KR101144631B1 - Method of Forming Gasket and Gasket united construction thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지의 스택(Stack)에 구비된 분리판의 표면에 가스켓을 일체로 성형하는 방법과 그 방법에 따라 제조되는 가스켓과 분리판의 결합구조에 관한 것으로, 하나 이상의 매니폴더가 형성된 분리판에 가스켓을 성형하는 방법에 있어서, 금형의 내부에 분리판을 인서트 하되 상기 분리판의 외측 테두리부를 금형으로 고정하는 단계와, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입하여 상기 분리판의 외측 테두리부를 제외한 모든 부분이 일체로 연결되도록 가스켓을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of integrally forming a gasket on a surface of a separator plate provided in a stack of a fuel cell, and to a coupling structure of a gasket and a separator plate manufactured according to the method. In the method of forming a gasket on the plate, inserting the separator plate in the mold, but fixing the outer edge portion of the separator plate with a mold, and injecting liquid rubber into the mold to the outer edge portion of the separator plate It characterized in that it comprises the step of forming a gasket so that all parts are integrally connected.
이에 따라, 매니폴더 내측면이 물과 접촉하여 부식되는 문제 및 분리판의 외측 테두리부가 인접 분리판에 접촉되어 쇼트가 발생되는 문제를 확실하게 해결할 수 있음은 물론 내압으로 인한 가스켓의 밀림현상도 방지할 수 있는 효과를 제공한다.Accordingly, it is possible to reliably solve the problem that the inner surface of the manifold contacts with water and corrodes, and the problem that the outer edge portion of the separator contacts the adjacent separator plate causes short-circuit, and also prevents the sliding of the gasket due to internal pressure. It provides an effect that can be done.
연료전지, 분리판, 지지부, 가스켓, 매니폴더 Fuel Cell, Separator, Support, Gasket, Manifold
Description
본 발명은 가스켓 성형방법 및 그에 따른 가스켓 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지의 스택(Stack)에 구비된 분리판의 표면에 가스켓을 일체로 성형하는 방법과 그 방법에 따라 제조되는 가스켓과 분리판의 결합구조에 관한 것이다.The present invention relates to a gasket forming method and a gasket coupling structure, and more particularly, to a method for integrally forming a gasket on a surface of a separator plate provided in a stack of a fuel cell and a gasket manufactured according to the method. And a coupling structure of the separator.
일반적으로, 연료전지는 물의 전기분해 반응의 역반응으로 수소와 산소를 이용하여 전력을 생산시키는 시스템이다. 연료전지는 다양한 형태를 갖고 있으나, 가장 많이 사용되는 연료전지의 형태는 양자교환막(PEM : Proton Exchange Membrane)을 이용한 것이다.In general, a fuel cell is a system that generates power by using hydrogen and oxygen as a reverse reaction of water electrolysis. Fuel cells have a variety of forms, but the most commonly used forms of fuel cells are proton exchange membranes (PEMs).
통상의 연료전지들은 비교적 낮은 전압을 생산하게 되고, 따라서 전력으로 가용될 수 있을 만큼 생산하려면 연료전지가 수십에서 수백 개 모아져 연료전지 스택(stack)을 구성해야 한다.Conventional fuel cells produce relatively low voltages, and therefore, to produce enough to be available as power, a fuel cell stack must be assembled from tens to hundreds of fuel cells.
도 1은 종래의 연료전지 스택을 보인 단면도이고, 도2는 도 1에 따른 분리판을 보인 평면도이다. 도시된 바와 같이 스택은, 크게 한쌍의 분리판(100)과, 상기 분리판의 사이를 밀봉하는 가스켓(200)과, 상기 분리판의 사이에 구비되는 막전극접합체(미도시)로 구성된 단위전지를 다수 적층한 구조로 이루어진다.1 is a cross-sectional view showing a conventional fuel cell stack, Figure 2 is a plan view showing a separator according to FIG. As shown, the stack includes a pair of
상기 분리판(100)은 흑연 등도전성 소재로 구성되며, 상기 막전극접합체를 기계적으로 고정함과 동시에, 인접한 막전극접합체를 서로 전기적으로 직렬 또는 병렬로 접속시킨다.The
도2에 도시된 바와 같이, 상기 분리판(100)에는 수소와 공기의 반응에 따른 부산물인 물이 수용되는 매니폴더(300)가 형성되며, 가스켓(200)은 상기 물과 가스 등이 외부로 누출되지 않도록 상기 매니폴더의 주위를 감싸도록 형성된다.As shown in FIG. 2, the
그러나, 단위전지가 수백 개 적층되는 연료전지의 구조적 특징상 수백장의분리판이 상호 인접되게 적층되며, 하중 또는 외부적 요인으로 분리판의 외측부에 처짐 발생시 도1과 같이 인접 분리판과 접촉되어 쇼트가 발생될 우려가 있었다.However, due to the structural characteristics of a fuel cell in which hundreds of unit cells are stacked, hundreds of separator plates are stacked adjacent to each other, and when a deflection occurs on the outer side of the separator plate due to a load or an external factor, a short is caused by contact with an adjacent separator plate as shown in FIG. 1. There was a possibility of occurrence.
또한, 가스켓(200)이 분리판(100)의 단부 내측에 구비됨으로써, 도2와 같이매니폴더(300)의 내측면이 물에 노출되어 부식이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, since the
또한, 가스켓(200)이 분리판(100)의 상면과 하면에 각각 별개로 구비됨으로써, 단위전지의 내부에 투입되는 수소와 공기의 압력에 의해 가스켓이 밀려나 이탈될 우려가 있었다.In addition, since the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 인접한 분리판의 외측부가 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있도록 가스켓을 일체로 성형하는 방법 및 그에 따른 가스켓 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for integrally forming a gasket and a gasket coupling structure according to the gasket so as to prevent the outer portions of adjacent separation plates from contacting each other.
또한, 분리판에 형성된 매니폴더의 내측면이 물에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록 가스켓을 일체로 성형하는 방법 및 그에 따른 가스켓 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for integrally forming a gasket and a gasket coupling structure according to the gasket so as to prevent the inner surface of the manifold formed on the separator from contacting with water.
또한, 단위전지 내부의 압력에 의해 가스켓이 외측으로 밀려나는 것을 방지할 수 있도록 가스켓을 일체로 성형하는 방법 및 그에 따른 가스켓 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for integrally forming a gasket and a gasket coupling structure according to the gasket so as to prevent the gasket from being pushed out by the pressure inside the unit cell.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스켓 성형방법은, 하나 이상의 매니폴더가 형성된 분리판에 가스켓을 성형하는 방법에 있어서, 금형의 내부에 분리판을 인서트 하되 상기 분리판의 외측 테두리부를 금형으로 고정하는 단계와, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입하여 상기 분리판의 외측 테두리부를 제외한 모든 부분이 일체로 연결되도록 가스켓을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the gasket forming method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the method for forming a gasket on a separator plate having one or more manifolds, inserting the separator plate in the mold, the outer side of the separator plate Fixing the rim with a mold, and injecting the liquid rubber into the mold, characterized in that it comprises a step of forming a gasket so that all parts except the outer edge of the separation plate are integrally connected.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가스켓 성형방법은, 하나 이상의 매니폴더가 형성된 분리판에 가스켓을 성형하는 방법에 있어서, 금형의 내부에 분리판을 인서 트 하되 상기 분리판의 내외측 테두리부를 제외한 부위에 다수로 구비된 지지부를 금형으로 고정하는 단계와, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입하여 상기 분리판의 지지부를 제외한 모든 부분이 일체로 연결되도록 가스켓을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the gasket forming method according to another embodiment of the present invention, in the method for forming a gasket on a separator plate having one or more manifolds, a portion of the separator plate is inserted into the mold except the inner and outer edges of the separator plate. Fixing the support portion provided with a plurality in the mold, and injecting the liquid rubber into the inside of the mold characterized in that it comprises the step of forming a gasket so that all parts except the support portion of the separation plate are integrally connected. .
상술한 바와 같이 본 발명은, 액상고무를 이용한 인서트 사출방식으로 분리판의 표면에 가스켓을 일체로 성형함으로써, 종래와는 달리 단위전지 내부의 압력에 의해 가스켓이 외측으로 밀려나는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.As described above, the present invention, by integrally molding the gasket on the surface of the separator plate by the insert injection method using the liquid rubber, unlike the prior art can prevent the gasket from being pushed out by the pressure inside the unit cell Has an effect.
또한, 가스켓이 분리판의 외측 테두리부를 제외한 부위를 일체로 감싸도록 형성하여 매니폴더의 내측면을 밀봉함으로써, 종래와는 달리 상기 매니폴더 내부의 물이 분리판의 표면에 직접 접촉되지 않으므로 부식을 방지할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the gasket is formed so as to integrally surround a portion excluding the outer edge of the separator plate to seal the inner surface of the manifold, so that water inside the manifold does not directly contact the surface of the separator plate unlike the conventional art. It has an effect that can be prevented.
이때, 분리판의 외측 테두리부를 금형으로 고정가능한 최소 영역인 0.01mm 이상 0.1mm 이하의 범위로 형성함으로써, 종래와는 달리 분리판의 외측 테두리부가 인접 분리판과 접촉되어 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.At this time, by forming the outer edge portion of the separation plate in the range of 0.01mm or more and 0.1mm or less, which is the minimum area that can be fixed by a mold, it is possible to prevent the outer edge portion of the separation plate from coming into contact with the adjacent separation plate unlike the prior art. Has the effect.
한편, 가스켓이 분리판의 지지부를 제외한 모든 부위를 일체로 감싸도록 형성하여, 상기 분리판의 외측 테두리부는 물론 매니폴더의 내측면도 함께 밀봉함으로써, 매니폴더 내측면의 부식은 물론 인접 분리판과 접촉에 따른 쇼트의 발생을 완벽하게 방지할 수 있는 효과를 가진다.On the other hand, the gasket is formed so as to integrally surround all parts except the support of the separator plate, and seal the inner edge of the manifold as well as the outer edge of the separator plate, thereby contacting the adjacent separator plate as well as corrosion of the manifold inner surface. This has the effect of completely preventing the occurrence of short.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분리판을 보인 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다. 도시된 바와 같이, 분리판(10)에는 수소와 공기의 반응에 따른 부산물인 물이 수용되는 매니폴더(30)가 하나 이상 형성되며, 상기 분리판에 가스켓을 성형하는 방법은 다음과 같다.3 is a plan view showing a separator according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. As shown, the
먼저, 금형(미도시)의 내부에 분리판(10)을 인서트 하되 상기 분리판의 위치고정을 위해 외측 테두리부를 금형으로 고정하고, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입한다. 금형의 내부로 주입된 액상고무는 분리판(10)의 양측면에 형성된 챔버(미도시)로 충진됨으로써, 금형에 의해 고정된 외측 테두리부를 제외한 모든 부분을 밀봉하게 된다.First, the
즉, 도4에 도시된 바와 같이 가스켓(20)이 분리판(10)의 외측 테두리부를 제외한 부위를 일체로 감싸도록 형성되며, 그에 따라 매니폴더(30)의 내측면이 밀봉되어 상기 매니폴더 내부의 물이 분리판에 직접 접촉되지 않는다.That is, as shown in FIG. 4, the
또한, 가스켓(20)이 인서트 사출방식으로 분리판(10)의 표면에 일체로 성형됨으로써, 가스켓이 분리판의 상면과 하면에 각각 부착되는 종래의 결합구조와는 달리 견고하게 결합되어 압력에 의한 이탈이 방지된다.In addition, the
이때, 분리판(10)의 외측 테두리부는 금형으로 고정가능한 최소 영역인0.01mm 이상 0.1mm 이하의 범위로 형성함이 바람직하다. 즉 수백장의 분리판이 상호 인접되게 적층된 연료전지의 구조에서, 종래와는 달리 분리판의 하중이나 외부 적 요인의 작용시에도 외측부가 변형되어 인접 분리판과 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다.At this time, the outer edge portion of the separating
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 분리판을 보인 요부 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예는 상술한 제1 실시예와 분리판상에서 금형에 의한 고정부위를 달리한 것으로 세부적으로 설명하면 다음과 같다.5 is a sectional view showing main parts of a separator according to a second exemplary embodiment of the present invention. As shown, the present embodiment will be described in detail with the first embodiment and the fixing part by the mold on the separation plate as described above in detail.
금형(미도시)의 내부에 분리판(10)을 인서트 하되 상기 분리판의 위치고정을 위해 내측 테두리부(즉, 매니폴더의 테두리부)를 금형으로 고정하고, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입한다. 금형의 내부로 주입된 액상고무는 분리판(10)의 양측면에 형성된 챔버(미도시)로 충진됨으로써, 금형에 의해 고정된 내측 테두리부를 제외한 모든 부분을 밀봉하게 된다.Insert the
즉, 도5와 같이 가스켓(20)이 분리판(10)의 내측 테두리부를 제외한 부위를 일체로 감싸도록 형성되며, 그에 따라 상기 분리판의 외측 테두리부가 밀봉되어 가스켓이 분리되기 전에는 인접 분리판과 접촉되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.That is, as shown in FIG. 5, the
이때, 분리판(10)의 내측 테두리부는 금형으로 고정가능한 최소 영역인0.01mm 이상 0.1mm 이하의 범위로 형성함이 바람직하다. 이는 매니폴더에 수용된 물에 접촉되는 부위를 최소화하여 부식을 최소화하기 위함이다.At this time, the inner edge portion of the separating
또한, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 가스켓(20)이 인서트 사출방식으로 분리판(10)의 표면에 일체로 성형됨으로써, 가스켓이 분리판의 상면과 하면에 각각 부착되는 종래의 결합구조와는 달리 견고하게 결합되어 압력에 의한 이탈이 방지된 다.In addition, as in the first embodiment described above, the
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 분리판을 보인 평면도이고, 도 7은 도 6의 B-B선 및 C-C선 단면도이다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 매니폴더(30)가 형성된 분리판(10)에 가스켓을 성형하는 방법은 다음과 같다.6 is a plan view illustrating a separator according to a third exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B and line C-C of FIG. 6. As shown in the drawing, a method of forming a gasket on the
먼저, 금형(미도시)의 내부에 분리판(10)을 인서트 하되 상기 분리판의 위치고정을 위해 내외측 테두리부를 제외한 부위에 구비된 복수의 지지부(40)를 금형으로 고정하고, 상기 금형의 내부에 액상고무를 주입한다. 금형의 내부로 주입된 액상고무는 분리판(10)의 양측면에 형성된 챔버(미도시)로 충진됨으로써, 금형에 의해 고정된 지지부(40)를 제외한 모든 부분을 밀봉하게 된다.First, inserting the
상기 지지부(40)는 분리판(10)상에 일정한 간격으로 구비되는 동일 형태의 지지점(Support point)으로 구성되며, 상하부 금형에는 각각 상기 지지부에 대응하는 위치에 코어가 형성되어 상기 분리판의 인서트 위치를 고정하게 된다.The
즉, 도7에 도시된 바와 같이 가스켓(20)이 분리판(10)의 지지부(40)를 제외한 모든 부위를 일체로 감싸도록 형성되며, 그에 따라 상기 분리판의 외측 테두리부는 물론 매니폴더(30)의 내측면도 함께 밀봉이 이루어진다. 그에 따라 제2 실시예와 같이 분리판(10)의 외측 테두리부가 인접 분리판과 접촉되는 것을 비연에 방지할 수 있음은 물론 제1 실시예와 같이 상기 매니폴더 내부의 물이 분리판에 직접 접촉되지 않는다.That is, as shown in FIG. 7, the
또한, 가스켓(20)이 인서트 사출방식으로 분리판(10)의 표면에 일체로 성형됨으로써, 가스켓이 분리판의 상면과 하면에 각각 부착되는 종래의 결합구조와는 달리 견고하게 결합되어 압력에 의한 이탈이 방지된다.In addition, the
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.In the above, certain preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention described in the claims.
도 1은 종래의 연료전지 스택을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional fuel cell stack.
도 2는 도 1에 따른 분리판을 보인 평면도.Figure 2 is a plan view showing a separator according to Figure 1;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분리판을 보인 평면도.3 is a plan view showing a separator according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 분리판을 보인 요부 단면도.5 is a sectional view showing the main parts of a separator according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 분리판을 보인 평면도.6 is a plan view showing a separator according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 B-B선 및 C-C선 단면도.7 is a cross-sectional view taken along line B-B and line C-C of FIG. 6.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
10: 분리판 20: 가스켓10: separator 20: gasket
30: 매니폴더 40: 지지부30: manifold 40: support
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KR20090128602A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-16 | 동아공업 주식회사 | Separator on body type gasket for fuel cell |
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- 2009-12-01 KR KR1020090117507A patent/KR101144631B1/en active IP Right Grant
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