KR20180066774A - 연료전지 스택용 체결밴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 스택용 체결밴드에 관한 것으로서, 연료전지 스택 체결 시 길이 조정이 가능하도록 구성됨으로써, 부품 공차에 의한 스택 길이 변화에 대응 가능하고, 스택 길이 변화를 보정하여 일정한 체결력을 얻을 수 있는 연료전지 스택용 체결밴드를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 길이가 가변될 수 있도록 전체 길이 구간 중 적어도 일부 이상의 부분에 외력이 가해짐에 따라 벤딩이 발생하는 벤딩부가 형성되어 있고, 사용자에 의해 조작됨에 따라 벤딩을 위한 조절된 외력을 상기 벤딩부에 가해주는 한편 조절된 외력에 의한 벤딩부의 벤딩 상태를 유지 및 고정시키는 작동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드가 개시된다.

Description

연료전지 스택용 체결밴드{Fastening band for fuel cell stack}

본 발명은 연료전지 스택용 체결밴드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택 체결 시 길이 조정이 가능하도록 구성됨으로써, 부품 공차에 의한 스택 길이 변화에 대응 가능하고, 스택 길이 변화를 보정하여 일정한 체결력을 얻을 수 있는 연료전지 스택용 체결밴드에 관한 것이다.

연료전지는 연료 가스와 산화제 가스를 전기화학적으로 반응시켜 연료가 가지고 있는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전장치로서, 산업용, 가정용 및 차량용 전원으로 널리 이용되고 있고, 소형의 전기/전자제품, 휴대기기의 전력을 공급하는 데에도 이용될 수 있다.

현재 차량용 연료전지로는 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)가 가장 많이 연구되고 있다.

고분자 전해질막 연료전지는 연료 가스로 수소를 사용하고, 산화제 가스로 산소 또는 산소가 포함된 공기를 사용한다.

이러한 연료전지는 각각 연료 가스와 산화제 가스를 반응시켜 전기에너지를 생성하는 복수 개의 셀을 포함하며, 통상적으로 요구되는 출력수준을 충족시키기 위해 셀들을 직렬로 적층하여 조립한 스택 형태로 사용한다.

차량에 탑재되는 연료전지의 경우에도 높은 출력이 요구됨에 따라 개별적으로 전기에너지를 생성하는 수백 개의 셀들을 스택 형태로 적층하여 그 요건을 충족시키고 있다.

여기서, 고분자 전해질막 연료전지의 단위 셀 구성을 살펴보면, 수소 이온이 이동하는 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane)을 중심으로 막의 양쪽에 촉매전극층(Catalyst Electrode Layer)이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응가스인 연료 가스와 산화제 가스를 막전극접합체에 공급하고 생성된 전기에너지를 전달하는 가스확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응가스 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응가스들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(BP:Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.

여기서, 막전극접합체는 수소 이온을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 연료 가스인 수소와 산화제 가스인 공기(또는 산소)가 반응할 수 있도록 해주는 촉매가 도포된 전극층인 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 구성되어 있다.

또한, 막전극접합체의 바깥부분, 즉 캐소드 및 애노드의 바깥부분에는 연료 가스와 산화제 가스를 고르게 분포시키기 위한 가스확산층이 적층되고, 가스확산층의 바깥쪽에는 반응가스와 냉각수가 통과하는 유로를 제공하면서 반응가스를 가스확산층으로 공급하는 분리판이 위치된다.

또한, 단위 셀을 구성하는 부품 사이에 유체의 실(Seal)을 위한 가스켓 등이 개재되도록 적층되고, 이 가스켓은 막전극접합체 또는 분리판에 일체로 성형된 상태로 제공될 수 있다.

이러한 구성을 단위 셀(Cell)로 하여 복수 개의 셀을 적층한 뒤, 가장 바깥쪽에는 셀들을 지지하기 위한 엔드 플레이트를 결합하며, 엔드 플레이트 사이에 셀들을 적층 배열한 상태로 스택 체결기구를 이용하여 엔드 플레이트와 셀들을 함께 체결해줌으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.

도 1은 연료전지 스택의 일반적인 체결상태를 예시한 도면이다.

연료전지 스택(100)을 조립 및 체결하는 종래의 방법으로 밴드 체결방식이 알려져 있으며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 셀(110)들을 적층하고, 엔드 플레이트(120)를 결합한 후, 양끝의 엔드 플레이트(120)를 프레스 장비로 가압한 상태에서 체결밴드(133)를 걸어준 후 엔드 플레이트(120)에 볼트(134) 및 너트(135)로 체결하여 고정하는 방식이다.

이러한 밴드 체결방식에서는 데드 볼륨이 최소화되므로 차량 적용 시 패키지 측면에서 유리한 이점이 있다.

스택 체결 상태에서 스택 양단부에 위치되는 엔드 플레이트는 분리판을 지지하면서 압축을 가해주는 부분이 되며, 분리판 전체 면적에 대해 일정한 면압이 유지되도록 한 상태에서 체결밴드와 같은 기구를 이용하여 엔드 플레이트를 조여줌으로써 스택 체결을 완료하게 된다.

스택 체결 후 양측 엔드 플레이트는 면압을 유지하기 위해 서로 끌어당기는 상태가 되며, 이때 셀과 셀 사이의 면압은 연료전지 스택의 전체 출력에 많은 영향을 미치게 된다.

특히, 스택 내 면압이, 접촉저항의 상승으로 인한 오믹 손실(Ohmic Loss), 가스확산층 내 물질전달 저항 등에 직접적으로 관련되므로, 체결력을 적절히 유지하는 것은 스택의 좋은 성능을 얻기 위한 필수적인 조건이라 하겠다.

면압이 너무 작은 경우 분리판/가스확산층/막전극접합체 사이의 접촉저항이 증가하여 전류-전압 강하가 일어날 수 있고, 면압이 너무 큰 경우에는 가스확산층이 과하게 압축되어 가스 확산이 어려워지므로 스택 출력이 감소할 수 있다.

따라서, 연료전지 차량에서 스택 성능을 높이면서 스택의 경량화와 부피 최소화를 이루기 위해서는 스택 체결방법을 효율적으로 하는 것이 중요하고, 스택 구성품들의 주요 물성을 정확히 이해하는 것이 필수적이다.

한편, 종래에는 연료전지 스택을 체결할 때 일정 길이를 가지는 복수 개의 체결밴드를 사용하여 체결한다.

그러나, 셀들을 적층한 셀 적층체의 길이가 셀을 구성하는 부품의 두께 편차 때문에 일정하지 않고, 체결밴드 또한 제작 과정에서 편차를 지니기 때문에 스택 조립 시 일정한 체결력을 얻기 힘들다.

이를 해결하기 위한 방안으로 더미 셀(Dummy Cell)을 추가로 적층하여 스택 길이를 보정하는 방법이 있으나, 추가적인 비용이 들고 스택 길이를 미세하게 보정할 수 없는 단점이 있다.

또한, 스택 조립 과정에서 엔드 플레이트가 셀 적층체의 반발력 때문에 변형되는데, 일정한 길이의 체결밴드를 사용할 경우 엔드 플레이트의 변형을 보정해 주지 못하기 때문에 셀 내 면압의 불균일성이 생기고, 이는 스택의 기밀 불량이나 연료전지의 성능 저하로 이어질 우려가 있다.

이를 해결하기 위해 길이가 다르게 제작된 체결밴드를 이용할 수 있으나, 엔드 플레이트의 국부적인 변형량이 미소함을 고려할 때 체결밴드의 정밀 가공 비용이나 사양 관리의 문제가 있게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 연료전지 스택 체결 시 길이 조정이 가능하도록 구성됨으로써, 부품 공차에 의한 스택 길이 변화에 대응 가능하고, 스택 길이 변화를 보정하여 일정한 체결력을 얻을 수 있는 연료전지 스택용 체결밴드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 길이가 가변될 수 있도록 전체 길이 구간 중 적어도 일부 이상의 부분에 외력이 가해짐에 따라 벤딩이 발생하는 벤딩부가 형성되어 있고, 사용자에 의해 조작됨에 따라 벤딩을 위한 조절된 외력을 상기 벤딩부에 가해주는 한편 조절된 외력에 의한 벤딩부의 벤딩 상태를 유지 및 고정시키는 작동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드가 제공된다.

그리고, 실시예에 따른 체결밴드는 벤딩될 수 있는 가요성과 형상 복원될 수 있는 탄성을 가지는 판재로 제작됨이 바람직하다.

또한, 실시예에 따른 체결밴드는, 길이방향을 따라 길게 절개하는 두 개의 절개선이 형성되어 상기 두 개의 절개선을 경계로 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부를 가지며, 상기 작동기구는 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부 사이에 구성되어 사용자 조작 시 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부를 서로 반대방향으로 벤딩하도록 된 것이 바람직하다.

또한, 실시예에 따른 체결밴드는 상기 두 개의 절개선이 서로 나란한 직선 형태로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 실시예에 따른 체결밴드에서, 상기 작동기구는, 상기 중간의 벤딩부와는 분리되어 있는 상태로 좌우 양측의 벤딩부 사이를 연결하도록 설치되는 너트부재; 및 단부가 상기 중간의 벤딩부에 접촉하도록 너트부재에 나사 체결되어 회전 조작 시 너트부재에서 중간의 벤딩부에 힘을 가하거나 힘을 해제하는 방향으로 전후 이동하는 볼트부재를 포함하여 구성될 수 있다.

이로써, 본 발명의 연료전지 스택용 체결밴드에 따르면, 체결밴드의 길이가 조정 가능하도록 구성됨으로써, 연료전지 스택 체결 시 체결밴드의 길이를 조정하면 부품 공차에 의한 스택 길이 변화에 대응할 수 있고, 스택 길이 변화를 보정하여 일정한 체결력을 얻을 수 있게 된다.

또한, 체결밴드의 길이에 있어서 미세한 조정이 가능하므로 부품의 두께 편차에 상관없이 일정한 스택 체결력 및 균일한 면압 분포를 얻을 수 있고, 연료전지 스택의 기밀 불량이나 성능 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 사양의 다양화 없이 단일 사양의 체결밴드가 다양한 길이로 조정될 수 있도록 되어 있으므로 밴드 사양을 다양화하는 경우에 비해 비용 측면 및 사양 관리 측면에서 유리한 이점이 있게 된다.

도 1은 연료전지 스택의 일반적인 체결상태를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드를 이용하여 연료전지 스택의 부품들을 체결한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변형 체결밴드의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 길이를 조정한 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 길이를 조정한 상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 볼트부재 삽입 깊이에 따른 체결밴드 길이 변화와 스택 체결력 변화를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 연료전지 스택 체결 시 길이 조정이 가능하도록 구성됨으로써, 부품 공차에 의한 스택 길이 변화에 대응 가능하고, 스택 길이 변화를 보정하여 일정한 체결력을 얻을 수 있는 연료전지 스택용 체결밴드를 제공하고자 하는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드를 이용하여 연료전지 스택의 부품들을 체결한 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변형 체결밴드의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 길이를 조정한 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 체결밴드의 길이를 조정한 상태를 도시한 측면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 볼트부재 삽입 깊이에 따른 체결밴드 길이 변화와 스택 체결력 변화를 나타낸 도면이다.

본 발명은 연료전지 스택(100)을 구성하는 부품들을 적층 상태에서 체결해주는 체결밴드(140)에 관한 것으로, 도 2에 나타낸 바와 같이 스택 체결 시 복수 개의 체결밴드(140)가 사용된다.

본 발명은 사용자가 필요에 따라 길이를 다양하게 조정할 수 있는 구성을 가지도록 체결밴드를 개량한 것으로, 복수 개의 셀(110)과 엔드 플레이트(120) 등의 스택 부품들을 적층한 상태에서 적층된 부품들을 가압한 뒤 체결밴드(140)를 걸어주어 스택을 체결하는 기본 방식에 있어서는 종래와 차이가 없다.

또한, 스택에서 부품의 체결 및 고정을 위해 체결밴드(140)가 설치되는 위치, 체결밴드(140)를 걸고 체결밴드 양단의 고정부(141)를 엔드 플레이트(120)에 밀착시킨 뒤 볼트 및 너트로 체결하여 고정하는 방식 등에 있어서도 종래와 차이가 없다.

다만, 본 발명에서 체결밴드는 길이가 가변될 수 있도록 구성되며, 길이 변경 후 변경된 길이를 유지할 수 있도록 구성된다.

먼저, 체결밴드(140)는 양단에 직각으로 꺾인 형상의 고정부(141)를 가지며, 이 고정부(141)가 종래와 마찬가지로 엔드 플레이트(120)에 밀착된 상태에서 볼트 및 너트로 고정됨으로써 스택을 체결한 상태, 보다 상세하게는 적층된 스택 부품들을 일체로 체결한 상태가 되도록 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서 체결밴드(140)는 외력이 가해질 때 휘어질 수 있는 가요성과 그 형상이 복원될 수 있는 탄성을 가지는 판상 소재, 즉 벤딩(Bending)과 탄성 변형이 가능한 소정 두께의 판상 소재로 제작될 수 있고, 가요성 및 탄성을 가지는 금속 재질의 판재로 제작될 수 있다.

이와 같은 체결밴드는 외력이 가해지기 전에는 직선의 판재 형상을 가지지만, 외력이 가해질 경우 완만한 곡선 형태로 벤딩되면서 그 전체 길이가 달라질 수 있고, 벤딩에 의해 필요한 만큼 길이를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에서 체결밴드(140)는 길이 가변을 위해서 외력이 가해짐에 따라 전체 길이 구간 중 적어도 일부 이상의 부분에서 벤딩, 즉 휨이 발생하도록 되어 있는바, 외력에 의해 완만한 곡선 형태로 벤딩되는 벤딩부(143,144,145)를 가진다.

좀더 상세히 설명하면, 체결밴드(140)에는 그 길이방향을 따라 길게 절개된 두 개의 절개선(142)이 형성되어 있으며, 이때 상기 두 개의 절개선(142)은 체결밴드에서 서로 나란하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 나란한 두 개의 절개선(142)은 직선으로 형성될 수 있다.

결국, 체결밴드(140)는 상기 두 개의 절개선(142)을 경계로 하여 중간의 벤딩부(143)와 좌우 양측의 벤딩부(144,145)를 가지게 되는데, 체결밴드(140)의 양단부에는 절개선(142)이 형성되지 않으므로, 중간의 벤딩부(143)와 좌우 양측의 벤딩부(144,145)는 양단부에서 일체로 연결된 구조가 된다.

또한, 본 발명에서 체결밴드(140)는, 사용자에 의해 조작됨에 따라 벤딩을 위한 조절된 외력을 중간의 벤딩부(143)에 가해주는 한편 조절된 외력에 의한 벤딩부(143,144,145)의 벤딩 상태를 유지 및 고정시키는 작동기구(146)를 가진다.

상기 작동기구(146)은 중간의 벤딩부(143)와 좌우 양측의 벤딩부(144,145) 사이에 구성되는데, 사용자 조작 시 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부를 서로 반대방향으로 벤딩하도록 구성된다.

바람직한 실시예에서, 상기 작동기구(146)는 중간의 벤딩부(143)와는 분리되어 있는 상태로 좌우 양측의 벤딩부(144,145) 사이에 걸쳐져 있도록 배치되고 일측과 타측이 상기 좌우 양측의 벤딩부(144,145)에 각각 고정되어 설치되는 너트부재(147)와, 단부가 중간의 벤딩부(143)에 접촉하도록 상기 너트부재(147)에 나사 체결되고 회전 조작 시 너트부재(147)에서 상기 중간의 벤딩부(143)에 힘을 가하거나 힘을 해제하는 방향으로 전후 이동하는 볼트부재(148)를 포함하여 구성될 수 있다.

너트부재(147)는 체결밴드(140)에서 대략 길이방향 중앙부분의 위치에 설치될 수 있는데, 중간의 벤딩부(143)와는 고정됨 없이 분리되어 있고, 좌우 양측의 벤딩부(144,145) 사이를 연결하도록 용접 등에 의해 고정 설치된다.

또한, 상기 너트부재(147)의 내주면에는 나사산이 가공되어 있고, 이러한 너트부재(147)의 내측으로 볼트부재(148)가 나사 체결되어 삽입된다.

상기 너트부재(147)는 좌우 양측의 벤딩부(144,145)에 고정되어 있기 때문에, 볼트부재(148)가 회전 조작되어 너트부재(147)에서 전진 이동할 경우 볼트부재(148)의 단부가 중간의 벤딩부(143)에 접촉한 상태로 중간의 벤딩부(143)에 힘을 가해주게 된다.

따라서, 이러한 힘에 의해 중간의 벤딩부(143)가 밀리면서 휘어지게 되고, 이때의 반력에 의해 너트부재(147)가 고정되어 있는 좌우 양측의 벤딩부(144,145)는 상대적으로 반대방향으로 휘어지게 된다.

도 3과 도 4는 너트부재(147)에 볼트부재(148)가 삽입되기 전의 상태를 나타내고 있으며, 외력이 가해지기 전에는 체결밴드(140)가 휘어짐 없이 직선의 판재 형상을 나타내게 된다.

반면, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 너트부재(147)에 볼트부재(148)가 조립된 상태에서, 너트부재(147)에 나사 체결된 볼트부재(148)를 회전 조작하면, 볼트부재(148)가 전진하여 중간의 벤딩부(143)에 힘을 가하게 되고, 이 힘에 의해 중간의 벤딩부(143)가 밀리면서 벤딩된다.

이때, 볼트부재(148)가 밀어줌에 따라 중간의 벤딩부(143)가 곡선 형태를 이루면서 완만하게 벤딩되는데, 너트부재(147)가 고정되어 있는 좌우 양측의 벤딩부(144,145) 또한 반대로 벤딩되면서 곡선 형태를 이루게 된다.

결국, 중간의 벤딩부(143)와 좌우 양측의 벤딩부(144,145)가 서로 반대방향으로 벤딩되어 서로 벌어지면서 체결밴드(140)의 전체 길이가 가변될 수 있는 것이다.

도 3의 상태, 즉 외력이 가해지지 않고 벤딩부(143,144,145)가 벤딩되지 않은 상태의 길이(L)가 체결밴드(140)의 최대 길이가 되며, 볼트부재(148)가 너트부재(147)에 삽입된 상태에서 볼트부재의 삽입 깊이(x), 즉 볼트부재(148)가 전진 이동한 양에 따라 벤딩부의 휨 발생 정도가 달라진다.

또한, 벤딩부(143,144,145)의 휨 발생 정도에 따라 체결밴드(140)의 길이가 가변된다.

또한, 볼트부재(148)의 삽입 깊이는 볼트부재의 사용자 조작량, 즉 볼트부재의 회전량에 따라 가변되고, 결국 볼트부재(148)의 사용자 조작량(회전량)에 따라 볼트부재(148)의 삽입 깊이가 가변되면서 벤딩부(143,144,145)의 휨 발생 정도 및 벤딩부의 벌어짐 정도가 가변된다.

이로써, 사용자가 볼트부재(148)를 회전조작함에 따라 체결밴드(140)의 길이가 미세하게 가변 및 조정될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에서 체결밴드(140)에 의한 일정한 체결력을 얻는데 볼트의 체결 토크가 이용될 수 있는데, 스택 체결 후에는 조정된 체결밴드의 길이가 고정되어야 하는바, 볼트부재(148)가 너트부재(147)에 나사 체결되어 있으므로 사용자의 조작이 있기 전에는 너트부재(147)에서 움직이지 않고 그 위치가 고정된다.

체결 과정에서 엔드 플레이트(120)의 변형을 보정하기 위해서는 엔드 플레이트 간 거리를 측정해서 부위별로 일정한 거리가 되도록 복수 개의 체결밴드(140)에 설치된 볼트부재(148)의 삽입 깊이를 개별적으로 조정할 수 있다.

도 7에는 볼트부재의 삽입 깊이에 따른 체결밴드 길이 변화(ΔL)와 스택 체결력 변화를 그래프로 나타내고 있으며, 사용자가 조작하여 볼트부재의 삽입 깊이를 조정함으로써 체결밴드의 길이를 미세하게 조정하는 것이 가능하다.

볼트부재(148)의 삽입 깊이에 따라 벤딩부(143,144,145)의 벤딩 정도 및 절개선(142)에서의 벌어지는 정도가 조정될 수 있고, 그에 따라 체결밴드(140)의 길이를 원하는 대로 조정한 것이며, 도 7의 예에서는 전체 길이가 400mm인 체결밴드에 볼트부재(148)를 40mm 삽입할 경우 체결밴드(140)의 길이가 3.1mm 정도 줄어드는 효과가 있음을 보여주고 있다.

이러한 체결밴드를 통상의 적층방향 반발력을 가지는 연료전지 스택에 적용하는 경우, 약 350kgf 범위의 체결력 조절 효과를 얻을 수 있다(동일 형상의 밴드 6개 적용 시).

도 7을 참조하면, 볼트부재(148)의 삽입 깊이를 크게 할 경우 체결력 또한 커짐을 알 수 있는데, 볼트부재(148)의 삽입 깊이가 커질수록 좌우 양측의 벤트부(144,145)와 중간의 벤딩부(143) 간의 간극이 더 크게 벌어지며, 결국 상기 간극이 더 크게 벌어질수록 체결력 또한 증가하게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 연료전지 스택용 체결밴드에 따르면, 스택 적층방향의 공간이 제한된 경우에서 스택의 측면 공간을 활용하여 체결밴드의 길이 및 스택 체결력을 조정하는 것이 가능하다.

엔드 플레이트의 변형을 보정하기 위해서는 스택 양단의 엔드 플레이트 간 거리를 측정하여 부위별로 일정한 거리가 되도록 각 체결밴드에 설치된 볼트부재(148)의 삽입 깊이를 개별적으로 조정해주면 된다.

이때, 볼트부재를 조작하여 볼트부재의 삽입 깊이를 조정하면 체결 토크의 조정 및 체결밴드의 미세한 길이 조정이 가능하다.

또한, 기존 체결기구의 설계변경을 최소화할 수 있는 간단한 방법으로 스택 부품의 두께 편차에 상관없이 일정한 체결력 및 균일한 면압 분포를 얻을 수 있다.

또한, 스택 사용 중 시간 경과에 의해 체결력이 저하되는 경우 스택 측면의 볼트부재 삽입 깊이를 재조정함으로써 체결력을 쉽게 재상승 시킬 수 있다.

종래에는 엔드 플레이트의 외측에 냉각수와 반응가스 출입을 위한 매니폴드 블록이 부착되어 있으므로 체결력을 재조정할 때 매니폴드 블록의 해체가 필요한 반면, 본 발명의 체결밴드에 따르면 간단히 볼트부재의 조작만으로 체결력을 조정하는 것이 가능하다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 연료전지 스택 110 : 셀
120: 엔드 플레이트 140 : 체결밴드
141 : 고정부 142 : 절개선
143 : 중간의 벤딩부 144, 145 : 양측의 벤딩부
146 : 작동기구 147 : 너트부재
148 : 볼트부재

Claims (7)

1. 길이가 가변될 수 있도록 전체 길이 구간 중 적어도 일부 이상의 부분에 외력이 가해짐에 따라 벤딩이 발생하는 벤딩부가 형성되어 있고,
   사용자에 의해 조작됨에 따라 벤딩을 위한 조절된 외력을 상기 벤딩부에 가해주는 한편 조절된 외력에 의한 벤딩부의 벤딩 상태를 유지 및 고정시키는 작동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   벤딩될 수 있는 가요성과 형상 복원될 수 있는 탄성을 가지는 판재로 제작된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   길이방향을 따라 길게 절개하는 두 개의 절개선이 형성되어 상기 두 개의 절개선을 경계로 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부를 가지며,
   상기 작동기구는 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부 사이에 구성되어 사용자 조작 시 중간의 벤딩부와 좌우 양측의 벤딩부를 서로 반대방향으로 벤딩하도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 두 개의 절개선은 서로 나란한 직선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 작동기구는,
   상기 중간의 벤딩부와는 분리되어 있는 상태로 좌우 양측의 벤딩부 사이를 연결하도록 설치되는 너트부재; 및
   단부가 상기 중간의 벤딩부에 접촉하도록 너트부재에 나사 체결되어 회전 조작 시 너트부재에서 중간의 벤딩부에 힘을 가하거나 힘을 해제하는 방향으로 전후 이동하는 볼트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 너트부재는 좌우 양측의 벤딩부에 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 좌우 양측의 벤트부와 중간의 벤딩부 사이의 간극이 커질수록 체결력이 증가하도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 체결밴드.

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