KR101040815B1 - 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치 - Google Patents

원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치 Download PDF

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Abstract

공정 수율을 높이고 작업 시간을 단축할 수 있는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치가 제공된다. 매니폴드 장치는 유체 유입을 위한 개구부를 구비하는 몸체와, 몸체 내에 구비되며 개구부로 유입된 유체를 복수의 채널들로 분배하는 매니폴드부와, 복수의 채널들에 각각 연결되며 몸체의 외부로 각각 돌출되고 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 포트들을 포함한다.
고체산화물 연료전지, 원통형, 매니폴드, 브레이징, 튜브형 포트, 열차단부

Description

원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치{Manifold Device for Tube Type Solid Oxide Fuel Cell}
본 발명은 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치에 관한 것이다.
원통형 고체산화물 연료전지는 평판형 고체산화물 연료전지에 비해 전지 수명, 열싸이클, 가압운전성 등이 우수하다. 원통형 고체산화물 연료전지를 이용하여 원하는 출력의 발전 시스템을 제조하기 위해서는 복수의 원통형 셀들을 적절히 배열 또는 적층하여 번들, 모듈 또는 스택을 구성해야 한다.
예를 들면, 수백 개의 원통형 셀들로 이루어진 스택을 제조하기 위해, 먼저 수 개 내지 수십 개의 원통형 셀들을 1열 또는 2열 정도로 나열 또는 적층한 번들을 준비하고, 준비된 복수의 번들들을 나열 또는 적층하여 모듈 또는 스택을 제조하게 된다. 번들 또는 스택에는 각 원통형 셀들에 연료 또는 산화제를 단일 공급로를 통해 분배 공급하기 위한 매니폴드가 구비될 수 있다.
본 발명은 원통형 셀과 매니폴드의 브레이징 접합시 작업 시간을 단축하고 브레이징 공정 수율을 높일 수 있는 매니폴드 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 유체 유입을 위한 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체; 매니폴드 몸체 내에 구비되며 개구부로 유입된 유체를 복수의 채널들로 분배하는 매니폴드부; 및 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 각 채널에 유체소통 가능하게 연결되며, 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 유체 유출을 위한 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체; 매니폴드 몸체 내에 구비되며 복수의 채널들로 유입된 유체를 개구부로 유출하는 매니폴드부; 및 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 각 채널에 유체소통 가능하게 연결되며, 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 유체 유입을 위한 제1 개구부 및 유체 유출을 위한 제2 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체; 매니폴드 몸체 내에 구비되며 제1 개구부로 유입된 유체를 복수의 제1 채널들로 분배하는 제1 매니폴드부; 몸체 내 에 구비되며 복수의 제2 채널들로 유입된 유체를 제2 개구부로 유출하는 제2 매니폴드부; 및 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 각 제1 채널과 각 제2 채널에 유체소통 가능하게 연결되며, 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 열차단부는 매니폴드 몸체에 접하는 측면에 위치한 제1 홈을 포함할 수 있다. 열차단부는 제1 홈에 삽입되는 단열재를 더 포함할 수 있다. 제1 홈은 튜브형 포트의 중공부를 링 형상으로 감싸도록 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 열차단부는 제1 홈에 더하여 튜브형 포트의 외표면에 위치한 제2 홈을 더 포함할 수 있다. 열차단부는 제2 홈에 삽입되는 단열재를 더 포함할 수 있다. 제2 홈은 튜브형 포트의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리를 링 형태로 감소시키도록 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 열차단부는 튜브형 포트의 외표면에 위치한 측면홈을 포함할 수 있다. 열차단부는 측면홈에 삽입되는 단열재를 더 포함할 수 있다. 측면홈은 서로 이격된 상부 측면홈과 하부 측면홈을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 측면홈들은 튜브형 포트의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 그 측벽 두께를 감소시키도록 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 열차단부는 튜브형 포트 내부에 위치한 내부홈을 포함할 수 있다. 열차단부는 내부홈에 삽입되는 단열재를 더 포함할 수 있다. 내부홈은 튜브형 포트의 중공부를 링 형상으로 감싸도록 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 매니폴드 포트에서 몸체로 흘러나가는 열손실을 감소시킴으로써 매니폴드와 원통형 셀의 접합부에서 용가재 전체가 빠르게 용융될 수 있도록 하며, 그것에 의해 브레이징 작업 불량을 감소시키고, 브레이징 작업 시간을 단축할 수 있다. 즉, 브레이징 수율을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 게재될 수도 있다. 또한, 두 구성요소가 연결되었다는 것은 직접적인 연결뿐만 아니라 또 다른 구성요소를 게재한 연결도 포함한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 매니폴드 장치(1a)는 몸체(10a), 매니폴드부(20a), 복수의 포트들(30), 및 열차단부(40)를 구비한다.
몸체(10a)는 유체 유입을 위한 개구부(11)를 구비한다. 매니폴드부(20a)는 몸체(10a) 내에 구비되며, 개구부(11)로 유입된 유체를 단일 유체 흐름에서 복수의 유체 흐름으로 분배하는 복수의 채널들(21a, 22a)을 구비한다.
복수의 포트들(30)은 복수의 채널들(21a, 22a)에 각각 연결되는 제1 포트(130a) 및 제2 포트(130b)를 구비한다. 각 포트는 몸체(10a)의 외표면에서 외부로 돌출되는 튜브 형상을 구비한다.
열차단부(40)는 포트(30)와 원통형 고체산화물 연료전지를 브레이징 접합할 때 접합부에서 몸체(10a)측으로 빠져나가는 열을 감소시킬 수 있도록 구비된다. 열차단부(40)는 도 3을 참조하여 후술하는 열차단부와 실질적으로 동일하다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 매니폴드 장치(1b)는 몸체(10b), 매니폴드부(20b), 복수의 포트들(30), 및 열차단부(40)를 구비한다.
몸체(10b)는 유체 유출을 위한 개구부(12)를 구비한다. 매니폴드부(20b)는 몸체(10b) 내에 구비되며, 복수의 채널들(21b, 22b)을 구비한다. 매니폴드부(20b)는 복수의 채널들(21b, 22b)로 유입된 유체를 복수의 유체 흐름에서 단일 유체 흐름으로 통합하여 개구부(12)로 방출하도록 구비된다.
복수의 포트들(30)은 복수의 채널들(21b, 22b)에 각각 연결되는 제1 포트(130a) 및 제2 포트(130b)를 구비한다. 각 포트(30)는 몸체(10b)의 외표면에서 외부로 돌출되는 튜브 형상을 구비한다.
열차단부(40)는 포트(30)와 원통형 고체산화물 연료전지를 브레이징 접합할 때 접합부에서 몸체(10b)측으로 빠져나가는 열을 감소시킬 수 있도록 구비된다. 열차단부(40)는 도 3을 참조하여 후술하는 열차단부와 실질적으로 동일하다.
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 매니폴드 장치(2)는 몸체(10), 제1 매니폴드부(20a), 제2 매니폴드부(20b), 복수의 포트들(30), 및 열차단부(40)를 구비한다.
몸체(10)는 유체 유입을 위한 제1 개구부(11) 및 유체 유출을 위한 제2 개구부(12)를 구비한다. 제1 매니폴드부(20a)는 몸체(10) 내에 구비되며, 개구부(11)로 유입된 유체를 단일 유체 흐름에서 복수의 유체 흐름으로 분배하는 복수의 제1 채널들(21a, 22a)을 구비한다. 제2 매니폴드부(20b)는 몸체(10) 내에 구비되며, 복수의 제2 채널들(21b, 22b)을 구비한다. 제2 매니폴드부(20b)는 복수의 제2 채널들(21b, 22b)로 유입된 유체를 복수의 유체 흐름에서 단일 유체 흐름으로 통합하여 제2 개구부(12)로 방출하도록 구비된다. 제1 매니폴드부(20a)와 제2 매니폴드부(20b)는 몸체(10) 내에서 2층 구조를 가질 수 있다.
복수의 포트들(30)은 제1 채널들(21a, 22b) 각각 및 제2 채널들(21b, 22b) 각각에 공통 연결되는 제1 포트(130a) 및 제2 포트(130b)를 구비한다. 각 포트(30)는 매니폴드 몸체(10)와 원통형 셀을 연결하는 연결부에 대응한다. 각 포트(30)는 몸체(10)의 외표면에서 외부로 돌출되는 튜브 형상을 구비한다. 각 제1 채널과 각 제2 채널에 공통 연결되는 각 포트(30)에 대하여는 아래에서 좀더 상세히 설명될 것이다.
열차단부(40)는 각 포트(30)에 구비되며 몸체(10)에 인접한 포트 일부분이 제거된 절개부 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 열차단부(40)는 포트(30)의 중공부를 링 형태로 둘러싸며 튜브형 포트(30)의 외경 또는 두께를 감소시키는 절개부로 형성될 수 있다. 이때, 포트(30)의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 두께는 열차단부(40)에 의해 약 1/2 이하로 감소될 수 있다. 절개부에는 공기층이 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 열차단부(40)는 포트 일부분이 제거된 부분에 포트(30)보다 열전도성이 낮은 재료가 충진된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 열차단부(40)는 전술한 절개부에 단열재가 삽입된 단열층으로 형성될 수 있다. 단열재로는 파이버글라스, 폴리우레탄 등이 이용될 수 있다.
전술한 열차단부(40)에 대하여는 아래에서 좀더 상세히 설명될 것이다.
도 4는 일 실시예의 매니폴드 장치와 원통형 셀들의 브레이징 접합 공정을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 5는 도 4의 접합 부분에 대한 개략적인 확대 부분 정면도이다. 도 5에서는 도시의 편의상 유도 코일을 점선으로 나타내었다. 도 7은 본 실시예의 매니폴드 장치에 결합가능한 원통형 고체산화물 연료전지 셀을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 매니폴드 장치(2a)의 각 포트(30a)에는 원통형 셀(100)이 결합된다. 포트(30a)와 원통형 셀(100)의 접합에는 브레이징(brazing)이 이용될 수 있다.
브레이징은 예를 들어 450℃ 이상의 온도에서 접합하고자 하는 두 모재들(base materials)의 용융점 이하에서 용가재(filler metal)를 첨가하여 두 모재들을 접합하는 방법을 말한다. 브레이징은 기본적으로 모재들에 악영향을 미치지 않으면서 동종 금속들이나 이종 금속들의 접합이 가능하다.
브레이징 접합 공정에서 두 모재들의 접합부(120)가 브레이징 온도에 이르면, 모재들의 접합부(120)에 부가된 용가재(미도시)는 녹아 모세관 현상(capillary action)에 의해 모재들의 접합간격(joint gap) 사이로 흘러들어가서 모재들과 금속학적 결합된다.
용가재로는 모재들과 친화력이 좋은 재료가 이용된다. 친화력의 정도를 나타내는 성질은 모재들에 대한 용가재의 젖음성(wetting)으로 표현할 수 있다. 예를 들면, 용가재로는 BAu 계열, BAlSi 계열, BNi 계열, BMg 계열 등의 재료가 이용될 수 있다.
한편, 용가재가 브레이징해야 할 모재들과 젖음성이 나쁘면 접합이 제대로 이루어지지 않는다. 또한, 모재들 간의 접합간격이 크거나 용가재가 완전히 용융되지 않으면 모재들 사이에 용가재가 완전히 충진되지 않고, 그것에 의해 불완전한 접합 또는 블레이징 접합 불량이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 모재들에 악영향이 미치지 않도록 유도 브레이징(induction brazing) 방법을 이용한다. 유도 브레이징은 모재들의 접합 부위만 국부적으로 온도를 올리는 방식이다. 유도 브레이징을 이용하면, 원통형 고체산화물 연료전지 셀(100)이 고온에 노출될 때, 원통형 셀(100)에서 입자 성장에 의한 다공 성(porosity)이 변화하는 것을 방지할 수 있다.
원통형 셀(100)은, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 중공부(102)를 가지고 튜브형 지지체를 형성하는 제1 전극(112), 제1 전극(112)의 외표면에 순차적층되는 전해질층(114) 및 제2 전극(116)을 구비할 수 있다. 제1 전극(112)은 애노드일 수 있고, 제2 전극(116)은 캐소드일 수 있다. 전해질은 프로톤 또는 산소 이온을 전도하는 이온 전도성 고분자일 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 매니폴드 장치는 또한 각 포트(30a)의 내측에 열차단부(40)를 구비함으로써, 금속성 매니폴드 본체(10)로 브레이징 열에너지가 쉽게 빠져나가는 것을 방지하고, 그것에 의해 브레이징 공정의 시간을 단축하고 수율을 향상시킨다. 이러한 열차단부(40a)와 그 변형예에 대하여 아래에서 좀더 상세히 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 매니폴드 장치를 설명하기 위한 부분 단면도이다. 도 7의 단면은 도 5의 접합 부분의 단면에 대응할 수 있다.
도 7을 참조하면, 매니폴드 장치(2)는 매니폴드 몸체(10), 매니폴드 몸체(10)의 내부에 구비되는 제1 및 제2 매니폴드부들(20a, 20b), 매니폴드 몸체(10)에 연결되는 복수의 튜브형 포트들(30a)을 구비한다. 각 포트(30a)에는 원통형 셀(100)의 길이 방향에서의 일단(101b)이 각각 연결된다. 원통형 셀(100)의 길이 방향에서의 타단(도 4의 101a 참조)은 소정의 덮개에 의해 폐쇄될 수 있다.
본 실시예의 매니폴드 장치(2)는 포트(30a)와 원통형 셀(100)을 유도 브레이징 접합할 때 열차단부(40a)에 의해 포트(30a)와 원통형 셀(100)의 접합부(도 5의 120 참조)에 가해지는 열이 매니폴드 몸체(10)로 쉽게 빠져나가는 것을 방지한다. 브레이징 접합된 포트(30a)와 원통형 셀(100) 사이에는 용가재(미도시)가 채워져 있다.
본 실시예에서, 열차단부(40a)는 매니폴드 몸체에 인접하게 배치된 측면에 절개부 또는 홈 형태로 구비된다. 열차단부(40a)는 튜브형 포트(30a)의 중공부를 링 형태로 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 또 다른 측면에서, 열차단부(40a)에는 단열재가 삽입될 수 있다.
본 실시예의 매니폴드 장치(2)에는 제1 매니폴드부(20a)의 제1 채널들(21a, 22a)에 각각 연결되며 제1 채널들(21a, 22a)을 제2 채널들(21b, 22b)을 가로질러 매니폴드 몸체(10)의 외측으로 (예컨대, 원통형 셀(100)의 중공부를 길이방향으로) 연장하는 채널연장부(110)가 결합될 수 있다. 채널연장부(110)는 포트(30a)와 원통형 셀(100)의 접합 전에 제1 채널들(21a, 22a)에 각각 유체소통 가능하게 연결될 수 있다. 채널연장부(110)는 셀(100)에 연료 또는 산화제를 공급하는 양단 개방형 배관일 수 있다.
두 개의 원통형 셀들(100)을 구비하는 고체산화물 연료전지 번들은 연료와 산화제의 전기화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다. 예를 들어 연료는 매니폴드 장치(2)의 제1 매니폴드부(20a)의 제1 채널들을 통해 분배되고 제1 채널에 연결된 채널연장부(110)에 의해 각 셀(100)의 타단(도 4의 101a 참조)에서부터 셀(100)의 중공부를 통해 제1 전극에 공급될 수 있다. 그리고, 연료는 포트(30a)의 중공부에서 채널연장부(110)의 외표면을 따라 제2 매니폴드부(20b)의 제2 채널들(21b, 22b) 을 통해 매니폴드 몸체(10)의 외부로 방출될 수 있다. 산화제는 튜브형 제1 전극 외표면 상에 전해질을 게재하고 적층된 제2 전극에 공급될 수 있다.
연료로는 순수 수소, 석탄가스, 천연가스, 매립지가스, 메탄올, 휘발유 등의 다양한 연료가 이용될 수 있다. 산화제로는 순수 산소 가스나 대기 중의 산소 분자가 이용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8h는 일 실시예의 매니폴드 장치에 채용가능한 포트들의 개략적인 단면도들이다.
도 8a를 참조하면, 본 실시예의 매니폴드 장치의 포트(30b)는 중공부(31)를 가진 튜브 형태를 구비하며, 원통형 셀의 일단(도 7의 101b 참조)이 삽입되며 원통형 셀과 브레이징 접합부를 형성하는 접속부(32)를 구비한다. 또한, 포트(30b)는 브레이징 공정시 접속부(32)에서 매니폴드 몸체와 접하는 측면으로 전도되는 열을 차단하기 위해 열차단부를 구비한다.
본 실시예의 열차단부는 포트(30b)의 접속부(32)와 마주하며 매니폴드 몸체에 인접하게 배치되는 측면(34)에 형성된 제1 홈(140a)과, 포트(30b)의 외표면에 형성된 제2 홈(40b)을 구비한다. 제2 홈(40b)은 튜브형 포트(30b)의 대응 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 그 측벽 두께를 감소시킨 형태로 형성된다.
또 다른 실시예의 포트(230b)에서는, 도 8b에 도시한 바와 같이, 전술한 제1 홈(140a)과 제2 홈(40b)에 단열재를 삽입한 열차단부(241b, 242b)를 구비할 수 있다. 단열재가 삽입된 열차단부(241b, 242b)를 이용하면, 홈 내부에 공기층을 구비하는 전술한 열차단부(140a, 40b)에 비해 단열 효과를 높일 수 있다.
도 8c를 참조하면, 본 실시예의 매니폴드 장치의 포트(30c)는 열차단부로서 그 튜브형 몸체의 측면 외표면에 형성된 측면홈(40c)을 구비한다. 측면홈(40c)은 튜브형 포트(30c)의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 그 측벽 두께를 감소시키도록 형성된다.
또 다른 실시예의 포트(230c)에서는, 도 8d에 도시한 바와 같이, 전술한 측면홈(40c)에 단열재를 삽입한 열차단부(240c)를 구비할 수 있다.
도 8e를 참조하면, 본 실시예의 매니폴드 장치의 포트(30d)는 열차단부로서 그 측면 외표면에 소정 간격으로 서로 이격되어 형성된 상단 측면홈(40d) 및 하단 측면홈(140d)을 구비한다. 상단 및 하단 측면홈들(40d, 140d)은 튜브형 포트(30d)의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 그 측벽 두께를 감소시키며, 포트(30d)의 중공부(31)를 링 형태로 둘러싸도록 형성된다.
또 다른 실시예의 포트(230d)에서는, 도 8f에 도시한 바와 같이, 전술한 상단 및 하단 측면홈들(40d, 140d)에 단열재를 각각 삽입한 열차단부(241d, 242d)를 구비할 수 있다.
도 8g를 참조하면, 본 실시예의 매니폴드 장치의 포트(30e)는 열차단부로서 그 측벽 내부에 내부홈(40e)을 구비한다. 내부홈(40e)은 소정 폭을 가지고 튜브형 포트(30e)의 중공부(31)를 링 형태로 둘러싸도록 형성된다.
또 다른 실시예의 포트(230e)에서는, 도 8h에 도시한 바와 같이, 전술한 내부홈(40e)에 단열재를 삽입한 열차단부(240e)를 구비할 수 있다.
전술한 실시예들에 따른 매니폴드 장치의 각 포트는 접속부(32)에서 한쪽 측 면(34)으로 향하는 열 에너지의 전달 면적을 감소시키고, 및/또는 열 에너저의 전달 길이를 연장시킴으로써 브레이징 접속부위에서 매니폴드 몸체쪽으로 발산되는 브레이징 열에너지를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 다른 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도.
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 매니폴드 장치의 개략적인 구성도.
도 4는 일 실시예의 매니폴드 장치와 원통형 셀들의 브레이징 접합 공정을 설명하기 위한 개략적인 사시도.
도 5는 도 4의 접합 부분에 대한 개략적인 확대 부분 정면도.
도 6은 본 실시예의 매니폴드 장치에 결합가능한 원통형 고체산화물 연료전지 셀을 설명하기 위한 개략적인 부분 단면도.
도 7은 일 실시예에 따른 매니폴드 장치를 설명하기 위한 부분 단면도.
도 8a 내지 도 8h는 일 실시예의 매니폴드 장치에 채용가능한 포트들의 개략적인 단면도들.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1a, 1b, 2 : 매니폴드 장치
10, 10a, 10b : 매니폴드 몸체
20a, 20b : 매니폴드부
30, 30a ~ 30e, 230b ~ 230e : 포트
40, 40a ~ 40e, 140a, 140d, 241b, 242b, 240c, 241d, 242d, 240e: 열차단부
100 : 셀

Claims (16)

  1. 유체 유입을 위한 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체;
    상기 매니폴드 몸체 내에 구비되며 상기 개구부로 유입된 유체를 복수의 채널들로 분배하는 매니폴드부; 및
    상기 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 상기 각 채널에 유체소통 가능하게 각각 연결되며, 상기 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  2. 유체 유출을 위한 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체;
    상기 매니폴드 몸체 내에 구비되며 복수의 채널들로 유입된 유체를 상기 개구부로 유출하는 매니폴드부; 및
    상기 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 상기 각 채널에 유체소통 가능하게 각각 연결되며, 상기 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  3. 유체 유입을 위한 제1 개구부 및 유체 유출을 위한 제2 개구부를 구비하는 매니폴드 몸체;
    상기 매니폴드 몸체 내에 구비되며 상기 제1 개구부로 유입된 유체를 복수의 제1 채널들로 분배하는 제1 매니폴드부;
    상기 몸체 내에 구비되며 복수의 제2 채널들로 유입된 유체를 상기 제2 개구부로 유출하는 제2 매니폴드부; 및
    상기 매니폴드 몸체의 외표면에서 외부로 각각 돌출되는 튜브형 몸체를 구비하고, 상기 각 제1 채널과 상기 각 제2 채널에 유체소통 가능하게 각각 연결되며, 상기 튜브형 몸체의 일부분을 점유하는 열차단부를 각각 구비하는 복수의 튜브형 포트들을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 매니폴드 몸체에 접하는 측면에 위치한 제1 홈을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 제1 홈에 삽입되는 단열재를 더 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 홈은 상기 튜브형 포트의 중공부를 링 형상으로 감싸도록 구비되는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 튜브형 포트의 외표면에 위치한 제2 홈을 더 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 제2 홈에 삽입되는 단열재를 더 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 홈은 상기 튜브형 포트의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리를 링 형태로 감소시키는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 튜브형 포트의 외표면에 위치한 측면홈을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 측면홈에 삽입되는 단열재를 더 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측면홈은 서로 이격된 상부 측면홈과 하부 측면홈을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 측면홈들은 상기 튜브형 포트의 단면 중심점에서 외주면까지의 거리 또는 그 측벽 두께를 감소시키도록 구비되는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 튜브형 포트 내부에 위치한 내부홈을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열차단부는 상기 내부홈에 삽입되는 단열재를 더 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 내부홈은 상기 튜브형 포트의 중공부를 링 형상으로 감싸도록 구비되는 원통형 고체산화물 연료전지용 매니폴드 장치.
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