제1면압스프링(306a) 및 제2면압스프링(306b)이 신축방향을 따라 중첩되게 지지하는 스프링지지구(307);를 구비하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 4, a surface pressure device for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes: a
상기 복수의 단위전지(101)는 도면상 상하방향을 따라 서로 면접촉되게 적층될 수 있다.The plurality of
상기 스택(102)은 서로 적층된 복수의 단위전지(101)를 구비할 수 있다.The
상기 스택(102)의 양 단부에는 면압판(103,304)이 각각 구비될 수 있다.
상기 면압판(103,304)은, 예를 들면, 상부면압판(103) 및 하부면압판(304)를 구비할 수 있다. The
상기 면압판(103,304)에는 면압봉(305)이 결합될 수 있다.The surface pressure plate (103, 304) may be coupled with a surface pushing rod (305).
상기 면압봉(305)은 복수 개로 구성될 수 있다.The
상기 면압봉(305)은, 예를 들면, 헤드와 수나사부(309)를 구비한 볼트로 구현될 수 있다.The
상기 면압봉(305)은, 예를 들면, 상기 헤드가 상부면압판(103)측에 배치되고 상기 수나사부(309)가 상기 하부면압판(304) 측에 배치되게 결합될 수 있다. The
상기 각 면압봉(305)은 상기 스택(102)의 외곽에 각각 배치될 수 있다. Each of the
상기 면압장치는, 예를 들면, 상기 하부면압판(304)측에 구비될 수 있다.The surface pressure device may be provided on the lower
상기 제1면압스프링(306a) 및 상기 제2면압스프링(306b)은, 예를 들면, 공심(空心) 코일형 스프링으로 구현될 수 있다. The first surface-urging
상기 제1면압스프링(306a) 및 상기 제2면압스프링(306b)은, 예를 들면, 원형 단면을 가지는 코일 스프링으로 구현될 수 있다. The first and second surface pressure springs 306a and 306b may be formed of, for example, a coil spring having a circular cross section.
상기 하부 면압판 (304)에는 이것의 중심을 관통하여 면압봉 (305)이 삽입될 수 있다.A
상기 면압봉 (305)의 둘레에, 예를 들면, "U"자형의 원통형 스프링 지지구 (307)와 스프링 지지판 (308)이 배치될 수 있다.For example, a U-shaped
상기 스프링 지지구 (307)와 스프링 지지판 (308) 사이에 제1 면압 스프링 (306a)이 구비된다. A first
상기 제1 면압 스프링 (306a)은, 예를 들면, 도 2에 도시된 종래의 면압 스프링 (106)보다 길이가 짧게 구성될 수 있다. The first
상기 제1 면압 스프링 (306a)의 일단은 상기 스프링 중간 지지구 (307) 내에 삽입ㆍ설치 될 수 있다. One end of the first
상기 외부 면압 스프링 (306b)의 하단에는 스프링지지판 (308)이 구비될 수 있다. A
상기 스프링지지판(308)에는 상기 면압봉(305)이 삽입될 수 있게 관통공이 형성될 수 있다. A through hole may be formed in the
상기 스프링지지판(308)의 하측에는 상기 면압봉(305)의 수나사부(309)에 나사결합되는 너트(310)가 구비될 수 있다. A
상기 제2 면압 스프링 (306b)의 길이는 제 1 면압 스프링 (306a)와 동일하게 구성될 수 있다.The length of the second
또한, 상기 제2면압스프링(306b)는 상기 제1면압스프링(306a)의 길이의 0.5~1.5배로 구성될 수도 있다. The second surface pressure springs 306b may be 0.5 to 1.5 times the length of the first surface pressure springs 306a.
상기 제2 면압 스프링 (306b)의 직경은 상기 제 1 면압 스프링 (306a)의 직경보다 크게 구성될 수 있다. The diameter of the second
예를 들면, 상기 제2면압스프링(306b)의 직경은 상기 제1면압스프링(306a)의 직경의 1.5~2.5배로 구성될 수 있다. For example, the diameter of the second
상기 스프링지지구(307)는, 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1면압스프링(306a)의 일 단을 내부에 수용지지하는 제1면압스프링지지부(307a); 및 상기 제1면압스프링지지부(307a)의 단부에서 반경방향으로 확장되어 상기 제2면압스프링(306b)의 일단을 지지하는 제2면압스프링지지부(307b);를 구비할 수 있다. As shown in FIG. 6, for example, the
상기 제1면압스프링지지부(307a)는, 예를 들면, 일 측이 개구된 통 형상을 구비할 수 있다.The first surface pressure
상기 제1면압스프링지지부(307a)는 차단된 단부(307c)를 구비할 수 있다.The first surface pressure
상기 차단된 단부(307c)의 내면에 상기 제1면압스프링(306a)의 단부가 접촉 및 지지될 수 있다 The end of the first
상기 차단된 단부(307c)에는, 예를 들면, 상기 면압봉(305)이 삽입될 수 있게 관통공(307d)가 구비될 수 있다. The
이러한 구성에 의하여, 상기 너트 (310)를 회전 조작하여 상기 스프링 지지판 (308)을 가압하면, 상기 제2 면압 스프링 (306b)이 압축되어 상기 스프링 지지구 (307)을 가압하게 된다. 이와 동시에 상기 제1 면압 스프링 (306a)이 압축될 수 있다. 이 압축력에 의하여 하부 면압판 (304)에 소정의 면압이 가해지게 되는데, 이를 통해 상부면압판(103) 및 하부면압판(304) 사이의 스택(102)에 적절한 면압이 제공될 수 있다. According to this configuration, when the
전술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 면압 스프링 (306a, 306b)를 설치함에 따라, 도 5에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 동일한 하중에 대하여 동일한 압축 비율의 스프링을 사용할 때, 기존의 스프링 길이 L1에 비하여 중첩된 길이(s)만큼 짧은 초기 길이(L2) 및 상대적으로 작은 압축길이를 구비할 수 있다. As described above, when the first and second surface-bearing
또는 종래 스프링 구조와 압축된 길이가 동일하도록 사용할 때는, 2중 스프링 구조의 스프링 상수가 낮아지게 되어 초기 길이가 길어지고 길이 변화 ΔL이 상대적으로 증가하게 되어 스택의 운전 시 길이 변화에 따른 하중의 변화량이 줄어들게 됨에 따라 압축 하중의 유지능이 상승한다.Or the spring length of the conventional spring structure is equal to the compressed length, the spring constant of the double spring structure is lowered so that the initial length becomes longer and the length change? L relatively increases. Thus, The compressive load can be maintained.
스프링 길이에 따른 하중 및 스프링의 길이 변화의 관계를 다음의 표 1에 나타내었다The relationship between the load according to the spring length and the change in the length of the spring is shown in the following Table 1
구분
division
스택
길이 변화
(mm)
stack
Change in length
(mm)
(kg/mm)Individual spring constant
(kg / mm)
하중 (kg)Early
Load (kg)
스프링 길이 (mm)compression
Spring Length (mm)
(%)Length comparison
(%)
(L1)257
(L 1 )
(S)100
(S)
(L2)157
(L 2 )
(S)130
(S)
(L2)207
(L 2 )
(S)170
(S)
(L2)257
(L 2 )
상기 표 1에서 상단의 조건에 해당되는 것은 체결 스프링의 구성에 따른 치수를 표시한 것으로, 개별 스프링의 길이는 체결구조에서 사용되는 각각의 스프링 하나의 길이를 나타내며, 이에 따른 스프링 상수가 옆열에 표시되어 있다. The lengths of the individual springs are the lengths of the respective springs used in the fastening structure, and the spring constants corresponding to the lengths of the individual springs are indicated in the side columns .
예 1~3에서 사용되는 2개의 스프링 상수는 동일하다고 가정한다. 초기 총길이는 스프링이 결합되었을 때의 스프링 결합도의 끝단 간 거리를 나타내며, 기존 스프링 구조의 경우는 하나의 스프링이 사용되므로 같은 값이 된다. 중첩길이는 이중 스프링 구조에서 서로 겹치게 되어지는 길이로 도면에 표시된 길이 S에 해당된다.It is assumed that the two spring constants used in Examples 1 to 3 are the same. The initial total length represents the distance between the ends of the spring coupling when the spring is engaged. In the case of the conventional spring structure, one spring is used, which is the same value. The overlap length corresponds to the length S shown in the figure as a length that overlaps each other in the double spring structure.
상단의 초기값은 면압 체결구조에서 초기 하중값을 주어 결합되었을 때의 각 치수들로써, 하중은 하부 면압판(304)와 면압 스프링 지지판(308) 사이에 제공되어진 값이다. The initial values at the top are the respective dimensions when the initial pressure value is combined in the pressure-tightening structure, and the load is a value provided between the bottom
일반적으로 스택에는 면압 체결구조 4개가 설치되어 운영되어지므로 스택에 가해지는 면압 하중은 체결 구조 개수에 상응한 만큼 제공되며 면압 체결 구조가 4개일 경우 4배의 하중이 스택에 제공된다. Generally, four stacked clamping structures are installed and operated. Therefore, the load applied to the stack corresponds to the number of clamping structures. When four clamping structures are provided, a load of four times is provided to the stack.
압축스프링 길이는 앞에서 설명된 초기 하중값이 주어져 압축된 길이를 나타내며 이는 기존 대비 면압 장치의 체결 구조 전체 길이가 얼마나 줄어들었는지를 보여주는 값이다. 상기 표 1에서 스프링 압축비는 초기 하중 부여 전의 길이대비 압축된 길이 비를 나타내고 있다.The compression spring length is given by the initial load value as described above, and it shows the compressed length, which shows how much the overall length of the fastening structure of the conventional pressure reducing device is reduced. In Table 1, the spring compression ratio represents the compressed length ratio to the length before the initial load application.
상기 표 1에서 스택 길이변화는 연료전지 운전에 따라 적층된 셀의 길이가 줄어든 예시값을 나타내고 있다. 이에 따라 스택의 줄어든 길이 만큼 스프링의 전체 길이는 증가하여 길이 변화 후의 스프링 길이로 증가하게 되고 이에 따라 스프링에서 제공되었는 하중값 줄어들게 된다. In Table 1, the stack length change shows an example in which the length of the stacked cells is reduced according to the operation of the fuel cell. As a result, the total length of the spring is increased by the reduced length of the stack, and the length of the spring after the length change is increased, thereby reducing the load value provided by the spring.
하중 유지율은 초기 하중값 대비 줄어든 나중 하중값의 비율을 계산한 값으로 기존 대비 하중을 얼마나 더 유지하는지를 보여줄 수 있는 값이다. 상기 표 1의 길이비교는 기존 스프링의 길이 변화를 100으로 하였을 경우 각 예시의 길이변화량을 비율로 나타낸 값이다. The load retention rate is a value obtained by calculating the ratio of the later load value decreased with respect to the initial load value, and is a value showing how much the conventional load is maintained. The length comparison in Table 1 is a value indicating a length change amount of each example as a ratio when the length change of the existing spring is taken as 100. [
상기 표 1에 있어서, 기존의 경우는, 전체 압축된 스프링의 설치 길이가 257mm이고 스택의 길이 변화에 따라 하중은 5,000kg에서 3,250kg으로 줄어들어 하중이 65% 유지하고 있다.In Table 1, in the conventional case, the installation length of the entire compressed spring is 257 mm, and the load is reduced from 5,000 kg to 3,250 kg according to the change of the stack length, and the load is maintained at 65%.
예 1의 경우는, 스프링의 길이 변화를 동일하게 한 것으로 하중 유지율을 동일하게 가져가 경우이다. 이 경우는 표에서와 같이 동일한 하중 유지율을 유지하면서 체결 구조의 스프링 전체길이는 기존 스프링 257mm (L1) 대비 157mm (L2)로 줄어든 것을 볼 수 있고 이는 기존 대비 전체 길이를 39% 감소한 양이다. 또한, 운전 후 스택의 길이 감소 후에도 기존 대비 총 스프링의 길이는 67% 수준으로 짧은 것을 확인할 수 있다.In the case of Example 1, it is a case in which the lengths of the springs are made the same and the load holding ratio is made the same. In this case, the spring whole length of the connecting structure, while maintaining the same load retention rate, as shown in the table to see that the decrease in the existing spring 257mm (L 1) compared to 157mm (L 2) and which is both reduced the overall length by 39% compared to existing . Also, after the length of the stack is reduced after operation, the total length of the spring compared to the conventional one is as short as 67%.
예 3의 경우는 압축 체결된 스프링 전체 길이를 동일하게 가져갔을 경우 이중 스프링 결합 구조의 효과를 나타낸 것으로 체결되어 초기 하중으로 압축된 스프링 길이는 동일(L1=L2)하지만, 스택의 길이 감소 후 하중의 변화값은 기존 3,250kg 대비 3,925kg을 유지하고 있어서 초기 하중값의 14%에 해당하는 값만큼 면압력을 잘 제공해주고 있는 것을 확인할 수 있다.In the case of Example 3, when the entire length of the compressed spring is taken to be the same, the effect of the double spring coupling structure is shown, and the spring length compressed to the initial load is the same (L 1 = L 2 ) The change of the back load is maintained at 3,925 kg as compared with the existing 3,250 kg, which indicates that the surface pressure is well provided by 14% of the initial load value.
예 2의 경우는, 예 1과 예 3의 중간값에 해당하는 경우로 기존 대비 총 스프링 길이는 일부 줄어들고 하중 유지능은 일부 상승시킨 경우의 예시이다.The case of Example 2 corresponds to the intermediate value between Example 1 and Example 3, which is an example of a case in which the total spring length is reduced to some extent and the load holding capability is partially increased.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시에에 따른 연료전지용 면압장치의 체결구조에 대하여 설명한다.Hereinafter, a fastening structure of a surface pressure device for a fuel cell according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 면압장치는, 복수의 단위전지(101)를 구비한 스택(102); 상기 스택(102)의 적층방향을 따라 양 단부에 각각 구비되는 면압판(103,304); 및 상기 면압판(103,304)이 서로 접근되게 가압하는 면압장치;를 포함하고, 상기 면압장치는, 상기 면압판(103,304)을 관통하여 결합되는 면압봉(305); 상기 면압봉(305)의 둘레에 결합되는 제1면압스프링(306a); 상기 제1면압스프링(306a)에 비해 확장된 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링(306a)의 외곽에 배치되는 제2면압스프링(306b); 상기 제1면압스프링(306a) 및 제2면압스프링(306b)과 다른 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링(306a) 또는 제2면압스프링(306b)측에 배치되는 제3면압스프링(306c)및 상기 제1면압스프링(306a) 내지 제3면압스프링(306c)이 신축방향을 따라 중첩되게 지지하는 스프링지지구(307);를 구비하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 7, a surface pressure device for a fuel cell according to another embodiment of the present invention includes a
상기 제1면압스프링(306a), 제2면압스프링(306b) 및 제3면압스프링(306c)는, 예를 들면 원통형의 코일스프링으로 구현될 수 있다.The first
상기 제3면압스프링(306c)은 상기 제2면압스프링(306b)의 직경에 비해 큰 직경을 구비하게 구성될 수 있다.The third
상기 제3면압스프링(306c)은 상기 제1면압스프링(306a)측에 배치될 수 있다.The third
한편, 상기 제1면압스프링(306a) 및 상기 제2면압스프링(306b) 사이에는 스프링지지구(307)가 구비될 수 있다. Meanwhile, a
상기 스프링지지구(307)는, 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1면압스프링(306a)의 일 단을 수용지지하는 제1면압스프링지지부(307a), 상기 제1면압스프링지지부(307a)의 단부에서 반경방향을 확장되게 원통형으로 형성되어 상기 제2면압스프링(306b)의 일단을 수용지지하는 제2면압스프링지지부(307b) 및 상기 제2면압스프링지지부의 타 단부에서 반경방향으로 확장되어 상기 제3면압스프링(306c)을 지지하는 제3면압스프링지지부(307e)를 구비할 수 있다.9, the
상기 제1면압스프링지지부(307a)는 차단된 단부(307c)를 구비할 수 있다.The first surface pressure
상기 차단된 단부(307c)에는 상기 면압봉(305)가 삽입될 수 있게 관통된 관통공(307d)이 구비될 수 있다. The
상기 제3 면압 스프링 (306c)의 길이는 상기 제1 면압 스프링 (306a)의 길이와 동일하게 구성될 수 있다.The length of the third
또한, 상기 제3면압스프링(306c)의 길이는 상기 제1면압스프링(306a)의 길이의 0.5~1.5배의 길이를 가지는 것이 바람직할 수 있다.The length of the third
상기 제3면압스프링(306c)의 직경은, 예를 들면, 제1 면압 스프링(306a)의 직경의 1.5배 내지 3배의 범위를 가지게 구성될 수 있다. The diameter of the third
본 실시예의 면압장치는 상술한 바와 같은 삼중 스프링 구조를 택함으로써, 각 스프링의 지지점들이 보다 안정적으로 유지될 수 있다. By adopting the triple spring structure as described above, the support pressure points of the respective springs can be more stably maintained.
또한, 상기 제 1면압스프링(306a) 및 제3면압스프링(306c)은, 예를 들면, 상기 제2면압스프링(306b)에 비하여, 스프링 상수가 절반에 해당되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 두 개의 제1면압스프링(306a) 및 제3면압 스프링(306c)이 병렬 합산된 스프링 특성으로 제 2 면압 스프링 (306b)과 동일한 압축 특성을 발휘할 수 있다.In addition, the first and second surface pressure springs 306a and 306c may have a spring constant of, for example, half that of the second surface pressure springs 306b. As a result, the same compression characteristics as those of the second surface pressure springs 306b can be exhibited by the spring characteristics obtained by adding the two first surface pressure springs 306a and the third surface pressure springs 306c in parallel.
도 7의 구성에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 초기 길이(L3) 및 압축 길이를 줄이거나 스택의 운전 시 길이 변화에 따른 압축 하중의 유지능이 상승시킬 수 있다. 7, similarly to the first embodiment, the initial length L3 and the compression length can be reduced, or the capacity of maintaining the compression load according to the change in length during operation of the stack can be increased.
여기서, 본 실시예의 경우는 전술한 실시예와 효과는 동일하지만, 구조적으로 안정성을 높이고 스프링 상수가 낮은 스프링을 사용할 수 있어 바람직하다.Here, the effect of this embodiment is the same as that of the above-described embodiment, but it is preferable because a spring having a low spring constant can be used because of its structural stability.
도 10은 연료 전지의 하부 면압판 (504)와 면압봉 (505)의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 것이다. 10 schematically shows a coupling relationship between the lower
하부 면압판(504)에는 면압봉(505)이 통과할 수 있게 관통공(504a)이 형성될 수 있다.A through
상기 하부 면압판(504)의 관통공(504a)의 내부에는 상기 면압봉(505)를 안내할 수 있게 면압봉 가이드 링이 구비될 수 있다.A surface pressure guide ring may be provided inside the through
상기 면압봉 가이드 링은 복수 개로 구성될 수 있다.The surface pushing rod guide rings may be composed of a plurality of.
상기 면압봉 가이드 링은, 예를 들면, 상하로 이격 배치되는 상부 면압봉 가이드 링(510a) 및 하부 면압봉 가이드 링 (510b)을 구비할 수 있다. The face contact guide ring may include, for example, an upper face
상기 면압봉 가이드 링(510a) 및 하부 면압봉 가이드 링(510b)은, 예를 들면, 일부는 관통공(504a)의 내부에 삽입되는 삽입부와, 상기 관통공(504a) 보다 크게 형성되어 관통공(504a)을 차단하는 차단부를 각각 구비하여 구성될 수 있다. The face
상기 면압봉 가이드 링(510a) 및 하부 면압봉 가이드 링(510b)은, 상기 면압봉(505)이 삽입되어 상대 슬라이딩 운동할 수 있게 형성된 삽입공이 각각 형성될 수 있다. The face pushing
상기 면압봉 가이드 링(510a) 및 하부 면압봉 가이드 링(510b)은 체결부재(511)에 의해 상기 관통공(504a)으로부터 이탈이 방지되게 체결될 수 있다. The face pushing
한편, 연료 전지의 운전시에 연료 전지의 스택 내부 에서 발생하는 가스가 상기 하부 면압판(504)와 상기 면압봉(505) 사이의 간극(G)을 통하여 외부로 유출될 수 있다. Meanwhile, gas generated inside the fuel cell stack during operation of the fuel cell can be discharged to the outside through the gap G between the lower
본 발명에서는 이러한 가스의 누출을 방지하기 위하여, 도시한 바와 같이, 하부 면압판 (504)의 외부에 상기 간극(G)를 포위하는 가요성 주름관 또는 플렉시블 주름관(FS)(이하, 플렉시블 주름관(FS)으로 표기함)이 구비될 수 있다. In the present invention, as shown in the figure, a flexible corrugated tube or a flexible corrugated tube FS (hereinafter referred to as a flexible corrugated tube FS )) May be provided.
상기 플렉시블 주름관(FS)는 가스켓 (514)을 포함하는 고정 수단(513)에 의하여 그 일단(도면상 상단)이 하부 면압판 (504)에 고정될 수 있다.The flexible bellows pipe FS can be fixed to the lower
상기 고정수단(513)은, 예를 들면, 상기 가스켓(514)을 지지하는 가스켓지지부(516)와, 상기 가스켓(514) 및 상기 가스켓지지부(516)를 상기 하부 면압판(504)에 밀착되게 고정하는 고정부재(517)를 구비할 수 있다.The fixing means 513 includes a
상기 고정부재(517)는 고정볼트(518)에 의해 상기 하부면압판(504)에 나사결합될 수 있다. The fixing
상기 플렉시블 주름관(FS)의 타단(도면상 하단)은 면압봉 (505)의 스프링지지판(508)에 결합될 수 있다. 여기서, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 상기 스프링지지판(508)과 상기 면압봉(505)사이의 간극은 밀봉수단(예를 들면, 가스켓 등)에 의해 밀봉되게 구성될 수 있다. The other end (lower end in the drawing) of the flexible bellows pipe FS may be coupled to the
상기 스프링지지판(508)의 하측에는 면압봉(505)의 수나사부(519)에 나사결합되는 너트(509)가 구비될 수 있다. A
상기 플렉시블 주름관(FS) 는 면압 스프링 (506)(전술한 도 4 내지 도 9에 도시된 구성의 면압스프링(307a,307b,307c)들도 포함함) 내부에 배치되어 면압봉(505)에 인접하게 배치될 수 있다. The flexible bellows pipe FS is disposed inside the surface pressure springs 506 (including the pressure-bearing
이러한 구성에 따라, 스택 내부에서 발생된 가스가 간극(G)를 통하여 배출되더라도 상기 플렉시블 주름관(FS)에 의하여 밀폐되어 있으므로, 외부로의 가스의 유출이 방지하고, 가스압에 따라 면압 봉 (505)의 움직임에 대하여 유연하게 동작할 수 있다. According to this configuration, even if the gas generated inside the stack is discharged through the gap G, the gas is prevented from flowing out to the outside because of being sealed by the flexible bellows pipe FS, It is possible to flexibly operate with respect to the motion of the robot.
상기 면압봉 가이드 링 (510a, 510b)는 면압봉 (505)를 잡아주어 좌우로 요동하지 않도록 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 의해, 상기 면압봉 (505)이 횡방향 대해 고정된 위치에서 슬라이딩 운동할 수 있다. 즉, 상기 면압봉 가이드 링 (510a, 510b)는 그 내면이 매끄럽기 때문에 면압봉 (505)와 접촉된 상태에서도 그 면압봉의 길이 방향 활주 운동이 원활하게 이루어질 수 있다.The surface pushing rod guide rings 510a and 510b can hold the
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다. The foregoing has been shown and described with respect to specific embodiments of the invention. However, the present invention may be embodied in various forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof, so that the above-described embodiments should not be limited by the details of the detailed description.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.Further, even when the embodiments not listed in the detailed description have been described, it should be interpreted broadly within the scope of the technical idea defined in the appended claims. It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.
101 : 단위전지
102 : 스택
103 : 상부면압판
304 : 하부면압판
305 : 면압봉
306a : 제1면압스프링
306b : 제2면압스프링
306c : 제3면압스프링
307 : 스프링지지구
307a : 제1면압스프링지지부
307b : 제2면압스프링지지부
307c : 차단된 단부
307d : 관통공
307e : 제3면압스프링지지부
308 : 스프링지지판
309 : 수나사부
310 : 너트101: unit cell 102: stack
103: upper surface pressure plate 304: lower surface pressure plate
305:
306b: second
307:
307b: second surface pressure
307d: through
308: spring support plate 309: male thread portion
310: nut
Claims (8)
상기 스택의 적층방향을 따라 양 단부에 각각 구비되는 면압판; 및
상기 면압판이 서로 접근되게 가압하는 면압장치;를 포함하고,
상기 면압장치는,
상기 면압판을 관통하여 결합되는 면압봉;
상기 면압봉의 둘레에 결합되는 제1면압스프링;
상기 제1면압스프링에 비해 확장된 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링의 외곽에 배치되는 제2면압스프링; 및
상기 제1면압스프링 및 제2면압스프링이 신축방향을 따라 중첩되게 지지하는 스프링지지구;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조.A stack having a plurality of unit cells;
A surface pressure plate provided at both ends along the stacking direction of the stack; And
And a surface pressure device for pressing the surface pressure plates toward each other,
The surface-
A surface abutting rod which is inserted through the surface pressing plate;
A first surface pressure spring coupled to the periphery of the surface pushing rod;
A second surface pressure spring having an expanded diameter as compared with the first surface pressure springs, the second surface pressure spring being disposed outside the first surface pressure springs; And
And a spring support member for supporting the first surface-urging spring and the second surface-urging spring in an overlapping manner along the elongating and contracting direction.
상기 제1면압스프링의 일 단을 내부에 수용지지하는 제1면압스프링지지부; 및
상기 제1면압스프링지지부의 단부에서 반경방향으로 확장되어 상기 제2면압스프링의 일단을 지지하는 제2면압스프링지지부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조.[2] The apparatus according to claim 1,
A first surface urging spring supporting portion for receiving and supporting one end of the first surface urging spring; And
And a second surface urging spring support portion extending in a radial direction at an end of the first surface urging spring support portion to support one end of the second surface urging spring.
상기 제1면압스프링지지부에는 상기 면압봉이 삽입되는 관통공이 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조. 3. The method of claim 2,
And the first surface-urging spring support portion is provided with a through-hole through which the surface-pressing rod is inserted.
상기 면압장치는 상기 면압판으로부터 이격되어 상기 제1면압스프링 또는 제2면압스프링의 단부를 지지하는 스프링지지판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조.The method according to claim 1,
Wherein the surface pressure device further comprises a spring support plate spaced from the surface pressure plate and supporting an end of the first surface pressure spring or the second surface pressure spring.
상기 면압장치는 일 단은 상기 하부판에 연결되고 타 단은 상기 스프링지지판에 연결되어 상기 면압봉의 둘레를 밀봉하는 플렉시블 주름관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조.5. The method of claim 4,
Further comprising: a flexible bellows pipe connected to the bottom plate at one end and connected to the spring support plate at the other end to seal the periphery of the bellows pushing rod.
상기 면압장치는 상기 제1면압스프링 및 제2면압스프링과 다른 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링 또는 제2면압스프링측에 배치되는 제3면압스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The surface pressure device further includes a third surface pressure spring having a diameter different from that of the first surface pressure spring and the second surface pressure spring and disposed on the side of the first surface pressure spring or the second surface pressure spring And the fastening structure of the surface pressure device for a fuel cell.
상기 제3면압스프링은 상기 제2면압스프링에 비해 큰 직경을 구비하여 상기 제1면압스프링측에 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조. The method according to claim 6,
Wherein the third surface-urging spring has a larger diameter than that of the second surface-urging spring and is provided on the side of the first surface-urging spring.
상기 스프링지지구는, 상기 제2면압스프링의 일 단부를 수용지지하는 제2면압스프링지지부; 및
상기 제2면압스프링지지부의 단부에서 반경방향으로 확장되게 형성되어 상기 제3면압스프링지지부의 일 단부를 지지하는 제3면압스프링지지부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 면압장치의 체결구조. 8. The method of claim 7,
The spring support includes a second surface pressure spring support portion for receiving and supporting one end of the second surface pressure spring; And
And a third contact pressure spring support portion formed to extend radially from an end of the second contact pressure spring support portion and to support one end of the third contact pressure spring support portion.
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CN108598544A (en) * | 2018-04-17 | 2018-09-28 | 武汉轻工大学 | The variable fastening pressure head of one kind and Proton Exchange Membrane Fuel Cells fill stack device |
-
2014
- 2014-01-02 KR KR1020140000293A patent/KR20150080802A/en not_active Application Discontinuation
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CN108598544A (en) * | 2018-04-17 | 2018-09-28 | 武汉轻工大学 | The variable fastening pressure head of one kind and Proton Exchange Membrane Fuel Cells fill stack device |
CN108598544B (en) * | 2018-04-17 | 2020-05-26 | 武汉轻工大学 | Variable fastening pressure head and proton exchange membrane fuel cell stacking device |
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