WO2013100696A1 - 체결장치가 구비된 연료전지 - Google Patents

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WO2013100696A1
WO2013100696A1 PCT/KR2012/011723 KR2012011723W WO2013100696A1 WO 2013100696 A1 WO2013100696 A1 WO 2013100696A1 KR 2012011723 W KR2012011723 W KR 2012011723W WO 2013100696 A1 WO2013100696 A1 WO 2013100696A1
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manifold
frame
fuel cell
coupled
stack
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PCT/KR2012/011723
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이승륜
강동우
최운용
김영봉
전진혁
김윤성
장인갑
이태원
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두산중공업 주식회사
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell having a fastening device having a manifold.
  • a fuel cell is a power generator that converts chemical energy by oxidation and reduction of reactants into electrical energy. Unlike other existing chemical energy, fuel cells emit only by-products (H 2 O), so there is little pollution and noise, and the reaction is simple.
  • the molten carbonate fuel cell (MCFC) in the fuel cell uses a melt of carbonate as an electrolyte, and the operating temperature is higher than 600 ° C., so that the rate of electrochemical reaction is high, unlike the low temperature fuel cell.
  • Noble metal catalyst is not required, and when combined with electricity and high temperature, more than 60% of thermal efficiency can be expected, so the combined cogeneration is possible.
  • the unit cell of the molten carbonate fuel cell includes an anode and a cathode in which an electrochemical reaction occurs, a separator forming a flow path of fuel gas and an oxidant gas, a current collector plate, and a stack of charges.
  • an electrolyte plate made in the form of a sheet includes a matrix containing molten carbonate.
  • the unit cell Since the unit cell has a low voltage of about 0.8 to 1.2 V at the rated discharge, in actual power generation, a plurality of unit cells are stacked to increase the voltage and expand the cell area to achieve high output. Stacking of the unit cells in multiple stages is called a stack (stack).
  • a manifold for receiving the inlet and outlet of the anode and the cathode is coupled to the side of the stack. Since the fuel gas and the oxidant gas flow in the flow path formed by the stack and the manifold, respectively, the gas must be maintained between the stack and the manifold as well as to maintain electrical insulation between the unit cells.
  • the internal temperature is maintained at a high temperature of about 650 ° C. during pretreatment and operation, and the thermal expansion of the metal structure in the stack, the thermal expansion of components, Physical property changes will occur.
  • a deformation difference occurs between the stack and the manifold, the stack and the manifold must be coupled so that the contact surface slides stably according to the degree of relative deformation, thereby maintaining airtightness between the stack and the manifold.
  • a stack of about 300 kW class has a stacking height of 4 m or more, and thus the manifold becomes longer, so that the stack and the manifold must be combined to flexibly cope with deformation of the stack and the manifold.
  • An object of the present invention is to provide a fuel cell having a fastening device capable of maintaining close adhesion between a stack and a manifold by minimizing thermal deformation of the fastening member itself while flexibly responding to thermal deformation between the manifolds. I'm trying to provide.
  • a plurality of unit cells having an anode and a cathode are stacked along the height direction, the inlet and the outlet of the anode on both sides of the first direction, the inlet and outlet of the cathode Stacks formed on both sides of the second direction orthogonal to the first direction; Upper and lower end plates respectively provided at upper and lower ends of the stack; A plurality of manifolds tightly coupled to side surfaces of the stack to distribute fuel and air supplied to the stack to respective unit cells; A first coupling unit which contacts the manifold to the upper end plate and the lower plate, respectively; And a second coupling unit which closely adheres the manifold to the stack, wherein the first coupling unit is coupled to each other by a fastening member with a plurality of frames detachable from the manifold.
  • a fuel cell having a fastening device may be provided, wherein a plurality of frames fixed to a manifold are coupled to each other by a fastening member.
  • one frame of the plurality of frames may be coupled to both ends of the frame so as to be independently coupled to the other frames.
  • an insertion groove may be formed in the independently coupled frame so that the fastening bolts forming the fastening member are inserted.
  • At least one of both ends of the independently coupled frame and an end portion of the frame corresponding thereto may be formed with a wing portion bent outwardly of the end plate, and each of the fastening members may be coupled to the wing portion.
  • the second coupling unit is fixed to the frame having a pair of a plurality of bars (bar) spaced apart from each other on the outer surface of the manifold, the connection block for connecting between the plurality of bars on both ends of the frame Each is installed, and between the connecting blocks may be coupled to the fastening member.
  • the fastening member may be coupled to the connection block between the plurality of bars.
  • At least one support surface may be formed in at least one of the connection blocks so as to be supported in direct contact with the stack or manifold.
  • the cross-sectional area of the bar may be smaller than the cross-sectional area of each frame of the first coupling unit.
  • the manifold is installed at the anode inlet side, the outlet side, and the cathode outlet side of the stack, and each of the manifolds has a housing portion for accommodating the anode inlet, the outlet, and the cathode outlet.
  • An edge portion may be in contact with the stack, the upper end plate, and the lower end plate.
  • the housing portion may be supported by the second coupling unit, and the edge portion may be supported by the first coupling unit.
  • the fastening member for coupling the manifold to the stack is coupled to be brought into direct contact with the manifold, and the stack and the manifold flexibly cope with the difference in mutual thermal deformation.
  • the tightening member is formed to have a predetermined cross-sectional area so as not to be easily thermally deformed due to environmental changes, the coupling force of the tightening member may be minimized.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a manifold coupling device of a fuel cell according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the manifold coupling device excluding the stack in Figure 1,
  • a stack 100 is formed by stacking a plurality of unit cells (not shown) having a cathode and an anode along a height direction.
  • the upper end plate 200 and the lower end plate 300 may be coupled to upper and lower ends of the stack 100 to maintain the stack state of the stack 100.
  • the stack 100 may be accommodated by the manifolds 410, 420, and 430 installed in close contact with the stack 100 and the upper and lower end plates 200 and 300.
  • the first manifold 410 to the third manifold 430 have respective internal spaces to communicate with the inlet / outlet of the anode and the outlet of the cathode of the stack 100 and to the second coupling unit 600 which will be described later.
  • the housing portions 411, 421, 431 supported by the stack 100 are formed at the center thereof, and the first coupling unit (to be described later) is formed at the open ends of the housing portions 411, 421, 431.
  • the edges 412, 422, and 432 that are in close contact with the stack 100 and the upper and lower end plates 200 and 300 may be extended by 500. Accordingly, the housing portion may be spaced apart from the side of the stack 100, while the edge portion may be in close contact with the side of the stack 100 and the side surfaces of the upper and lower end plates 200 and 300.
  • the coupling unit includes an edge coupling unit (hereinafter referred to as a first coupling unit) 500 for coupling the upper and lower edges of the manifold to the upper end plate 200 and the lower end plate 300, and the manifold. It may be made of a housing coupling unit (hereinafter, the second coupling unit) 600 that surrounds the housing portion 21 and is coupled to the stack.
  • a first coupling unit hereinafter referred to as a first coupling unit
  • the second coupling unit 600 that surrounds the housing portion 21 and is coupled to the stack.
  • the first coupling unit 500 is formed in a shape of an approximate mime ( ⁇ ) during plane projection by connecting a plurality of frames to each other, so that each manifold 410 ( The upper edge portion and the lower edge portion of the 420 and 430 may be coupled to slide along the contact surface in close contact with the upper end plate 200 and the lower end plate 300.
  • the first coupling unit 500 according to the present embodiment has the same first coupling unit supporting the upper and lower edges of the manifolds 410, 420, 430.
  • the first coupling unit supporting the upper edge will be described as a representative example.
  • the first coupling unit 500 is the first to fourth fastening member 550 connecting between each end of the first to third frame 510, 520, 530 and the end of the other adjacent frame 560, 570, and 580 may be provided.
  • the first frame 510 and the third The first, second, third and fourth fastening members 550, 560, 570 and 580 in the order of connecting the frames 530 and between the second frame 520 and the third frame 530. It is called.
  • the first frame 510 has a first support part 511 for pressing and supporting the first manifold 410 on a fuel electrode inlet side of the upper end plate 200 (for convenience, referred to as a first side). It can be formed in a straight line. An end portion adjacent to the inlet side of the cathode without a manifold among the both ends of the first support portion 511 is perpendicular to the cathode inlet side surface (referred to as a fourth side) for the upper end plate 200.
  • the second support 512 may be formed by bending.
  • a through hole 512a or a through groove may be formed in the second support part 512 such that the fastening bolt 551 constituting the first fastening member 550 penetrates in a direction connecting the inlet side and the outlet side of the anode.
  • the other end of the first frame 510, that is, the opposite end of the second support part 512 is formed with a wing part 513, which will be described later, and the second fastening member 560 is formed on the wing part 513.
  • a through groove or a through hole 513a is formed to penetrate in the lateral direction (fuel pole outlet side direction), and the bolt portion 571 includes a tightening bolt 571 forming the third tightening member 570 in the wing portion (513).
  • the tightening bolts 571 of the third fastening member 570 are integrally formed with the ends of the wing portions 513 so that the fastening bolts 571 of the third fastening member 570 can be inserted into the through holes 532a of the third frame 530 to be described later. It may be extended, bolted, or fixedly joined by welding or the like.
  • the second frame 520 may be identically formed to be symmetrical with the first frame 510.
  • the third frame 530 has a first support part 531 that presses and supports the third manifold 430 on the side surface of the cathode exit side of the upper end plate 200 (for convenience, referred to as a third side surface). It can be formed in a straight line.
  • through holes are formed at both ends of the third frame 530 so that each of the fastening bolts 571 and 581 forming the third fastening member 570 and the fourth fastening member 580 can be penetrated in the fourth side direction, respectively.
  • 532a or through holes may be formed, respectively.
  • the third frame 530 is assembled after the first frame 510 and the second frame 520 in the assembling order between the first frame 510 and the second frame 520.
  • the wing portion 532 bent outward may be formed.
  • Wing parts 513 and 523 may be formed in the first frame 510 and the second frame 520 to correspond to the inner surface of the wing part 532 of the third frame 530.
  • the second coupling unit 600 includes two pairs of bars forming one frame 610, 620, 630, and each manifold 410.
  • 420 and 430 are fixedly coupled to each other, and both ends of each of the frames 610, 620, and 630 are connected to each other with neighboring frames, and the manifolds 410, 420 and 43 are connected to each other.
  • Connection blocks 641 to 646 supporting the side edge portions of the coupling are respectively coupled, and each of the connection blocks 641 to 646 may be coupled to each other by the respective fastening members 650, 660 and 670. .
  • the first connection block which will be described later, is provided with a fastening bolt 651 forming a part of the first fastening member 650 as the first coupling unit 500 without having a separate frame at the inlet side of the cathode. 641 and the third connection block (643) is coupled.
  • a frame fixed to the first manifold 410 is a first frame 610
  • a frame fixed to the second manifold 420 a second frame 620
  • the third manifold 430 The frame fixed to the frame may be referred to as a third frame 630.
  • the connection block adjacent to the air electrode inlet side of the second frame 620 is connected to the third connection block 643, the other side of the third connection block 643 is the fourth connection block 644, and the third frame.
  • a connecting block adjacent to the first frame 610 in both ends of the 630 may be referred to as a fifth connecting block 645 and an opposite side of the fifth connecting block 645 to a sixth connecting block 646.
  • the tightening member may be referred to as a third tightening member 670.
  • the fastening member coupling the second tightening member 660 to the fourth connecting block 644 and the sixth connecting block 646.
  • the bar (611, 612) (621, 622) (631, 632) are two pairs are arranged at a predetermined interval in the vertical direction, respectively, the upper and lower bars may be fixedly coupled to the upper and lower ends of each connection block (641 ⁇ 646) have.
  • the cross-sectional area of the one bar may be formed smaller than the cross-sectional area of the frame 510, 520, 530 constituting the first coupling unit 500.
  • connection blocks 641 to 646 are formed at the center of each of the connection blocks 641 to 646 so that the fastening bolts 651, 661, and 671 constituting the fastening members 650, 660, 670 pass through. Can be.
  • the connection blocks 641 to 646 support the tightening members 650, 660 and 670 and press the side edges of the manifolds 410, 420 and 430 in the lateral direction. Therefore, most of the first connection block 641 and the third connection block 643 may be formed in a flat plate shape, so that the first connection block itself should be in close contact with the air cathode inlet side of the stack 100 so that the first connection block 641 has a rectangular shape. Support surfaces 641a and 643a and second support surfaces 641b and 643b may be formed, respectively.
  • the first to third fastening members 650, 660 and 670 are the same as the first to fourth fastening members 550, 560, 570 and 580 of the first coupling unit 500 described above. Can be done.
  • reference numerals 521 and 522 denote first and second support portions of the first frame of the first coupling unit, 522a and 523a into which the fastening bolts are inserted, through holes, 651 and 661 and 671, respectively, the first through the third.
  • Tightening bolts 652 and 662 and 672 are tightening nuts and 653 and 663 and 673 are tightening springs.
  • first manifold 410, the second manifold 420, and the third manifold 430 are disposed at the inlet / outlet of the anode and the outlet of the cathode, respectively, and the first coupling unit ( Each of the first manifold 410 and the second manifold 420 using the first support 511 of the first frame 510 of the 500 and the first support 521 of the second frame 520. Close contact with the upper edge and the lower edge.
  • the first coupling unit 500 is fastened using the fastening bolt 551 of the first fastening member 550 of the first coupling unit 500 and the fastening bolt 561 of the second fastening member 560. Tightening the first frame 510 and the second frame 520 so that the upper and lower sides of the first manifold 410 and the second manifold 420 are the first frame 510 of the first coupling unit 500. And the first support parts 511 and 521 of the second frame 520 to be coupled to the upper end plate 200 and the lower end plate 300.
  • each of the first manifold 410 and the second manifold 420 may have first support surfaces 641a and 643a provided in the first connection block 641 of the second coupling unit 600.
  • the middle rim is in close contact with the stack 100 to couple the first manifold 410 and the second manifold 420, and the second support surfaces 641b and 643b are formed on the cathode inlet side of the stack 100. It is supported so that the third manifold 430 is in close contact with the cathode outlet side of the stack 100 to be coupled.
  • the stack and the manifold flexibly respond to the difference in mutual thermal deformation while the fastening member is easily thermally deformed to environmental changes.
  • the stack and the manifold flexibly respond to the difference in mutual thermal deformation while the fastening member is easily thermally deformed to environmental changes.
  • it is formed to have a predetermined cross-sectional area so as not to be able to minimize the coupling force of the tightening member is reduced.

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Abstract

본 발명에 의한 체결장치가 구비된 연료전지는, 스택에 매니폴드를 결합하는 조임부재가 매니폴드에 집접 접촉되도록 결합됨에 따라 스택과 매니폴드가 상호 열변형의 차이에 유연하게 대응하는 동시에, 조임부재가 환경변화에 쉽게 열변형되지 않도록 소정의 단면적을 갖도록 형성됨에 따라 조임부재의 결합력이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 또, 제1 결합유닛의 일부 프레임이 다른 프레임과 독립적으로 결합됨에 따라 연료전지의 운전 중에 임의의 프레임에 대한 결합력이 저하되더라도 그 영향이 다른 프레임으로 전달되는 것을 미연에 방지하여 스택과 매니폴드의 결합상태가 연속으로 불량하게 되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 연료전지의 성능이 급격하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

체결장치가 구비된 연료전지
본 발명은 매니폴드가 구비되는 체결장치가 구비된 연료전지에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 반응물의 산화, 환원에 의한 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어 주는 발전장치이다. 연료전지는 기존의 다른 화학에너지와는 달리 부산물로 배출되는 것이 오직 물(H2O)뿐이어서 공해 및 소음이 거의 없으며, 반응이 간단하여 차세대 대체 에너지로 각광 받고 있다.
특히, 연료전지 중에서 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell: MCFC)는 탄산염의 용융물을 전해질로 사용하여 작동온도가 600℃ 이상이기 때문에 전기화학 반응의 속도가 빨라 저온형 연료전지와는 달리 백금 등의 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 전기와 고온을 함께 이용할 경우 60% 이상의 열효율을 기대할 수 있어 복합열병합 발전이 가능하다.
상기 용융탄산염 연료전지의 단위셀(Unit Cell)은 전기화학 반응이 일어나는 연료극(Anode)과 공기극(Cathode), 연료 가스와 산화제 가스의 유로를 형성하는 분리판, 전하를 포집하는 집전판, 적층의 편의를 위해 시트의 형태로 제작되는 전해질판, 용융된 탄산염을 수용하는 매트릭스를 포함한다.
상기와 같은 용융탄산염 연료전지는 연료극으로 연료 가스를 공급하고 공기극으로 산화제가스를 공급하면 상기 전극 사이에서 전기 화학반응이 발생하여 직류 전력를 발생시킨다.
이러한 단위셀의 전압은 정격 방전시에 약 0.8~1.2V로 낮기 때문에, 실제 발전에서는 다수 개의 단위셀을 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 확장시켜 고출력화를 달성하게 된다. 상기 단위셀을 여러 단으로 적층한 것을 스택(stack)이라 한다.
그리고 상기 스택의 측면에는 연료극과 공기극의 입/출구를 수용하는 매니폴드(manifold)가 결합된다. 상기 스택과 매니폴드에 의해 형성되는 유로로 연료 가스와 산화제 가스가 각각 유동하게 되므로 상기 스택과 매니폴드 사이에는 기밀을 유지시켜야 할 뿐만 아니라 단위셀들 사이에 전기적인 절연이 유지되도록 하여야 한다.
그리고, 상기 용융탄산염 연료전지는 전처리 및 운전 시에 내부 온도가 650℃ 내외의 고온으로 유지되고, 셀 내부의 평면 온도 편차가 100℃이상 벌어짐에 따라 스택 내 금속 구조물의 열팽창, 구성요소의 열팽창 및 물성 변화 등이 발생하게 된다.
따라서, 상기 스택과 매니폴드 사이에는 변형차가 발생하게 되므로 상기 스택과 매니폴드는 상대적인 변형의 정도에 따라 접촉면이 안정적으로 미끄러지도록 결합시켜야 상기 스택과 매니폴드 사이의 기밀을 유지할 수 있다. 특히, 300kW급 정도의 스택은 적층 높이가 4m 이상이 되어 그만큼 매니폴드가 길어지게 되므로 상기 스택과 매니폴드는 그 스택과 매니폴드의 변형에 유연하게 대응하도록 결합되어야 한다.
종래의 매니폴드 결합방법으로는 미국특허 US 6461756에 개시된 와이어 빔을 이용한 결합방법이 알려져 있다. 이는 상기 매니폴드 주위를 와이어 빔으로 둘러싸고 상기 와이어 빔의 일단을 스프링으로 연결함으로써, 전체 매니폴드에 결합력을 유지할 수 있도록 하는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래의 매니폴드 결합방법은, 상기 와이어 빔의 고온 열팽창이 크고 와이어와 구조물 사이의 미끄러짐이 유연하지 않아 고온에서의 결합력이 크게 감소될 수 있고, 이로 인해 상기 매니폴드의 밀착력이 떨어지면서 연료의 누출이 발생하여 연료전지의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
또, 상기 스택의 연료극 입구측과 출구측 그리고 공기극의 입구측와 출구측이 서로 연결되도록 결합됨에 따라 어느 한 쪽의 결합상태가 불량하게 될 경우 다른 쪽의 결합상태도 연속적으로 불량하게 되어 스택의 성능이 크게 저하되는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은, 스택에 매니폴드 사이가 열변형에 대해 유연하게 대응되면서도 조임부재 자체가 열변형되는 것을 최소화하여 스택과 매니폴드 사이의 밀착력을 긴밀하게 유지할 수 있는 체결장치가 구비된 연료전지를 제공하려는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 스택과 매니폴드의 결합면 중에서 적어도 한 쪽 면은 다른 쪽 면과 독립적으로 결합되도록 하여 스택과 매니폴드의 결합상태가 연속으로 불량하게 되는 것을 방지할 수 있는 체결장치가 구비된 연료전지를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 높이방향을 따라 적층되고, 상기 연료극의 입구와 출구가 제1 방향 양측에, 공기극의 입구와 출구가 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향 양측에 각각 형성되는 스택; 상기 스택의 상하 양단에 각각 구비되는 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 측면에 밀착되어 결합되는 복수 개의 매니폴드; 상기 매니폴드를 상기 상부 엔드플레이트와 하측 플레이트에 각각 밀착시키는 제1 결합유닛; 및 상기 매니폴드를 상기 스택에 밀착시키는 제2 결합유닛;을 포함하고, 상기 제1 결합유닛은 상기 매니폴드로부터 착탈 가능한 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되며, 상기 제2 결합유닛은 상기 매니폴드에 고정된 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 프레임 중에서 한 개의 프레임은 다른 프레임들과 독립적으로 결합되도록 그 프레임의 양단에 조임부재가 각각 결합될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 프레임 중에서 독립적으로 결합되는 프레임을 제외한 다른 두 개의 프레임의 각 일단은 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 지지부가 형성되고, 상기 지지부를 갖는 프레임의 양단은 상기 엔드플레이트의 양측을 통과하는 조임부재에 의해 서로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 독립적으로 결합되는 프레임에는 상기 조임부재를 이루는 조임볼트가 삽입되도록 삽입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 독립적으로 결합되는 프레임의 양단과 그에 대응하는 프레임의 단부 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 엔드플레이트의 바깥쪽으로 절곡되는 날개부가 형성되고, 상기 날개부에 각각의 조임부재가 결합될 수 있다.
그리고, 상기 날개부는 서로 인접하는 프레임들의 내측면이 서로 대응하도록 사선으로 절곡되어 형성되고, 상기 조임부재는 상기 엔드플레이트의 측면과 일직선으로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2 결합유닛은 상기 매니폴드의 외측면에 서로 이격된 복수 개의 바(bar)를 한 쌍으로 하는 프레임이 고정 설치되고, 상기 프레임의 양단에는 복수 개의 바 사이를 연결하는 연결블록이 각각 설치되며, 상기 연결블록들 사이는 조임부재로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 조임부재는 상기 복수 개의 바 사이에서 상기 연결블록에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 연결블록 중에서 적어도 한 개의 연결블록에는 상기 스택 또는 매니폴드에 직접 접촉하여 지지되도록 적어도 한 개의 지지면이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 연결블록에는 복수 개의 지지면이 형성되고, 상기 복수 개의 지지면은 직각이 되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 바의 단면적은 상기 제1 결합유닛의 각 프레임의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 매니폴드는 상기 스택의 연료극 입구측과 출구측 그리고 공기극 출구측에 설치되고, 상기 각각의 매니폴드는 상기 연료극 입구와 출구 그리고 공기극 출구를 수용하는 하우징부를 가지며, 상기 하우징부의 테두리에는 상기 스택과 상부 엔드플레이트 그리고 하부 엔드플레이트에 접하도록 테두리부를 가지고, 상기 하우징부는 상기 제2 결합유닛에 의해 지지되고, 상기 테두리부는 상기 제1 결합유닛에 의해 지지될 수 있다.
그리고, 상기 공기극의 입구측은 상기 연료극의 입구측과 출구측 사이가 한 개의 조임부재로 연결될 수 있다.
본 발명에 의한 체결장치가 구비된 연료전지는, 상기 스택에 매니폴드를 결합하는 조임부재가 매니폴드에 집접 접촉되도록 결합됨에 따라 상기 스택과 매니폴드가 상호 열변형의 차이에 유연하게 대응하는 동시에 상기 조임부재가 환경변화에 쉽게 열변형되지 않도록 소정의 단면적을 갖도록 형성됨에 따라 조임부재의 결합력이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
또, 상기 제1 결합유닛의 일부 프레임이 다른 프레임과 독립적으로 결합됨에 따라 연료전지의 운전 중에 임의의 프레임에 대한 결합력이 저하되더라도 그 영향이 다른 프레임으로 전달되는 것을 미연에 방지하여 스택과 매니폴드의 결합상태가 연속으로 불량하게 되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 연료전지의 성능이 급격하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 연료전지의 매니폴드 결합장치를 보인 사시도,
도 2는 도 1에서 스택을 제외하고 매니폴드 결합장치를 보인 사시도,
도 3 및 도 4는 도 2의 "A"부 및 "B"부를 보인 확대도,
도 5는 도 2에 따른 연료전지에서 매니폴드의 테두리부를 엔드플레이트에 밀착시키는 제1 결합유닛의 제3 프레임을 분리하여 보인 횡단면도,
도 6은 도 5에 따른 제1 결합유닛의 제3 프레임을 결합한 상태를 보인 평면도,
도 7은 도 2에 따른 연료전지에서 매니폴드의 하우징부를 스택에 밀착시키는 제2 결합유닛을 보인 평면도.
이하, 본 발명에 의한 체결장치가 구비된 연료전지를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 연료전지는, 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)(미도시)이 높이방향을 따라 적층되어 스택(100)이 형성되고, 상기 스택(100)의 상단과 하단에는 그 스택(100)의 적층상태를 유지하기 위한 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)가 결합될 수 있다.
상기 스택(100)의 측면에는 각 단위셀에 형성되는 연료극의 입/출구(미도시)와 공기극의 입/출구(미도시)가 각각 구비되고, 상기 연료극의 입/출구와 공기극의 출구는 상기 스택(100)과 상부 및 하부 엔드플레이트(200)(300)에 밀착되도록 설치되는 각각의 매니폴드(410)(420)(430)에 의해 수용될 수 있다.
여기서, 상기 연료극의 입구와 출구는 상기 공기극의 입구와 출구가 이루는 방향과 평면상에서 직교하는 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 매니폴드는 스택의 네 면에 모두 설치될 수 있으나, 상기 공기극의 입구측에는 별도의 매니폴드를 설치하지 않고 도 1 및 도 2에서와 같이 연료극의 입/출구측, 공기극의 출구측에만 각각 설치될 수 있다. 이하에서는, 편의상 연료극의 입구측과 출구측에 설치되는 매니폴드를 제1 매니폴드(410) 및 제2 매니폴드(420), 상기 공기극의 출구측에 설치되는 매니폴드를 제3 매니폴드(430)로 정의한다.
상기 제1 매니폴드(410) 내지 제3 매니폴드(430)는 스택(100)의 연료극의 입/출구와 공기극의 출구에 연통되도록 각각의 내부공간을 가지며 후술할 제2 결합유닛(600)에 의해 상기 스택(100)에 지지되는 하우징부(411)(421)(431)가 중앙에 형성되고, 상기 각 하우징부(411)(421)(431)의 개구단에는 후술할 제1 결합유닛(500)에 의해 상기 스택(100)과 상부 및 하부 엔드플레이트(200)(300)에 밀착되는 테두리부(412)(422)(432)가 연장 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 하우징부는 스택(100)의 측면으로부터 이격되는 반면 상기 테두리부는 스택(100)의 측면과 상부 및 하부 엔드플레이트(200)(300)의 측면에 밀착될 수 있다.
상기 매니폴드(410)(420)(430)는 전술한 바와 같이 연료전지의 운전시 스택(100)과의 변형 정도가 상이함에 따라 스택(100)이나 엔드플레이트(200)(300)에 대해 움직이지 못하도록 고정할 수는 없고 접촉된 상태에서 미끄러질 수 있도록 결합되어야 하므로 통상 탄성력을 갖는 결합유닛에 의해 상기 스택과 엔드플레이트에 결합될 수 있다.
상기 결합유닛은 상기 매니폴드의 상하 양측 테두리부를 감싸 상기 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)에 결합시키는 테두리 결합유닛(이하, 제1 결합유닛)(500)과, 상기 매니폴드의 하우징부(21)를 감싸 스택에 결합시키는 하우징 결합유닛(이하, 제2 결합유닛)(600)으로 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 3 및 도 5 내지 도 6에서와 같이, 상기 제1 결합유닛(500)은 복수 개의 프레임을 서로 연결하여 평면 투영시 대략 미음자(ㅁ) 모양으로 형성되어 각 매니폴드(410)(420)(430)의 상측 테두리부와 하측 테두리부를 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)에 밀착된 상태에서 접촉면을 따라 미끄러질 수 있도록 결합될 수 있다. 다만, 이하에서는 본 실시예에 따른 제1 결합유닛(500)은 각 매니폴드(410)(420)(430)의 상측 테두리부와 하측 테두리부를 지지하는 제1 결합유닛이 동일하게 구성됨에 따라 편의상 상측 테두리부를 지지하는 제1 결합유닛을 대표예로 삼아 설명한다.
상기 제1 결합유닛(500)은 상기 제1 내지 제3 매니폴드(410)(420)(430)의 각 상측 테두리부를 눌러 상부 엔드플레이트(200)의 측면에 밀착시키는 제1 내지 제3 프레임(510)(520)(530)이 구비될 수 있다. 이하에서는, 연료극의 입구/출구, 공기극의 출구에 대응하는 프레임을 순서대로 제1, 제2, 제3 프레임이라고 한다.
그리고, 제1 결합유닛(500)은 상기 제1 내지 제3 프레임(510)(520)(530)의 각 단부와 인접되는 다른 프레임의 단부 사이를 연결하는 제1 내지 제4 조임부재(550)(560)(570)(580)가 구비될 수 있다. 이하에서는, 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)의 공기극 입구측 사이, 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)의 공기극 출구측 사이, 제1 프레임(510)과 제3 프레임(530) 사이, 제2 프레임(520)과 제3 프레임(530) 사이를 연결하는 순서대로 제1, 제2, 제3, 제4 조임부재(550)(560)(570)(580)라고 한다.
상기 제1 프레임(510)은 상기 상부 엔드플레이트(200)의 연료극 입구측 측면(편의상, 제1 측면이라고 한다)에 제1 매니폴드(410)를 눌러 지지하는 제1 지지부(511)가 평면상에서 일직선으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 지지부(511)의 양단 중에서 매니폴드가 없는 공기극의 입구측에 인접하는 단부는 상기 상부 엔드플레이트(200)의 공기극 입구측 측면(편의상, 제4 측면이라고 한다)을 지지하도록 직각으로 절곡되어 제2 지지부(512)가 형성될 수 있다.
상기 제2 지지부(512)에는 상기 제1 조임부재(550)를 이루는 조임볼트(551)가 상기 연료극 입구측과 출구측을 잇는 방향으로 관통되도록 관통구멍(512a)이나 관통홈이 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 프레임(510)의 타단, 즉 제2 지지부(512)의 반대쪽 끝단에는 후술할 날개부(513)가 형성되고, 상기 날개부(513)에는 제2 조임부재(560)가 제2 측면 방향(연료극 출구측 방향)으로 관통될 수 있도록 관통홈이나 관통구멍(513a)이 형성되고, 상기 날개부(513)에는 제3 조임부재(570)를 이루는 조임볼트(571)가 날개부(513)의 끝단에 연장되어 후술할 제3 프레임(530)의 관통구멍(532a)에 삽입될 수 있도록 제3 조임부재(570)의 조임볼트(571)가 날개부(513)의 끝단에 일체로 연장 형성되거나 또는 볼트 체결되거나 또는 용접 등으로 고정 결합될 수 있다.
상기 제2 프레임(520)은 제1 프레임(510)과 대칭될 수 있도록 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제3 프레임(530)은 상기 제3 매니폴드(430)를 상기 상부 엔드플레이트(200)의 공기극 출구측 측면(편의상, 제3 측면이라고 한다)에 눌러 지지하는 제1 지지부(531)가 평면상에서 일직선으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 지지부(531)의 내측면에는 평면상에서 상기 제3 프레임(530)을 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)의 단부 사이로 밀어넣어 그 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)에 각각 결합될 수 있도록 상기 제2 조임부재(560)를 이루는 조임볼트(561)에 제4 측면 방향으로 삽입되는 삽입홈(531a)이 길게 형성될 수 있다.
그리고 상기 제3 프레임(530)의 양단에는 제3 조임부재(570)와 제4 조임부재(580)를 이루는 각 조임볼트(571)(581)가 각각 제4 측면 방향으로 관통될 수 있도록 관통구멍(532a) 또는 관통홈이 각각 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제3 프레임(530)은 조립순서에 따라 상기 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)을 조립한 후에 그 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520) 사이로 상기 제3 프레임(530)을 밀어넣을 때 그 제3 프레임(530)의 양단과 이웃하는 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)의 단부가 간섭되는 것을 방지하도록 상기 제3 프레임(530)의 양단에는 바깥쪽으로 절곡되는 날개부(532)가 형성될 수 있다. 상기 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)에도 제3 프레임(530)의 날개부(532)의 내측면과 대응되도록 각각 날개부(513)(523)가 형성될 수 있다.
상기 조임부재(550)(560)(570)(580)는 복수 개의 프레임(510)(520)(530) 사이를 연결하는 조임볼트(551)(561)(571)(581)와, 상기 조임볼트의 일단(즉, 볼트머리가 형성되지 않은 단부)에 결합되는 결합너트(552)(562)(572)(582)와, 상기 프레임과 결합너트 사이에 구비되어 해당 프레임에 의해 지지되는 해당 매니폴드와 상부 엔드플레이트의 측면 사이를 탄력 지지하는 조임스프링(553)(563)(573)(583)으로 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 4 및 도 7에서와 같이, 상기 제2 결합유닛(600)은 2개 한 쌍의 바(bar)가 한 개의 프레임(610)(620)(630)을 이뤄 각 매니폴드(410)(420)(430)의 외측면에 고정 결합되고, 상기 각 프레임(610)(620)(630)의 양단에는 이웃하는 프레임과 서로 연결시키는 동시에 상기 각 매니폴드(410)(420)(43)의 측면 테두리부를 눌러 지지하는 연결블록(641~646)이 각각 결합되며, 상기 각 연결블록(641~646)은 각각의 조임부재(650)(660)(670)에 의해 서로 결합될 수 있다. 다만, 상기 공기극의 입구측에는 별도의 프레임을 구비하지 않고 제1 결합유닛(500)과 같이 제1 조임부재(650)의 일부를 이루는 조임볼트(651)가 양측을 통과하여 후술할 제1 연결블록(641)과 제3 연결블록(643)을 결합하고 있다.
여기서, 상기 제1 매니폴드(410)에 고정되는 프레임을 제1 프레임(610), 상기 제2 매니폴드(420)에 고정되는 프레임을 제2 프레임(620), 상기 제3 매니폴드(430)에 고정되는 프레임을 제3 프레임(630)이라고 할 수 있다.
그리고 상기 제1 프레임(610)의 양단 중에서 공기극의 입구측에 인접하는 단부에 고정되는 연결블록을 제1 연결블록(641), 상기 제1 연결블록(641)의 반대쪽을 제2 연결블록(642), 상기 제2 프레임(620)의 공기극 입구측에 인접하는 연결블록을 제3 연결블록(643), 상기 제3 연결블록(643)의 반대쪽을 제4 연결블록(644), 상기 제3 프레임(630)의 양단중에서 제1 프레임(610)에 인접하는 연결블록을 제5 연결블록(645), 상기 제5 연결블록(645)의 반대쪽을 제6 연결블록(646)이라고 할 수 있다.
그리고 상기 제1 연결블록(641)과 제3 연결블록(643)을 결합하는 조임부재를 제1 조임부재(650), 상기 제2 연결블록(642)과 제5 연결블록(645)을 결합하는 조임부재를 제2 조임부재(660), 상기 제4 연결블록(644)과 제6 연결블록(646)을 결합하는 조임부재를 제3 조임부재(670)라고 할 수 있다.
상기 바(611,612)(621,622)(631,632)들은 각각 두 개 한 쌍이 상하방향으로 소정의 간격을 두고 배열되고, 상기 상하 양측의 바는 각 연결블록(641~646)의 상하 양단에 고정 결합될 수 있다. 여기서, 상기 한 개의 바의 단면적은 상기 제1 결합유닛(500)을 이루는 프레임(510)(520)(530)의 단면적에 비해 작게 형성될 수 있다.
상기 각 연결블록들(641~646)의 중앙에는 각 조임부재(650)(660)(670)를 이루는 조임볼트(651)(661)(671)가 관통하도록 관통구멍(미부호)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 연결블록들(641~646)은 조임부재들(650)(660)(670)을 지지하는 동시에 각 매니폴드(410)(420)(430)의 측면 테두리부를 측면방향으로 가압하는 역할을 하므로 대부분 평판 모양으로 형성될 수 있지만, 상기 제1 연결블록(641)과 제3 연결블록(643)은 그 연결블록 자체가 상기 스택(100)의 공기극 입구측면에 밀착되어야 하므로 직각모양으로 제1 지지면(641a)(643a)과 제2 지지면(641b)(643b)이 각각 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 조임부재(650)(660)(670)는 전술한 제1 결합유닛(500)의 제1 내지 제4 조임부재(550)(560)(570)(580)와 동일하게 이루어질 수 있다.
도면중 미설명 부호는 521 및 522는 제1 결합유닛의 제1 프레임의 제1 및 제2 지지부, 조임볼트가 삽입되는 522a 및 523a는 관통구멍, 651 및 661 및 671은 각각 제1 내지 제3 조임볼트, 652 및 662 및 672는 조임너트, 653 및 663 및 673은 조임스프링이다.
상기와 같은 본 실시예에 의한 체결장치가 구비된 연료전지는, 제1 결합유닛(500)을 이용하여 상기 매니폴드(410)(420)(430)의 상하 양측 테두리부(412)(422)(432)를 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)에 조여 결합하는 동시에, 상기 제2 결합유닛(600)을 이용하여 상기 매니폴드(410)(420)(430)의 하우징부(411)(421)(431)를 스택(100)에 조여 결합할 수 있다.
이를 상세히 살펴보면, 상기 제1 매니폴드(410)와 제2 매니폴드(420) 그리고 제3 매니폴드(430)를 각각 연료극의 입/출구와 공기극의 출구측에 배치시키고, 상기 제1 결합유닛(500)의 제1 프레임(510)의 제1 지지부(511)와 제2 프레임(520)의 제1 지지부(521)을 이용하여 제1 매니폴드(410)와 제2 매니폴드(420)의 각 상측 테두리부와 하측 테두리부에 밀착시킨다.
다음, 상기 제1 결합유닛(500)의 제1 조임부재(550)의 조임볼트(551)와 제2 조임부재(560)의 조임볼트(561)를 이용하여 상기 제1 결합유닛(500)이 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)을 조여 상기 제1 매니폴드(410)와 제2 매니폴드(420)의 상하 양측이 상기 제1 결합유닛(500)의 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)의 각 제1 지지부(511)(521)에 의해 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)에 결합되도록 한다.
다음, 상기 제1 결합유닛(500)의 제3 프레임(530)을 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520) 사이로 밀어 넣은 후, 상기 제1 결합유닛(500)의 제3 조임부재(570)와 제4 조임부재(580)의 각 조임볼트(571)(581)를 이용하여 상기 제3 프레임(530)이 제3 매니폴드(430)의 테두리부(432)를 상부 엔드플레이트(200)와 하부 엔드플레이트(300)에 결합되도록 한다. 이때, 상기 제3 프레임(530)에는 삽입홈(531a)이 형성됨에 따라 그 제3 프레임(530)이 상기 제2 조임부재(560)의 조임볼트(561)에 횡방향으로 삽입되는 동시에 상기 제3 프레임(530)의 양단에 날개부(532)가 바깥쪽으로 절곡됨에 따라 상기 제3 프레임(530)의 양단이 제1 프레임(510)과 제2 프레임(520)에 간섭되지 않으면서 결합될 수 있다.
다음, 상기 제2 결합유닛(600)의 제1 조임부재(650)와 제2 조임부재(660) 그리고 제3 조임부재(670)를 이용하여 상기 제2 결합유닛(600)의 제1 프레임(610)과 제2 프레임(620) 그리고 제3 프레임(630)이 각각 서로 인접한 프레임들과 연결되도록 한다. 이때, 상기 제2 결합유닛(600)의 제1 연결블록(641)에 구비된 제1 지지면(641a)(643a)이 상기 제1 매니폴드(410)와 제2 매니폴드(420)의 각 중간 테두리부를 스택(100)에 밀착시켜 제1 매니폴드(410)와 제2 매니폴드(420)를 결합시키는 동시에 제2 지지면(641b)(643b)이 상기 스택(100)의 공기극 입구측면에 지지되어 상기 제3 매니폴드(430)를 스택(100)의 공기극 출구측면에 밀착시켜 결합되도록 한다.
이렇게 하여, 상기 스택에 매니폴드를 결합하는 조임부재가 매니폴드에 집접 접촉되도록 결합됨에 따라 상기 스택과 매니폴드가 상호 열변형의 차이에 유연하게 대응하는 동시에 상기 조임부재가 환경변화에 쉽게 열변형되지 않도록 소정의 단면적을 갖도록 형성됨에 따라 조임부재의 결합력이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
또, 상기 제1 결합유닛의 일부 프레임이 다른 프레임과 독립적으로 결합됨에 따라 연료전지의 운전 중에 임의의 프레임에 대한 결합력이 저하되더라도 그 영향이 다른 프레임으로 전달되는 것을 미연에 방지하여 스택과 매니폴드의 결합상태가 연속으로 불량하게 되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 연료전지의 성능이 급격하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 높이방향을 따라 적층되고, 상기 연료극의 입구와 출구가 제1 방향 양측에, 공기극의 입구와 출구가 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향 양측에 각각 형성되는 스택;
    상기 스택의 상하 양단에 각각 구비되는 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트;
    상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 측면에 밀착되어 결합되는 복수 개의 매니폴드;
    상기 매니폴드를 상기 상부 엔드플레이트와 하측 플레이트에 각각 밀착시키는 제1 결합유닛; 및
    상기 매니폴드를 상기 스택에 밀착시키는 제2 결합유닛;을 포함하고,
    상기 제1 결합유닛은 상기 매니폴드로부터 착탈 가능한 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되며,
    상기 제2 결합유닛은 상기 매니폴드에 고정된 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프레임 중에서 한 개의 프레임은 다른 프레임들과 독립적으로 결합되도록 그 프레임의 양단에 조임부재가 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 프레임 중에서 독립적으로 결합되는 프레임을 제외한 다른 두 개의 프레임의 각 일단은 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 지지부가 형성되고,
    상기 지지부를 갖는 프레임의 양단은 상기 엔드플레이트의 양측을 통과하는 조임부재에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 독립적으로 결합되는 프레임에는 상기 조임부재를 이루는 조임볼트가 삽입되도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 독립적으로 결합되는 프레임의 양단과 그에 대응하는 프레임의 단부 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 엔드플레이트의 바깥쪽으로 절곡되는 날개부가 형성되고,
    상기 날개부에 각각의 조임부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 날개부는 서로 인접하는 프레임들의 내측면이 서로 대응하도록 사선으로 절곡되어 형성되고,
    상기 조임부재는 상기 엔드플레이트의 측면과 일직선으로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 결합유닛은 상기 매니폴드의 외측면에 서로 이격된 복수 개의 바(bar)를 한 쌍으로 하는 프레임이 고정 설치되고,
    상기 프레임의 양단에는 복수 개의 바 사이를 연결하는 연결블록이 각각 설치되며,
    상기 연결블록들 사이가 조임부재로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조임부재는 상기 복수 개의 바 사이에서 상기 연결블록에 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결블록 중에서 적어도 한 개의 연결블록에는 상기 스택 또는 매니폴드에 직접 접촉하여 지지되도록 적어도 한 개의 지지면이 형성되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결블록 중에서 적어도 2개의 연결블록에는 복수 개의 지지면이 형성되고, 상기 복수 개의 지지면은 직각이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 바의 단면적은 상기 제1 결합유닛의 각 프레임의 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  12. 제1항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 매니폴드는 상기 스택의 연료극 입구측과 출구측 그리고 공기극 출구측에 설치되고,
    상기 각각의 매니폴드는 상기 연료극 입구와 출구 그리고 공기극 출구를 수용하는 하우징부를 가지며, 상기 하우징부의 테두리에는 상기 스택과 상부 엔드플레이트 그리고 하부 엔드플레이트에 접하도록 테두리부를 가지고,
    상기 하우징부는 상기 제2 결합유닛에 의해 지지되고, 상기 테두리부는 상기 제1 결합유닛에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공기극의 입구측은 상기 연료극의 입구측과 출구측 사이를 한 개의 조임부재로 연결하는 체결장치가 구비된 연료전지.
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