KR101405770B1 - 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법 - Google Patents

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Abstract

금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 가장자리부를 관통하도록 형성된 상부 접착 방지용 삽입구와, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 이격된 내측을 관통하도록 형성된 기밀 측정용 투입구를 구비하는 상부 기밀 평가 안착판; 상기 상부 기밀 평가 안착판과 대향하도록 이격 배치되며, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 대응되는 위치에 형성된 리세스부를 구비하고, 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자를 구비하는 금속 분리판 모듈이 안착되는 하부 기밀 평가 안착판; 상기 상부 기밀 평가 안착판의 상부 접착 방지용 삽입구 내에 일단이 체결되고, 타단이 상기 하부 기밀 평가 안착판 방향으로 돌출되며, 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자에 접촉되는 상부 접착 방지 유닛; 및 상기 하부 기밀 평가 안착판의 리세스부 내에 고정되며, 상기 상부 기밀 평가 안착판의 하강시 상기 상부 접착 방지 유닛 및 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자를 지지하여 상기 금속 분리판 모듈의 접착을 방지하는 하부 접착 방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법{AUTOMATIC CHECK APPARATUS OF METAL SEPERATOR FOR FUEL CELL STACK AND AUTOMATIC CHECK METHOD USING THE SAME}
본 발명은 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법에 관한 것이다.
연료전지 스택은 수소와 산소의 산화 및 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 장치이다. 이러한 연료전지 스택은 음극(anode)에서 수소가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 양극(cathode)으로 이동한다. 이때, 전자는 회로를 통해 양극으로 이동하고, 양극에서 수소 이온, 전자 및 산소가 반응하여 물이 되는 환원반응이 일어난다.
이러한 연료전지 스택은 여러 부품으로 구성되는데 먼저 전기화학 반응이 일어나는 막-전극 접합체(MEA)와 반응가스를 막-전극 접합체로 고르게 분산시켜주는 다공성 매체인 가스확산층(GDL), 그리고 막-전극 접합체와 가스확산층을 지지해주며, 반응가스와 냉각수의 수송 및 생성된 전기를 수집하여 전달하는 부품들을 포함하여 단위 셀을 이룬다.
여기서, 연료전지 발전시 막-전극 접합체와 가스 확산층, 그리고 금속 분리판의 각 면으로 반응가스인 수소와 산소 그리고 냉각수가 계속 공급되어 흐르게 되는데 각각의 반응가스와 냉각수가 서로 섞이지 않도록 기밀성을 확보하는 것은 연료전지 시스템 운전에 있어서 가장 중요한 부분 중 하나이다.
이때, 연료전지 스택에서는 금속 분리판의 양쪽면에 가스켓을 설치하여 기밀구조를 확보하는 방식을 채택하고 있다.
최근에는 금속 분리판들 상호 간의 스택 과정에서 발생하는 불량률을 최소화하기 위한 목적으로 자동 검수화 시스템을 도입하고자 하는 노력이 진행중에 있다.
그러나, 가스켓을 구비하는 금속 분리판들의 경우 1장의 금속 분리판 또는 2장 이상의 금속 분리판과 막-전극 접합체를 스택한 후, 이의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 실시할 때, 가스켓을 구비하는 금속 분리판들이 이들을 지지하는 상부 또는 하부 테스트 판에 부착되는 문제가 있다. 특히, 상부 테스트 판에 가스켓을 구비하는 금속 분리판이 부착될 경우, 금속 분리판이 상부 테스트 판에 부착되어 따라 올라가게 되는 문제로 인하여 자동화 시스템을 구현하는 데 걸림돌로 작용하고 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1113642호(2012.02.14. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 연료전지용 전극막 어셈블리 사전 검수 장치 및 방법에 대하여 기재하고 있을 뿐, 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법에 대하여 개시하는 바가 없다.
본 발명의 목적은 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트 과정시, 금속 분리판의 접착 문제를 해결함으로써, 테스트 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 자동화 시스템의 도입을 통한 공정 시간의 단축으로 생산 수율을 개선할 수 있는 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상부 및 하부 기밀 평가 안착판을 고정 지지대로 고정시킴으로써, 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트시 안착 정밀도를 향상시킬 수 있는 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 가장자리부를 관통하도록 형성된 상부 접착 방지용 삽입구와, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 이격된 내측을 관통하도록 형성된 기밀 측정용 투입구를 구비하는 상부 기밀 평가 안착판; 상기 상부 기밀 평가 안착판과 대향하도록 이격 배치되며, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 대응되는 위치에 형성된 리세스부를 구비하고, 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자를 구비하는 금속 분리판 모듈이 안착되는 하부 기밀 평가 안착판; 상기 상부 기밀 평가 안착판의 상부 접착 방지용 삽입구 내에 일단이 체결되고, 타단이 상기 하부 기밀 평가 안착판 방향으로 돌출되며, 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자에 접촉되는 상부 접착 방지 유닛; 및 상기 하부 기밀 평가 안착판의 리세스부 내에 고정되며, 상기 상부 기밀 평가 안착판의 하강시 상기 상부 접착 방지 유닛 및 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자를 지지하여 상기 금속 분리판 모듈의 접착을 방지하는 하부 접착 방지 유닛;을 포함하며, 상기 하부 접착 방지 유닛은 상기 하부 기밀 평가 안착판의 리세스부 바닥면에 고정되는 접착 방지용 탄성 부재와, 상기 접착 방지용 탄성 부재의 상부에 결합되며, 상기 접촉 저항 측정 유닛과 접속되는 접착 방지용 접속 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 이용한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법으로써, (a) 하부 기밀 평가 안착판의 상부로 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자를 구비하는 금속 분리판 모듈을 안착하는 단계; (b) 상기 금속 분리판 모듈이 안착된 하부 기밀 평가 안착판과 상부 기밀 평가 안착판이 압착되도록 상기 상부 기밀 평가 안착판을 하강시켜, 상기 상부 접착 방지 유닛을 금속 분리판 모듈의 접촉 단자 및 하부 접착 방지 유닛에 접속시키는 단계; (c) 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 수행하는 단계; 및 (d) 상기 상부 기밀 평가 안착판을 상승시켜, 상기 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트가 완료된 금속 분리판 모듈로부터 상기 상부 기밀 평가 안착판을 분리시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 실시하기 위해 상부 기밀 평가 안착판을 하부 기밀 평가 안착판에 압착되도록 하강시킬 경우, 상부 접착 방지 유닛이 금속 분리판의 접촉 단자를 누르게 됨과 더불어, 상부 접착 방지 유닛과 접속되는 하부 접착 방지 유닛이 상부 접착 방지 유닛 및 금속 분리판의 접촉 단자를 일정한 탄성력으로 지지하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트의 완료 후, 하부 기밀 평가 안착판으로부터 상부 기밀 평가 안착판을 분리하더라도 가스켓을 구비하는 금속 분리판이 상부 및 하부 기밀 평가 안착판에 달라붙는 것을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 자동화 시스템의 도입을 통한 공정 시간의 단축으로 생산 수율을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 및 하부 기밀 평가 안착판을 고정 지지대로 고정시킴으로써, 금속 분리판의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트시 안착 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 상부 기밀 평가 안착판을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 금속 분리판 모듈 중 1장의 금속 분리판을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 상부 기밀 평가 안착판을 나타낸 평면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치 및 그 자동 검수 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 상부 기밀 평가 안착판을 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치(100)는 상부 기밀 평가 안착판(110), 하부 기밀 평가 안착판(120), 상부 접착 방지 유닛(130) 및 하부 접착 방지 유닛(140)을 포함한다.
상부 기밀 평가 안착판(110)은 기밀 측정용 가스 투입구(112) 및 상부 접착 방지용 삽입구(114)를 구비할 수 있다.
이때, 기밀 측정용 가스 투입구(112)는 상부 접착 방지용 삽입구(114)와 이격된 내측을 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 기밀 측정용 가스 투입구(112)는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 중앙부를 관통하도록 형성될 수 있다. 기밀 측정용 가스 투입구(112)는 기밀 테스트를 실시할 때, 기밀 측정용 가스를 투입하기 위한 목적으로 설계된다. 기밀 측정용 가스 투입구(112)의 수는 테스트 하고자 하는 연료전지용 금속 분리판 모듈(200)의 형태에 따라 달라질 수 있으며, 일 예로 4 ~ 6개를 제시할 수 있다.
상부 접착 방지용 삽입구(114)는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 가장자리부를 관통하도록 형성될 수 있다. 이때, 상부 접착 방지용 삽입구(114)는 후술할 상부 접착 방지 유닛(130)을 체결하기 위한 목적으로 형성된다.
하부 기밀 평가 안착판(120)은 상부 기밀 평가 안착판(110)과 대향하도록 이격 배치된다.
이때, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 금속 분리판 모듈 중 1장의 금속 분리판을 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하부 기밀 평가 안착판(120)은 상부 접착 방지용 삽입구(도 2의 114)와 대응되는 위치에 형성된 리세스부(122)를 구비한다. 이때, 하부 기밀 평가 안착판(120)에는 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자(230)를 구비하는 금속 분리판 모듈(200)이 안착된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치(100)는 2장 이상의 금속 분리판(201)이 스택된 금속 분리판 모듈(200)에 대하여 접촉 저항 및 기밀 테스트를 수행하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 1장의 금속 분리판(201)에 대하여 접촉 저항 및 기밀 테스트를 수행하는 것도 무방하다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 상기 금속 분리판 모듈(200)은 적어도 1장 이상이 스택된 금속 분리판(201)과, 상기 스택된 금속 분리판(201)들 사이에 개재되는 막-전극 접합체(MEA, 미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 금속 분리판 모듈(200)은 스택된 금속 분리판(201)들 사이에 개재되는 가스 확산층(GDL, 미도시)을 더 포함할 수도 있다.
상기 금속 분리판(201)은 금속 분리판 본체(210) 및 가스켓(미도시)을 포함한다. 또한, 상기 금속 분리판(201)은 상술한 접촉 단자(230)를 더 포함한다.
금속 분리판 본체(210)는 제1면으로부터 제2면으로 돌출되어 형성된 반응가스 채널, 상기 제2면에 돌출된 상기 반응가스 채널 사이에 형성되는 냉각수 채널을 구비하는 채널부(CA)와 상기 채널부(CA)의 마주보는 양측 가장자리에 형성된 매니폴드부(MA)를 구비한다.
가스켓은 금속 본리판 본체(210)의 채널부(CA)와 매니폴드부(MA)의 경계 영역을 따라 형성된다. 이때, 가스켓은 기밀성을 확보하고 스택시 금속 분리판(201)들 상호 간의 체결을 용이하게 하기 위한 목적으로 형성하는 것으로, 그 재질은 고무 재질이 이용될 수 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
접촉 단자(230)는 1장 이상의 금속 분리판 본체(210)들의 적어도 일 측면에 구비된다. 즉, 접촉 단자(230)는 각각의 금속 분리판 본체(210)들의 일측 단변 또는 마주보는 양측 단변에 배치될 수 있다. 만일, 접촉 단자(230)를 금속 분리판 본체(210)들의 일측 단변에만 형성할 경우에는 타측 단변에는 얼라인을 위한 얼라인 단자(미도시)가 형성되어 있을 수 있다.
이러한 접촉 단자(230)는 2장 이상의 금속 분리판(201)들과 막-전극 접합체를 스택한 후, 단위 전지별로 전압을 측정하기 위한 목적으로 설계되는 것으로, 각각의 금속 분리판 본체(210)와 일체로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상부 접착 방지 유닛(130)은 상부 기밀 평가 안착판(110)의 상부 접착 방지용 삽입구(114) 내에 일단이 체결되고, 타단이 하부 기밀 평가 안착판(120) 방향으로 돌출된다. 이때, 상부 접착 방지 유닛(130)은, 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 실시하기 위해 상부 기밀 측정 평가 안착판(110)을 하강할 시, 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)에 접촉되어 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항을 측정하는 역할을 한다. 이러한 상부 접착 방지 유닛(130)은 상부 기밀 평가 안착판(110)의 상부 접착 방지용 삽입구(114)와 대응되는 위치에 구비되는 승강 홀(116) 내에서 상부 기밀 평가 안착판(110)의 승강시 함께 승강하게 된다.
전술한 상부 및 하부 기밀 평가 안착판(110, 120) 각각은 상호 대응되는 면적으로 설계하는 것이 바람직하다. 이러한 상부 및 하부 기밀 평가 안착판(110, 120) 각각은 그 형상에 제한이 있는 것은 아니나, 금속 분리판(도 4의 201)의 형상과 대응되는 플레이트 형상으로 설계하는 것이 바람직하다.
상부 접착 방지 유닛(130)은 저항 측정용 수평 지지대(134) 및 저항 측정용 수직 지지대(132)를 포함한다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 상부 접착 방지 유닛(130)은 접촉 저항 측정 소자(미도시)를 더 포함할 수 있다.
저항 측정용 수평 지지대(134)는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 상부 접착 방지용 삽입구(114) 내에 체결된다. 저항 측정용 수평 지지대(134)는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 단변 방향을 따라 평행하게 배열되는 바 형태로 형성될 수 있다.
저항 측정용 수직 지지대(132)는 저항 측정용 수평 지지대(134)로부터 하부 기밀 평가 안착판(120) 방향으로 돌출되도록 형성되어 상부 기밀 평가 안착판(110)의 하강시 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)에 접촉된다. 저항 측정용 수직 지지대(132)는 저항 측정용 수평 지지대(134)에 대하여 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
접촉 저항 측정 소자는 저항 측정용 수평 지지대(134)와 전기적으로 연결된다. 이때, 접촉 저항 측정 소자는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 하강에 의해 상부 접착 방지 유닛(130)의 저항 측정용 수직 지지대(132)와 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230) 상호 간에 단락이 이루어질 경우, 해당 전류를 인가받아 접촉 저항을 측정하게 된다. 이때, 접촉 저항 측정 소자는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 내부에 배치되거나, 또는 상부 기밀 평가 안착판(110)의 외측에 별도로 설치되어 있을 수 있다.
하부 접착 방지 유닛(140)은 하부 기밀 평가 안착판(120)의 리세스부(122) 내에 고정된다. 이러한 하부 접착 방지 유닛(140)은 상부 기밀 평가 안착판(110)의 하강시 상부 접착 방지 유닛(130) 및 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)를 지지하여 금속 분리판 모듈(200)이 상부 및 하부 기밀 평가 안착판(110, 120) 중 어느 하나 이상에 접착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이때, 하부 접착 방지 유닛(140)은 접착 방지용 탄성 부재(142) 및 접착 방지용 접속 부재(144)를 포함할 수 있다.
접착 방지용 탄성 부재(142)는 하부 기밀 평가 안착판(120)의 리세스부(122) 바닥면에 고정된다. 이때, 접착 방지용 탄성 부재(142)는 리세스부(122) 내에 매립되도록 형성하는 것이 바람직한 데, 이는 외부 충격이나 진동으로부터 접착 방지용 탄성 부재(142)를 보호하는 데 적합하기 때문이다. 이러한 접착 방지용 탄성 부재(142)로는 코일 스프링, 판 스프링 등이 이용될 수 있다.
접착 방지용 접속 부재(144)는 접착 방지용 탄성 부재(142)의 상부에 결합되며, 상기 상부 접착 방지 유닛(130)과 접속된다. 그리고, 접착 방지용 접속 부재(144)는 원통, 육면체 등의 형상으로 설계될 수 있으나, 이 중 원통 형상으로 설계하는 것이 바람직한데, 이는 설계 가공이 용이할 뿐만 아니라 균일한 힘으로 지탱하는 데 유리한 구조이기 때문이다.
이때, 접착 방지용 접속 부재(144)의 단부는 하부 기밀 평가 안착판(120)의 표면과 대응되는 위치에 배치되거나, 또는 하부 기밀 평가 안착판(120)의 표면보다 높은 위치에 배치될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치(100)는 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 실시하기 위해 상부 기밀 평가 안착판(110)을 하부 기밀 평가 안착판(120)에 압착되도록 하강시킬 경우, 상부 접착 방지 유닛(130)이 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)를 누르게 됨과 더불어, 상부 접착 방지 유닛(130)과 접속되는 하부 접착 방지 유닛(140)이 상부 접착 방지 유닛(130) 및 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)를 일정한 탄성력으로 지지하게 된다. 따라서, 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트의 완료 후, 하부 기밀 평가 안착판(120)으로부터 상부 기밀 평가 안착판(110)을 분리하더라도 가스켓을 구비하는 금속 분리판(도 4의 201)이 상부 및 하부 기밀 평가 안착판(110, 120)에 달라붙는 것을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5의 상부 기밀 평가 안착판을 나타낸 평면도이다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치는 도 1 및 도 2를 참조하여 도시하고 설명한 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치와 실질적으로 동일한바, 중복된 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하고, 동일한 명칭에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하도록 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 도시된 본 발명의 다른 실시예에 다른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치(100)는 고정 지지대(150) 및 승강 제어 유닛(160)을 더 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예의 경우, 상부 기밀 평가 안착판(110)은 상부 접착 방지용 삽입구(114)의 외측 모서리에 형성되는 제1 지지용 삽입구(118)를 구비할 수 있고, 상기 하부 기밀 평가 안착판(120)은 상기 제1 지지용 삽입구(118)에 대응되는 위치에 형성되는 제2 지지용 삽입구(미도시)를 더 구비할 수 있다.
고정 지지대(150)는 제1 지지용 삽입구(118) 및 제2 지지용 삽입구에 각각 결합되어 하부 기밀 평가 안착판(120)을 고정시키는 역할을 한다. 본 발명의 다른 실시예와 같이, 고정 지지대(150)를 설치할 경우, 기 설정된 영역에서 상부 및 하부 기밀 안착판(110, 120)의 승강 운동이 제어될 수 있으므로, 금속 분리판 모듈(200)에 대한 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트시, 금속 분리판 모듈(200)의 안착 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
승강 제어 유닛(160)은 상부 기밀 평가 안착판(110)의 승강을 제어하는 역할을 한다. 이러한 승강 제어 유닛(160)은 일 예로 로봇이 이용될 수 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
이하 첨부된 도면을 참조하면 접착 방지 효과가 우수한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법을 순차적으로 나타낸 공정 모식도이다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 기밀 평가 안착판(120)의 상부로 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자(230)를 구비하는 금속 분리판 모듈(200)을 안착시킨다.
이때, 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 분리판 모듈(200)은 적어도 2장 이상이 스택된 금속 분리판(201)과, 상기 스택된 금속 분리판(201)들 사이에 개재되는 막-전극 접합체(MEA, 미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 금속 분리판 모듈(200)은 스택된 금속 분리판(201)들 사이에 개재되는 가스 확산층(GDL, 미도시)을 더 포함할 수도 있다.
상기 금속 분리판(201)들 각각은 금속 분리판 본체(210), 가스켓(미도시) 및 접촉 단자(230)를 포함할 수 있다. 금속 분리판 본체(210)는 채널부(CA)와 매니폴드부(MA)를 구비한다. 가스켓(미도시)은 금속 본리판 본체(210)의 채널부(CA)와 매니폴드부(MA)의 경계 영역을 따라 형성된다. 이때, 가스켓(미도시)은 기밀성을 확보하고 스택시 금속 분리판(201)들 상호 간의 체결을 용이하게 하기 위한 목적으로 형성하는 것으로, 그 재질은 고무 재질이 이용될 수 있다.
접촉 단자(230)는 1장 이상의 금속 분리판 본체(210)들의 적어도 일 측면에 구비된다. 이러한 접촉 단자(230)는 스택된 금속 분리판 모듈(200)들 상호 간의 접촉 저항을 테스트하기 위한 목적으로 설계되는 것으로, 각각의 금속 분리판 본체(210)와 일체로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 분리판 모듈(200)이 안착된 하부 기밀 평가 안착판(120)과 상부 기밀 평가 안착판(110)이 압착되도록 상부 기밀 평가 안착판(110)을 하강시켜, 상부 접착 방지 유닛(130)을 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230) 및 하부 접착 방지 유닛(140)에 접속시킨다.
이때, 하부 접착 방지 유닛(140) 및 하부 접착 방지 유닛(140)에 접속되는 상부 접착 방지 유닛(130)은 상부 기밀 평가 안착판(110) 및 하부 기밀 평가 안착판(120)에 금속 분리판 모듈(200)이 접착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
다음으로, 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 수행한다. 이때, 접촉 저항 테스트는 상부 접착 방지 유닛(130)의 저항 측정용 수직 지지대(134)를 하부 접착 방지 유닛(140)의 접속 부재(144)에 접속시킨 상태에서, 상기 상부 접착 방지 유닛(130)의 접촉 저항 측정 수단을 이용하여 측정하게 된다. 그리고, 기밀 테스트는 기밀 측정용 투입구(112)에 반응가스를 투입한 후, 기밀도를 측정하는 방식으로 실시될 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상부 기밀 평가 안착판(110)을 상승시켜, 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트가 완료된 금속 분리판 모듈(200)로부터 상부 기밀 평가 안착판(110)을 분리시킨다.
이때, 본 발명의 경우, 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 실시하기 위해 상부 기밀 평가 안착판(110)을 하부 기밀 평가 안착판(120)에 압착되도록 하강시킬 경우, 상부 접착 방지 유닛(130)이 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)를 누르게 됨과 더불어, 상부 접착 방지 유닛(130)과 접속되는 하부 접착 방지 유닛(140)이 상부 접착 방지 유닛(130) 및 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 단자(230)를 일정한 탄성력으로 지지하게 된다. 따라서, 금속 분리판 모듈(200)의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트의 완료 후, 하부 기밀 평가 안착판(120)으로부터 상부 기밀 평가 안착판(110)을 분리하더라도 가스켓을 구비하는 금속 분리판(도 4의 201)이 상부 및 하부 기밀 평가 안착판(110, 120)에 달라붙는 것을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 자동 검수 장치 110 : 상부 기밀 평가 안착판
112 : 기밀 측정용 가스 투입구 114 : 상부 접착 방지용 삽입구
116 : 승강 홀 120 : 하부 기밀 평가 안착판
122 : 리세스부 130 : 상부 접착 방지 유닛
132 : 저항 측정용 수직 지지대 134 : 저항 측정용 수평 지지대
140 : 하부 접착 방지 유닛 142 : 접착 방지용 탄성 부재
144 : 접착 방지용 접속 부재 200 : 금속 분리판 모듈
230 : 접촉 단자

Claims (17)

  1. 가장자리부를 관통하도록 형성된 상부 접착 방지용 삽입구와, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 이격된 내측을 관통하도록 형성된 기밀 측정용 투입구를 구비하는 상부 기밀 평가 안착판;
    상기 상부 기밀 평가 안착판과 대향하도록 이격 배치되며, 상기 상부 접착 방지용 삽입구와 대응되는 위치에 형성된 리세스부를 구비하고, 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자를 구비하는 금속 분리판 모듈이 안착되는 하부 기밀 평가 안착판;
    상기 상부 기밀 평가 안착판의 상부 접착 방지용 삽입구 내에 일단이 체결되고, 타단이 상기 하부 기밀 평가 안착판 방향으로 돌출되며, 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자에 접촉되는 상부 접착 방지 유닛; 및
    상기 하부 기밀 평가 안착판의 리세스부 내에 고정되며, 상기 상부 기밀 평가 안착판의 하강시 상기 상부 접착 방지 유닛 및 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자를 지지하여 상기 금속 분리판 모듈의 접착을 방지하는 하부 접착 방지 유닛;을 포함하며,
    상기 하부 접착 방지 유닛은 상기 하부 기밀 평가 안착판의 리세스부 바닥면에 고정되는 접착 방지용 탄성 부재와, 상기 접착 방지용 탄성 부재의 상부에 결합되며, 상기 접촉 저항 측정 유닛과 접속되는 접착 방지용 접속 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 분리판 모듈은
    적어도 2장 이상이 스택된 금속 분리판과,
    상기 스택된 금속 분리판들 사이에 개재되는 막-전극 접합체(MEA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 분리판 각각은
    제1면으로부터 제2면으로 돌출되어 형성된 반응가스 채널, 상기 제2면에 돌출된 상기 반응가스 채널 사이에 형성되는 냉각수 채널을 구비하는 채널부, 및 상기 채널부의 마주보는 양측 가장자리에 형성된 매니폴드부를 구비하는 금속 분리판 본체와,
    상기 채널부와 매니폴드부의 경계 영역을 따라 형성된 가스켓과,
    상기 금속 분리판 본체의 적어도 일 측면에 형성된 상기 접촉 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 접착 방지 유닛은
    상기 상부 기밀 평가 안착판의 상부 접착 방지용 삽입구 내에 체결되는 저항 측정용 수평 지지대와,
    상기 저항 측정용 수평 지지대로부터 상기 하부 기밀 평가 안착판 방향으로 돌출되도록 형성되어 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 단자에 접촉되는 저항 측정용 수직 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 접착 방지 유닛은
    상기 저항 측정용 수평 지지대와 전기적으로 연결되는 접촉 저항 측정 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저항 측정용 수평 지지대는
    상기 상부 기밀 평가 안착판의 단변과 평행하게 배열되고, 상기 저항 측정용 수직 지지대는 상기 저항 측정용 수평 지지대에 대하여 수직한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접착 방지용 탄성 부재는
    상기 리세스부 내에 매립되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착 방지용 접속 부재의 단부는
    상기 하부 기밀 평가 안착판의 표면과 대응되는 위치에 배치되거나, 또는 상기 하부 기밀 평가 안착판의 표면보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접착 방지용 탄성 부재는
    코일 스프링 또는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접착 방지용 접속 부재는
    원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자동 검수 장치는
    상기 상부 기밀 평가 안착판의 승강을 제어하는 승강 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기밀 평가 안착판은 상기 상부 접착 방지용 삽입구의 외측 모서리에 형성되는 제1 지지용 삽입구를 구비하고, 상기 하부 기밀 평가 안착판은 상기 제1 지지용 삽입구에 대응되는 위치에 형성되는 제2 지지용 삽입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자동 검수 장치는
    상기 제1 및 제2 지지용 삽입구에 각각 결합되어 상기 하부 기밀 평가 안착판을 고정시키는 고정 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 장치.
  15. 제1항 내지 제6항, 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 자동 검수 장치를 이용한 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법에 있어서,
    (a) 상기 하부 기밀 평가 안착판의 상부로 1장 이상이 스택되며 각각의 적어도 일 측면에 접촉 단자를 구비하는 금속 분리판 모듈을 안착하는 단계;
    (b) 상기 금속 분리판 모듈이 안착된 하부 기밀 평가 안착판과 상부 기밀 평가 안착판이 압착되도록 상기 상부 기밀 평가 안착판을 하강시켜, 상기 상부 접착 방지 유닛을 금속 분리판 모듈의 접촉 단자 및 하부 접착 방지 유닛에 접속시키는 단계;
    (c) 상기 금속 분리판 모듈의 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트를 수행하는 단계; 및
    (d) 상기 상부 기밀 평가 안착판을 상승시켜, 상기 접촉 저항 테스트 및 기밀 테스트가 완료된 금속 분리판 모듈로부터 상기 상부 기밀 평가 안착판을 분리시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 하부 접착 방지 유닛 및 상기 하부 접착 방지 유닛에 접속되는 상부 접착 방지 유닛은 상기 상부 기밀 평가 안착판 및 하부 기밀 평가 안착판에 금속 분리판 모듈이 접착되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 접촉 저항 테스트는
    상기 상부 접착 방지 유닛의 저항 측정용 수직 지지대를 상기 하부 접착 방지 유닛의 접속 부재에 접속시킨 상태에서, 상기 상부 접착 방지 유닛의 접촉 저항 측정 수단을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판의 자동 검수 방법.
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