KR20110080552A - 가스켓 일체형 분리판 및 이를 위한 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리판의 내 외 측면 전체를 가스켓으로 감싸도록 이중 씰(Seal)의 구조로 성형함으로써 금속 분리판의 부식 방지 및 기밀성을 극대화시킬 수 있도록 하는 가스켓 일체형 분리판에 관한 것이다.

Description

가스켓 일체형 분리판 및 이를 위한 금형{Separator on body type gasket for fuel cell and die for making the same}

본 발명은 Proton Exchange Membrane Fuel Cell (이하 PEMFC) Stack의 분리판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리판 테두리를 따라 가스켓이 일체형으로 형성되어 있는 가스켓 일체형 분리판에 관한 것이다.

연료전지 스택(Stack)은 막전극접합체와 가스확산층 및 분리판을 필요한 용량만큼 적층하여 구성한 것으로서, 외부에서 적절한 압력을 제공하는 장치를 통해 각 단위전지가 어긋나거나 미끄러짐 없이 일체형을 이루는 조립체이다.

상기 막전극접합체와 분리판의 상부 및 하부에는 각각 반응에 필요한 수소 및 공기와, 반응열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하거나 배출하기 위한 다수의 매니폴드가 형성되어 있으며, 수소, 공기 및 냉각수는 스택 외부배관을 통해 상기 분리판의 매니폴드를 거쳐서, 각 단위전지의 분리판에 형성되어 있는 가스유로를 통해 전극으로 공급된다.

도 1에서 보는 바와 같이, 이들 분리판(10)에 형성되는 매니폴드(11)를 따라 가스가 공급되는 바, 가스의 누출을 막기 위해 분리판 사이에는 가스켓을 개재함으로써 밀폐시키도록 한다.

일반적으로 도 2의 평면도 및 도 3의 단면도에서와 같이, 금속 분리판(10)은 그 상하면의 중앙을 따라 일정 폭을 가지는 가스켓이 면착되어 있다.

그러나 분리판 재질을 금속으로 할 경우 분리판의 매니폴더부 내측(14)은 가스와의 접촉으로 인해 부식이 될 수 있는 바, 부식방지를 위하여 부식방지 코팅을 실시하지만 경량화로 인하여 얇은 박판으로 이루어진 분리판 옆면 및 코너부는 고른 코팅 작업이 어렵다.

이는 연료전지차 운행 중 발생되는 강산 및 전기반응에 의하여 부식에 취약한 문제가 발생된다.

특히 기체/유체 입 출구 쪽인 분리판 매니폴더부 내측(14)은 더욱 심한 부식이 이루어진다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기체/유체와 접촉되는 금속 분리판 매니폴더부 옆면을 고무재질의 가스켓으로 감싸 기체/유체의 접촉을 사전에 차단하여 부식을 방지하도록 하는 가스켓 일체형 분리판 및 이를 위한 금형을 제공하기 위함이다.

상기의 해결하고자 하는 과제에 의한 본 발명은 연료전지의 가스켓 일체형 분리판에 있어서, 복수개의 매니폴드부가 형성되어 있는 평판의 금속 분리판과; 상기 분리판의 내 외 측면 전체와 상기 측면과 연결되는 상, 하부를 면접되게 감싸도록 분리판홈을 형성하고 있는 오링형 가스켓으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 분리판에 의해 달성된다.

또한 본 발명은, 가스켓 일체형 분리판을 제작하기 위한 동일 형상의 상, 하 금형에 있어서, 평면 상에 가스켓 일체형의 분리판 형태로 음각을 형성하고 있으며, 상 하 금형이 서로 대응되게 맞닿을 시에 가스켓 주입을 위한 공간이 형성되도록 하는 가스켓홈과; 분리판의 상 하면과 각각 맞닿도록 상기 가스켓 홈의 중앙을 따라 형성되어 있는 분리판지지용 요철로 구성되어 있는 동일 형상의 상, 하 금형에 의해, 상기 분리판 지지용 요철 사이에 분리판이 개재된 상태에서 분리판의 양 측면이 가스켓홈에 의해 형성된 공간 내부에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명의 가스켓 일체형 분리판은 이중 씰(Seal)의 구조로 가스켓을 성형함으로써 금속 분리판의 부식 방지 및 기밀성을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 연료전지용 가스켓의 사시도,
도 2는 종래의 가스켓 일체형 분리판의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A 단면도,
도 4는 본 발명의 가스켓 일체형 분리판의 평면도,
도 5는 도 4의 B-B 단면도,
도 6은 본 발명의 가스켓 일체형 분리판 제작을 위한 상 하 금형 및 이에 개재되어 있는 분리판의 단면도.

이하 본 발명의 가스켓 일체형 분리판 및 이를 위한 금형의 실시예를 첨부되는 도면들을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 가스켓 일체형 분리판의 평면도를 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이, 분리판(40)의 테두리 및 내측의 매니폴더부의 옆면 전체는 가스켓(50)이 감싸고 있다.

상기 분리판(40)은 금속 재질의 직사각 평판이며, 연료전지에 사용되는 일반적인 분리판이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 가스켓(50)은 도 5의 단면도에서 도시된 바와 같이, 분리판의 테두리 및 그 측면을 감싸고 있다.

도 5는 도 4의 B-B 단면을 도시한 것으로, 이러한 구조 및 형상은 B-B 구역 뿐만 아니라 분리판의 테두리 혹은 매니폴더부 테두리의 너비 방향을 따라 절단한 단면 역시 상기 B-B 구역과 동일 유사한 형상 및 구조를 갖게 된다.

상기 가스켓은 분리판 측면 전체를 감싸도록 그 측면에 분리판홈(51)이 형성되어 있어 전체적으로 'ㄷ'자 형태를 형성한다.

상기 분리판홈(51)은 분리판 측면 및 측면으로부터 수직된 상 하면과 밀착되게 면접하도록 분리판 두께에 대응하는 폭을 가지고 있다.

도 6은 본 발명의 가스켓 일체형 분리판을 제작하기 위한 금형의 단면도를 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이, 금형은 동일 형상의 상 하 금형(60, 70)으로 구성되며, 금형 사이에 금속 분리판(40)을 개재하도록 한다.

상기 금형(60, 70)은 평면 상에 가스켓 및 분리판 형태의 가스켓 홈(61, 71)을 음각 형태로 형성하고 있다.

상기 가스켓 홈(61, 71)은 그 중앙을 따라 분리판지지용 요철(62, 72)을 형성하고 있다.

상기 분리판 지지용 요철(62, 72)은 상 하 금형을 맞닿을 시에 이들 요철 사이에 분리판이 개재될 수 있는 공간을 확보하도록 그에 대응하는 높이만큼 돌출되어 있다.

상기 하 금형(70)의 분리판 지지용 요철(72) 상에 분리판(40)을 올려 놓은 뒤, 상 금형(60)의 분리판 지지요 요철(62)이 상기 분리판 지지용 요철(72) 상에 위치하는 분리판(40)을 누를 수 있도록 이에 대응되게 맞추게 되며, 이에 따라 상 하 금형의 가스켓홈(61, 71) 내부에는 밀폐 공간이 형성된다.

이러한 상태에서 가스켓홈(61, 71) 내부에 고무를 주입하여 굳힌 다음 상 하 금형으로부터 분리판을 떼어냄으로써 가스켓 일체형 분리판 제작이 완료된다.

40 : 분리판 50 : 가스켓
51 : 분리판홈 60, 70 : 금형
61, 71 : 가스켓홈 62, 72 : 분리판 지지용 요철

Claims (2)

1. 연료전지의 가스켓 일체형 분리판에 있어서,
   복수개의 매니폴드부가 형성되어 있는 평판의 금속 분리판과;
   상기 분리판의 내 외 측면 전체와 상기 측면과 연결되는 상, 하부를 면접되게 감싸도록 분리판홈을 형성하고 있는 오링형 가스켓
   으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 분리판.
   
2. 가스켓 일체형 분리판을 제작하기 위한 동일 형상의 상, 하 금형에 있어서,
   평면 상에 가스켓 일체형의 분리판 형태로 음각을 형성하고 있으며, 상 하 금형이 서로 대응되게 맞닿을 시에 가스켓 주입을 위한 공간이 형성되도록 하는 가스켓홈과;
   분리판의 상 하면과 각각 맞닿도록 상기 가스켓 홈의 중앙을 따라 형성되어 있는 분리판지지용 요철
   로 구성되어 있는 동일 형상의 상, 하 금형에 의해,
   상기 분리판 지지용 요철 사이에 분리판이 개재된 상태에서 분리판의 양 측면이 가스켓홈에 의해 형성된 공간 내부에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 분리판을 제작하기 위한 금형.

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