KR100708343B1 - A polymer electrolyte membrane type fuel cell - Google Patents

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KR100708343B1
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정용수
이창래
문성모
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Abstract

본 발명은 앤드플레이트와 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)가 대응되는 크기를 가지며, 앤드플레이트와 막전극접합체는 이들을 관통하는 결합수단에 의해 조립되는 고체 고분자 전해질형 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell in which an end plate and a membrane electrode assembly (MEA) have a corresponding size, and the end plate and the membrane electrode assembly are assembled by a coupling means penetrating them.

본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지는, 연료와 공기를 반응시켜 전압을 발생하는 하나 이상의 막전극접합체(200)와; 상기 막전극접합체(200)의 외측에 구비되어 막전극접합체(200)에서 발생한 전압의 흐름을 안내하는 전극판(300)과; 상기 막전극접합체(200) 외측에 구비되어 막전극접합체(200)를 보호하며, 외관을 형성하는 한 쌍의 앤드플레이트(100)와; 상기 앤드플레이트(100)와 전극판(300) 사이에 구비되어 상기 전극판(300)을 따라 이동하는 전압이 앤드플레이트(100)로 전달되지 않도록 차단하는 절연판(400)과; 상기 막전극접합체(200) 내지 절연판(400) 사이의 냉각수 흐름 방향을 안내하는 냉각수유로(110) 내부에 삽입된 상태로 체결되어 상기 막전극접합체(200) 내지 절연판(400)이 서로 분리되지 않도록 하는 결합수단(500);을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 부피가 현저히 작아지게 되므로 제한된 공간에 많은 연료전지가 수용 가능한 이점이 있다.A solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention includes at least one membrane electrode assembly 200 which generates a voltage by reacting fuel and air; An electrode plate 300 provided outside the membrane electrode assembly 200 to guide the flow of voltage generated in the membrane electrode assembly 200; A pair of end plates provided outside the membrane electrode assembly 200 to protect the membrane electrode assembly 200 and to form an appearance; An insulating plate 400 provided between the end plate 100 and the electrode plate 300 to block a voltage moving along the electrode plate 300 from being transferred to the end plate 100; The membrane electrode assembly 200 to the insulating plate 400 is fastened in a state of being inserted into the cooling water flow path 110 to guide the flow direction of the cooling water between the insulating film 400 so that the membrane electrode assembly 200 to the insulating plate 400 is not separated from each other. Combining means (500) to comprise. According to the present invention, since the volume is remarkably small, many fuel cells can be accommodated in a limited space.

연료전지, 결합수단, 앤드플레이트, 전극, 관통 Fuel cell, coupling means, end plate, electrode, through

Description

고체 고분자 전해질형 연료전지{A Polymer electrolyte membrane type fuel cell}A polymer electrolyte membrane type fuel cell

도 1 은 종래 기술에 의한 연료전지의 내부 결합구조를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an internal coupling structure of a fuel cell according to the prior art;

도 2 는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 전면 외관 구성을 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the front appearance configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 후면 외관 구성을 보인 사시도.Figure 3 is a perspective view showing the rear appearance configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 구성을 보인 분해 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view showing the configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 요부 구성인 결합수단의 분해 사시도.5 is an exploded perspective view of a coupling means which is a main component of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention;

도 6 은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'부 종단면도.FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along the line II ′ of FIG. 5; FIG.

도 7 은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'부 종단면도. FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 3; FIG.

도 8a 는 도 7의 'A'부 확대도.8A is an enlarged view of a portion 'A' of FIG. 7.

도 8b 는 도 7의 'B'부 확대도.8B is an enlarged view of a 'B' portion of FIG. 7.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100. 앤드플레이트 110. 냉각수유로100. End plate 110. Coolant flow path

120. 함몰부 122. 연료인입연결구120. Recessed part 122. Fuel entry connector

123. 연료인출연결구 124. 공기인입연결구123. Fuel outlet connector 124. Air inlet connector

125. 공기인출연결구 200. 막전극접합체125. Air outlet connector 200. Membrane electrode assembly

300. 전극판 400. 절연판300. Electrode plate 400. Insulation plate

500. 결합수단 520. 냉각수입출포트500. Coupling means 520. Cooling water import and export port

522. 유동관 523. 관통구멍522. Flow pipes 523. Through-holes

524. 결합부 525. 제1오링홈524. Coupling section 525. First O-ring groove

526. 체결부 528. 암나사526. Fasteners 528. Female thread

540. 절연구 542. 제2오링홈540. Insulation port 542. Second O-ring groove

550. 관통나사 560. 차단관550. Through thread 560. Blocking tube

562. 압착부 580. 너트562. Crimp 580. Nut

582. 스프링와샤 584. 절연와샤582. Spring Washers 584. Insulation Washers

586. 씰링와샤 587. 압력발생홈586. Sealing washer 587. Pressure generating groove

R . 오링 R. O-ring

본 발명은 고체 고분자 전해질형 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 앤드플레이트와 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)가 대응되는 크기를 가지며, 앤드플레이트와 막전극접합체는 이들을 관통하는 결합수단에 의해 조립 되는 고체 고분자 전해질형 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, and more particularly, an end plate and a membrane electrode assembly (MEA) have a corresponding size, and the end plate and the membrane electrode assembly are connected to a coupling means penetrating them. It relates to a solid polymer electrolyte fuel cell assembled by.

연료전지는 수소 연료와 산소의 반응을 통해 전기를 생산하고, 동시에 부산물로서 물과 열을 발생시키는 시스템으로서 발전효율이 높고 환경 유해요소가 제거된 발전장치이다.A fuel cell is a system that generates electricity through the reaction of hydrogen fuel and oxygen, and at the same time generates water and heat as a by-product.

그리고, 사용되는 전해질의 종류에 따라 폴리머 전해질막 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등이 있다.In addition, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), a direct methanol fuel cell (DMFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), a solid oxide fuel cell (SOFC), etc., depending on the type of electrolyte used. There is this.

이러한 연료전지의 종류 중에서 PEMFC, PAFC, DMFC는 작동온도가 각각 80℃-120℃, 190℃-200℃, 25℃-90℃ 정도로 낮으며, 자동차 등의 수송용이나, 가정용 및 휴대용 전력원으로서 활용 가능성이 높다.Among these types of fuel cells, PEMFC, PAFC, and DMFC have low operating temperatures of 80 ℃ -120 ℃, 190 ℃ -200 ℃, and 25 ℃ -90 ℃, respectively. It is likely to be utilized.

따라서, 이들 연료전지의 상용화를 앞당기고 확대하기 위해 전체 연료전지 시스템의 소형화, 경량화, 저렴화 등에 연구 관심이 집중되고 있다.Therefore, in order to accelerate and expand the commercialization of these fuel cells, research interests are focused on miniaturization, light weight, and low cost of the entire fuel cell system.

이하에서는 종래의 연료전지 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a conventional fuel cell configuration will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 종래 기술에 의한 연료전지의 내부 결합구조를 보인 종단면도가 도시되어 있다.1 is a longitudinal sectional view showing an internal coupling structure of a fuel cell according to the prior art.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 연료전지(1)는 내부에 다수 막전극접합체(10,MEA: Membrane Electrode Assembly)가 구비되며, 상기 막전극접합체(10)는 직립된 상태로 좌/우 방향으로 적층되어 배치된다.As shown in the figure, the fuel cell 1 is provided with a plurality of membrane electrode assemblies (MEA: Membrane Electrode Assembly) (MEA) therein, the membrane electrode assembly (10) in the upright state in the left / right direction Are stacked and placed.

그리고, 상기 막전극접합체(10)는 멤브레인(12)을 중앙으로 하여 양측에 애노드전극(14)과 캐소드전극(16)이 배치된다. 즉, 상기 막전극접합체(10)는 멤브레 인(12), 애노드전극(14) 및 캐소드전극(16)을 포함하여 구성된다.In the membrane electrode assembly 10, the anode electrode 14 and the cathode electrode 16 are disposed at both sides with the membrane 12 as the center. That is, the membrane electrode assembly 10 includes a membrane 12, an anode electrode 14, and a cathode electrode 16.

상기 애노드전극(14)과 캐소드전극(16)에는 연료전지(1)의 연료가 되는 수소 등이 유동할 수 있도록 유로(18)가 형성되며, 상기 다수 막전극접합체(10)가 서로 적층되면 이러한 유로(18)는 서로 연통된다.A flow path 18 is formed in the anode electrode 14 and the cathode electrode 16 so that hydrogen, etc., as a fuel of the fuel cell 1 can flow, and the plurality of membrane electrode assemblies 10 are stacked on each other. The flow paths 18 communicate with each other.

상기 연료전지(1)의 좌/우 측면에는 앤드플레이트(20)가 구비된다. 상기 앤드플레이트(20)는 연료전지(1)의 외관을 형성함과 동시에 상기 다수 막전극접합체(10)가 분리되지 않도록 결합력을 제공하는 역할을 수행한다.End plates 20 are provided on left and right sides of the fuel cell 1. The end plate 20 serves to form an appearance of the fuel cell 1 and to provide a bonding force so that the plurality of membrane electrode assemblies 10 are not separated.

이를 위해 상기 앤드플레이트(20)는 막전극접합체(10)보다 큰 면적을 가지도록 형성되며, 상기 앤드플레이트(20)의 상/하단부는 막전극접합체(10)의 상/하단부보다 상/하측으로 돌출된다.To this end, the end plate 20 is formed to have an area larger than that of the membrane electrode assembly 10, and the upper and lower ends of the end plate 20 are positioned up and down than the upper and lower ends of the membrane electrode assembly 10. It protrudes.

그리고, 상기 앤드플레이트(20)의 상/하부에는 체결구멍(22)이 관통 형성된다. 상기 체결구멍(22)에는 체결볼트(24)가 관통된 후 너트(26)로 조여지며, 상기 체결볼트(24)와 너트(26)의 체결력은 상기 앤드플레이트(20) 및 막전극접합체(10)에 전달되어 상기 다수 막전극접합체(10)는 서로 분리되지 않고 도 1과 같은 상태를 유지하게 된다.In addition, a fastening hole 22 is formed through the upper and lower portions of the end plate 20. The fastening bolts 24 pass through the fastening holes 22 and are tightened with nuts 26. The fastening force of the fastening bolts 24 and the nuts 26 is the end plate 20 and the membrane electrode assembly 10. The plurality of membrane electrode assemblies 10 are maintained as shown in FIG. 1 without being separated from each other.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 연료전지(1)에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the fuel cell 1 having the above configuration has the following problems.

즉, 상기 연료전지(1)는 앤드플레이트(20)가 막전극접합체(10)보다 큰 면적을 가지도록 형성되어 사실상 연료전지(1)의 크기는 앤드플레이트(20)의 크기에 의해 결정된다.That is, the fuel cell 1 is formed such that the end plate 20 has a larger area than the membrane electrode assembly 10, so that the size of the fuel cell 1 is determined by the size of the end plate 20.

따라서, 상기 연료전지(1)의 크기가 불필요하게 커지게 되며, 이로 인하여 제한된 공간에 많은 연료전지(1)를 수용할 수 없게 되므로 결국 연료전지(1)의 출력이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, the size of the fuel cell 1 is unnecessarily large, and thus, it is impossible to accommodate many fuel cells 1 in a limited space, thereby causing a problem in that the output of the fuel cell 1 is lowered.

또한, 한 개의 연료전지(1)에 다수(도 1에 도시된 종래기술의 경우 4개)의 체결볼트(24)가 구비되어야 하므로, 조립시간이 증가되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since a plurality of fastening bolts 24 (four in the related art shown in FIG. 1) should be provided in one fuel cell 1, there is a problem in that assembly time is increased and productivity is lowered.

뿐만 아니라, 앤드플레이트(20)의 크기가 커진 이유로 재료비가 상승하게 되므로 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 발생된다.In addition, since the cost of the material increases because the size of the end plate 20 is increased, the price competitiveness is lowered.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 앤드플레이트와 막전극접합체의 크기를 대응되도록 구성함으로써 제한된 공간에 더 많은 고체 고분자 전해질형 연료전지가 수용될 수 있도록 하는 한편 제조원가가 절감되도록 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to configure the size of the end plate and the membrane electrode assembly so that more solid polymer electrolyte fuel cells can be accommodated in a limited space while reducing manufacturing costs. The present invention provides a solid polymer electrolyte fuel cell.

본 발명의 다른 목적은, 앤드플레이트와 막전극접합체 내부를 동시에 관통하는 결합수단에 의해 앤드플레이트와 막전극접합체가 결합되는 고체 고분자 전해질형 연료전지를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell in which an end plate and a membrane electrode assembly are joined by a coupling means that simultaneously penetrates the end plate and the membrane electrode assembly.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지는, 연료와 공기를 반응시켜 전압을 발생하는 하나 이상의 막전극접합체와; 상기 막전극접합체의 외측에 구비되어 막전극접합체에서 발생한 전압의 흐름 을 안내하는 전극판과; 상기 막전극접합체 외측에 구비되어 막전극접합체를 보호하며, 외관을 형성하는 한 쌍의 앤드플레이트와; 상기 앤드플레이트와 전극판 사이에 구비되어 상기 전극판을 따라 이동하는 전압이 앤드플레이트로 전달되지 않도록 차단하는 절연판과; 상기 막전극접합체 내지 절연판 사이의 냉각수 흐름 방향을 안내하는 냉각수유로 내부에 삽입된 상태로 체결되어 상기 막전극접합체 내지 절연판이 서로 분리되지 않도록 하는 결합수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solid polymer electrolyte fuel cell comprising: at least one membrane electrode assembly for generating a voltage by reacting fuel and air; An electrode plate provided outside the membrane electrode assembly to guide the flow of voltage generated in the membrane electrode assembly; A pair of end plates provided outside the membrane electrode assembly to protect the membrane electrode assembly and form an appearance; An insulation plate provided between the end plate and the electrode plate to block a voltage moving along the electrode plate from being transferred to the end plate; And coupling means for fastening in a state of being inserted into the cooling water flow passage guiding the cooling water flow direction between the membrane electrode assembly and the insulating plate so that the membrane electrode assembly and the insulating plate are not separated from each other.

상기 냉각수유로는, 상기 막전극접합체, 전극판, 앤드플레이트 및 절연판의 각각의 높이 중앙에 천공됨을 특징으로 한다.The cooling water flow path is characterized in that the perforated in the center of the height of each of the membrane electrode assembly, electrode plate, end plate and insulating plate.

상기 결합수단은, 한 쌍으로 구비됨을 특징으로 한다.The coupling means is characterized in that it is provided in a pair.

상기 결합수단은, 냉각수의 입/출을 안내하는 냉각수입출포트와, 상기 냉각수입출포트를 내부에 수용한 상태로 상기 앤드플레이트 일측에 삽입되어 상기 냉각수입출포트와 전극판 사이의 전기 흐름을 차단하는 절연구와, 상기 막전극접합체, 전극판, 앤드플레이트 및 절연판을 관통하여 일단부가 상기 냉각수입출포트에 나사 결합되는 관통나사와, 상기 관통나사를 내부에 수용하여 상기 관통나사와 냉각수의 접촉을 차단하는 차단관과, 상기 관통나사의 일단부에 결합되어 상기 막전극접합체, 전극판, 앤드플레이트 및 절연판이 서로 밀착되도록 압력을 발생하는 너트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The coupling means may be inserted into one side of the end plate while receiving the cooling water inlet / outlet port for guiding the inlet / outlet of the cooling water and the cooling water inlet / outlet port therein to block electric flow between the cooling water inlet / outlet port and the electrode plate. A through-screw having one end screwed into the cooling water inlet / outlet port through the insulator, the membrane electrode assembly, the electrode plate, the end plate and the insulating plate, and the through-screw accommodated therein to block the contact between the through-screw and the coolant. And a nut coupled to one end of the through screw and generating a pressure such that the membrane electrode assembly, the electrode plate, the end plate, and the insulating plate are in close contact with each other.

상기 차단관의 외면에는, 상기 너트와 관통나사가 서로 체결될 때 탄성복원력을 발생하는 스프링와샤와, 상기 전극판에서 발생된 전류가 상기 너트로 전달되지 않도록 차단하는 절연와샤와, 상기 냉각수유로 내부의 냉각수가 상기 차단관의 길이 방향으로 누설되지 않도록 차단하는 씰링와샤가 구비됨을 특징으로 한다.On the outer surface of the blocking tube, a spring washer that generates an elastic restoring force when the nut and the through screw are fastened to each other, an insulating washer that blocks current generated from the electrode plate from being transmitted to the nut, and inside the cooling water passage It characterized in that the sealing washer is provided to block the coolant so as not to leak in the longitudinal direction of the blocking tube.

상기 냉각수입출포트는, 냉각수의 유동을 안내하는 유동관과, 상기 유동관의 외주면 일단부에서 외주 방향으로 돌출되어 상기 절연구와 끼움 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 일단에서 외측방향으로 돌출되어 상기 관통나사와 체결되는 체결부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The coolant inlet and outlet ports may include: a flow pipe for guiding the flow of the coolant; Characterized in that it comprises a fastening portion fastened with the screw.

상기 유동관과 결합부 및 체결부는 일체로 형성됨을 특징으로 한다.The flow pipe and the coupling portion and the fastening portion is characterized in that it is formed integrally.

상기 냉각수입출포트는 써스(SUS)또는 플라스틱으로 성형됨을 특징으로 한다.The cooling water import and export port is characterized in that it is molded of sus (SUS) or plastic.

상기 결합부의 내부에는, 상기 유동관 내부로 유입된 냉각수가 상기 결합부를 관통하도록 하는 관통구멍이 다수 천공됨을 특징으로 한다.Inside the coupling portion, a plurality of through holes for allowing the cooling water introduced into the flow pipe to penetrate the coupling portion is characterized in that perforated.

상기 다수의 관통구멍은, 방사상으로 천공됨을 특징으로 한다.The plurality of through holes are characterized in that the drilled radially.

상기 다수의 관통구멍은, 각각의 연장선들이 서로 교차하도록 형성됨을 특징으로 한다.The plurality of through holes are characterized in that the respective extension lines cross each other.

상기 결합수단에는, 탄성을 가지는 재질로 형성되어 냉각수의 누설을 차단하는 오링이 4개 이상 구비됨을 특징으로 한다.The coupling means is formed of an elastic material, characterized in that provided with at least four O-ring to block the leakage of the cooling water.

상기 씰링와샤의 일면에는, 함몰 형성되어 오링이 삽입되며, 상기 너트와 관통나사가 체결시 상기 오링에 중심방향의 압력을 발생하는 압력발생홈이 구비됨을 특징으로 한다.One surface of the sealing washer is recessed, the O-ring is inserted, characterized in that the pressure generating groove for generating a pressure in the center direction in the O-ring when the nut and the through-screw is fastened.

이와 같은 본 발명에 의하면, 부피가 현저히 작아지게 되므로 제한된 공간에 많은 고체 고분자 전해질형 연료전지가 수용 가능한 이점이 있다.According to the present invention, since the volume is significantly reduced, there is an advantage that many solid polymer electrolyte fuel cells can be accommodated in a limited space.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 고체 고분자 전해질형 연료전지의 외관 구성을 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 2에는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 전면 외관 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 후면 외관 구성을 보인 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 구성을 보인 분해 사시도가 도시되어 있다.Hereinafter, an external configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIGS. 2 to 4 with reference to the accompanying drawings. Figure 2 is a perspective view showing the front appearance configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a rear appearance configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, 4 is an exploded perspective view showing the configuration of a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 고체 고분자 전해질형 연료전지는 전체적으로 좌/우 방향으로 긴 직육면체 외형을 가지며, 전/후방에는 앤드플레이트(100)가 구비되어 전/후면 외관을 형성하며, 상기 한 쌍의 앤드플레이트(100) 사이에는 연료와 공기를 반응시켜 전압을 발생하는 하나 이상의 막전극접합체(200,MEA)와, 상기 막전극접합체(200)의 전/후 외측에 구비되어 막전극접합체(200)에서 발생한 전압의 흐름을 안내하는 전극판(300)과, 상기 전극판(300)과 앤드플레이트(100) 사이의 전기 흐름을 차단하는 절연판(400)이 다수 구비된다.As shown in these figures, the solid polymer electrolyte fuel cell has a long rectangular parallelepiped shape in a left / right direction as a whole, and an end plate 100 is provided at the front and rear to form a front / rear appearance. Between the end plate 100 of the one or more membrane electrode assembly (200, MEA) to generate a voltage by reacting fuel and air, and the membrane electrode assembly 200 is provided on the outside before / after the membrane electrode assembly 200 Electrode plate 300 for guiding the flow of the voltage generated in the) and the insulating plate 400 for blocking the electrical flow between the electrode plate 300 and the end plate 100 is provided.

상기 한 쌍의 앤드플레이트(100) 중 어느 하나에는 여섯 개의 연결구멍(도 4의 도면부호 120)이 천공 형성된다. 즉, 상기 여섯 개의 구멍에는 상기 고체 고분자 전해질형 연료전지 내/외부로 연료가 유출/입될 수 있도록 안내하는 연료인입연결구(122) 및 연료인출연결구(123)와, 상기 고체 고분자 전해질형 연료전지 내/외부로 공기가 유출/입될 수 있도록 안내하는 공기인입연결구(124) 및 공기인출연결구(125)와, 상기 연료전지 내/외부로 냉각수가 유출/입 될 수 있도록 안내하는 냉각수입출포트(520)가 각각 좌/우에 결합된다.Six connection holes (120 in FIG. 4) are perforated in any one of the pair of end plates 100. That is, the six holes include a fuel inlet connector 122 and a fuel outlet connector 123 for guiding the fuel to flow in and out of the solid polymer electrolyte fuel cell, and in the solid polymer electrolyte fuel cell. Air inlet connector 124 and the air outlet connector 125 for guiding the air to flow out / in and out, and the cooling water import and export port 520 for guiding the coolant to flow in / out of the fuel cell Are coupled to the left and right respectively.

상기한 인출/입연결구 및 냉각수입출포트(520)들은 상기 막전극접합체(200), 전극판(300) 및 절연판(400)에 관통되어 냉각수, 연료, 공기 중 어느 하나의 유동을 안내하는 냉각수유로(도 7의 도면부호 110), 연료유로(미도시), 공기유로(미도시)를 각각 형성하게 되며, 특히 상기 냉각수입출포트(520)는 냉각수와 접촉시 녹 발생이 미연에 방지되도록 써스(SUS) 또는 플라스틱으로 성형됨이 바람직하다.The draw / inlet port and the coolant inlet / outlet port 520 penetrate the membrane electrode assembly 200, the electrode plate 300, and the insulating plate 400 to guide the flow of any one of coolant, fuel, and air. 7, a fuel flow path (not shown) and an air flow path (not shown) are respectively formed, and in particular, the cooling water import and export port 520 has a heat (so as to prevent rust generation when contacted with the cooling water). SUS) or plastic.

상기 앤드플레이트(100), 막전극접합체(200), 전극판(300) 및 절연판(400)은 서로 대응되는 크기를 가지며 결합수단(500)에 의해 체결된다. 즉, 상기 결합수단(500)은 연료전지의 높이 중앙 좌/우측에 천공 형성된 냉각수유로(110)에 삽입된 상태로 체결되어 양단부가 구속됨으로써 상기 앤드플레이트(100), 막전극접합체(200), 전극판(300) 및 절연판(400)은 서로 분리되지 않고 직육면체 형상을 유지할 수 있게 된다.The end plate 100, the membrane electrode assembly 200, the electrode plate 300, and the insulating plate 400 have sizes corresponding to each other and are fastened by the coupling means 500. That is, the coupling means 500 is fastened in a state in which the coupling means 500 is inserted into the cooling water flow path 110 formed at the center left / right of the height of the fuel cell, thereby constraining both ends of the end plate 100, the membrane electrode assembly 200, The electrode plate 300 and the insulating plate 400 can maintain a rectangular parallelepiped shape without being separated from each other.

이를 위해 상기 앤드플레이트(100)의 전면(도 2에서 볼 때) 좌/우측 중앙에는 상기 결합수단(500)의 선단이 앤드플레이트(100) 전방으로 돌출되지 않도록 함몰된 함몰부(120)가 구비된다.To this end, the recessed part 120 is provided at the left / right center of the front end of the end plate 100 so as to prevent the front end of the coupling means 500 from protruding forward of the end plate 100. do.

상기한 막전극접합체(200)와 절연판(400) 및 전극판(300)은 그 구성에 있어 종래와 비교할 때 대동소이하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the membrane electrode assembly 200, the insulating plate 400, and the electrode plate 300 are substantially the same in comparison with the related art, detailed description thereof will be omitted.

이하에서는 본 발명의 요부 구성인 결합수단(500)을 첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5에는 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지의 요부 구성인 결합수단(500)의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 Ⅰ-Ⅰ'부 종단면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'부 종단면도가 도시되어 있다.Hereinafter, with reference to Figures 5 to 7 attached to the coupling means 500, which is a main component of the present invention will be described in detail. 5 is an exploded perspective view of the coupling means 500, which is a main component of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, and FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the portion II ′ of FIG. 5. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the II-II 'portion of FIG.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 결합수단(500)은 전술한 바와 같이 냉각수유로(110)에 삽입되어 양단부에 체결력이 발생되도록 결합됨으로써 상기 앤드플레이트(100), 전극판(300), 절연판(400) 등이 서로 밀착된 상태를 유지하도록 하는 역할을 수행한다.As shown in these drawings, the coupling means 500 is inserted into the cooling water flow path 110 as described above and coupled to generate fastening force at both ends thereof, such that the end plate 100, the electrode plate 300, and the insulating plate ( 400) and the like to maintain a close contact with each other.

또한, 상기 결합수단(500)은 냉각수유로(110)를 따라 흐르는 냉각수가 냉각수유로(110) 외부로 누설되지 않도록 하는 역할도 동시에 수행한다. In addition, the coupling means 500 also serves to prevent the cooling water flowing along the cooling water flow path 110 to leak outside the cooling water flow path 110.

이하 도 5를 참조하여 살펴보면, 상기 결합수단(500)은 크게 냉각수의 입/출을 안내하는 냉각수입출포트(520)와, 상기 냉각수입출포트(520)와 전극판(300) 사이의 전기 흐름을 차단하는 절연구(540)와, 상기 막전극접합체(200), 전극판(300), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400)을 관통하여 일단부가 상기 냉각수입출포트(520)에 나사 결합되는 관통나사(550)와, 상기 관통나사(550)와 냉각수의 접촉을 차단하는 차단관(560)과, 상기 막전극접합체(200), 전극판(300), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400)이 서로 밀착되도록 압력을 발생하는 너트(580)를 포함하여 구성된다.Hereinafter, referring to FIG. 5, the coupling means 500 is a coolant inlet / outlet port 520 for guiding the inlet / outlet of the coolant, and an electric flow between the coolant inlet / outlet port 520 and the electrode plate 300. Penetrating through the insulating sphere 540 and the membrane electrode assembly 200, the electrode plate 300, the end plate 100 and the insulating plate 400, one end is screwed to the cooling water import and export port 520 A screw 550, a blocking tube 560 for blocking contact between the through screw 550 and the cooling water, the membrane electrode assembly 200, the electrode plate 300, the end plate 100 and the insulating plate 400 It is configured to include a nut 580 for generating a pressure to be in close contact with each other.

상기 결합수단(500)의 좌측단에는 냉각수입출포트(520)가 구비된다. 상기 냉각수입출포트(520)는 냉각수의 입/출을 안내하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 앤드플레이트(100)의 전면 중앙부에서 전방으로 돌출되며, 상기 냉각수입출포트(520)에는 별도의 냉각수관(미도시)과 냉각수를 순환하기 위한 펌프(미도시) 등이 연통되게 연결된다.The left end of the coupling means 500 is provided with a cooling water import and export port 520. The coolant inlet / outlet port 520 guides the inlet / outlet of the coolant, as shown in FIG. 3, and protrudes forward from the front center of the end plate 100, and a separate coolant in the coolant inlet / outlet port 520. A pipe (not shown) and a pump (not shown) for circulating cooling water are connected in communication.

그리고, 상기 냉각수입출포트(520)는 좌측부에 형성된 원형관 모양의 유동 관(522)과, 상기 유동관(522)의 외주면 단부에서 외주 방향으로 링형상으로 돌출되어 상기 절연구(540)와 끼움 결합되는 결합부(524)와, 상기 결합부(524)의 우측단에서 우측방향으로 돌출되어 상기 관통나사(550)와 체결되는 체결부(526)를 포함하여 구성된다.In addition, the cooling water import and export port 520 is a circular tube-shaped flow tube 522 formed on the left side, and protrudes in a ring shape in the outer circumferential direction from the outer peripheral surface end of the flow tube 522 is fitted with the insulating sphere 540 The coupling part 524 and a coupling part 526 which protrudes from the right end of the coupling part 524 to the right direction and are coupled to the through screw 550 are configured.

상기 유동관(522)과 결합부(524) 및 체결부(526)는 내식성(耐蝕性)이 높은 서스(SUS)로 일체화되도록 형성된 것으로, 상기 결합부(524) 내부에는 상기 유동관(522) 내부로 유입된 냉각수가 상기 결합부(524)를 관통하도록 하는 관통구멍(523)이 다수 천공된다.The flow pipe 522, the coupling part 524, and the fastening part 526 are formed to be integrated into a susceptibility having high corrosion resistance, and the coupling part 524 is moved into the flow pipe 522. A plurality of through holes 523 are formed to allow the introduced cooling water to pass through the coupling part 524.

상기 관통구멍(523)은 냉각수입출포트(520)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되며, 상기 다수 관통구멍(523)의 연장선들은 서로 교차하도록 구성된다.The through hole 523 is formed radially with respect to the center of the cooling water import and export port 520, and the extension lines of the plurality of through holes 523 cross each other.

보다 상세하게는 상기 관통구멍(523)은 결합부(524)의 우측면에서 좌측방향으로 갈 수록 상기 냉각수입출포트(520)의 중심방향으로 모이도록 경사지게 천공된다.In more detail, the through hole 523 is drilled to be inclined to gather toward the center of the cooling water import and export port 520 as the left side from the right side of the coupling portion 524.

따라서, 상기 유동관(522) 내부로 유입된 후 상기 결합부(524)를 지나는 냉각수는 관통구멍(523)을 통해 외측 방향으로 퍼지면서 상기 냉각수유로(110)로 유입될 수 있게 된다.Therefore, the cooling water flowing into the flow pipe 522 and passing through the coupling part 524 may be introduced into the cooling water flow path 110 while spreading outward through the through hole 523.

상기 체결부(526)는 관통나사(550)의 좌측단과 나사결합되는 것으로, 대략 원통 형상을 가지며 내부에는 관통나사(550)의 피치와 대응되는 암나사(528)가 가공된다. 따라서, 상기 관통나사(550)의 좌측단과 나사결합되면 상기 관통나사(550)는 냉각수입출포트(520)로부터 분리되지 않게 된다.The fastening part 526 is screwed with the left end of the through screw 550, and has a substantially cylindrical shape, and the internal thread 528 corresponding to the pitch of the through screw 550 is processed therein. Therefore, when the screw is coupled to the left end of the through screw 550, the through screw 550 is not separated from the cooling water import and export port 520.

상기 관통구멍(523)의 외측에는 제1오링홈(525)이 구비된다. 상기 제1오링홈(525)은 내부에 오링(R)이 삽입되도록 함몰 형성된 것으로 내부에 삽입되는 오링(R)과 대응되는 크기를 가지며 오링(R)의 두께보다 얕게 함몰 형성된다. The first O-ring groove 525 is provided on the outside of the through hole 523. The first O-ring groove 525 is formed to be recessed so that the O-ring (R) is inserted therein and has a size corresponding to the O-ring (R) inserted therein and is formed to be shallower than the thickness of the O-ring (R).

상기 냉각수입출포트(520)의 우측에는 절연구(540)가 구비된다. 상기 절연구(540)는 내부에 냉각수입출포트(520)를 수용한 상태로 상기 앤드플레이트(100) 일측에 삽입되어 상기 냉각수입출포트(520)와 전극판(300) 사이의 전기 흐름을 차단하는 역할을 수행하는 것으로, 절연성 재질로 성형된다.Insulating openings 540 are provided on the right side of the cooling water inlet / outlet port 520. The insulator 540 is inserted into one side of the end plate 100 in a state in which the cooling water inlet / outlet port 520 is accommodated therein to block electric flow between the cooling water inlet / outlet port 520 and the electrode plate 300. To play a role, it is molded from an insulating material.

상기 절연구(540)는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 비어진 내부는 단차지게 형성된다. 그리고, 단차진 내경은 상기 결합부(524)의 외경과 대응되게 형성된다.The insulator 540 has a hollow cylindrical shape, the hollow inside is formed stepped. The stepped inner diameter is formed to correspond to the outer diameter of the coupling part 524.

따라서, 상기 냉각수입출포트(520)와 절연구(540)가 서로 근접하게 되면 상기 체결부(526)는 절연구(540)를 관통하여 우측으로 돌출되고, 상기 결합부(524)는 단차진 절연구(540) 내부에 삽입되며, 상기 제1오링홈(525)에 끼워진 오링(R)은 상기 절연구(540) 내부의 단차진 면과 접촉하게 됨으로써 상기 관통구멍(523)을 통해 우측방향으로 토출되는 냉각수는 상기 냉각수입출포트(520)와 절연구(540) 사이의 틈을 따라 좌측으로 누설이 방지된다.Therefore, when the cooling water import and export port 520 and the insulator 540 are close to each other, the fastening part 526 penetrates through the insulator 540 and protrudes to the right, and the coupling part 524 is stepped. The O-ring R inserted into the research 540 and inserted into the first O-ring groove 525 is brought into contact with the stepped surface of the insulator 540 to the right through the through hole 523. The discharged coolant is prevented from leaking to the left along the gap between the coolant inlet / outlet port 520 and the insulator 540.

상기 절연구(540)의 우측면 테두리부에는 제2오링홈(542)이 함몰 형성된다. 상기 제2오링홈(542)은 내부에 오링(R)(절연구(540) 우측에 도시된 오링)이 끼워지는 것으로, 오링(R)과 대응되는 형상을 가지며, 상기 오링(R)의 두께보다 얕게 함몰 형성된다. The second O-ring groove 542 is recessed in the right side edge portion of the insulator 540. The second O-ring groove 542 is inserted into the O-ring (R) (o-ring shown on the right side of the insulator 540) therein, has a shape corresponding to the O-ring (R), the thickness of the O-ring (R) It is formed more shallowly.

따라서, 상기 제2오링홈(542)에 오링(R)이 끼워지면 상기 오링(R)의 우측면 은 제2오링홈(542)으로부터 우측으로 돌출된 상태를 유지하게 된다.Therefore, when the O-ring R is inserted into the second O-ring groove 542, the right side surface of the O-ring R maintains the state protruding to the right from the second O-ring groove 542.

상기 관통나사(550)는 막전극접합체(200), 전극판(300), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400)을 동시에 관통하며, 전술한 바와 같이 관통나사(550)의 좌측단은 상기 암나사(528)와 체결되고, 우측단은 상기 너트(580)와 체결된다.The through screw 550 passes through the membrane electrode assembly 200, the electrode plate 300, the end plate 100, and the insulating plate 400 at the same time. As described above, the left end of the through screw 550 is the female screw. 528 and the right end are engaged with the nut 580.

따라서, 상기 관통나사(550)는 내부가 채워진 중실봉의 외면에 나사산을 형성한 것과 동일하게 구비된다.Therefore, the through screw 550 is provided in the same manner as the thread formed on the outer surface of the solid rod filled inside.

그리고, 상기 관통나사(550)의 우측단 외주면에는 오링(R)이 구비된다. 상기 오링(R)은 관통나사(550)의 좌측단이 암나사(528)와 나사결합되었을 때 상기 체결부(526)를 내부로 냉각수가 유입되지 않도록 하기 위한 구성이다.In addition, an O-ring (R) is provided on an outer circumferential surface of the right end of the through screw (550). The O-ring (R) is configured to prevent the cooling water from flowing into the fastening portion 526 when the left end of the through screw 550 is screwed with the female screw 528.

상기 관통나사(550)의 외주면에는 차단관(560)이 구비된다. 상기 차단관(560)은 관통나사(550)보다 조금 짧은 길이를 가지는 원통 형상을 가지며, 내부는 관통나사(550)의 외경보다 조금 큰 내경을 가지도록 관통된다.A blocking tube 560 is provided on an outer circumferential surface of the through screw 550. The blocking tube 560 has a cylindrical shape having a slightly shorter length than the through screw 550, the inside is penetrated to have an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the through screw 550.

따라서, 상기 차단관(560) 내부에는 관통나사(550)가 관통 가능하게 된다.Therefore, the through screw 550 can penetrate inside the blocking tube 560.

상기 차단관(560)의 좌측단에는 차단관(560)의 외주면 외경보다 조금 큰 외경을 가지도록 돌출된 압착부(562)가 구비된다. 상기 압착부(562)는 관통나사(550)의 좌측단 외주면에 둘러지는 오링(R)을 좌측방향으로 압축하여 냉각수의 누설을 방지하기 위한 구성이다.The left end of the blocking tube 560 is provided with a crimping portion 562 protruding to have an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the outer peripheral surface of the blocking tube 560. The pressing part 562 is configured to compress the O-ring (R) surrounding the outer peripheral surface of the left end of the through screw 550 in the left direction to prevent leakage of the cooling water.

즉, 상기 관통나사(550)의 좌측단이 암나사(528)와 체결되고 우측단이 상기 너트(580)와 체결되어 상기 차단관(560)에 압축력이 발생되면, 상기 오링(R)은 압착부(562)와 체결부(526)의 내부 우측면에 의해 압착될 수 있게 된다.That is, when the left end of the through screw 550 is fastened to the female screw 528 and the right end is fastened to the nut 580 to generate a compressive force in the blocking pipe 560, the O-ring R is a crimping part. 562 and the inner right surface of the fastening part 526 may be compressed.

상기 차단관(560)의 외주면에는 다수 와샤가 구비된다. 즉, 상기 너트(580)와 관통나사(550)가 서로 체결될 때 탄성복원력을 발생하는 스프링와샤(582)와, 상기 전극판(300)에서 발생된 전류가 상기 너트(580)로 전달되지 않도록 차단하는 절연와샤(584)와, 상기 냉각수유로(110) 내부의 냉각수가 상기 차단관(560)의 길이 방향으로 누설되지 않도록 차단하는 씰링와샤(586)가 구비된다.The outer circumferential surface of the blocking tube 560 is provided with a number of washers. That is, the spring washer 582 and the current generated in the electrode plate 300 and the spring washer 582 that generates an elastic restoring force when the nut 580 and the through screw 550 is fastened to each other so that the nut 580 is not transmitted to the nut 580. An insulating washer 584 for blocking and a sealing washer 586 for blocking the cooling water in the cooling water passage 110 from leaking in the longitudinal direction of the blocking tube 560 are provided.

상기 스프링와샤(582)와 절연와샤(584) 그리고 씰링와샤(586)는 관통나사(550)의 우측단에서 좌측으로 순차적으로 끼워지며, 두께에 차이가 있을 뿐 외경은 대응되게 형성된다. 그리고, 상기 씰링와샤(586)의 좌측에는 오링(R)이 더 구비된다. 상기 오링(R)은 씰링와샤(586)와 차단관(560) 사이의 틈을 막아 냉각수유로(110) 내부의 냉각수가 관통나사(550)의 우측 방향으로 누설되지 않도록 하는 역할을 수행한다.The spring washer 582, the insulating washer 584, and the sealing washer 586 are sequentially inserted from the right end of the through screw 550 to the left side, and the outer diameter is formed to correspond to each other. In addition, an O-ring R is further provided on the left side of the sealing washer 586. The O-ring R serves to prevent a gap between the sealing washer 586 and the blocking tube 560 so that the coolant inside the coolant flow path 110 does not leak in the right direction of the through screw 550.

따라서, 상기 결합수단(500)에는 모두 4개의 오링(R)이 구비되며, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 응용하여 형상을 바꾸는 경우 상기 오링(R)은 5개 이상 구비될 수도 있음은 물론이다.Therefore, the coupling means 500 is provided with all four O-rings (R), and when the shape is changed by applying the embodiment of the present invention as described above may be provided with five or more (R) Of course.

그리고, 상기 씰링와샤(586)의 일면에는, 함몰 형성되어 오링(R)이 삽입되며, 상기 너트(580)와 관통나사(550)가 체결시 상기 오링(R)에 중심방향의 압력을 발생하는 압력발생홈(587)이 형성된다. In addition, one surface of the sealing washer 586 is recessed to form an O-ring (R), and when the nut 580 and the through-screw 550 are fastened to generate pressure in the center direction of the O-ring (R). A pressure generating groove 587 is formed.

따라서, 상기 압력발생홈(587)이 도 7과 같은 상태에서 좌측으로 유동하여 압력을 발생하게 되면, 상기 오링(R)은 관통나사(550)의 중심방향으로 오므라들면서 상기 차단관(560)의 외주면과 씰링와샤(586)의 좌측면에 동시에 접촉하게 된다. Therefore, when the pressure generating groove 587 flows to the left side in the same state as in FIG. 7 to generate pressure, the O-ring R is retracted toward the center of the through screw 550 and thus, The outer circumferential surface and the left side of the sealing washer 586 are in contact simultaneously.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 고체 고분자 전해질형 연료전지를 결합하는 과정을 첨부된 도 2 내지 도 8b를 참조하여 설명한다. 도 8a에는 도 7의 'A'부 확대도가 도시되어 있고, 도 8b에는 도 7의 'B'부 확대도가 도시되어 있다.Hereinafter, a process of combining the solid polymer electrolyte fuel cell configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 8B. An enlarged view of portion 'A' of FIG. 7 is illustrated in FIG. 8A, and an enlarged view of portion 'B' of FIG. 7 is illustrated in FIG. 8B.

먼저, 상기 고체 고분자 전해질형 연료전지를 결합하기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같은 다수 부품이 구비되어야 하며, 상기 막전극접합체(200)는 고체 고분자 전해질형 연료전지에 요구되는 출력에 따라 개수가 조정되어 다수개로 적층되어질 수도 있다.First, in order to combine the solid polymer electrolyte fuel cell, a plurality of parts as shown in FIG. 4 must be provided, and the number of membrane electrode assemblies 200 is adjusted according to the output required for the solid polymer electrolyte fuel cell. May be stacked in plurality.

이후 도 4와 같이 준비된 다수 부품이 서로 면접촉하도록 적층하게 된다. 이때 상기 앤드플레이트(100)와 절연판(400), 전극판(300) 및 막전극접합체(200)는 도 2 및 도 3과 같이 상/하 좌/우면 중앙부가 하방향으로 조금 함몰된 직육면체 형상을 가진다.Thereafter, the plurality of components prepared as shown in FIG. 4 are stacked to have surface contact with each other. In this case, the end plate 100, the insulating plate 400, the electrode plate 300, and the membrane electrode assembly 200 may have a rectangular parallelepiped shape in which the center portion of the upper / lower left / right surface is slightly recessed in the downward direction as shown in FIGS. 2 and 3. Have

그리고, 상기 고체 고분자 전해질형 연료전지 내부에는 상기 앤드플레이트(100)와 절연판(400), 전극판(300) 및 막전극접합체(200)의 좌/우측면에 형성된 구멍들이 각각 대응되는 위치에 놓여 연통됨으로써, 냉각수유로(도 7의 도면부호 110), 연료유로(미도시), 공기유로(미도시)를 각각 형성하게 된다.In addition, holes formed in the left and right sides of the end plate 100, the insulating plate 400, the electrode plate 300, and the membrane electrode assembly 200 communicate with each other in the solid polymer electrolyte fuel cell. As a result, the cooling water flow path (reference numeral 110 in FIG. 7), the fuel flow path (not shown), and the air flow path (not shown) are respectively formed.

이때, 상기 제1오링홈(525)에 오링(R)을 끼운 후 상기 냉각수입출포트(520)와 절연구(540)를 끼움 결합하게 된다. 그리고, 상기 제2오링홈(542)에도 역시 오링(R)을 끼운 후 상기 냉각수입출포트(520)와 절연구(540)를 고체 고분자 전해질형 연료전지의 전면(도 3에서 볼 때)에서 후방으로 삽입하게 된다.At this time, the O-ring (R) is inserted into the first O-ring groove 525 and then the cooling water import and export port 520 and the insulator 540 is fitted. In addition, the O-ring (R) is also inserted into the second O-ring groove 542, and then the cooling water import and export port 520 and the insulator 540 are rearward from the front side (as seen in FIG. 3) of the solid polymer electrolyte fuel cell. Will be inserted.

이후 상기 관통나사(550), 차단관(560), 다수 와샤를 도 5와 같은 상태로 조 립 한 다음 도 3에서 볼 때 후면에서 전방으로 상기 냉각수유로(110) 내부로 삽입하게 된다.Thereafter, the through screw 550, the blocking tube 560, and a plurality of washers are assembled in the state as shown in FIG. 5, and then inserted into the cooling water flow path 110 from the rear side to the front side as seen in FIG.

이런 결과로 상기 관통나사(550)의 좌측(도 8a 참조) 외면에 형성된 수나사는 상기 암나사(528)와 체결되면서 압축력을 발생하게 되어 상기 제1오링홈(525)에 삽입된 오링(R)은 체결부(526)의 내부 우측면과 압착되어 누설이 차단된다.As a result, the male thread formed on the outer surface of the left side (see FIG. 8A) of the through screw 550 is engaged with the female screw 528 to generate a compressive force, so that the O-ring R inserted into the first O-ring groove 525 Compression with the inner right side of the fastening part 526 is blocked.

이와 동시에 상기 제1오링홈(525)과 제2오링홈(542)은 상기 절연구(540) 및 앤드플레이트(100)에 각각 밀착되어 냉각수의 누설을 차단하게 된다.At the same time, the first O-ring groove 525 and the second O-ring groove 542 are in close contact with the insulator 540 and the end plate 100, respectively, to block the leakage of the cooling water.

한편, 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 너트(580) 내부에 관통나사(550)의 우측부가 체결됨에 따라 상기 씰링와샤(586)는 오링(R)을 좌측으로 밀어 상기 오링(R)이 함몰부(120)의 좌측면과 차단관(560)의 외주면에 동시에 접촉하도록 함으로써 상기 냉각수유로(110) 내부의 냉각수는 관통나사(550)의 길이방향 우측으로 누설되지 않게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 8B, as the right part of the through screw 550 is fastened to the inside of the nut 580, the sealing washer 586 pushes the O-ring R to the left, and the O-ring R is recessed. By simultaneously contacting the left side of the 120 and the outer circumferential surface of the blocking tube 560, the cooling water inside the cooling water passage 110 is not leaked to the right side in the longitudinal direction of the through screw 550.

상기한 과정을 통해 조립 완료된 고체 고분자 전해질형 연료전지의 상태는 도 2 및 도 3에서 확인 가능하다.The state of the solid polymer electrolyte fuel cell assembled through the above process can be confirmed in FIGS. 2 and 3.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the above technical scope.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 고분자 전해질형 연료전지에서는, 앤드플레이트에 체결수단을 체결하기 위한 별도 부위를 형성하지 않도 록 구성함으로써 제한된 공간에 더 많은 고체 고분자 전해질형 연료전지가 수용될 수 있도록 하였다.As described in detail above, in the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, the solid polymer electrolyte fuel cell can be accommodated in a limited space by configuring the end plate not to form a separate portion for fastening the fastening means. It was made.

따라서, 동일 공간 내에서 큰 출력을 얻을 수 있게 되므로 결국 고체 고분자 전해질형 연료전지의 공간 효율이 극대화되는 이점이 있다.Therefore, since a large output can be obtained in the same space, there is an advantage in that the space efficiency of the solid polymer electrolyte fuel cell is maximized.

또한, 앤드플레이트를 제조하는데 사용되는 재료의 크기가 줄어들게 되므로 제조원가가 절감되는 이점이 있다.In addition, since the size of the material used to manufacture the end plate is reduced, there is an advantage that the manufacturing cost is reduced.

뿐만 아니라, 조립성이 향상되며 조립시 소요되는 시간이 현저히 줄어들게 되어 생산성 및 가격경쟁력이 높아지는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the assembly time is improved and the time required for assembly is significantly reduced, thereby increasing productivity and price competitiveness.

Claims (13)

연료와 공기를 반응시켜 전압을 발생하는 하나 이상의 막전극접합체(200)와;At least one membrane electrode assembly 200 generating a voltage by reacting fuel and air; 상기 막전극접합체(200)의 외측에 구비되어 막전극접합체(200)에서 발생한 전압의 흐름을 안내하는 전극판(300)과;An electrode plate 300 provided outside the membrane electrode assembly 200 to guide the flow of voltage generated in the membrane electrode assembly 200; 상기 막전극접합체(200) 외측에 구비되어 막전극접합체(200)를 보호하며, 외관을 형성하는 한 쌍의 앤드플레이트(100)와;A pair of end plates provided outside the membrane electrode assembly 200 to protect the membrane electrode assembly 200 and to form an appearance; 상기 앤드플레이트(100)와 전극판(300) 사이에 구비되어 상기 전극판(300)을 따라 이동하는 전압이 앤드플레이트(100)로 전달되지 않도록 차단하는 절연판(400)과;An insulating plate 400 provided between the end plate 100 and the electrode plate 300 to block a voltage moving along the electrode plate 300 from being transferred to the end plate 100; 상기 막전극접합체(200) 내지 절연판(400) 사이의 냉각수 흐름 방향을 안내하는 냉각수유로(110) 내부에 삽입된 상태로 체결되어 상기 막전극접합체(200) 내지 절연판(400)이 서로 분리되지 않도록 하는 결합수단(500);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.The membrane electrode assembly 200 to the insulating plate 400 is fastened in a state of being inserted into the cooling water flow path 110 to guide the flow direction of the cooling water between the insulating film 400 so that the membrane electrode assembly 200 to the insulating plate 400 is not separated from each other. Coupling means (500); Solid polymer electrolyte fuel cell comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수유로(110)는,The method of claim 1, wherein the cooling water flow path 110, 상기 막전극접합체(200), 전극판(300), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400)의 각각의 높이 중앙에 천공됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.Solid membrane electrolyte fuel cell, characterized in that perforated in the center of the height of each of the membrane electrode assembly (200), electrode plate (300), end plate (100) and insulating plate (400). 제 2 항에 있어서, 상기 결합수단(500)은,The method of claim 2, wherein the coupling means 500, 한 쌍으로 구비됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.Solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that provided in a pair. 제 1 항에 있어서, 상기 결합수단(500)은,The method of claim 1, wherein the coupling means 500, 냉각수의 입/출을 안내하는 냉각수입출포트(520)와,A coolant inlet / outlet port 520 for guiding the inlet / outlet of the coolant, 상기 냉각수입출포트(520)를 내부에 수용한 상태로 상기 앤드플레이트(100) 일측에 삽입되어 상기 냉각수입출포트(520)와 전극판(300) 사이의 전기 흐름을 차단하는 절연구(540)와,An insulator 540 inserted into one side of the end plate 100 in a state in which the cooling water inlet / outlet port 520 is accommodated therein and blocking electric flow between the cooling water inlet / outlet port 520 and the electrode plate 300; , 상기 막전극접합체(200), 전극판(300), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400)을 관통하여 일단부가 상기 냉각수입출포트(520)에 나사 결합되는 관통나사(550)와,A through screw 550 having one end screwed through the membrane electrode assembly 200, an electrode plate 300, an end plate 100, and an insulating plate 400, and screwed to the cooling water import and export port 520; 상기 관통나사(550)를 내부에 수용하여 상기 관통나사(550)와 냉각수의 접촉을 차단하는 차단관(560)과,Blocking pipe 560 for accommodating the through screw 550 therein to block the contact between the through screw 550 and the cooling water; 상기 관통나사(550)의 일단부에 결합되어 상기 막전극접합체(200), 앤드플레이트(100) 및 절연판(400) 밀착되도록 압력을 발생하는 너트(580)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.The solid polymer is characterized in that it comprises a nut 580 is coupled to one end of the through-screw 550 to generate a pressure to be in close contact with the membrane electrode assembly 200, the end plate 100 and the insulating plate 400 Electrolytic Fuel Cell. 제 4 항에 있어서, 상기 차단관(560)의 외면에는,The outer surface of the blocking tube 560, according to claim 4, 상기 너트(580)와 관통나사(550)가 서로 체결될 때 탄성복원력을 발생하는 스프링와샤(582)와,A spring washer 582 that generates an elastic restoring force when the nut 580 and the through screw 550 are fastened to each other; 상기 전극판(300)에서 발생된 전류가 상기 너트(580)로 전달되지 않도록 차단하는 절연와샤(584)와,An insulation washer 584 for blocking current generated from the electrode plate 300 from being transmitted to the nut 580; 상기 냉각수유로(110) 내부의 냉각수가 상기 차단관(560)의 길이 방향으로 누설되지 않도록 차단하는 씰링와샤(586)가 구비됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that a sealing washer (586) for blocking the cooling water in the cooling water flow path 110 to prevent leakage in the longitudinal direction of the blocking tube (560). 제 4 항에 있어서, 상기 냉각수입출포트(520)는,The method of claim 4, wherein the cooling water import and export port 520, 냉각수의 유동을 안내하는 유동관(522)과,A flow pipe 522 for guiding the flow of cooling water, 상기 유동관(522)의 외주면 일단부에서 외주 방향으로 돌출되어 상기 절연구(540)와 결합되는 결합부(524)와,A coupling part 524 protruding from one end of an outer circumferential surface of the flow tube 522 to be coupled to the insulator 540, and 상기 결합부(524)의 일단에서 외측방향으로 돌출되어 상기 관통나사(550)와 체결되는 체결부(526)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell comprising a fastening part 526 which protrudes outwardly from one end of the coupling part 524 and is fastened to the through screw 550. 제 6 항에 있어서, 상기 유동관(522)과 결합부(524) 및 체결부(526)는 일체로 형성됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.The solid polymer electrolyte fuel cell of claim 6, wherein the flow tube 522, the coupling part 524, and the coupling part 526 are integrally formed. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 냉각수입출포트(520)는 써스(SUS) 또는 플라스틱으로 성형됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.[8] The solid polymer electrolyte fuel cell of claim 6 or 7, wherein the cooling water import and export port (520) is formed of sus or plastic. 제 6 항에 있어서, 상기 결합부(524)의 내부에는,According to claim 6, Inside the coupling portion 524, 상기 유동관(522) 내부로 유입된 냉각수가 상기 결합부(524)를 관통하도록 하는 관통구멍(523)이 다수 천공됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that a plurality of through-holes (523) for allowing the coolant introduced into the flow pipe (522) to pass through the coupling portion (524). 제 9 항에 있어서, 상기 다수의 관통구멍(523)은,The method of claim 9, wherein the plurality of through holes 523, 방사상으로 천공됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that perforated radially. 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 관통구멍(523)은,The method of claim 10, wherein the plurality of through holes 523, 각각의 연장선들이 서로 교차하도록 형성됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell, wherein each of the extension lines is formed to cross each other. 제 5 항에 있어서, 상기 결합수단(500)에는,The method of claim 5, wherein the coupling means 500, 탄성을 가지는 재질로 형성되어 냉각수의 누설을 차단하는 오링(R)이 4개 이상 구비됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지.A solid polymer electrolyte fuel cell, characterized in that formed of a material having elasticity is provided with four or more (R) O-ring to block the leakage of cooling water. 제 12 항에 있어서, 상기 씰링와샤(586)의 일면에는, 함몰 형성되어 오링(R)이 삽입되며, 상기 너트(580)와 관통나사(550)가 체결시 상기 오링(R)에 중심방향의 압력을 발생하는 압력발생홈(587)이 구비됨을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질형 연료전지. The method of claim 12, wherein one surface of the sealing washer 586 is recessed, the O-ring (R) is inserted, when the nut 580 and the through-screw 550 is fastened in the center direction to the O-ring (R). A solid polymer electrolyte fuel cell comprising a pressure generating groove 587 for generating pressure.
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