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KR20250032545A - 터미널 체결 시스템 - Google Patents

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KR20250032545A
KR20250032545A KR1020230115500A KR20230115500A KR20250032545A KR 20250032545 A KR20250032545 A KR 20250032545A KR 1020230115500 A KR1020230115500 A KR 1020230115500A KR 20230115500 A KR20230115500 A KR 20230115500A KR 20250032545 A KR20250032545 A KR 20250032545A
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KR
South Korea
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terminal
fixed
fastening system
contact
heating resistor
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020230115500A
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English (en)
Inventor
채용하
장길상
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
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Priority to PCT/KR2024/011381 priority patent/WO2025048297A1/ko
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Abstract

본 발명은 엔드셀 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 면상발열체의 터미널과 터미널을 고정하는 아일렛의 체결 구조에 관한 것이다. 본 발명의 터미널 체결 시스템은 아일렛과 터미널 및 발열저항체 간의 결합을 추가로 지지하는 결합지지부를 포함함으로써, 외부 하중 또는 열피로로 인해 아일렛의 형태에 변형이 발생하더라도, 터미널과 발열 저항체 간의 접촉력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

터미널 체결 시스템{Terminal fastening system}
본 발명은 엔드셀 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 면상발열체의 터미널과 터미널을 고정하는 아일렛의 체결 구조에 관한 것이다.
연료전지 스택에 적용되는 엔드셀 히터는 저온시 연료전지 스택 내부의 물이 응결되어 수소 및 산소의 유동을 저해하는 현상을 방지하기 위해 냉시동 시 박형 히터를 통해 연료전지 스택을 직접 가열하여 기동 성능을 향상하기 위한 구성이다. 종래의 엔드셀 히터의 경우, 연료 전지 스택의 플레이트 단자 또는 셀 단부 플레이트를 포함하고, 각 플레이트를 가열하기 위해 스택에 의해 생성된 전압을 수신하여 엔드셀의 온도가 지정된 동결온도에 이를때까지 전력을 공급하는 발열체를 포함한다.기존 구조에서는 터미널과 발열저항체는 아일렛 압착방식으로 체결된다.
그러나, 이러한 아일렛 압착방식은 기계적으로 체결된 아일렛이 외부 하중 또는 열피로 내구 감소에 의한 체결강도가 감소할 수 있었고, 이에 따라 터미널과 발열저항체 사이 접촉력이 감소하여 불완전 접촉이 발생할 수 있었다. 이러한 불완전 접촉이 발생할 경우, 전력 전달 전달이 불완전해져 면상발열체의 구동에 문제가 발생할 수 있었고, 접촉부위에서 고전압 스파크가 발생할 가능성이 상승하여 화재 가능성이 상승한다는 문제점이 있었다.
미국 공개특허 10/662138 "Self -thawing fuel cell"(2005.03.17.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 아일렛과 터미널 및 발열저항체 간의 결합을 추가로 지지하는 결합지지부를 포함함으로써, 외부 하중 또는 열피로로 인해 아일렛의 형태에 변형이 발생하더라도, 터미널과 발열 저항체 간의 접촉력을 높일 수 있는 터미널 체결 시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터미널 체결 시스템은 면상 발열체의 발열 저항체를 관통하는 고정축과, 고정축의 양단에 연장형성되는 제 1 고정면과 제 2 고정면을 포함하는 고정지그, 일면이 발열 저항체의 일면에 접하여 적층되며, 발열저항체와 함께 고정축이 관통되어 위치가 고정되는 절연체를 적어도 하나 포함하는 절연부, 일면이 제 1 고정면과 접하고, 타면이 절연체와 접하여 위치가 고정되는 고정턱과, 고정턱으로부터 연장형성되는 연장부를 포함하는 터미널을 포함하고, 고정지그 또는 터미널에 구비되는 결합지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 고정면은, 고정축의 집전판 측 단부인 일단에서 연장형성되고, 고정턱 및 절연부와 면접촉하고, 제 2 고정면은 고정축의 타단에서 연장형성되며, 발열 저항체와 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합지지부는, 터미널과 절연체의 사이에 적층되는 제 1 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 절연체는, 고정턱과 접하는 영역에 형성되는 관통홀을 포함하고, 고정턱은 발열저항체의 일면에 직접 접하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합지지부는, 고정턱과 발열저항체의 사이에 적층되는 제 2 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 탄성체는, 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합지지부는, 제 1 고정면과 터미널의 사이에 적층되는 제 3 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합지지부는, 제 1 고정면에서 터미널 측으로 돌출형성되는 고정단차를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합지지부는, 고정턱의 말단에서 고정축의 연장방향으로 연장형성되되, 고정축의 외면과 대응되는 형상으로 형성되는 축방향 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 터미널 체결 시스템은 아일렛과 터미널 및 발열저항체 간의 결합을 추가로 지지하는 결합지지부를 포함함으로써, 외부 하중 또는 열피로로 인해 아일렛의 형태에 변형이 발생하더라도, 터미널과 발열 저항체 간의 접촉력을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 엔드셀 히터가 적용된 연료전지 스택을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 터미널 체결 시스템을 포함하는 엔드셀 히터와 집전판의 결합구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 1 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 2 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 2-1 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 2-2 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 3 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 터미널 체결 시스템의 제 4 실시 예를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)과 터미널 체결 시스템(1000)의 제 1 실시 예에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연료전지(C)의 양단에 부착되는 필름형 발열체인 엔드셀 히터(10)에 관한 것으로서, 엔드셀 히터(10)는 연료전지(C)의 양단에 구비되어 연료전지(C) 스택의 전력을 외부로 전송하는 알루미늄 플레이트인 집전판(20)과 결합될 수 있고, 연료전지(C)의 스택 운전조건에 따라 스택을 히팅할 수 있다.
이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)은 상술한 엔드셀 히터(10)에 적용될 수 있고, 고정지그(100)와 터미널(300)을 포함할 수 있다. 이 때, 집전판(20)에 수분이 유입되었을 시에도 터미널(300)-리셉터클부에 수분이 유입되는 것을 방지하기 위해 엔드셀 히터(10)의 커넥터는 수밀커넥터로 수밀이 보장될 수 있다. 또한, 엔드셀 히터(10)는 커넥터 장착부와 중첩되는 영역에서 히터 패턴을 증대하고, 수밀 커넥터 보스부를 포함하여 집전판(20)에 장착될 시 히터 파손을 방지할 수 있다. 집전판(20)은 히터플레이트에 형성된 "ㄴ"자 슬롯에 끼워지는 단차부에 의해 고정되며, 또한 집전판(20)의 일단은 연료전지 스택의 엔드플레이트와 결합부에 스냅링을 통해 고정된다.
보다 자세히, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정지그(100)는 면상 발열체의 발열 저항체(H)를 관통하는 고정축(110)과, 고정축(110)의 양단에 연장형성되는 제 1 고정면(120)과 제 2 고정면(130)을 포함할 수 있고, 터미널(300)은 스냅단자 타입일 수 있고, 일면이 제 1 고정면(120)과 접하고, 타면이 절연체(200)와 접하여 위치가 고정되는 고정턱(310)과, 고정턱(310)으로부터 연장형성되는 연장부(320)를 포함할 수 있다. 연장부(320)는 집전판(20)의 단자에 끼워져 전기적, 기계적으로 결합될 수 있다. 고정지그(100)에 의해 위치가 고정되어 집전판(20)의 단자와 결합할 수 있다.
이 때, 제 1 고정면(120)은, 고정축(110)의 집전판(20) 측 단부인 일단에서 연장형성될 수 있고, 고정턱(310) 및 후술할 절연부와 면접촉할 수 있다. 또한, 제 2 고정면(130)은 타단에서 연장형성될 수 있으며, 발열 저항체(H)와 면접촉하여 발열 저항체(H)의 위치를 지지할 수 있다. 이에 따라 발열 저항체(H)는 터미널(300)과 아일렛으로 연결되며, 전기적&기계적으로 체결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)은 절연부를 포함할 수 있다. 절연부는 절연체(200)를 적어도 하나 포함할 수 있다. 절연체(200)의 기본 형태에서, 절연체(200)는 일면이 발열 저항체(H)의 일면에 접하여 적층되며, 타면이 고정턱(310)과 제 1 고정면(120)에 접하고, 발열 저항체(H)와 함께 고정축(110)이 관통됨으로써 위치가 고정될 수 있다. 또한, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)은 절연체(200)를 하나 더 포함할 수 있고, 절연체(200)는 고정축(110)에 끼워지지 않고, 제 2 고정면(130)과 접하도록 적층될 수 있다. 다수의 절연체(200)를 포함하는 절연부를 포함함으로써, 발열 저항체(H)가 외부와 절연될 수 있다.
또한, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)은 고정지그(100) 또는 터미널(300)에 구비되는 결합지지부를 포함할 수 있다. 결합 지지부를 포함함으로써, 외부 하중 또는 열피로로 인해 고정지그(100)의 형태에 변형이 발생하더라도, 터미널(300)과 발열 저항체(H) 간의 접촉력을 높일 수 있다. 결합지지부는, 도 3에 도시된 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 1 실시 예에서, 터미널(300)과 절연체(200)의 사이에 적층되는 제 1 탄성체(410)를 포함할 수 있다.
제 1 탄성체(410)는 평편한 오링 형태의 탄성체로, 고정축(110)에 중심의 홀이 관통되어 절연체(200)의 타면에 적층될 수 있다. 이 때, 고정지그(100)와 터미널(300)을 결합할 시, 제 1 탄성체(410)가 터미널(300)과 절연체(200)로 인해 충분히 압착되도록 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 제 1 탄성체(410)가 터미널(300)의 고정턱(310)과 절연체(200) 사이에 복원력을 가할 수 있고, 외부하중 또는 열피로로 인해 고정축(110)의 길이가 연장되더라도, 제 1 탄성체(410)가 터미널(300)과 절연체(200)를 압착하여 고정시킬 수 있다.
이하로, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 2 실시 예와, 그 세부 실시 예에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 2 실시 예에서, 절연체(200)는 고정턱(310)과 접하는 영역에 형성되는 관통홀(210)을 포함할 수 있다. 이에 따라 고정턱(310)은 발열 저항체(H)의 일면에 직접 접할 수 있다. 본 발명의 제 2 실시 예를 적용함으로써 터미널(300)이 직접적으로 발열 저항체(H)와 접촉될 수 있고, 터미널(300)과 발열 저항체(H) 간의 접촉면적이 증가할 수 있다. 또한 외부 하중 또는 열피로에 의해 고정지그(100)의 형상이 변화하여 접촉강도가 감소하더라도, 접촉면적이 유지될 수 있어, 전력 송수신이 원활하게 이루어질 수 있다.
더 나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 터미널 체결 시스템(1000)의 제 2 ??1 실시 예에서, 절연체(200)는 고정턱(310)과 접하는 영역에 형성되는 관통홀(210)을 포함할 수 있고, 결합지지부는, 고정턱(310)과 발열 저항체(H)의 사이에 적층되는 제 2 탄성체(420)를 포함할 수 있다. 제 2 탄성체(420)는 평편한 오링 형태의 탄성체로, 고정축(110)에 중심의 홀이 관통되어 발열 저항체(H)와 접하도록 적층될 수 있다. 제 2 탄성체(420)는, 절연물질을 포함하여 절연부의 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 고정지그(100)와 터미널(300)을 결합할 시, 제 2 탄성체(420)가 터미널(300)과 절연체(200)로 인해 충분히 압착되도록 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 제 2 탄성체(420)가 터미널(300)의 고정턱(310)과 절연체(200) 사이에 복원력을 가할 수 있고, 외부하중 또는 열피로로 인해 고정축(110)의 길이가 연장되더라도, 제 2 탄성체(420)가 터미널(300)과 발열 저항체(H)를 압착하여 고정시킬 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 터미널 체결 시스템(1000)의 제 2 2-실시 예에서, 절연체(200)는 고정턱(310)과 접하는 영역에 형성되는 관통홀(210)을 포함할 수 있고, 결합지지부는, 제 1 고정면(120)과 터미널(300)의 사이에 적층되는 제 3 탄성체(440)를 포함할 수 있다. 제 3 탄성체(440)는 평편한 오링 형태의 탄성체로, 고정축(110)에 중심의 홀이 관통되어 제 1 고정면(120) 및 터미널(300)과 접하도록 적층될 수 있다. 이에 따라 터미널(300)이 직접적으로 발열 저항체(H)와 접촉될 수 있고, 터미널(300)과 발열 저항체(H) 간의 접촉면적이 증가할 수 있고, 뿐만 아니라, 제 3 탄성체(440)가 터미널(300)과 제 1 고정면(120)을 복원력으로 압착함으로써 터미널(300)의 위치를 안정적으로 고정할 수 있다.
이하로, 도 7을 참조하여 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 3 실시 예에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 3 실시 예에서, 결합지지부는, 제 1 고정면(120)에서 터미널(300) 측으로, 즉 고정축(110)과 평행한 방향으로 돌출형성되는 고정단차(430)를 포함할 수 있다. 고정단차(430)는 고정축(110)과 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 제 1 고정면(120)에 일체로 형성될 수 있다. 고정단차(430)는 제 1 고정면(120)의 외곽 또는 내곽에 형성될 수 있다. 고정단차(430)를 포함함으로써, 외부 하중 또는 열피로에 의해 고정지그(100)의 고정축(110)의 길이가 연장되더라도 고정단차(430) 또한 연장될 수 있고, 제 1 고정면(120)이 터미널(300)을 절연체(200)의 타면에 압착시키는 힘을 유지할 수 있다.
이하로, 도 8을 참조하여 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 4 실시 예에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터미널 체결 시스템(1000)의 제 4 실시 예에서, 결합 지지부는고정턱(310)의 말단에서 고정축(110)의 연장방향으로 연장형성되되, 고정축(110)의 외면과 대응되는 형상의 홀이 중심에 형성되는 축방향 지지부(450)를 포함할 수 있다. 축방향 지지부(450)를 포함함으로써, 터미널(300)과 발열 저항체(H) 간의 접촉면적이 증가할 수 있다. 또한 외부 하중 또는 열피로에 의해 고정지그(100)의 형상이 변화하여 접촉강도가 감소하더라도, 접촉면적이 유지될 수 있어, 전력 송수신이 원활하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 터미널 체결 시스템
100 : 고정지그
110 : 고정축
120 : 제 1 고정면
130 : 제 2 고정면
200 : 절연체
210 : 관통홀
300 : 터미널
310 : 고정턱
320 : 연장부
410 : 제 1 탄성체
420 : 제 2 탄성체
430 : 고정단차
440 : 제 3 탄성체
450 : 축방향 지지부
10 : 엔드셀 히터
20 : 집전판
C : 연료전지
H : 발열 저항체

Claims (9)

  1. 면상 발열체의 발열 저항체를 관통하는 고정축과, 상기 고정축의 양단에 연장형성되는 제 1 고정면과 제 2 고정면을 포함하는 고정지그;
    일면이 상기 발열 저항체의 일면에 접하여 적층되며, 상기 발열저항체와 함께 상기 고정축이 관통되어 위치가 고정되는 절연체를 적어도 하나 포함하는 절연부;
    일면이 상기 제 1 고정면과 접하고, 타면이 상기 절연체와 접하여 위치가 고정되는 고정턱과, 상기 고정턱으로부터 연장형성되는 연장부를 포함하는 터미널;을 포함하고,
    상기 고정지그 또는 상기 터미널에 구비되는 결합지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 고정면은,
    상기 고정축의 집전판 측 단부인 일단에서 연장형성되고, 상기 고정턱 및 상기 절연부와 면접촉하고,
    상기 제 2 고정면은 상기 고정축의 타단에서 연장형성되며, 상기 발열 저항체와 면접촉하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결합지지부는,
    상기 터미널과 상기 절연체의 사이에 적층되는 제 1 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    상기 고정턱과 접하는 영역에 형성되는 관통홀을 포함하고,
    상기 고정턱은 상기 발열저항체의 일면에 직접 접하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 결합지지부는,
    상기 고정턱과 상기 발열저항체의 사이에 적층되는 제 2 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 탄성체는,
    절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 결합지지부는,
    상기 제 1 고정면과 상기 터미널의 사이에 적층되는 제 3 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 결합지지부는,
    상기 제 1 고정면에서 상기 터미널 측으로 돌출형성되는 고정단차를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 결합지지부는,
    상기 고정턱의 말단에서 상기 고정축의 연장방향으로 연장형성되되, 상기 고정축의 외면과 대응되는 형상으로 형성되는 축방향 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 체결 시스템.
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