KR100812804B1

KR100812804B1 - 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형

Info

Publication number: KR100812804B1
Application number: KR1020060095129A
Authority: KR
Inventors: 김병훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-03-12

Abstract

본 발명은 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형에 관한 것으로, 흑연 분말을 흑연 분리판 형상으로 성형하기 위한 하형 금형; 상기 하형 금형의 외측을 따라 결합되고 상기 하형 금형과의 결합 상태에서 상기 하형 금형의 내측에 상기 흑연 분말을 수용하는 수용 공간을 형성하는 가이드부; 상기 하형 금형의 상부에 결합되어 상기 흑연 분말이 압축 소결에 의해 흑연 분리판으로 가공되도록 상기 하형 금형에 결합되는 상형 금형; 및 상기 하형 금형의 하부에 결합되되, 상기 흑연 분리판의 성형 후 상기 하형 금형의 상측을 향해 상승하여 상기 흑연 분리판을 상기 하형 금형으로부터 분리시키는 가동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 하형 금형으로부터 흑연 분리판을 분리시키는 분리핀을 구비함으로써 흑연 분리판의 취출 시 발생할 수 있는 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

흑연 분리판, 금형, 가동부, 분리 핀, 파손, 방지

Description

흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형{The metallic pattern for a graphite separater which is easy to seperate of a graphite separater}

도 1은 종래의 흑연 분리판에 따른 제작 과정을 도시한 모식도.

도 2는 본 발명에 따른 흑연 분리판 금형을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 흑연 분리판의 제작 과정을 도시한 모식도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 금형 110 : 상형 금형

120 : 하형 금형 130 : 가이드부

200 : 가동부 210 : 분리판

220 : 가동판 230 : 유압 실린더

300 : 흑연 분말 400 : 흑연 분리판

본 발명은 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완성된 흑연 분리판을 금형으로부터 분리해주는 분리 핀이 구비되어 흑연 분리판의 취출시 발생할 수 있는 파손을 방지하고 제품 생산을 자동화할 수 있는 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형에 관한 것이다.

일반적으로 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, 이하 PEMFC)란 수소 이온 교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하고 있는 연료전지를 말하는 것으로, PEMFC는 연료인 수소와 산호의 전기 화학적 반응에 의해 연소과정 없이 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시키는 장치이다. PEMFC는 고분자 전해질막을 중심으로 양쪽에 귀금속 촉매가 코팅된 다공질의 공기극과 연료극이 위치하며 그 외부에 연료를 공급하기 위한 분리판이 결합된 단위전지를 기본으로 한다.

연료전지용 분리판은 단위전지의 지지체 및 수소와 공기 등의 반응가스와 냉각수의 통로로써 우수한 전기 전도성, 높은 기계적 강도, 낮은 가스 투과도가 확보되어야 한다. 이를 만족하는 재료로 흑연이 많이 사용되는데, 순수 흑연은 전기 전도성이 높고 내부식성이 강하지만, 내부에 기공이 많고 냉각수 채널의 가공이 어렵기 때문에 이를 해결하기 위해 압출이나 사출 성형 공법을 이용한 분리판의 제작 방법이 연구되고 있다.

첨부된 도 1은 종래의 흑연 분리판에 따른 제작 과정을 도시한 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 흑연 분리판(50)은 하형 금형(20)에 흑연 분말(40)을 충진하고, 상형 금형(10)을 하강시켜 흑연 분말(40)을 압축 소결함으로써 제작된다. 압축 소결 공정이 끝나면 상형 금형(10)을 상승시키고 하형 금형(20)도 가이드(30)를 따라 상승시켜 뾰족한 분리 기구(60)로 제품을 취출한다. 그 후, 다시 하형 금형(20)을 가이드(30)를 따라 하강시켜 원위치로 복귀하고 다른 흑연 분리판(50)을 만들기 위해 대기한다.

이러한 과정에서 하형 금형의 복잡한 형상으로 인해 흑연 분리판의 취출이 쉽지 않으며, 흑연 분리판의 낮은 강성으로 인해 파손의 우려가 많다.

또한, 흑연 분리판의 취출 작업이 모두 수작업으로 이루어지므로 전 공정의 자동화에 걸림돌이 되는 현실이다.

본 발명의 목적은 하형 금형으로부터 흑연 분리판을 분리시키는 분리핀을 구비하여 흑연 분리판의 취출 시 발생할 수 있는 파손을 방지하고, 제품의 취출을 자동화하여 제조 공정의 자동화에 기여할 수 있는 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흑연 분말을 흑연 분리판 형상으로 성형하기 위한 하형 금형; 상기 하형 금형의 외측을 따라 결합되고 상기 하형 금형과의 결합 상태에서 상기 하형 금형의 내측에 상기 흑연 분말을 수용하는 수용 공간을 형성하는 가이드부; 상기 하형 금형의 상부에 결합되어 상기 흑연 분말이 압축 소결에 의해 흑연 분리판으로 가공되도록 상기 하형 금형에 결합되는 상형 금형; 및 상기 하형 금형의 하부에 결합되되, 상기 흑연 분리판의 성형 후 상기 하형 금형의 상측을 향해 상승하여 상기 흑연 분리판을 상기 하형 금형으로부터 분리시키는 가동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형을 제공한다.

상기 가동부는 일단이 상기 하형 금형에 이동 가능하게 삽입되어 상기 하형 금형의 높이 방향을 따라 이동되는 다수의 분리 핀과, 상기 분리 핀의 하측에 결합되어 상기 분리 핀을 지지하는 가동판과, 상기 가동판을 상승 및 하강시키는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분리 핀은 상기 흑연 분리판에 형성되는 유로 형상에 직접 접촉하지 않는 위치를 지지하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리형 가이드를 갖는 흑연 분리판 금형에 대해 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 흑연 분리판 금형을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 흑연 분리판의 제작 과정을 도시한 모식도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흑연 분리판(400)은 금형(100)의 내부에 흑연 분말(300)을 채워 이를 압축 소결함으로써 제작된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흑연 분리판용 금형(100)은 상형 금형(110) 및 하형 금형(120)과, 하형 금형(120)에 결합되는 가이드부(130)로 구성되어 베드(미도시)에 고정된다.

상형 금형(110)은 하형 금형(120)의 상부에 위치하며, 흑연 분말(300)이 충진된 상태에서 프레스에 의해 가압되어 하형 금형(120)과 결합된다.

그 후 압축 소결(고체의 가루를 틀 속에 넣고 프레스로 적당히 눌러 단단하게 만든 다음 그 물질의 녹는점에 가까운 온도로 가열해 가루가 서로 접한 면에서 접합이 이루어지거나 일부가 증착(蒸着)하여 서로 연결되도록 해 한 덩어리로 만드 는 것)에 의해 흑연 분리판(400)이 제작되면 다시 원래의 위치로 상승하여 다음 흑연 분리판(400)의 제작을 위해 대기한다.

하형 금형(120)은 완성될 흑연 분리판(400)의 형상에 대응하여 형성되며, 가이드부(130)와 결합된 상태에서 흑연 분말(300)이 충진되는 수용 공간(A)을 형성한다. 하형 금형(120)은 베드에 고정되어 사용된다.

가이드부(130)는 하형 금형(120)의 외측을 따라 설치되며, 흑연 분말(300)이 충진되는 수용 공간(A)을 형성하기 위해 하형 금형(120)의 높이 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 가이드부(130)의 높이는 만들고자 하는 흑연 분리판(400)을 성형할 수 있을 정도의 흑연 분말(300)을 충진할 수 있는 높이를 만족시키면 된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하형 금형(120)의 하측에는 가동부(200)가 설치되어 흑연 분리판(400)의 성형이 완료된 후 흑연 분리판(400)을 하형 금형(120)으로부터 분리시킨다.

가동부(200)는 제작 완료된 흑연 분리판(400)을 하형 금형(120)의 상측을 향해 밀어 올리는 다수의 분리 핀(210)과, 분리 핀(210)의 하부에 결합되어 분리 핀(210)을 지지하는 가동판(220)과, 가동판(220)을 하형 금형(120)의 높이 방향을 따라 상승 및 하강시키는 유압 실린더(230)로 구성된다.

분리 핀(210)은 완성될 흑연 분리판(400)에 성형되는 유로에 직접 접촉되지 않도록 하형 금형(120)의 외측을 따라 상승 및 하강하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 분리 핀(210)의 상승 및 하강을 위해 하형 금형(120)에는 분리 핀(210) 의 형상 및 위치에 대응하는 다수의 관통홀(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다.

분리 핀(210)와 하형 금형(120)의 높이가 다르면 흑연 분리판(400)의 성형이 불량해지고, 이들 사이에 틈이 생기면 흑연 분말(300)이 새어나가 흑연 분리판(400)의 성형시 오차가 발생하게 된다.

따라서 분리 핀(210)이 하형 금형(120)의 상측으로 상승하지 않은 상태, 즉 분리 핀(210)과 하형 금형(120)이 결합된 상태에서 분리 핀(210)의 상면과 하형 금형(120)의 내측 바닥면은 동일 직선상에 위치하는 것이 바람직하다.

가동판(220)은 분리 핀(210)의 하부에 결합되어 분리 핀(210)을 지지하며, 가동판(220)의 하부에 결합된 유압 실린더(230)에 의해 하형 금형(120)의 높이 방향을 따라 상승 및 하강해 분리 핀(210)을 움직인다.

유압 실린더(230)는 분리 핀(210)을 실제로 구동하며, 분리 핀(210)을 상승 및 하강시킬 수 있다면 공압 실린더 등 다른 기구로 대체되어도 무방하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형에 있어서, 흑연 분리판이 제작되는 과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 흑연 분리판(400)을 제작하기 위해 먼저 상형 금형(110) 및 하형 금형(120)으로 이루어진 금형(100)을 대기한다. 이때, 하형 금형(120)의 외측에는 가이드부(130)가 결합되어 흑연 분말(300)이 충진될 수용 공간(A)을 형성한다.

이렇게 하형 금형(120)에 가이드부(130)가 결합된 상태에서 수용 공간(A)에 흑연 분말(300)이 채워진다. 흑연 분말(300)이 충진되면 상형 금형(110)을 하강시키고, 흑연 분말(300)이 프레스에 의해 압축되며 소결 과정을 거쳐 흑연 분리판(400)으로 성형된다.

압축 소결에 의해 흑연 분리판(400)의 성형이 완료된 후 상형 금형(110)을 상승시키고, 유압 실린더(230)를 작동하여 가동판(220)을 상승시킨다. 가동판(220)이 상승하면서 분리 핀(210)을 하형 금형(120)의 상측으로 상승시키므로 이에 의해 가공이 완료된 흑연 분리판(400)이 하형 금형(120)으로부터 밀어 올려져 분리된다. 따라서 별도의 분리 기구 없이도 흑연 분리판(400)을 하형 금형(120)으로부터 손쉽게 취출할 수 있어 흑연 분리판(400)의 파손을 방지할 수 있으며, 흑연 분리판(400)의 제작 공정이 자동화될 수 있다.

흑연 분리판(400)을 금형(100)으로부터 분리하고 나면 유압 실린더(230)를 구동하여 가동판(220)을 하강시키고, 가동판(220)에 의해 분리 핀(210)이 하강하여 원래의 위치로 복귀되어 다른 흑연 분리판(400) 성형을 위해 대기한다.

한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형은 하형 금형으로부터 흑연 분리판을 분리시키는 분리핀 을 구비함으로써 흑연 분리판의 취출 시 발생할 수 있는 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 흑연 분리판의 파손 없이 생산 속도를 높일 수 있으며, 흑연 분리판의 취출이 자동으로 이루어지므로 제조 공정의 자동화에 기여할 수 있다.

Claims

흑연 분말(300)을 흑연 분리판(400) 형상으로 성형하기 위한 하형 금형(120);

상기 하형 금형(120)의 외측을 따라 결합되고 상기 하형 금형(120)과의 결합 상태에서 상기 하형 금형(120)의 내측에 상기 흑연 분말(300)을 수용하는 수용 공간(A)을 형성하는 가이드부(130);

상기 하형 금형(120)의 상부에 결합되어 상기 흑연 분말(300)이 압축 소결에 의해 흑연 분리판(400)으로 가공되도록 상기 하형 금형(120)에 결합되는 상형 금형(110); 및

일단이 상기 하형 금형(120)에 이동 가능하게 삽입되어 상기 하형 금형(120)의 높이 방향을 따라 이동되는 다수의 분리 핀(210)과, 상기 분리 핀(210)의 하측에 결합되어 상기 분리 핀(210)을 지지하는 가동판(220)과, 상기 가동판(220)을 상승 및 하강시키는 유압 실린더(230)로 구성된 가동부(200)를 포함하며, 상기 가동부(200)는 상기 흑연 분리판(400)의 성형 후 상기 하형 금형(120)의 상측을 향해 상승하여 상기 흑연 분리판(400)을 상기 하형 금형(120)으로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형.
삭제
제2항에 있어서,

상기 분리 핀(210)은 상기 흑연 분리판(400)에 형성되는 유로 형상에 직접 접촉하지 않는 위치를 지지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 흑연 분리판의 분리가 용이한 흑연 분리판용 금형.