KR102635940B1 - Apparatus of manufacturing fuelcell stack - Google Patents
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Abstract
연료전지 스택의 제조장치가 개시된다. 연료전지 스택의 제조장치는 연료전지 스택이 제조되는 내부공간을 제공하는 본체 하우징, 제1 방향으로 연장된 제1 실린더 로드, 상기 본체 하우징의 외부에 배치되고 상기 제1 실린더 로드를 상기 제1 방향을 따라 왕복 이동시키는 제1 실린더 및 상기 제1 실린더 로드의 하부 단부에 결합되고 상기 본체 하우징 내부에 배치된 연료전지 스택을 가압하는 가압 플레이트를 포함하는 가압수단 및 상기 제1 실린더의 상부 또는 상기 제1 실린더와 상기 본체 하우징 사이에 배치되고, 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 관통홀을 구비하여 상기 제1 실린더의 회전 운동을 방지하는 실린더 로드 회전방지 수단을 구비한다. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack is disclosed. A fuel cell stack manufacturing apparatus includes a main body housing providing an internal space in which a fuel cell stack is manufactured, a first cylinder rod extending in a first direction, disposed outside the main body housing, and moving the first cylinder rod in the first direction. A pressing means including a first cylinder that reciprocates along and a pressure plate coupled to the lower end of the first cylinder rod and pressing the fuel cell stack disposed inside the main body housing, and an upper part of the first cylinder or the first cylinder. 1. A cylinder rod rotation prevention means is disposed between the cylinder and the main housing and has a through hole through which the first cylinder rod can pass, thereby preventing rotational movement of the first cylinder.
Description
본 발명은 평판형 연료전지 스택의 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing apparatus for a flat fuel cell stack.
수소와 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기를 생성하는 연료 전지는 에너지 전환단계가 간단하고 고효율, 무공해 발전기라는 친환경적인 특성 때문에 최근 연구가 활발히 진행되고 있다. Fuel cells, which generate electricity through the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, have recently been actively researched due to their simple energy conversion steps and their eco-friendly characteristics as high-efficiency, pollution-free generators.
특히, 상기 연료 전지 중 고체산화물 연료 전지(SOFC)는 전해질로써 세라믹을 사용하여 약 600 내지 1000 ℃ 정도의 고온에서 작동되는 연료전지로서, 용융탄산염 연료전지(MCFC), 인산형 연료전지(PAFC), 고분자형 연료전지(PEFC) 등 여러 형태의 연료 전지들 중 가장 효율이 높고 공해가 적을 뿐 아니라, 연료 개질기를 필요로 하지 않고 복합발전이 가능하다는 여러 장점을 지니고 있다.In particular, among the fuel cells, the solid oxide fuel cell (SOFC) is a fuel cell that uses ceramic as an electrolyte and operates at a high temperature of about 600 to 1000 ℃, including the molten carbonate fuel cell (MCFC) and phosphoric acid fuel cell (PAFC). Among various types of fuel cells, such as polymer fuel cells (PEFC), it is not only the most efficient and least polluting, but also has many advantages in that combined power generation is possible without the need for a fuel reformer.
고체산화물 연료전지 중 평판형은 고출력을 달성하기 위해, 연료전지 스택을 제조하여 사용되는데, 연료전지 스택을 제조하는 과정에서 연료전지 스택의 성능을 테스트하여 불량을 조기에 발견하는 것이 필요하다.Among solid oxide fuel cells, the flat type is used to manufacture a fuel cell stack to achieve high output. During the process of manufacturing the fuel cell stack, it is necessary to test the performance of the fuel cell stack and detect defects early.
본 발명의 목적은 고정밀도로 연료전지 스택을 제조할 수 있는 연료전지 스택 제조 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a fuel cell stack manufacturing device capable of manufacturing a fuel cell stack with high precision.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치는 연료전지 스택이 제조되는 내부공간을 제공하는 본체 하우징; 제1 방향으로 연장된 제1 실린더 로드, 상기 본체 하우징의 외부에 배치되고 상기 제1 실린더 로드를 상기 제1 방향을 따라 왕복 이동시키는 제1 실린더 및 상기 제1 실린더 로드의 하부 단부에 결합되고 상기 본체 하우징 내부에 배치된 연료전지 스택을 가압하는 가압 플레이트를 포함하는 가압수단; 및 상기 제1 실린더의 상부 또는 상기 제1 실린더와 상기 본체 하우징 사이에 배치되고, 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 관통홀을 구비하여 상기 제1 실린더의 회전 운동을 방지하는 실린더 로드 회전방지 수단을 포함하고, 상기 제1 실린더 로드 중 상기 제1 방향에 따른 왕복 이동 동안 상기 실린더 로드 회전방지 수단의 상기 관통홀과 접촉하는 제2 부분의 단면은 제1 최대 직경과 제1 최소 지경을 포함하는 서로 다른 복수의 제1 직경들을 가지고, 상기 관통홀은 상기 제1 최대 직경 이상인 제2 최대 직경 및 상기 제1 최소 직경 이상이고 상기 제1 최대 직경 미만인 제2 최소 직경을 포함하는 복수의 서로 다른 제2 직경들을 가진다. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention includes a main housing that provides an internal space in which a fuel cell stack is manufactured; A first cylinder rod extending in a first direction, a first cylinder disposed outside the main body and reciprocating the first cylinder rod in the first direction, and coupled to a lower end of the first cylinder rod and the Pressurizing means including a pressurizing plate that pressurizes the fuel cell stack disposed inside the main housing; and a cylinder rod rotation prevention device disposed on the top of the first cylinder or between the first cylinder and the main body housing and having a through hole through which the first cylinder rod can penetrate to prevent rotational movement of the first cylinder. and a cross section of a second portion of the first cylinder rod that contacts the through hole of the cylinder rod rotation prevention means during reciprocating movement in the first direction includes a first maximum diameter and a first minimum diameter. The through hole has a plurality of different first diameters, wherein the through hole has a second maximum diameter that is greater than or equal to the first maximum diameter and a second minimum diameter that is greater than or equal to the first minimum diameter and is less than the first maximum diameter. It has secondary diameters.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 실린더 로드는 원형 형상의 단면을 갖고 상기 제1 방향을 따른 왕복 이동 동안 상기 제1 실린더와 접촉하는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 상부 단부로부터 상기 제1 부분과 평행하게 연장된 상기 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.In one embodiment, the first cylinder rod has a circular cross-section and a first portion in contact with the first cylinder during reciprocating movement along the first direction and a first portion from an upper end of the first portion. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, characterized in that it includes the second part extending in parallel.
일 실시예에 있어서, 상기 가압수단은 상기 본체 하우징의 외부에서 상기 제1 실린더의 하부에 배치되어 상기 제1 실린더를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 실린더 로드 회전방지 수단은 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 제1 관통홀이 형성된 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트를 상기 지지 플레이트에 결합시키는 측벽을 포함하는 지지 구조체; 및 상기 지지 구조체의 상부 플레이트에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 제2 관통홀을 구비하는 조인트 구조체를 포함할 수 있고, 상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀 중 적어도 하나는 상기 제2 직경들을 가질 수 있다. In one embodiment, the pressing means may further include a support plate disposed below the first cylinder outside the main housing to support the first cylinder. In this case, the cylinder rod rotation prevention means a support structure including an upper plate having a first through hole through which the first cylinder rod can penetrate and a side wall coupling the upper plate to the support plate; and a joint structure coupled to the upper plate of the support structure and having a second through hole through which the first cylinder rod can pass, and at least one of the first through hole and the second through hole. may have the second diameters.
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 본체 하우징 내부에 배치되어 상기 연료전지 스택을 지지하는 하부 스테이지를 구비하는 지지체를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus for manufacturing the fuel cell stack may further include a supporter disposed inside the main housing and having a lower stage for supporting the fuel cell stack.
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 실린더 로드 회전방지 수단에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드의 상기 제1 방향으로의 운동 거리를 광학적 방식, 전자기적 방식 또는 기계적 방식을 통해 측정하는 압축 길이 측정 장치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the fuel cell stack manufacturing device is coupled to the cylinder rod rotation prevention means and measures the movement distance of the first cylinder rod in the first direction through an optical method, an electromagnetic method, or a mechanical method. It may further include a compressed length measuring device.
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 본체 하우징에 결합되어 상기 본체 하우징의 내부공간을 가열하는 전열장치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the apparatus for manufacturing the fuel cell stack may further include a heating device that is coupled to the main housing and heats the internal space of the main housing.
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 연료전지 스택을 제조하는 동안 상기 연료전지 스택의 애노드 집전체 및 캐소드 집전체를 외부 로드(load)에 전기적으로 연결하는 집전 커넥터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the fuel cell stack manufacturing apparatus further includes a current collector connector that electrically connects the anode current collector and the cathode current collector of the fuel cell stack to an external load while manufacturing the fuel cell stack. can do.
일 실시예에 있어서, 상기 집전 커넥터는, 상기 본체 하우징의 외부에서 서로 대향하도록 배치된 제1 플레이트와 제2 플레이트 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트를 연결하는 측벽 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트와 상기 본체 하우징 사이에 배치된 고정 브라켓; 상기 제2 플레이트를 관통하도록 배치되고, 내부에 제2 방향으로 연장된 제1 가이드홀이 형성된 제1 가이드 절연체; 상기 제1 플레이트에 고정된 제2 실린더; 상기 제2 실린더에 의해 상기 제2 방향으로 왕복 이동할 수 있는 제2 실린더 로드; 상기 제2 실린더에 의해 상기 제1 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제1 연결 집전체; 상기 제2 실린더 로드와 상기 제1 연결 집전체를 결합시키는 제1 연결 절연체; 상기 제1 가이드 절연체에 배치되고, 상기 연료전지 스택의 애노드 집전체(10a)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 실린더에 의해 상기 제1 연결 집전체와 부착 및 탈착하며, 전기 전도성 재질로 형성된 제1 집전바 구조체를 포함하는 제1 집전 커넥터; 및 상기 제1 가이드 절연체와 이격된 위치에서 상기 제2 플레이트를 관통하도록 배치되고, 내부에 상기 제2 방향으로 연장된 제2 가이드홀이 형성된 제2 가이드 절연체; 상기 제2 실린더와 이격된 위치에서 상기 제1 플레이트에 고정된 제3 실린더; 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 방향을 따라 왕복 이동할 수 있는 제3 실린더 로드; 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제2 연결 집전체; 상기 제3 실린더 로드와 상기 제2 연결 집전체를 결합시키는 제2 연결 절연체; 상기 제2 가이드 절연체 내부에 배치되고, 상기 연료전지 스택의 캐소드 집전체와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 연결 집전체와 부착 및 탈착하며, 전기 전도성 재질로 형성된 제2 집전바 구조체를 포함하는 제2 집전 커넥터를 포함할 수 있다. In one embodiment, the current collection connector includes a first plate and a second plate arranged to face each other outside the main body housing, and a side wall plate connecting the first plate and the second plate, and the second plate The plate includes a fixing bracket disposed between the first plate and the main body housing; a first guide insulator disposed to penetrate the second plate and having a first guide hole extending in a second direction therein; a second cylinder fixed to the first plate; a second cylinder rod capable of reciprocating in the second direction by the second cylinder; a first connection current collector capable of reciprocating along the first guide hole by the second cylinder and made of an electrically conductive material; a first connection insulator coupling the second cylinder rod and the first connection current collector; disposed on the first guide insulator, electrically connected to the anode current collector 10a of the fuel cell stack, attached to and detached from the first connection current collector by the second cylinder, and formed of an electrically conductive material. 1 A first current collection connector including a current collection bar structure; and a second guide insulator disposed to penetrate the second plate at a position spaced apart from the first guide insulator and having a second guide hole extending in the second direction formed therein. a third cylinder fixed to the first plate at a position spaced apart from the second cylinder; a third cylinder rod capable of reciprocating along the second direction by the third cylinder; a second connection current collector capable of reciprocating along the second guide hole by the third cylinder and made of an electrically conductive material; a second connection insulator coupling the third cylinder rod and the second connection current collector; A second current collector disposed inside the second guide insulator, electrically connected to the cathode current collector of the fuel cell stack, attached to and detached from the second connection current collector by the third cylinder, and formed of an electrically conductive material. It may include a second current collection connector including a bar structure.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 집전 커넥터는 상기 제1 집전바 구조체를 상기 애노드 집전체에 전기적으로 연결시키는 제1 연결바를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 집전 커넥터는 상기 제2 집전바 구조체를 상기 캐소드 집전체에 전기적으로 연결시키는 제2 연결바를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the first current collection connector may further include a first connection bar that electrically connects the first current collection bar structure to the anode current collector, and the second current collection connector may include the second current collection bar structure. It may further include a second connection bar that electrically connects to the cathode current collector.
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 본체 하우징에 결합되어 상기 본체 하우징의 내부공간을 가열하는 전열장치; 및 기 설정된 기준에 따라 상기 연료전지 스택이 압축되도록 상기 제1 실린더의 동작을 제어하고, 상기 본체 하우징의 내부공간 온도를 기초로 상기 전열 장치의 동작을 제어하며, 상기 연료전지 스택에서 생성되는 전력을 측정하도록 상기 제2 및 제3 실린더의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the fuel cell stack manufacturing apparatus includes a heating device coupled to the main housing to heat the internal space of the main housing; and controlling the operation of the first cylinder so that the fuel cell stack is compressed according to a preset standard, controlling the operation of the heating device based on the temperature of the internal space of the main housing, and power generated from the fuel cell stack. It may further include a control unit that controls the operation of the second and third cylinders to measure .
일 실시예에 있어서, 상기 연료전지 스택의 제조장치는 상기 본체 하우징과 상기 제1 실린더 사이에 배치되어 상기 전열장치에 의해 발생된 열의 적어도 일부가 상부 방향으로 이동하는 것을 방지하는 열차단 수단을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the fuel cell stack manufacturing apparatus further includes heat blocking means disposed between the main housing and the first cylinder to prevent at least a portion of the heat generated by the heat transfer device from moving upward. It can be included.
일 실시예에 있어서, 상기 열차단 수단은, 가운데 부분에 관통홀이 형성되고 상기 본체 하우징과 상기 제1 실린더 사이에 배치된 열차단 플레이트; 및 상기 열차단 플레이트의 관통홀에 결합되고 상기 제1 실린더 로드가 삽입되는 결합홀을 구비하는 결합 수단을 포함할 수 있다. In one embodiment, the heat blocking means includes: a heat blocking plate having a through hole formed in the center and disposed between the main housing and the first cylinder; And it may include a coupling means coupled to the through hole of the heat blocking plate and having a coupling hole into which the first cylinder rod is inserted.
일 실시예에 있어서, 상기 가압수단은 상기 본체 하우징의 외부에서 상기 제1 실린더의 하부에 배치되어 상기 제1 실린더를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함할 수 있고, 상기 열차단 수단은 내부에 상기 제1 실린더 로드가 이동할 수 있는 관통홀을 구비하고, 상기 본체 하우징 또는 상기 지지 플레이트에 결합된 관형 가이드체를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 결합수단은 상기 관형 가이드체에 결합될 수 있다.In one embodiment, the pressing means may further include a support plate disposed below the first cylinder outside the main housing to support the first cylinder, and the heat blocking means may be installed inside the first cylinder. 1 It may have a through hole through which the cylinder rod can move, and may further include a tubular guide body coupled to the main housing or the support plate. In this case, the coupling means may be coupled to the tubular guide body.
본 발명의 연료전지 스택이 제조 장치에 따르면, 상기 본체 하우징 외부에 배치된 상기 압축 길이 측정 장치를 포함하므로, 상기 연료전지 스택의 압축 길이를 용이하게 파악할 수 있고, 상기와 같은 집전 커넥터를 포함하므로 상기 연료전지 스택의 제조 과정에 상기 연료전지 스택의 성능을 테스트할 수 있다. 그리고, 상기 실린더 로드 회전방지 수단을 포함하므로 상기 연료전지 스택을 가압하는 동안 상기 연료전지 스택이 뒤틀리는 것을 방지할 수 있으며, 상기 열차단 수단을 포함하므로, 상기 제1 실린더 장치 및 상기 압축 길이 측정 장치의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. According to the manufacturing apparatus, the fuel cell stack of the present invention includes the compressed length measuring device disposed outside the main housing, so that the compressed length of the fuel cell stack can be easily determined, and because it includes the current collector connector as described above. The performance of the fuel cell stack can be tested during the manufacturing process of the fuel cell stack. In addition, since the cylinder rod rotation prevention means is included, it is possible to prevent the fuel cell stack from being twisted while pressurizing the fuel cell stack, and because the heat blocking means is included, the first cylinder device and the compressed length measuring device Not only can it improve durability and stability, but it can also improve space utilization.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 집전 커넥터를 설명하기 위한 평면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a fuel cell stack manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view for explaining the current collection connector shown in FIG. 1.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택 구조물에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.Hereinafter, a stack structure for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 집전 커넥터를 설명하기 위한 평면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an apparatus for manufacturing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view illustrating the current collection connector shown in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치(100)는 본체 하우징(110), 지지체(120), 가압수단(130), 실린더 로드 회전방지 수단(140), 압축 길이 측정 장치(150), 전열장치(160) 및 집전 커넥터(170)를 포함할 수 있다. Referring to Figures 1 and 2, the fuel cell stack manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a main housing 110, a support body 120, a pressurizing means 130, and a cylinder rod rotation prevention means 140. ), a compression length measuring device 150, an electric heating device 160, and a current collection connector 170.
상기 본체 하우징(110)은 연료전지 스택(10)이 제조되는 내부공간을 제공할 수 있다. 상기 연료전지 스택(10)을 제조할 수 있는 공간을 제공할 수 있다면, 상기 본체 하우징(110)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 상기 본체 하우징(110)은 바닥판, 상기 바닥판과 대향하는 상부판 및 상기 바닥판과 상기 상부판을 연결하는 측벽을 포함할 수 있고, 직육면체 또는 원기둥 형상의 내부공간을 구비할 수 있다. The main housing 110 may provide an internal space where the fuel cell stack 10 is manufactured. The shape of the main housing 110 is not particularly limited as long as a space for manufacturing the fuel cell stack 10 can be provided. In one embodiment, the main body housing 110 may include a bottom plate, a top plate facing the bottom plate, and a side wall connecting the bottom plate and the top plate, and may have an internal space in the shape of a rectangular parallelepiped or a cylinder. It can be provided.
상기 본체 하우징(110)은 고온 내구성이 우수한 금속이나 합금 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 본체 하우징(110)은 내부식성이 우수한 스테인레스 스틸 재질로 형성될 수 있다. The main housing 110 may be made of a metal or alloy material with excellent high-temperature durability. For example, the main housing 110 may be made of stainless steel with excellent corrosion resistance.
상기 지지체(120)는 상기 본체 하우징(110) 내부에 배치되고, 상기 연료전지 스택(10)을 지지할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 지지체(120)는 하부 스테이지(121) 및 상기 하부 스테이지(121)를 상기 본체 하우징(110)의 바닥판에 고정시키는 고정축(122)을 포함할 수 있다. 상기 연료전지 스택(10)을 안정적으로 고정할 수 있다면, 상기 하부 스테이지(121) 및 상기 고정축(122)의 형상 및 구조는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예로, 상기 하부 스테이지(121)는 직사각형 형상의 플레이트를 구조를 가질 수 있고, 상기 고정축(122)은 상기 하부 스테이지(121)에 결합된 제1 단부 및 상기 본체 하우징(110)의 바닥판에 결합된 제2 단부를 구비하는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 한편, 다른 실시예로, 상기 지지체(120)는 상기 본체 하우징(110)의 바닥판에 의해 직접 지지되는 상기 하부 스테이지(121)만을 포함할 수도 있다. 또다른 실시예로, 상기 연료전지 스택(10)은 상기 본체 하우징(110)의 바닥판에 의해 직접 지지되고, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치(100)는 상기 지지체(120)를 포함하지 않을 수도 있다. The support 120 is disposed inside the main housing 110 and may support the fuel cell stack 10. In one embodiment, the support body 120 may include a lower stage 121 and a fixing shaft 122 that secures the lower stage 121 to the bottom plate of the main body housing 110. As long as the fuel cell stack 10 can be stably fixed, the shape and structure of the lower stage 121 and the fixed shaft 122 are not particularly limited. In one embodiment, the lower stage 121 may have a rectangular plate structure, and the fixed shaft 122 has a first end coupled to the lower stage 121 and a portion of the main body housing 110. It may have a cylindrical shape with a second end coupled to the bottom plate. Meanwhile, in another embodiment, the support 120 may include only the lower stage 121 directly supported by the bottom plate of the main body housing 110. In another embodiment, the fuel cell stack 10 is directly supported by the bottom plate of the main housing 110, and the fuel cell stack manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes the support body 120. ) may not be included.
상기 가압수단(130)은 상기 지지체(120)에 지지된 상기 연료전지 스택(10)에 압축 응력을 인가할 수 있다. 일 실시예로, 상기 가압수단(130)은 제1 실린더(131), 제1 실린더 로드(132) 및 가압 플레이트(133)를 포함할 수 있다. The pressurizing means 130 may apply compressive stress to the fuel cell stack 10 supported on the support 120. In one embodiment, the pressing means 130 may include a first cylinder 131, a first cylinder rod 132, and a pressing plate 133.
상기 제1 실린더(131)는 상기 본체 하우징(110)의 외부에 배치될 수 있고, 상기 제1 실린더 로드(132)를 상부 및 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 가압 플레이트(133)는 상기 제1 실린더 로드(132)의 하부 단부에 결합되어 상기 본체 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있고, 상기 제1 실린더(131)의 동작에 의해 상기 연료전지 스택(10)의 상부면을 가압할 수 있다. 상기 제1 실린더 로드(132)를 상부 및 하부 방향으로 이동시킬 수 있다면, 상기 제1 실린더(131)의 구조는 특별히 제한되지 않고, 공지의 실린더 장치가 제한 없이 적용될 수 있다. The first cylinder 131 may be disposed outside the main housing 110 and may move the first cylinder rod 132 in the upper and lower directions. The pressure plate 133 may be coupled to the lower end of the first cylinder rod 132 and disposed inside the main housing 110, and the fuel cell stack may be moved by the operation of the first cylinder 131. The upper surface of (10) can be pressed. As long as the first cylinder rod 132 can be moved in the upper and lower directions, the structure of the first cylinder 131 is not particularly limited, and known cylinder devices can be applied without limitation.
상기 제1 실린더 로드(132)는 일 방향으로 길게 연장된 구조를 갖고, 상기 제1 실린더(131) 및 상기 본체 하우징(110)의 상부판을 관통하도록 배치될 수 있다. The first cylinder rod 132 has a structure extending long in one direction and may be arranged to penetrate the first cylinder 131 and the upper plate of the main body housing 110.
일 실시예에 있어서, 상기 가압수단(130)은 상기 본체 하우징(110)의 외부에서 상기 제1 실린더(131)의 하부에 배치되어 상기 제1 실린더(131)를 지지하는 지지 플레이트(134)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지 플레이트(134)는 외부 구조물(미도시)에 고정되어 상기 제1 실린더(131)를 지지할 수 있다. 상기 제1 실린더(131)를 지지할 수 있다면, 상기 지지 플레이트(134)의 형상 및 구조는 특별히 제한되지 않는다.In one embodiment, the pressing means 130 includes a support plate 134 disposed below the first cylinder 131 outside the main housing 110 and supporting the first cylinder 131. More may be included. The support plate 134 may be fixed to an external structure (not shown) to support the first cylinder 131. The shape and structure of the support plate 134 are not particularly limited as long as it can support the first cylinder 131.
상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)은 상기 제1 실린더(131)에 의해 상기 제1 실린더 로드(132)가 하부 방향으로 이동하여 상기 연료전지 스택(10)을 가압하는 동안 상기 제1 실린더 로드(132)가 회전하는 것을 방지할 수 있다. 상기 연료전지 스택(10)을 가압하는 동안 상기 제1 실린더 로드(132)가 회전하는 경우, 상기 연료전지 스택(10)에 뒤틀림이 발생될 수 있으므로, 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)은 이를 방지할 수 있다. The cylinder rod rotation prevention means 140 moves the first cylinder rod 132 in a downward direction by the first cylinder 131 to pressurize the fuel cell stack 10. 132) can be prevented from rotating. When the first cylinder rod 132 rotates while pressing the fuel cell stack 10, distortion may occur in the fuel cell stack 10, so the cylinder rod rotation prevention means 140 prevents this. It can be prevented.
일 예로, 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)은 상기 제1 실린더(131)의 상부 또는 하부에 배치되고, 상기 제1 실린더 로드(132)가 관통할 수 있는 관통홀을 구비할 수 있고, 상기 관통홀을 통해 상기 제1 실린더 로드(132)의 회전을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 실린더 로드(132) 중 상하 방향으로의 왕복 이동 동안 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)의 관통홀과 접촉하는 부분은 제1 최대 직경과 제1 최소 직경을 포함하는 복수의 서로 다른 직경을 갖는 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있고, 상기 관통홀은 상기 제1 최대 직경과 동일하거나 이보다 큰 제2 최대 직경 및 상기 제1 최소 직경과 동일하거나 이보다 크고 상기 제1 최대 직경보다 작은 제2 최소 직경을 포함하는 복수의 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 실린더 로드(132)는 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)에 의해 상하 방향으로의 왕복 이동은 가능하나 회전 운동은 방지될 수 있다. As an example, the cylinder rod rotation prevention means 140 may be disposed at the top or bottom of the first cylinder 131 and may have a through hole through which the first cylinder rod 132 can pass, Rotation of the first cylinder rod 132 can be prevented through the through hole. For example, the portion of the first cylinder rod 132 that contacts the through hole of the cylinder rod rotation prevention means 140 during the upward and downward reciprocating movement has a plurality of plurality including a first maximum diameter and a first minimum diameter. may be formed to have cross-sectional shapes having different diameters, and the through hole has a second maximum diameter that is equal to or larger than the first maximum diameter and a second maximum diameter that is equal to or greater than the first minimum diameter and is larger than the first maximum diameter. It may have a plurality of different diameters, including a small second minimum diameter. In this case, the first cylinder rod 132 can reciprocate in the up and down directions, but rotational movement can be prevented by the cylinder rod rotation prevention means 140.
일 실시예에 있어서, 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)은 지지 구조체(141) 및 조인트 구조체(142)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the cylinder rod rotation prevention means 140 may include a support structure 141 and a joint structure 142.
상기 지지 구조체(141)는 상기 제1 실린더 로드(132)가 관통할 수 있는 제1 관통홀이 형성된 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트를 상기 지지 플레이트(134)에 결합시키는 측벽을 포함할 수 있다. The support structure 141 may include an upper plate with a first through hole through which the first cylinder rod 132 can pass and a side wall that couples the upper plate to the support plate 134 .
상기 조인트 구조체(142)는 상기 지지 구조체(141)의 상부 플레이트에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드(132)가 관통할 수 있는 제2 관통홀을 구비할 수 있다. 상기 조인트 구조체(142)는 상기 지지 구조체(141)의 상부 플레이트의 상부에 배치될 수도 있고, 하부에 배치될 수도 있다. The joint structure 142 is coupled to the upper plate of the support structure 141 and may have a second through hole through which the first cylinder rod 132 can pass. The joint structure 142 may be placed on or below the top plate of the support structure 141.
상기 제1 실린더 로드(132)가 회전하는 것을 방지하기 위해, 상기 제2 관통홀은 서로 다른 복수의 직경을 가질 수 있고, 상기 제1 실린더 로드(132) 중 상하부 운동 동안 상기 지지 구조체(141)의 상부 플레이트와 접촉하는 부분은 상기 제2 관통홀과 동일한 형상 및 크기의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 관통홀은, 예를 들면, 다각형, 타원형, 반원, 적어도 일측이 절단된 원형 등의 형상을 가질 수 있다. In order to prevent the first cylinder rod 132 from rotating, the second through hole may have a plurality of different diameters, and the support structure 141 during the upper and lower movement of the first cylinder rod 132 The portion in contact with the upper plate may have a cross-sectional shape of the same shape and size as the second through hole. The second through hole may have a shape such as, for example, a polygon, an oval, a semicircle, or a circle with at least one side cut.
일 실시예로, 상기 제1 실린더 로드(132)는 단면이 원형으로서 상하부 운동 동안 상기 제1 실린더(131)와 접촉하는 제1 부분(132a), 상기 제1 부분(132a)의 상부 단부로부터 상기 제1 부분(132a)과 평행하게 연장되고 상기 제2 관통홀의 형상과 동일한 형상의 단면을 갖는 제2 부분(132b)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first cylinder rod 132 has a circular cross-section and includes a first part 132a that contacts the first cylinder 131 during up and down movement, and an upper end of the first part 132a. It may include a second part (132b) that extends parallel to the first part (132a) and has a cross section of the same shape as the second through hole.
한편, 상기 지지 구조체(141)의 상부 플레이트에 형성된 제1 관통홀도 상기 제2 관통홀과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 지지 구조체(141)의 상부 플레이트에 형성된 제1 관통홀은 상기 제1 실린더 로드(132)의 직경보다 큰 직경을 갖는 원형으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, the first through hole formed in the upper plate of the support structure 141 may also be formed in the same shape as the second through hole. Alternatively, the first through hole formed in the upper plate of the support structure 141 may be formed in a circular shape with a diameter larger than the diameter of the first cylinder rod 132.
상기 압축 길이 측정 장치(150)는 상기 실린더 로드 회전방지 수단(140)에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드(132)의 운동 거리를 측정할 수 있다. 상기 제1 실린더 로드(132)의 운동 거리를 측정하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 압축 길이 측정 장치(150)는 광학적 방식, 전자기적 방식 또는 기계적 방식을 통해 상기 제1 실린더 로드(132)의 운동 거리를 측정할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 실린더 로드(132)의 운동 거리는 상기 연료전지 스택(10)의 압축 길이에 해당할 수 있다. The compression length measuring device 150 is coupled to the cylinder rod rotation prevention means 140 and can measure the movement distance of the first cylinder rod 132. The method of measuring the movement distance of the first cylinder rod 132 is not particularly limited, and the compressed length measuring device 150 measures the movement distance of the first cylinder rod 132 through an optical method, an electromagnetic method, or a mechanical method. Movement distance can be measured. In this case, the movement distance of the first cylinder rod 132 may correspond to the compressed length of the fuel cell stack 10.
상기 전열장치(160)는 상기 본체 하우징(110)에 결합되어 상기 본체 하우징(110)의 내부공간을 가열할 수 있다. 일 실시예로, 상기 전열장치(160)는 전기 에너지를 이용하여 상기 본체 하우징(110)의 내부공간을 약 200℃ 내지 800℃로 가열할 수 있다. The heating device 160 is coupled to the main body housing 110 and can heat the internal space of the main body housing 110. In one embodiment, the heating device 160 may heat the internal space of the main body housing 110 to about 200°C to 800°C using electrical energy.
상기 집전 커넥터(170)는 상기 연료전지 스택(10)을 제조하는 동안 상기 연료전지 스택(10)의 성능을 검사하기 위해, 상기 연료전지 스택(10)의 애노드 집전체(10a) 및 캐소드 집전체(10b)를 외부 로드(load)(미도시)에 연결하기 위한 구성이다. The current collector connector 170 is connected to the anode current collector 10a and the cathode current collector of the fuel cell stack 10 in order to test the performance of the fuel cell stack 10 while manufacturing the fuel cell stack 10. This is a configuration for connecting (10b) to an external load (not shown).
일 실시예에 있어서, 상기 집전 커넥터(170)는 고정 브라켓(171), 상기 연료전지 스택(10)의 애노드 집전체(10a)를 상기 외부 로드(load)에 전기적으로 연결하기 위한 제1 집전 커넥터(170a) 및 상기 연료전지 스택(10)의 캐소드 집전체(10b)를 상기 외부 로드(load)에 전기적으로 연결하기 위한 제2 집전 커넥터(170b)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the current collector connector 170 includes a fixing bracket 171 and a first current collector connector for electrically connecting the anode current collector 10a of the fuel cell stack 10 to the external load. It may include (170a) and a second current collector connector (170b) for electrically connecting the cathode current collector (10b) of the fuel cell stack 10 to the external load.
상기 고정 브라켓(171)은 상기 본체 하우징(110) 외부에 배치될 수 있고, 외부 구조물(미도시) 또는 상기 본체 하우징(110)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 고정 브라켓(171)은 상기 본체 하우징(110)의 외부에서 서로 대향하도록 배치된 제1 플레이트와 제2 플레이트, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트를 연결하는 측벽 플레이트를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트와 상기 본체 하우징(110) 사이에 배치될 수 있다. The fixing bracket 171 may be placed outside the main body housing 110 and may be coupled to an external structure (not shown) or the main body housing 110. In one embodiment, the fixing bracket 171 includes a first plate and a second plate arranged to face each other on the outside of the main body 110, and a side wall plate connecting the first plate and the second plate. can do. In this case, the second plate may be disposed between the first plate and the main body housing 110.
상기 제1 집전 커넥터(170a)는 상기 제2 플레이트를 관통하도록 배치되어 상기 고정 브라켓(171)에 결합되고, 내부에 제2 방향으로 연장된 제1 가이드홀이 형성된 제1 가이드 절연체(172a), 상기 고정 브라켓(171)의 제1 플레이트에 고정된 제2 실린더(173a), 상기 제2 실린더(173a)에 의해 상기 제2 방향으로 왕복 이동할 수 있는 제2 실린더 로드(174a), 상기 제2 실린더(173a)에 의해 상기 제1 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제1 연결 집전체(175a), 상기 제2 실린더 로드(174a)와 상기 제1 연결 집전체(175a)를 결합시키는 제1 연결 절연체(176a), 상기 제1 가이드 절연체(172a) 내부, 예를 들면, 상기 제1 가이드홀의 내부 단부에 배치되고, 상기 연료전지 스택(10)의 애노드 집전체(10a)와 전기적으로 연결되며, 상기 제2 실린더(173a)에 의해 상기 제1 연결 집전체(175a)와 부착 및 탈착하고 전기 전도성 재질로 형성된 제1 집전바 구조체(177a)를 포함할 수 있다. The first current collection connector (170a) is disposed to penetrate the second plate and is coupled to the fixing bracket (171), and includes a first guide insulator (172a) formed therein with a first guide hole extending in a second direction; A second cylinder 173a fixed to the first plate of the fixing bracket 171, a second cylinder rod 174a capable of reciprocating in the second direction by the second cylinder 173a, and the second cylinder A first connection current collector (175a) that can reciprocate along the first guide hole by (173a) and is formed of an electrically conductive material, and the second cylinder rod (174a) and the first connection current collector (175a) are combined. A first connection insulator 176a is disposed inside the first guide insulator 172a, for example, at the inner end of the first guide hole, and is electrically connected to the anode current collector 10a of the fuel cell stack 10. It is connected to and may include a first current collector bar structure 177a that is attached to and detached from the first connection current collector 175a by the second cylinder 173a and made of an electrically conductive material.
한편, 상기 제1 집전 커넥터(170a)는 상기 제1 집전바 구조체(177a)를 상기 연료전지 스택(10)의 애노드 집전체(10a)에 전기적으로 연결시키는 제1 연결바(178a)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 연결바(178a)는 상기 본체 하우징(110)의 측벽, 바닥판 또는 상부판을 관통하도록 배치되고, 상기 제1 가이드 절연체(172a) 내부에서 상기 제1 집전바 구조체(177a)와 연결되는 제1 단부 및 상기 본체 하우징(110)의 내부에서 상기 애노드 집전체(10a)와 연결되는 제2 단부를 구비할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 연결바(178a)는 상기 제1 집전바 구조체(177a)와 일체로 형성될 수 있다. Meanwhile, the first current collection connector 170a further includes a first connection bar 178a that electrically connects the first current collection bar structure 177a to the anode current collector 10a of the fuel cell stack 10. can do. The first connection bar 178a is disposed to penetrate the side wall, bottom plate, or top plate of the main housing 110, and is connected to the first current collector bar structure 177a inside the first guide insulator 172a. It may have a first end connected to the main body housing 110 and a second end connected to the anode current collector 10a. In one embodiment, the first connection bar 178a may be formed integrally with the first current collection bar structure 177a.
상기 제2 집전 커넥터(170b)는 상기 제1 가이드 절연체(172a)와 이격된 위치에서 상기 고정 브라켓(171)의 제2 플레이트를 관통하도록 배치되어 상기 고정 브라켓(171)에 결합되고, 내부에 상기 제2 방향으로 연장된 제2 가이드홀이 형성된 제2 가이드 절연체(172b), 상기 제2 실린더(173a)와 이격된 위치에서 상기 고정 브라켓(171)의 제1 플레이트에 고정된 제3 실린더(173b), 상기 제3 실린더(173b)에 의해 상기 제2 방향을 따라 왕복 이동할 수 있는 제3 실린더 로드(174b), 상기 제3 실린더(173b)에 의해 상기 제2 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제2 연결 집전체(175b), 상기 제3 실린더 로드(174b)와 상기 제2 연결 집전체(175b)를 결합시키는 제2 연결 절연체(176b), 상기 제2 가이드 절연체(172b) 내부, 예를 들면, 상기 제2 가이드홀의 내부 단부에 배치되고, 상기 연료전지 스택(10)의 캐소드 집전체(10b)와 전기적으로 연결되며, 상기 제3 실린더(173b)에 의해 상기 제2 연결 집전체(175b)와 부착 및 탈착하고 전기 전도성 재질로 형성된 제2 집전바 구조체(177b)를 포함할 수 있다. The second current collection connector 170b is disposed to penetrate the second plate of the fixing bracket 171 at a position spaced apart from the first guide insulator 172a and is coupled to the fixing bracket 171, and has the inside of the second current collecting connector 170b. A second guide insulator 172b having a second guide hole extending in a second direction, and a third cylinder 173b fixed to the first plate of the fixing bracket 171 at a position spaced apart from the second cylinder 173a. ), a third cylinder rod (174b) capable of reciprocating along the second direction by the third cylinder (173b), capable of reciprocating along the second guide hole by the third cylinder (173b), and A second connection current collector 175b formed of a conductive material, a second connection insulator 176b coupling the third cylinder rod 174b and the second connection current collector 175b, and the second guide insulator 172b. It is disposed inside, for example, at the inner end of the second guide hole, and is electrically connected to the cathode current collector 10b of the fuel cell stack 10, and is connected to the second by the third cylinder 173b. It may attach and detach from the current collector 175b and include a second current collection bar structure 177b made of an electrically conductive material.
한편, 상기 제2 집전 커넥터(170b)는 상기 제2 집전바 구조체(177b)를 상기 연료전지 스택(10)의 캐소드 집전체(10b)에 전기적으로 연결시키는 제2 연결바(178b)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 연결바(178b)는 상기 본체 하우징(110)의 측벽, 바닥판 또는 상부판을 관통하도록 배치되고, 상기 제2 가이드 절연체(172b) 내부에서 상기 제2 집전바 구조체(177b)와 연결되는 제1 단부 및 상기 본체 하우징(110)의 내부에서 상기 캐소드 집전체(10b)와 연결되는 제2 단부를 구비할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 연결바(178b)는 상기 제2 집전바 구조체(177b)와 일체로 형성될 수 있다. Meanwhile, the second current collection connector 170b further includes a second connection bar 178b that electrically connects the second current collection bar structure 177b to the cathode current collector 10b of the fuel cell stack 10. can do. The second connection bar 178b is disposed to penetrate the side wall, bottom plate, or top plate of the main housing 110, and is connected to the second current collection bar structure 177b inside the second guide insulator 172b. It may have a first end connected to the cathode current collector 10b inside the body housing 110 and a second end connected to the cathode current collector 10b. In one embodiment, the second connection bar 178b may be formed integrally with the second current collection bar structure 177b.
이 경우, 외부 로드(load), 예를 들면, 상기 연료 전지 스택(10)의 성능을 측정하는 검사 장치(미도시)는 상기 본체 하우징(110)의 외부에서 상기 제1 연결 집전체(175a) 및 상기 제2 연결 집전체(175b)에 전기적으로 연결될 수 있다. In this case, an external load, for example, an inspection device (not shown) that measures the performance of the fuel cell stack 10 is connected to the first connection current collector 175a from the outside of the main body housing 110. and may be electrically connected to the second connection current collector 175b.
상기 제1 가이드 절연체(172a) 및 상기 제2 가이드 절연체(172b)는 상기 제1 연결 집전체(175a) 및 상기 제2 연결 집전체(175b)의 운동 방향을 가이드할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1 연결 집전체(175a) 및 상기 제2 연결 집전체(175b)가 상기 고정 브라켓(171) 등에 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 수 있고, 상기 제1 연결 절연체(176a) 및 상기 제2 연결 절연체(176b)는 상기 제1 연결 집전체(175a) 및 상기 제2 연결 집전체(175b)가 상기 제2 실린더 로드(174a) 및 상기 제3 실린더 로드(174b)에 전기적으로 쇼트되는 것을 각각 방지할 수 있다. The first guide insulator 172a and the second guide insulator 172b not only guide the direction of movement of the first connection current collector 175a and the second connection current collector 175b, but also guide the direction of movement of the first connection current collector 175a and the second connection current collector 175b. It is possible to prevent the connection current collector 175a and the second connection current collector 175b from being electrically short-circuited to the fixing bracket 171, etc., and the first connection insulator 176a and the second connection insulator 176b. ) can prevent the first connection current collector 175a and the second connection current collector 175b from being electrically short-circuited to the second cylinder rod 174a and the third cylinder rod 174b, respectively. .
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조장치(100)는 열차단 수단(180)을 더 포함할 수 있다. The fuel cell stack manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may further include heat blocking means 180.
상기 열차단 수단(180)은 상기 본체 하우징(110)과 상기 제1 실린더(131) 사이에 배치되어 상기 전열장치(160)에 의해 발생된 열의 적어도 일부가 상부 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. The heat blocking means 180 is disposed between the main housing 110 and the first cylinder 131 to prevent at least a portion of the heat generated by the heat transfer device 160 from moving upward. .
일 실시예에 있어서, 상기 열차단 수단(180)은 가운데 부분에 관통홀이 형성되고 상기 본체 하우징(110)과 상기 제1 실린더(131) 사이에 배치 열차단 플레이트(181), 상기 열차단 플레이트(181)의 관통홀에 결합되고 상기 제1 실린더 로드(132)가 삽입되는 결합홀을 구비하는 결합 수단(182)을 포함할 수 있다. 상기 전열장치(160)에 의해 발생된 열의 적어도 일부를 차단할 수 있다면, 상기 열차단 플레이트(181)의 형상을 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 열차단 플레이트(181)는 원평 플레이트, 다각형 플레이트 등을 포함할 수 있다. In one embodiment, the heat blocking means 180 has a through hole formed in the center and includes a heat blocking plate 181 disposed between the main body housing 110 and the first cylinder 131, and the heat blocking plate. It may include a coupling means 182 that is coupled to the through hole of 181 and has a coupling hole into which the first cylinder rod 132 is inserted. The shape of the heat blocking plate 181 is not particularly limited as long as it can block at least part of the heat generated by the heat transfer device 160. For example, the heat blocking plate 181 may include a circular plate, a polygonal plate, etc.
한편, 상기 결합 수단(182)는 상기 제1 실린더 로드(132)가 이동하더라도 기설정된 위치에 고정될 수도 있고, 상기 제1 실린더 로드(132)에 결합되어 상기 제1 실린더 로드(132)와 함께 이동할 수도 있다. Meanwhile, the coupling means 182 may be fixed at a preset position even if the first cylinder rod 132 moves, and may be coupled to the first cylinder rod 132 and be used together with the first cylinder rod 132. You can also move.
일 실시예에 있어서, 상기 열차단 수단(180)은 내부에 상기 제1 실린더 로드(132)가 이동할 수 있는 관통홀을 구비하고 상기 본체 하우징(110) 또는 상기 지지 플레이트(134)에 결합된 관형 가이드체(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 결합수단(182)은 상기 관형 가이드체에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 실린더 로드(132)가 이동하더라도 상기 열차단 수단(180)은 고정된 위치에서 유지될 수 있다. In one embodiment, the heat blocking means 180 is a tubular body having a through hole through which the first cylinder rod 132 can move and coupled to the main body housing 110 or the support plate 134. It may further include a guide body (not shown), and the coupling means 182 may be coupled to the tubular guide body. In this case, even if the first cylinder rod 132 moves, the heat blocking means 180 can be maintained in a fixed position.
이와 같이, 상기 본체 하우징(110) 상부에 상기 열차단 수단(180)을 배치하는 경우, 상기 열차단 수단(180)의 상부에 배치되는 상기 실린더(131), 상기 압축 길이 측정 장치(150), 외부 구조물(미도시) 등을 열에너지로부터 보호할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 연료전지 스택 제조 장치에 따르면, 상기 실린더(131), 상기 압축 길이 측정 장치(150)의 내구성이나 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 본체 하우징(110)과 상기 실린더(131) 또는 상기 외부 구조물의 이격 간격을 좁힐 수 있으므로, 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. In this way, when the heat blocking means 180 is disposed on the upper part of the main housing 110, the cylinder 131 disposed on the upper part of the heat blocking means 180, the compressed length measuring device 150, External structures (not shown) can be protected from heat energy. As a result, according to the fuel cell stack manufacturing apparatus of the present invention, not only can the durability and stability of the cylinder 131 and the compressed length measuring device 150 be improved, but also the main housing 110 and the cylinder 131. ) Alternatively, the spacing between the external structures can be narrowed, thereby improving space utilization.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 제조 장치(100)는 기 설정된 기준에 따라 상기 연료전지 스택이 압축되도록 상기 제1 실린더(131)의 동작을 제어하고, 상기 본체 하우징(110) 내부온도를 기초로 상기 전열장치(160)의 동작을 제어하며, 상기 연료전지 스택(10)에서 생성되는 전력을 측정할 수 있도록 상기 제2 및 제3 실린더(173a, 173b)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the fuel cell stack manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention controls the operation of the first cylinder 131 so that the fuel cell stack is compressed according to a preset standard, and the main housing 110 Controls the operation of the heating device 160 based on the internal temperature and controls the operation of the second and third cylinders 173a and 173b to measure the power generated by the fuel cell stack 10. It may further include a control unit (not shown).
본 발명의 연료전지 스택이 제조 장치에 따르면, 상기 본체 하우징 외부에 배치된 상기 압축 길이 측정 장치를 포함하므로, 상기 연료전지 스택의 압축 길이를 용이하게 파악할 수 있고, 상기와 같은 집전 커넥터를 포함하므로 상기 연료전지 스택의 제조 과정에 상기 연료전지 스택의 성능을 테스트할 수 있고, 상기 실린더 로드 회전방지 수단을 포함하므로 상기 연료전지 스택을 가압하는 동안 상기 연료전지 스택이 뒤틀리는 것을 방지할 수 있으며, 상기 열차단 수단을 포함하므로 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. According to the manufacturing apparatus, the fuel cell stack of the present invention includes the compressed length measuring device disposed outside the main housing, so that the compressed length of the fuel cell stack can be easily determined, and because it includes the current collector connector as described above. The performance of the fuel cell stack can be tested during the manufacturing process of the fuel cell stack, and since the cylinder rod rotation prevention means is included, the fuel cell stack can be prevented from being twisted while the fuel cell stack is pressed. Since it includes a heat blocking means, space utilization can be improved.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will understand the spirit of the present invention as described in the patent claims to be described later. It will be understood that the present invention can be modified and changed in various ways without departing from the technical scope.
100: 연료전지 스택의 제조장치 110: 본체 하우징
120: 지지체 130: 가압수단
140: 실린더 로드 회전방지 수단 150: 압축 길이 측정 장치
160: 전열장치 170: 집전 커넥터100: Manufacturing device of fuel cell stack 110: Main housing
120: support 130: pressurizing means
140: Cylinder rod rotation prevention means 150: Compression length measuring device
160: electric heating device 170: current collection connector
Claims (13)
제1 방향으로 연장된 제1 실린더 로드, 상기 본체 하우징의 외부에 배치되고 상기 제1 실린더 로드를 상기 제1 방향을 따라 왕복 이동시키는 제1 실린더 및 상기 제1 실린더 로드의 하부 단부에 결합되고 상기 본체 하우징 내부에 배치된 연료전지 스택을 가압하는 가압 플레이트를 포함하는 가압수단; 및
상기 제1 실린더의 상부 또는 상기 제1 실린더와 상기 본체 하우징 사이에 배치되고, 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 관통홀을 구비하여 상기 제1 실린더 로드의 회전 운동을 방지하는 실린더 로드 회전방지 수단을 포함하고,
상기 제1 실린더 로드 중 상기 제1 방향에 따른 왕복 이동 동안 상기 실린더 로드 회전방지 수단의 상기 관통홀과 접촉하는 제2 부분의 단면은 제1 최대 직경과 제1 최소 지경을 포함하는 서로 다른 복수의 제1 직경들을 가지고,
상기 관통홀은 상기 제1 최대 직경 이상인 제2 최대 직경 및 상기 제1 최소 직경 이상이고 상기 제1 최대 직경 미만인 제2 최소 직경을 포함하는 복수의 서로 다른 제2 직경들을 가지는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.A main housing that provides an internal space where the fuel cell stack is manufactured;
A first cylinder rod extending in a first direction, a first cylinder disposed outside the main body and reciprocating the first cylinder rod in the first direction, and coupled to a lower end of the first cylinder rod and the Pressurizing means including a pressurizing plate that pressurizes the fuel cell stack disposed inside the main housing; and
A cylinder rod rotation prevention device is disposed on the top of the first cylinder or between the first cylinder and the main body housing and has a through hole through which the first cylinder rod can penetrate to prevent rotational movement of the first cylinder rod. includes means,
The cross section of the second portion of the first cylinder rod in contact with the through hole of the cylinder rod rotation prevention means during reciprocating movement in the first direction has a plurality of different cross sections including a first maximum diameter and a first minimum diameter. With first diameters,
wherein the through hole has a plurality of different second diameters, including a second maximum diameter that is greater than or equal to the first maximum diameter and a second minimum diameter that is greater than or equal to the first minimum diameter and is less than the first maximum diameter. Battery stack manufacturing device.
상기 제1 실린더 로드는 원형 형상의 단면을 갖고 상기 제1 방향을 따른 왕복 이동 동안 상기 제1 실린더와 접촉하는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 상부 단부로부터 상기 제1 부분과 평행하게 연장된 상기 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
The first cylinder rod has a circular cross-section, a first portion that contacts the first cylinder during reciprocating movement along the first direction, and a first portion that extends parallel to the first portion from an upper end of the first portion. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, comprising a second part.
상기 가압수단은 상기 본체 하우징의 외부에서 상기 제1 실린더의 하부에 배치되어 상기 제1 실린더를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함하고,
상기 실린더 로드 회전방지 수단은,
상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 제1 관통홀이 형성된 상부 플레이트 및 상기 상부 플레이트를 상기 지지 플레이트에 결합시키는 측벽을 포함하는 지지 구조체; 및
상기 지지 구조체의 상부 플레이트에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드가 관통할 수 있는 제2 관통홀을 구비하는 조인트 구조체를 포함하고,
상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀 중 적어도 하나는 상기 제2 직경들을 가지는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
The pressing means further includes a support plate disposed below the first cylinder outside the main housing to support the first cylinder,
The cylinder rod rotation prevention means,
a support structure including an upper plate having a first through hole through which the first cylinder rod can penetrate and a side wall coupling the upper plate to the support plate; and
A joint structure coupled to the upper plate of the support structure and having a second through hole through which the first cylinder rod can pass,
At least one of the first through hole and the second through hole has the second diameters.
상기 본체 하우징 내부에 배치되어 상기 연료전지 스택을 지지하는 하부 스테이지를 구비하는 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
The apparatus for manufacturing a fuel cell stack further includes a support body disposed inside the main housing and having a lower stage for supporting the fuel cell stack.
상기 실린더 로드 회전방지 수단에 결합되고, 상기 제1 실린더 로드의 상기 제1 방향으로의 운동 거리를 광학적 방식, 전자기적 방식 또는 기계적 방식을 통해 측정하는 압축 길이 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
It is coupled to the cylinder rod rotation prevention means and further comprises a compression length measuring device that measures the movement distance of the first cylinder rod in the first direction through an optical method, an electromagnetic method, or a mechanical method. , Manufacturing equipment for fuel cell stacks.
상기 본체 하우징에 결합되어 상기 본체 하우징의 내부공간을 가열하는 전열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, characterized in that it further comprises a heating device coupled to the main housing to heat the internal space of the main housing.
상기 연료전지 스택을 제조하는 동안 상기 연료전지 스택의 애노드 집전체 및 캐소드 집전체를 외부 로드(load)에 전기적으로 연결하는 집전 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to paragraph 1,
An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, further comprising a current collection connector that electrically connects an anode current collector and a cathode current collector of the fuel cell stack to an external load while manufacturing the fuel cell stack.
상기 집전 커넥터는,
상기 본체 하우징의 외부에서 서로 대향하도록 배치된 제1 플레이트와 제2 플레이트 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트를 연결하는 측벽 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 플레이트와 상기 본체 하우징 사이에 배치된 고정 브라켓;
상기 제2 플레이트를 관통하도록 배치되고, 내부에 제2 방향으로 연장된 제1 가이드홀이 형성된 제1 가이드 절연체; 상기 제1 플레이트에 고정된 제2 실린더; 상기 제2 실린더에 의해 상기 제2 방향으로 왕복 이동할 수 있는 제2 실린더 로드; 상기 제2 실린더에 의해 상기 제1 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제1 연결 집전체; 상기 제2 실린더 로드와 상기 제1 연결 집전체를 결합시키는 제1 연결 절연체; 상기 제1 가이드 절연체에 배치되고, 상기 연료전지 스택의 애노드 집전체(10a)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 실린더에 의해 상기 제1 연결 집전체와 부착 및 탈착하며, 전기 전도성 재질로 형성된 제1 집전바 구조체를 포함하는 제1 집전 커넥터;
상기 제1 가이드 절연체와 이격된 위치에서 상기 제2 플레이트를 관통하도록 배치되고, 내부에 상기 제2 방향으로 연장된 제2 가이드홀이 형성된 제2 가이드 절연체; 상기 제2 실린더와 이격된 위치에서 상기 제1 플레이트에 고정된 제3 실린더; 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 방향을 따라 왕복 이동할 수 있는 제3 실린더 로드; 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 가이드홀을 따라 왕복 이동할 수 있고 전기 전도성 재질로 형성된 제2 연결 집전체; 상기 제3 실린더 로드와 상기 제2 연결 집전체를 결합시키는 제2 연결 절연체; 상기 제2 가이드 절연체 내부에 배치되고, 상기 연료전지 스택의 캐소드 집전체와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 실린더에 의해 상기 제2 연결 집전체와 부착 및 탈착하며, 전기 전도성 재질로 형성된 제2 집전바 구조체를 포함하는 제2 집전 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.In clause 7,
The current collector connector is,
It includes a first plate and a second plate arranged to face each other outside the main body housing, and a side wall plate connecting the first plate and the second plate, wherein the second plate is between the first plate and the main body housing. A fixing bracket placed on;
a first guide insulator disposed to penetrate the second plate and having a first guide hole extending in a second direction therein; a second cylinder fixed to the first plate; a second cylinder rod capable of reciprocating in the second direction by the second cylinder; a first connection current collector capable of reciprocating along the first guide hole by the second cylinder and made of an electrically conductive material; a first connection insulator coupling the second cylinder rod and the first connection current collector; disposed on the first guide insulator, electrically connected to the anode current collector 10a of the fuel cell stack, attached to and detached from the first connection current collector by the second cylinder, and formed of an electrically conductive material. 1 A first current collection connector including a current collection bar structure;
a second guide insulator disposed to penetrate the second plate at a position spaced apart from the first guide insulator and having a second guide hole extending in the second direction formed therein; a third cylinder fixed to the first plate at a position spaced apart from the second cylinder; a third cylinder rod capable of reciprocating along the second direction by the third cylinder; a second connection current collector capable of reciprocating along the second guide hole by the third cylinder and made of an electrically conductive material; a second connection insulator coupling the third cylinder rod and the second connection current collector; A second current collector disposed inside the second guide insulator, electrically connected to the cathode current collector of the fuel cell stack, attached to and detached from the second connection current collector by the third cylinder, and formed of an electrically conductive material. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, comprising a second current collection connector including a bar structure.
상기 제1 집전 커넥터는 상기 제1 집전바 구조체를 상기 애노드 집전체에 전기적으로 연결시키는 제1 연결바를 더 포함하고,
상기 제2 집전 커넥터는 상기 제2 집전바 구조체를 상기 캐소드 집전체에 전기적으로 연결시키는 제2 연결바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to clause 8,
The first current collection connector further includes a first connection bar that electrically connects the first current collection bar structure to the anode current collector,
The second current collection connector further includes a second connection bar that electrically connects the second current collection bar structure to the cathode current collector.
상기 본체 하우징에 결합되어 상기 본체 하우징의 내부공간을 가열하는 전열장치; 및
기 설정된 기준에 따라 상기 연료전지 스택이 압축되도록 상기 제1 실린더의 동작을 제어하고, 상기 본체 하우징의 내부공간 온도를 기초로 상기 전열 장치의 동작을 제어하며, 상기 연료전지 스택에서 생성되는 전력을 측정하도록 상기 제2 및 제3 실린더의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to clause 8,
A heating device coupled to the main housing to heat the internal space of the main housing; and
The operation of the first cylinder is controlled so that the fuel cell stack is compressed according to a preset standard, the operation of the heating device is controlled based on the temperature of the internal space of the main body housing, and the power generated by the fuel cell stack is controlled. An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, characterized in that it further comprises a control unit that controls the operation of the second and third cylinders to measure.
상기 본체 하우징과 상기 제1 실린더 사이에 배치되어 상기 전열장치에 의해 발생된 열의 적어도 일부가 상부 방향으로 이동하는 것을 방지하는 열차단 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to clause 6,
The apparatus for manufacturing a fuel cell stack further includes heat blocking means disposed between the main housing and the first cylinder to prevent at least a portion of the heat generated by the heat transfer device from moving upward.
상기 열차단 수단은,
가운데 부분에 관통홀이 형성되고 상기 본체 하우징과 상기 제1 실린더 사이에 배치된 열차단 플레이트; 및
상기 열차단 플레이트의 관통홀에 결합되고 상기 제1 실린더 로드가 삽입되는 결합홀을 구비하는 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.According to clause 11,
The heat blocking means is,
a heat blocking plate formed with a through hole in the center and disposed between the main body housing and the first cylinder; and
An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, comprising a coupling means coupled to a through hole of the heat shield plate and having a coupling hole into which the first cylinder rod is inserted.
상기 가압수단은 상기 본체 하우징의 외부에서 상기 제1 실린더의 하부에 배치되어 상기 제1 실린더를 지지하는 지지 플레이트를 더 포함하고,
상기 열차단 수단은 내부에 상기 제1 실린더 로드가 이동할 수 있는 관통홀을 구비하고, 상기 본체 하우징 또는 상기 지지 플레이트에 결합된 관형 가이드체를 더 포함하며,
상기 결합수단은 상기 관형 가이드체에 결합된 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택의 제조장치.
According to clause 12,
The pressing means further includes a support plate disposed below the first cylinder outside the main housing to support the first cylinder,
The heat blocking means has a through hole through which the first cylinder rod can move, and further includes a tubular guide body coupled to the main body housing or the support plate,
An apparatus for manufacturing a fuel cell stack, wherein the coupling means is coupled to the tubular guide body.
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| KR100975601B1 (en) * | 2003-07-25 | 2010-08-17 | 스탁세라 게엠베하 | Method and device for producing a fuel cell stack |
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