WO2024181663A1 - 연료전지용 엔드셀 히터 - Google Patents

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WO2024181663A1
WO2024181663A1 PCT/KR2024/000026 KR2024000026W WO2024181663A1 WO 2024181663 A1 WO2024181663 A1 WO 2024181663A1 KR 2024000026 W KR2024000026 W KR 2024000026W WO 2024181663 A1 WO2024181663 A1 WO 2024181663A1
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heater
sealing
side wall
guide member
fuel cell
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장길상
채용하
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Hanon Systems Corp
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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 an end-cell heater for a fuel cell, and more specifically, to an end-cell heater for a fuel cell having a waterproof structure at an electrical connection portion between a heating element of the end-cell heater and an electrode terminal.
  • a fuel cell In general, a fuel cell is a power generation device that converts chemical energy through oxidation and reduction of hydrogen into electrical energy. Unlike other existing chemical energies, it only emits water as a byproduct, produces almost no NOx, SOx, or dust, and produces reduced carbon dioxide emissions and almost no noise, so it is receiving attention as a next-generation alternative energy source.
  • These fuel cells are basically composed of unit cells, which are composed of an electrolyte plate containing an electrolyte, an anode, a cathode, and a separator separating them. However, since a low voltage of 0.6 to 0.8 V is usually generated in the unit cells, a fuel cell stack (1) is composed of tens or hundreds of unit cells (30) stacked as shown in Fig. 1 to obtain the desired electric output.
  • fuel cells configured as stacks have water remaining in the unit cell (end cell) located at the outermost end in the direction in which the unit cells are stacked, and in order to prevent the water inside the end cell from freezing due to the cold outside temperature in winter, an end cell heater is provided to heat the end cell. In addition, since heat is generated by the reaction in the end cell, cooling water is used for cooling.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, and an object of the present invention is to provide an end-cell heater for a fuel cell having a robust waterproof structure that prevents cooling water or water from flowing into the electrical connection portion between the heating element and the electrode terminal of the end-cell heater.
  • an end-cell heater for a fuel cell may include: a heater plate having a concave sealing groove formed therein, a first electrode terminal exposed and formed inside the sealing groove; a heating element laminated on one surface in the thickness direction of the heater plate, and having a second electrode terminal formed therein corresponding to the first electrode terminal and coupled thereto; a guide member coupled to the heating element, surrounding the outer sides of the first electrode terminal and the second electrode terminal, and having a side wall inserted into the sealing groove of the heater plate; and a sealing member inserted into the sealing groove of the heater plate, and interposed between the side wall of the sealing groove and the side wall of the guide member.
  • the sealing member is formed of an elastic material, and the sealing member can be pressed and sealed in a direction such that the side wall of the sealing groove and the side wall of the guide member face each other.
  • the sealing member can be pressed and sealed in a direction perpendicular to the direction in which the side wall of the guide member is inserted into the sealing groove.
  • the sealing member may include a body and a sealing projection formed to protrude from the body toward the side wall of the guide member.
  • sealing projections are provided in multiple numbers, and the multiple sealing projections can be arranged to be spaced apart from each other in the depth direction of the sealing groove.
  • the width of the body of the sealing member may be formed smaller than the distance between the side wall of the sealing groove and the side wall of the guide member, and the total width including the body of the sealing member and the sealing protrusion may be formed larger than the distance between the side wall of the sealing groove and the side wall of the guide member.
  • the sealing member may have a catch portion formed to extend outward from the body, and the heater plate may have a catch groove formed on the outside of the sealing groove corresponding to the catch portion of the sealing member.
  • the guide member may have a hook formed outwardly from the top of the side wall, and the heater plate may have a hooking hole formed on the outside of the sealing groove corresponding to the hooking hook of the guide member.
  • the hook may include a first horizontal portion formed to extend outwardly from an upper portion of a side wall of the guide member, a first vertical portion formed to extend downwardly from an end of the first horizontal portion, and a second horizontal portion formed to extend outwardly from the first vertical portion.
  • the lower part of the side wall of the guide member may be positioned spaced apart from the bottom of the sealing groove of the heater plate.
  • the guide member may form a partition connecting one side and the other side of the inner surface of the side wall.
  • the heating element may further include a current collector plate that is laminated on one surface in the thickness direction of the heating element and is in surface contact with the heating element and is coupled to the heater plate, and the heating element may be arranged to be spaced apart from the current collector plate in the area where the guide member exists.
  • the end cell heater for a fuel cell of the present invention can prevent insulation breakdown of a heating element, and thus prevent short circuit between the heating element and a collector plate, thereby improving the insulation safety and durability reliability of a fuel cell.
  • Figure 1 is a perspective view showing a conventional fuel cell.
  • FIGS. 2 and 3 are assembled perspective views and exploded perspective views showing an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are exploded cross-sectional views and assembled cross-sectional views showing an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the fixing structure of a sealing member of an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the fixing structure of a guide member of an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are exploded perspective views and assembled perspective views showing a fuel cell including an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing an end cell heater for a fuel cell according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 and 5 are an exploded cross-sectional view and an assembled cross-sectional view showing an end cell heater for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • an end cell heater (1000) for a fuel cell may largely include a heater plate (100), a first electrode terminal (150), a heating element (200), a second electrode terminal (250), a guide member (210), and a sealing member (220).
  • the end cell heater for a fuel cell according to the present invention may further include a current collector plate (300), a sealing pad (230), an end plate (400), and the like.
  • the heater plate (100) serves as a housing in which the heating element (200) is mounted, and may be formed of an electrically insulating plastic material.
  • the heater plate (100) may be formed in a substantially rectangular plate shape, and a concave mounting groove (140) may be formed downward on one side in the thickness direction, and the heating element (200) may be inserted into the mounting groove (140).
  • a sealing groove (120) may be formed downwardly concavely from the mounting groove (140).
  • a pair of first electrode terminals (150) may be formed to protrude from the bottom of the sealing groove (120) into the interior of the sealing groove (120), so that a pair of first electrode terminals (150) may be exposed into the interior of the sealing groove (120).
  • an air path (131) and a fuel path (132) penetrating both sides in the thickness direction may be formed on both sides in the length direction of the heater plate (100).
  • a coolant path penetrating both sides in the thickness direction may be formed on both sides in the length direction of the heater plate (100).
  • a connector (160) may be integrally formed on the heater plate (100).
  • a pair of first electrode terminals (150) may be provided, and may be arranged inside the sealing groove (120) of the heater plate (100).
  • the first electrode terminal (150) may be coupled and fixed to the heater plate (100), and the first electrode terminal (150) may be electrically connected to the connector (160).
  • the first electrode terminal (150) may be exposed on one side in the thickness direction of the heater plate (100).
  • the first electrode terminal (150) may be formed of a metal material and the heater plate (100) may be formed of a non-conductive plastic material, and the first electrode terminal (150) and the heater plate (100) may be formed integrally by insert injection.
  • the first electrode terminal (150) may be coupled to the heater plate (100) in various shapes and methods.
  • the heating element (200) can generate heat by receiving electricity, and may be, for example, a film heater in the form of a thin plate.
  • the heating element (200) may be laminated on one surface of the heater plate (100) in the thickness direction, and the heating element (200) may be inserted into the mounting groove (140) of the heater plate (100).
  • a pair of second electrode terminals (250) may be provided and may be fixed by being coupled to the heating element (200), and the second electrode terminal (250) may be electrically connected to the heating element (200).
  • the second electrode terminal (250) may be arranged at a position corresponding to the first electrode terminal (150), and the second electrode terminal (250) may be formed in a shape corresponding to the first electrode terminal (150).
  • the second electrode terminal (250) may be formed integrally with the heating element (200).
  • the second electrode terminal (250) can be elastically coupled by being fitted into the first electrode terminal (150). That is, by press-fitting the second electrode terminal (250) into the first electrode terminal (150), the second electrode terminal (250) is fitted or inserted into the first electrode terminal (150) and elastically coupled, so that when the second electrode terminal (250) is coupled to the first electrode terminal (150), it can be firmly coupled without easily coming off in the opposite direction of being pressed.
  • the guide member (210) can be coupled to the heating element (200), and for example, the guide member (210) can be fixed by being joined to the heating element (200).
  • the guide member (210) can be formed in a shape that surrounds the entire outer surface of a pair of first electrode terminals (150) and a pair of second electrode terminals (250), and the side wall (211) of the guide member (210) can be inserted into the sealing groove (120) of the heater plate (100).
  • the outer surface of the side wall (211) of the guide member (210) can be arranged to be spaced apart from the inner surface of the side wall (121) of the sealing groove (120).
  • the sealing member (220) may be formed of an elastic material, and the sealing member (220) may be inserted into the sealing groove (120) of the heater plate (100), and the outer surface of the sealing member (220) may be in contact with the side wall (121) of the sealing groove (120).
  • the sealing member (220) may be formed in a form that completely surrounds the outer surfaces of a pair of first electrode terminals (150) and a pair of second electrode terminals (250), and the sealing member (220) may be placed between the side wall (121) of the sealing groove (120) and the side wall (211) of the guide member (210).
  • the side wall (211) of the guide member (210) is inserted while coming into contact with the inside of the sealing member (220), so that the sealing member (220) can be pressed and sealed between the side wall (121) of the sealing groove (120) and the side wall (211) of the guide member (210).
  • the sealing member (220) is pressed in a lateral direction perpendicular to the thickness direction, which is the direction in which the side wall (211) of the guide member (210) is inserted into the sealing groove (120), so that the space between the side wall (211) of the guide member (210) and the side wall (121) of the sealing groove (120) can be sealed.
  • the position of the second electrode terminal (250) formed on the heating element (200) is guided by the guide member (210), so that the first electrode terminal (150) and the second electrode terminal (250) can be coupled to each other at an accurate position.
  • water or cooling water, etc. may not flow into the interior of the sealing groove (120), where the first electrode terminal (150) and the second electrode terminal (250), which are electrically connected, are arranged.
  • the first electrode terminal (150) and the second electrode terminal (250) are firmly and elastically connected to each other by fitting, the first electrode terminal (150) and the second electrode terminal (250) may not be separated from each other due to the repulsive force caused by the elasticity of the sealing member (220).
  • the guide member (210) may not be detached due to the elasticity of the sealing member (220), and the degree of adhesion of the sealing member (220) may be maintained at a constant level. Accordingly, insulation breakdown of the heating element can be prevented, short circuit between the heating element and the collector plate can be prevented, and insulation safety and durability reliability of the fuel cell can be improved.
  • the sealing member (220) may include a ring-shaped body (221) and a sealing projection (222) formed to protrude inwardly from the body (221).
  • the sealing projection (222) may be formed in a form that protrudes from the body (221) toward the side wall (211) of the guide member (210), and the sealing projection (222) may be formed continuously along the entire body (221) along the body (221).
  • the sealing projection (222) may be formed in plurality, and the plurality of sealing projections (222) may be arranged to be spaced apart from each other in the thickness direction.
  • the width of the body (221) of the sealing member (220) may be formed smaller than the distance between the side wall (121) of the sealing groove (120) and the side wall (211) of the guide member (210), and the entire width including the body (221) of the sealing member (220) and the sealing protrusion (222) may be formed larger than the distance between the side wall (121) of the sealing groove (120) and the side wall (211) of the guide member (210).
  • a space in which the sealing protrusion (222) can be compressed and deformed may be secured, and it may also be easy to insert the guide member (210) into the inside of the sealing member (220).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the fixing structure of a sealing member of an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • a concave catching groove (122) may be formed on the outside of the sealing groove (120) by being connected to the sealing groove (120) of the heater plate (100), and a hook-shaped catching portion (223) may be formed by extending outward from the body (221) of the sealing member (220), so that the catching portion (223) of the sealing member (220) may be caught on the catching groove (122) of the heater plate (100) and combined.
  • the sealing member (220) may be fixed in an accurate position while being inserted into the sealing groove (120), and detachment of the sealing member (220) may be prevented.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the fixing structure of a guide member of an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • the guide member (210) may include a side wall (211) and a flange (212), and may further include a catch hook.
  • the side wall (211) of the guide member (210) may be formed in a ring or cylinder shape, and a flange (212) may be formed to extend outwardly from the upper end of the side wall (211).
  • the guide member (210) may have a pair of catch hooks extending outwardly from the flange (212), and the catch hooks may include a first horizontal portion (213) extending outwardly from the flange (212), a first vertical portion (214) extending downwardly from an end of the first horizontal portion (213), and a second horizontal portion (215) extending outwardly from an end of the first vertical portion (214).
  • a catch hole (123) corresponding to the catch hook of the guide member (210) is formed on the outside of the sealing groove (120) of the heater plate (100), so that the catch hook can be inserted into the catch hole (123) and caught to be combined.
  • the position and shape of the catch hook and the catch hole (123) can be formed in various ways.
  • the bottom of the side wall (211) of the guide member (210) may be positioned apart from the bottom of the sealing groove (120) of the heater plate (100).
  • the lower surface of the flange (212) of the guide member (210) may be supported by contacting the top of the body (221) of the sealing member (220), and the bottom of the body (221) of the sealing member (220) may be supported by contacting the bottom of the sealing groove (120).
  • the guide member (210) may be formed with a partition wall (216) connecting one side and the other side of the inner surface of the side wall (211).
  • the partition wall (216) may be placed between adjacent second electrode terminals (250).
  • the side wall (211) may be prevented from being deformed by the partition wall (216), and the adjacent second electrode terminals (250) may be partitioned by the partition wall (216) to improve electrical insulation.
  • the end cell heater for a fuel cell may further include a current collector (300) that is laminated on one surface in the thickness direction of the heating element (200) and is in surface contact with the heating element (200) and coupled to the heater plate (100).
  • the current collector (300) is a part that can collect and transmit electricity generated in a fuel cell stack and may be formed of a metal plate of an electrically conductive material.
  • a pair of current collector terminals (310) may be protrudingly formed on the current collector plate (300).
  • through holes that penetrate both surfaces in the thickness direction may be formed on the heater plate (100) and the heating element (200) at positions corresponding to the current collector terminals (310), and the current collector plate (300) may be laminated on one surface in the thickness direction of the heating element (200), and the current collector plate (300) may be inserted into a mounting groove (140) formed on the heater plate (100).
  • the current collecting terminal (310) may pass through the through hole formed in the heater plate (100) and the heating element (200), so that the free end of the current collecting terminal (310) may protrude toward the other surface in the thickness direction of the heater plate (100).
  • the heating element (200) when the current collecting plate (300) is coupled to the heater plate (100), the heating element (200) may be pressed against the heater plate (100).
  • the heating element (200) in the area where the guide member (210) exists, the heating element (200) may be arranged to be spaced apart from the current collecting plate (300). That is, a spaced gap may be formed between the heating element (200) and the current collecting plate (300) in the area where the guide member (210) exists.
  • the fastening force when the current collecting plate (300) is fastened to the heater plate (100) or when the end cell heater for a fuel cell is assembled and mounted on a fuel cell stack, the fastening force may not be transmitted to the guide member (210). Accordingly, the sealing force by the sealing member (220) may not change, so the watertightness may be improved.
  • a sealing pad (230) may be formed on the surface of the heating element (200) facing the heater plate (100), and the sealing pad (230) may be formed integrally with the heating element (200). Thus, the space between the heating element (200) and the heater plate (100) may be sealed by the sealing pad (230).
  • one of the pair of first electrode terminals (150) may be a first socket (151) having a plurality of elastic protrusions (151a) formed therein, and the other may be a first sleeve (152).
  • one of the pair of second electrode terminals (250) may be a second sleeve (252) inserted and coupled into the first socket (151), and the other may be a second socket (251) having a plurality of elastic protrusions (251a) formed therein, and fitted and coupled into the first sleeve (152).
  • the inner diameter connecting the inner side of the elastic protrusions (151a) formed in the first socket (151) is formed smaller than the outer diameter of the second sleeve (252), so that when the second sleeve (252) is inserted into the first socket (151), the second sleeve (252) can be firmly connected to the first socket (151) by the elastic protrusions (151a).
  • the inner diameter connecting the inner side of the elastic protrusions (251a) formed in the second socket (251) is formed smaller than the outer diameter of the first sleeve (152), so that when the first sleeve (152) is inserted into the second socket (251), the first sleeve (152) can be firmly connected to the second socket (251) by the elastic protrusions (251a).
  • the end cell heater for a fuel cell may further include an end plate (400) laminated on the other surface in the thickness direction of the heater plate (100).
  • An air channel through which air flows and a fuel channel through which fuel flows may be formed in the end plate (400), and an air path connected to the air channel may be formed and a fuel path connected to the fuel channel may be formed.
  • FIGS. 8 and 9 are exploded perspective views and assembled perspective views showing a fuel cell including an end cell heater for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.
  • a fuel cell (2000) may be formed by including a fuel cell stack (1100) in which unit cells are stacked and air channels (1110) and fuel channels (1120) are formed on both sides in a stacking direction; and an end cell heater (1000) coupled to the fuel cell stack (1100) and stacked on the outside of a unit cell positioned at the outermost end among the unit cells to which channels are connected.
  • a fuel cell stack (1100) in which unit cells are stacked and air channels (1110) and fuel channels (1120) are formed on both sides in a stacking direction
  • an end cell heater (1000) coupled to the fuel cell stack (1100) and stacked on the outside of a unit cell positioned at the outermost end among the unit cells to which channels are connected.
  • the fuel cell (2000) may be formed by stacking an end cell heater (1000) on a fuel cell stack (1100) formed by stacking reaction cells, and the end cell heater (1000) may be stacked and attached to the reaction cells stacked on the outermost part of the fuel cell stack (1100) in the same stacking direction.
  • the air path (1110) and the fuel path (1120) formed in the fuel cell stack (1100) may be connected to correspond to the air path (131) and the fuel path (132) of the end cell heater (1000).
  • a cooling path may be formed between the air path (1110) and the fuel path (1120) in the fuel cell stack (1100) so that a heat exchange medium (refrigerant) may pass through the unit cells to cool the unit cells.
  • the end-cell heater can be installed in the fuel cell stack simply by stacking the end-cell heater on the outside of the outermost reaction cell and joining it so that it is tightly joined in the same way as the unit cells constituting the fuel cell stack are stacked.
  • the structure for connecting the paths is simple, the installation of the end-cell heater is very easy, which has the advantage of being very easy.
  • water can be prevented from freezing inside the end cells of the fuel cell stack, thereby improving the initial starting performance and initial driving performance of the fuel cell.
  • the end cell heater (1000) may further include a cover (1400) made of an electrically insulating material, which is formed to be laminated on the outer side where the end cell heater (1000) is laminated, and to expose the current collecting terminal (310) of the end cell heater (1000) to the outside.
  • a fastening member (1500) to which both ends are joined may further be included.
  • the covers (1400) made of an insulating material are respectively placed on the outer side in the thickness direction of two end cell heaters (1000) arranged to be laminated on both sides in the thickness direction of the fuel cell stack (1100), and the two covers (1400), the two end cell heaters (1000), and the fuel cell stack (1100) may be fixedly joined so as to be in close contact in the direction in which they are laminated using the fastening member (1500).
  • 251 Second socket, 251a: Elastic projection, 252: Second sleeve
  • collector plate 300: collector plate, 310: collector terminal, 400: end plate

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Abstract

본 발명은 제1전극 단자 및 실링홈이 형성된 히터 플레이트, 제2전극 단자가 형성된 발열체, 발열체에 결합된 가이드부재, 및 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이에 개재되어 그 사이를 밀폐하는 실링부재를 포함하여 이루어져, 발열체와 전극 단자의 전기적 연결부위로 냉각수나 물이 유입되는 것을 확실하게 차단함으로써 연료전지의 절연 안전성 및 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터에 관한 것이다.

Description

연료전지용 엔드셀 히터
본 발명은 연료전지용 엔드셀 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔드셀 히터의 발열체와 전극 단자의 전기적 연결부위에서 방수 구조를 갖는 연료전지용 엔드셀 히터에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지(Fuel Cell)는 수소의 산화, 환원에 의한 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 발전장치로서, 기존의 다른 화학에너지와는 달리 부산물로 배출되는 것이 오직 물뿐이고 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, 이산화탄소 발생량 감소 및 소음이 거의 없어 차세대 대체 에너지로 각광받고 있다.
이러한 연료전지는 기본적으로 전해질이 함유된 전해질판, 연료극(anode), 공기극(cathode) 및 이를 분리하는 분리판 등으로 구성된 단위전지(cell)로 이루어진다. 그러나 단위전지에서는 통상적으로 0.6~0.8V의 낮은 전압이 생성되므로, 도 1과 같이 단위전지(30)를 수십장 또는 수백장 적층한 연료전지스택(1)으로 구성하여 원하는 전기 출력을 얻게 된다.
이와 같이 스택으로 구성되는 연료전지는 단위전지들이 적층된 방향의 가장 바깥쪽에 위치한 단위전지(엔드셀)에서 산소와 수소가 결합하여 발생된 물이 잔존하며, 겨울철에는 차가운 외기 온도로 인해 엔드셀의 내부에서 물이 어는 것을 방지하기 위해 엔드셀의 가열을 위한 엔드셀 히터가 구비된다. 그리고 엔드셀에서는 반응에 의한 열이 발생하기 때문에 냉각을 위한 냉각수가 사용된다.
그런데 엔드셀에서는 냉각수 및 물 등이 엔드셀 히터의 발열체와 커넥터 터미널의 전기적 연결부위로 유입되어 엔드셀 히터의 발열체와 엔드셀의 집전판 간에 전기가 흐르게 되어 발열체의 절연파괴, 누전 발생, 스파크 발생, 발열체의 소손 등이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
KR 10-2261535 B1 (2021.06.01.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔드셀 히터의 발열체와 전극 단자의 전기적 연결부위로 냉각수나 물이 유입되지 않을 수 있는 견고한 방수 구조를 갖는 연료전지용 엔드셀 히터를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터는, 오목하게 실링홈이 형성되고, 상기 실링홈의 내부로 제1전극 단자가 노출 형성된 히터 플레이트; 상기 히터 플레이트의 두께방향 일면에 적층되고, 상기 제1전극 단자에 대응되어 결합되는 제2전극 단자가 형성된 발열체; 상기 발열체에 결합되고, 상기 제1전극 단자 및 제2전극 단자의 바깥쪽을 둘러싸며 상기 히터 플레이트의 실링홈 내부에 측벽이 삽입된 가이드부재; 및 상기 히터 플레이트의 실링홈 내부에 삽입되고, 상기 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이에 개재된 실링부재; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링부재는 탄성재질로 형성되고, 상기 실링부재는 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽이 서로 마주보는 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다.
또한, 상기 실링부재는 가이드부재의 측벽이 실링홈에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로 가압되어 밀착될 수 있다.
또한, 상기 실링부재는 몸체 및 몸체에서 가이드부재의 측벽쪽으로 돌출 형성된 실링돌기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링돌기는 복수로 구비되고, 복수의 실링돌기는 실링홈의 깊이방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 실링부재의 몸체의 폭은 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이의 거리보다 작게 형성되고, 상기 실링부재의 몸체 및 실링돌기를 포함한 전체 폭은 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이의 거리보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 실링부재는 몸체에서 바깥쪽으로 걸림부가 연장 형성되고, 상기 히터 플레이트는 실링홈의 바깥쪽으로 상기 실링부재의 걸림부에 대응되는 걸림홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부재는 측벽의 상단에서 바깥쪽으로 걸림후크가 형성되고, 상기 히터 플레이트는 실링홈의 바깥쪽에 상기 가이드부재의 걸림후크에 대응되는 걸림구멍이 형성될 수 있다.
또한, 상기 걸림후크는 가이드부재의 측벽 상단에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제1수평부, 상기 제1수평부의 끝에서 하측으로 연장 형성된 제1수직부, 및 상기 제1수직부에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제2수평부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드부재의 측벽 하단은 상기 히터 플레이트의 실링홈 바닥과 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 가이드부재는 측벽 내주면의 일측과 타측을 연결하는 격벽이 형성될 수 있다.
또한, 상기 발열체의 두께방향 일면에 적층되어 상기 발열체와 면접촉되고, 상기 히터 플레이트에 결합된 집전판을 더 포함하고, 상기 가이드부재가 존재하는 영역에서 발열체는 상기 집전판과 이격되게 배치될 수 있다.
본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터는 발열체의 절연파괴를 방지할 수 있고, 이에 따라 발열체와 집전판 간의 쇼트를 방지할 수 있어 연료전지의 절연 안전성 및 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 연료전지를 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 분해단면도 및 조립단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터의 실링부재의 고정구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터의 가이드부재의 고정구조를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 포함한 연료전지를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 분해단면도 및 조립단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터(1000)는 크게 히터 플레이트(100), 제1전극 단자(150), 발열체(200), 제2전극 단자(250), 가이드부재(210) 및 실링부재(220)를 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터는 집전판(300)을 더 포함할 수 있으며, 실링패드(230)와 엔드 플레이트(400) 등을 더 포함할 수 있다.
히터 플레이트(100)는 발열체(200)가 장착되는 하우징 역할을 하며, 전기 절연성의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 히터 플레이트(100)는 대략 장방형의 판 형태로 형성될 수 있으며, 두께방향 일면에서 하측으로 오목하게 안치홈(140)이 형성되고 안치홈(140)에 발열체(200)가 삽입될 수 있다. 히터 플레이트(100)의 안치홈(140)이 형성된 영역 내에는 안치홈(140)에서 하측으로 오목하게 실링홈(120)이 형성될 수 있다. 그리고 실링홈(120)의 바닥에서 실링홈(120)의 내부로 한 쌍의 제1전극 단자(150)가 돌출 형성되어, 실링홈(120)의 내부로 한 쌍의 제1전극 단자(150)가 노출될 수 있다. 또한, 히터 플레이트(100)의 길이방향 양측에는 두께방향 양면을 관통하는 공기 유로(131) 및 연료 유로(132)가 형성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 히터 플레이트(100)의 길이방향 양측에는 두께방향 양면을 관통하는 냉각수 유로가 형성될 수도 있다. 또한, 히터 플레이트(100)에는 커넥터(160)가 일체로 형성될 수 있다. 제1전극 단자(150)는 한 쌍이 구비될 수 있고, 히터 플레이트(100)의 실링홈(120) 내부에 배치될 수 있다. 그리고 제1전극 단자(150)는 히터 플레이트(100)에 결합되어 고정될 수 있으며, 제1전극 단자(150)는 커넥터(160)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1전극 단자(150)는 히터 플레이트(100)의 두께방향 일면으로 노출될 수 있다. 일례로 제1전극 단자(150)는 금속 재질로 형성되고 히터 플레이트(100)는 전기가 통하지 않는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 인서트 사출에 의해 제1전극 단자(150)와 히터 플레이트(100)가 일체로 형성될 수 있다. 이외에도 제1전극 단자(150)는 다양한 형태 및 방식으로 히터 플레이트(100)에 결합될 수 있다.
발열체(200)는 전기를 공급받아 열을 발생시킬 수 있으며, 일례로 두께가 얇은 판 형태의 필름 히터일 수 있다. 발열체(200)는 히터 플레이트(100)의 두께방향 일면에 적층될 수 있으며, 발열체(200)는 히터 플레이트(100)의 안치홈(140)에 삽입될 수 있다. 제2전극 단자(250)는 한 쌍이 구비될 수 있고 발열체(200)에 결합되어 고정될 수 있으며, 제2전극 단자(250)는 발열체(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 제2전극 단자(250)는 제1전극 단자(150)에 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 제2전극 단자(250)는 제1전극 단자(150)에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 일례로, 제2전극 단자(250)는 발열체(200)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 제2전극 단자(250)는 제1전극 단자(150)에 끼워맞춤되어 탄성 결합될 수 있다. 즉, 제2전극 단자(250)를 제1전극 단자(150)에 압입하여 제2전극 단자(250)가 제1전극 단자(150)에 끼워지거나 삽입되어 탄성 결합됨으로써, 제1전극 단자(150)에 제2전극 단자(250)가 결합되었을 때 압입된 반대방향으로 쉽게 빠지지 않고 견고하게 결합될 수 있다.
가이드부재(210)는 발열체(200)에 결합될 수 있으며, 일례로 가이드부재(210)는 발열체(200)에 접합되어 고정될 수 있다. 가이드부재(210)는 한 쌍의 제1전극 단자(150) 및 한 쌍의 제2전극 단자(250)의 바깥쪽 전체를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있고, 가이드부재(210)의 측벽(211)은 히터 플레이트(100)의 실링홈(120) 내부에 삽입될 수 있다. 여기에서 가이드부재(210)의 측벽(211) 바깥쪽면은 실링홈(120)의 측벽(121) 안쪽면과 이격되게 배치될 수 있다.
실링부재(220)는 탄성재질로 형성될 수 있고, 실링부재(220)는 히터 플레이트(100)의 실링홈(120) 내부에 삽입되며, 실링부재(220)는 바깥쪽면이 실링홈(120)의 측벽(121)에 접촉될 수 있다. 그리고 실링부재(220)는 한 쌍의 제1전극 단자(150) 및 한 쌍의 제2전극 단자(250)의 바깥쪽을 전부 둘러싸는 형태로 형성되고, 실링부재(220)는 실링홈(120)의 측벽(121)과 가이드부재(210)의 측벽(211) 사이에 배치될 수 있다. 그리하여 실링부재(220)를 실링홈(120)에 삽입하여 조립한 상태에서 가이드부재(210)가 실링홈(120) 내부로 삽입되면, 가이드부재(210)의 측벽(211)이 실링부재(220)의 안쪽에 접촉되면서 삽입되어, 실링부재(220)가 실링홈(120)의 측벽(121)과 가이드부재(210)의 측벽(211) 사이에서 가압되어 밀착될 수 있다. 즉, 가이드부재(210)의 측벽(211)이 실링홈(120)의 내부로 삽입되는 방향인 두께방향에 수직인 측면방향으로 실링부재(220)가 눌려서, 가이드부재(210)의 측벽(211)과 실링홈(120)의 측벽(121) 사이가 밀폐될 수 있다. 이때, 가이드부재(210)에 의해 발열체(200)에 형성된 제2전극 단자(250)의 위치가 안내되어, 제1전극 단자(150)와 제2전극 단자(250)가 정확한 위치에서 서로 결합될 수 있다.
그리하여 전기적으로 연결되는 제1전극 단자(150)와 제2전극 단자(250)가 배치되는 부분인 실링홈(120)의 내부로 물이나 냉각수 등이 유입되지 않을 수 있다. 그리고 제1전극 단자(150)와 제2전극 단자(250)가 서로 끼워맞춤에 의해 견고하게 탄성 결합되므로, 실링부재(220)의 탄성에 의한 반발력 등에 의해서 제1전극 단자(150)와 제2전극 단자(250)가 서로 분리되지 않을 수 있다. 또한, 발열체(200) 및 가이드부재(210)를 두께방향으로 히터 플레이트(100)쪽으로 가압하지 않더라도, 실링부재(220)의 탄성에 의해 가이드부재(210)가 이탈되지 않을 수 있으며, 실링부재(220)를 밀착시키는 정도도 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 발열체의 절연파괴를 방지할 수 있고, 발열체와 집전판 간의 쇼트를 방지할 수 있으며, 연료전지의 절연 안전성 및 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실링부재(220)는 링 형상의 몸체(221) 및 몸체(221)에서 내측으로 돌출 형성된 실링돌기(222)를 포함할 수 있다. 실링돌기(222)는 몸체(221)에서 가이드부재(210)의 측벽(211)쪽을 향해 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 실링돌기(222)는 몸체(221)를 따라 몸체(221)의 전체에 걸쳐 연속되게 형성될 수 있다. 실링돌기(222)는 복수로 형성될 수 있으며, 복수의 실링돌기(222)는 두께방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그리하여 가이드부재(210)의 측벽(211)이 실링부재(220)의 내측으로 삽입될 때, 실링돌기(222)가 압축 변형되면서 가이드부재(210)가 삽입될 수 있어 조립이 용이할 수 있다.
또한, 실링부재(220)의 몸체(221)의 폭은 실링홈(120)의 측벽(121)과 가이드부재(210)의 측벽(211) 사이의 거리보다 작게 형성되고, 실링부재(220)의 몸체(221) 및 실링돌기(222)를 포함한 전체 폭은 실링홈(120)의 측벽(121)과 가이드부재(210)의 측벽(211)사이의 거리보다 크게 형성될 수 있다. 그리하여 실링돌기(222)가 압축 변형될 수 있는 공간이 확보될 수 있으며 가이드부재(210)를 실링부재(220)의 내측으로 삽입하기도 용이할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터의 실링부재의 고정구조를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 히터 플레이트(100)의 실링홈(120)에 연결되어 실링홈(120)의 바깥쪽에 오목하게 걸림홈(122)이 형성될 수 있고, 실링부재(220)는 몸체(221)에서 바깥쪽으로 후크 형태의 걸림부(223)가 연장 형성되어, 실링부재(220)의 걸림부(223)가 히터 플레이트(100)의 걸림홈(122)에 걸려서 결합될 수 있다. 그리하여 실링부재(220)가 실링홈(120)에 삽입된 상태에서 정확한 위치에 고정될 수 있으며, 실링부재(220)의 이탈이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터의 가이드부재의 고정구조를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 가이드부재(210)는 측벽(211) 및 플랜지(212)를 포함할 수 있고 걸림후크를 더 포함할 수 있다. 가이드부재(210)의 측벽(211)은 링 또는 실린더 형태로 형성될 수 있고, 측벽(211)의 상단에서 바깥쪽으로 플랜지(212)가 연장 형성될 수 있다. 그리고 일례로 가이드부재(210)는 플랜지(212)에서 바깥쪽으로 한 쌍의 걸림후크가 연장 형성될 수 있으며, 걸림후크는 플랜지(212)에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제1수평부(213), 제1수평부(213)의 끝에서 하측으로 연장 형성된 제1수직부(214), 및 제1수직부(214)의 끝에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제2수평부(215)를 포함할 수 있다. 또한, 히터 플레이트(100)의 실링홈(120)의 바깥쪽에는 가이드부재(210)의 걸림후크에 대응되는 걸림구멍(123)이 형성되어, 걸림후크가 걸림구멍(123)에 삽입되어 걸려서 결합될 수 있다. 여기에서 걸림후크 및 걸림구멍(123)의 위치 및 형태 등은 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 가이드부재(210)의 측벽(211) 하단은 히터 플레이트(100)의 실링홈(120) 바닥과 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 가이드부재(210)의 플랜지(212)의 하면은 실링부재(220)의 몸체(221)의 상단에 접촉되어 받쳐지고, 실링부재(220)의 몸체(221)의 하단은 실링홈(120)의 바닥에 닿아 받쳐질 수 있다. 그리하여 가이드부재(210)를 실링홈(120)에 삽입하여 조립할 때, 실링부재(220)의 몸체(221)가 눌리면서 가이드부재(210)의 걸림후크가 걸림구멍(123)에 걸려 결합되기 용이할 수 있다.
또한, 가이드부재(210)는 측벽(211) 내주면의 일측과 타측을 연결하는 격벽(216)이 형성될 수 있다. 일례로 격벽(216)은 서로 이웃하는 제2전극 단자(250)들 사이에 배치될 수 있다. 그리하여 격벽(216)에 의해 측벽(211)이 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 격벽(216)에 의해 서로 이웃하는 제2전극 단자(250)들이 구획되어 전기적인 절연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지용 엔드셀 히터는 발열체(200)의 두께방향 일면에 적층되어 발열체(200)와 면접촉되고 히터 플레이트(100)에 결합된 집전판(300)을 더 포함할 수 있다. 집전판(300)은 연료전지스택에서 발생되는 전기를 모아 전달할 수 있도록 하는 부분으로, 전기 전도성 재질인 금속판으로 형성될 수 있다. 그리고 집전판(300)에는 한 쌍의 집전 단자(310)가 돌출 형성될 수 있다. 일례로 히터 플레이트(100) 및 발열체(200)에는 집전 단자(310)에 대응되는 위치에 두께방향으로 양면을 관통하는 관통공이 형성될 수 있고, 집전판(300)은 발열체(200)의 두께방향 일면에 적층되며, 히터 플레이트(100)에 형성된 안치홈(140)에 집전판(300)이 삽입될 수 있다. 이때, 집전 단자(310)는 히터 플레이트(100) 및 발열체(200)에 형성된 관통공을 통과하여, 집전 단자(310)의 자유단이 히터 플레이트(100)의 두께방향 타면 쪽으로 돌출될 수 있다. 그리하여 집전판(300)이 히터 플레이트(100)에 결합되면서 발열체(200)를 히터 플레이트(100)쪽으로 밀착시킬 수 있다. 여기에서 가이드부재(210)가 존재하는 영역에서 발열체(200)는 집전판(300)과 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 가이드부재(210)가 존재하는 영역에서 발열체(200)와 집전판(300) 사이에는 이격된 간극이 형성될 수 있다. 그리하여 집전판(300)을 히터 플레이트(100)에 체결할 때 또는 연료전지용 엔드셀 히터를 연료전지스택에 조립하여 체겨할 때, 체결력이 가이드부재(210)에 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 실링부재(220)에 의한 밀폐력이 변하지 않을 수 있어 수밀성이 향상될 수 있다.
또한, 히터 플레이트(100)와 마주보는 발열체(200)의 면에는 실링패드(230)가 형성될 수 있으며, 실링패드(230)는 발열체(200)와 일체로 형성될 수 있다. 그리하여 실링패드(230)에 의해 발열체(200)와 히터 플레이트(100)의 사이가 밀폐될 수 있다.
또한, 일례로 한 쌍의 제1전극 단자(150) 중 하나는 복수의 탄성 돌기(151a)가 형성된 제1소켓(151)이고 다른 하나는 제1슬리브(152)일 수 있다. 그리고 한 쌍의 제2전극 단자(250) 중 하나는 제1소켓(151)에 삽입되어 결합되는 제2슬리브(252)이고 다른 하나는 제1슬리브(152)에 끼워져 결합되는 복수의 탄성 돌기(251a)가 형성된 제2소켓(251)일 수 있다. 여기에서 제1소켓(151)에 형성된 탄성 돌기(151a)들의 내측을 연결한 내경은 제2슬리브(252)의 외경보다 작게 형성되어, 제1소켓(151)에 제2슬리브(252)가 삽입되었을 때 탄성 돌기(151a)들에 의해 제1소켓(151)에 제2슬리브(252)가 견고하게 결합될 수 있다. 마찬가지로 제2소켓(251)에 형성된 탄성 돌기(251a)들의 내측을 연결한 내경은 제1슬리브(152)의 외경보다 작게 형성되어, 제2소켓(251)에 제1슬리브(152)가 삽입되었을 때 탄성 돌기(251a)들에 의해 제2소켓(251)에 제1슬리브(152)가 견고하게 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터는 히터 플레이트(100)의 두께방향 타면에 적층된 엔드 플레이트(400)를 더 포함할 수 있다. 엔드 플레이트(400)에는 공기가 유동되는 공기 채널 및 연료가 유동되는 연료 채널이 형성될 수 있으며, 공기 채널과 연통된 공기 유로가 형성될 수 있고 연료 채널과 연통된 연료 유로가 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 포함한 연료전지를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지(2000)는, 단위전지들이 적층되어 형성되며 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 공기 유로(1110) 및 연료 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및 연료전지스택(1100)에 결합되되 단위전지들 중 최외곽에 배치된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 연료전지(2000)는 반응셀들이 적층되어 형성된 연료전지스택(1100)에 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 형성될 수 있으며, 연료전지스택(1100)의 최외곽에 적층된 반응셀에 적층방향과 동일하게 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 밀착될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에 형성된 공기 유로(1110)와 연료 유로(1120)는 엔드셀 히터(1000)의 공기 유로(131)와 연료 유로(132)에 대응되도록 연결될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에는 공기 유로(1110)와 연료 유로(1120) 사이에 냉각 유로가 형성되어 단위전지들로 열교환매체(냉매)가 통과되어 단위전지들을 냉각시킬 수도 있다.
그리하여 연료전지스택을 구성하는 단위전지들이 적층되는 것과 동일하게 최외곽 반응셀의 외측에 엔드셀 히터를 적층하여 밀착되도록 결합하는 것만으로 연료전지스택에 엔드셀 히터를 설치할 수 있으며, 유로들의 연결을 위한 구조가 간단하여 엔드셀 히터의 설치가 매우 용이한 장점이 있다. 그리고 이와 같이 엔드셀 히터를 이용해 연료전지스택의 엔드셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 엔드셀 히터(1000)의 집전 단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400)를 더 포함할 수 있다. 그리고 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500)를 더 포함할 수 있다. 즉, 연료전지스택(1100)의 두께방향 양면에 각각 적층되도록 배치되는 2개의 엔드셀 히터(1000)의 두께방향 외측에 절연성 재질의 커버(1400)를 각각 배치하여, 체결부재(1500)를 이용해 2개의 커버(1400)와 2개의 엔드셀 히터(1000) 및 연료전지스택(1100)이 적층되는 방향으로 밀착되도록 결합되어 고정되도록 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
1000 : 연료전지용 엔드셀 히터
100 : 히터 플레이트, 120 : 실링홈, 121 : 측벽
122 : 걸림홈, 123 : 걸림구멍, 131 : 공기 유로
132 : 연료 유로, 140 : 안치홈, 150 : 제1전극 단자
151 : 제1소켓, 151a : 탄성 돌기, 152 : 제1슬리브
160 : 커넥터, 200 : 발열체, 210 : 가이드부재
211 : 측벽, 212 : 플랜지, 213 : 제1수평부
214 : 제1수직부, 215 : 제2수평부, 216 : 격벽
220 : 실링부재, 221 : 몸체, 222 : 실링돌기
223 : 걸림부, 230 : 실링패드, 250 : 제2전극 단자
251 : 제2소켓, 251a : 탄성 돌기, 252 : 제2슬리브
300 : 집전판, 310 : 집전 단자, 400 : 엔드 플레이트
2000 : 연료전지, 1100 : 연료전지스택
1110 : 공기 유로, 1120 : 연료 유로
1400 : 커버, 1500 : 체결부재

Claims (12)

  1. 오목하게 실링홈이 형성되고, 상기 실링홈의 내부로 제1전극 단자가 노출 형성된 히터 플레이트;
    상기 히터 플레이트의 두께방향 일면에 적층되고, 상기 제1전극 단자에 대응되어 결합되는 제2전극 단자가 형성된 발열체;
    상기 발열체에 결합되고, 상기 제1전극 단자 및 제2전극 단자의 바깥쪽을 둘러싸며 상기 히터 플레이트의 실링홈 내부에 측벽이 삽입된 가이드부재; 및
    상기 히터 플레이트의 실링홈 내부에 삽입되고, 상기 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이에 개재된 실링부재;
    를 포함하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는 탄성재질로 형성되고, 상기 실링부재는 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽이 서로 마주보는 방향으로 가압되어 밀착된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는 가이드부재의 측벽이 실링홈에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로 가압되어 밀착된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는 몸체 및 몸체에서 가이드부재의 측벽쪽으로 돌출 형성된 실링돌기를 포함하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실링돌기는 복수로 구비되고, 복수의 실링돌기는 실링홈의 깊이방향으로 서로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 실링부재의 몸체의 폭은 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이의 거리보다 작게 형성되고,
    상기 실링부재의 몸체 및 실링돌기를 포함한 전체 폭은 실링홈의 측벽과 가이드부재의 측벽 사이의 거리보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는 몸체에서 바깥쪽으로 걸림부가 연장 형성되고, 상기 히터 플레이트는 실링홈의 바깥쪽으로 상기 실링부재의 걸림부에 대응되는 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 측벽의 상단에서 바깥쪽으로 걸림후크가 형성되고, 상기 히터 플레이트는 실링홈의 바깥쪽에 상기 가이드부재의 걸림후크에 대응되는 걸림구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 걸림후크는 가이드부재의 측벽 상단에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제1수평부, 상기 제1수평부의 끝에서 하측으로 연장 형성된 제1수직부, 및 상기 제1수직부에서 바깥쪽으로 연장 형성된 제2수평부를 포함하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재의 측벽 하단은 상기 히터 플레이트의 실링홈 바닥과 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 측벽 내주면의 일측과 타측을 연결하는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발열체의 두께방향 일면에 적층되어 상기 발열체와 면접촉되고, 상기 히터 플레이트에 결합된 집전판을 더 포함하고,
    상기 가이드부재가 존재하는 영역에서 발열체는 상기 집전판과 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
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