KR102064835B1 - 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치 - Google Patents

Abstract

개시되는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치을 구성하는 히터 유닛이 히팅 블럭을 포함하고, 상기 히팅 블럭이 열전도 방지 케이스와, 적층물 안착 부재와, 히터 부재를 포함하고, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성됨으로써, 상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달이 방지될 수 있고, 그에 따라 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층(GDL) 및 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)가 적층된 애노드측 적층물을 그 접착을 위해 안정적으로 가열할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치{Heating block applyed in automation lay out apparatus of cell for hydrogen fuel cells, and automation lay out apparatus of cell for hydrogen fuel cells comprising the heating block}

본 발명은 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 관한 것이다.

물을 전기분해하면 전극에서 수소와 산소가 발생 되는데, 수소연료전지(hydrogen fuel cells)는 이러한 전기분해의 역반응을 이용한 장치로서, 석유·가스 등에서 추출된 수소를 연료로 공급해 공기 중의 산소와 반응시켜 전기와 열을 생산하는 것을 말한다.

이러한 수소연료전지는 일반 화학전지와 달리 연료와 공기가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 화석연료를 이용하는 터빈발전방식에 비해 에너지 효율이 높고, 소음이 없으며, 온실가스 발생이 적은 친환경 에너지원으로, 수송·발전·가정·휴대용 등 다양한 분야에서 응용이 가능한 신에너지이다.

이러한 수소연료전지의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.

위와 같은 수소연료전지는 수소연료전지용 셀이 복수 개 합쳐진 것인데, 상기 수소연료전지용 셀은 애노드(anode), 애노드 개스킷, 가스 확산층(GDL, gas diffusion layer), 멤브레인 전극 어셈블리(MEA, membrane electrode assembly) 및 캐소드(cathode)가 적층되어 제조된다.

그러나, 종래에는, 수소연료전지용 셀 제조 시에, 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층, 멤브레인 전극 어셈블리 및 캐소드가 작업자의 수작업에 의해 일일이 적층되거나, 각 구성의 이동 등에 국한되어 국부적으로 자동화되는 등 수소연료전지용 셀 제조가 전체적으로 자동화되지 못하는 문제가 있었다.

또한, 종래에는, 수소연료전지용 셀 제조 시에, 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층 및 멤브레인 전극 어셈블리가 적층된 애노드측 적층물에 대한 접착을 위해서는 가열이 필요한데, 이러한 가열에 단순한 히터가 적용되면서, 상기 애노드측 적층물이 불안정하게 가열되면서 불량 발생의 원인이 되고 있다.

등록특허 제 10-0605535호, 등록일자: 2006.07.20., 발명의 명칭: 수소흡장합금 및 그 합금을 이용한 수소의 흡방출방법 및그 흡방출방법을 이용한 수소연료전지

본 발명은 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층 및 멤브레인 전극 어셈블리가 적층된 애노드측 적층물을 그 접착을 위해 안정적으로 가열할 수 있는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 수소연료전지용 셀 제조가 전체적으로 자동화될 수 있는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 히팅 블럭은 애노드(anode), 애노드 개스킷, 가스 확산층(GDL, gas diffusion layer), 멤브레인 전극 어셈블리(MEA, membrane electrode assembly) 및 캐소드(cathode)를 적층시켜 수소연료전지용 셀을 제조하기 위한 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히터 유닛을 구성하되, 상기 히터 유닛은 상기 애노드 상에 상기 애노드 개스킷, 상기 가스 확산층 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리가 적층되어 형성된 애노드측 적층물이 접착되도록 상기 애노드측 적층물을 가열하면서 눌러주는 것으로서,

상기 히터 유닛의 다른 구성 요소로의 열전달이 방지되도록 하는 열전도 방지 케이스; 상기 열전도 방지 케이스 상에 배치되고, 상기 애노드측 적층물이 가열을 위해 안착되는 적층물 안착 부재; 및 상기 열전도 방지 케이스 내부에 배치되되, 상기 적층물 안착 부재로 열전도가 가능하게 배치되고, 상기 애노드측 적층물 가열을 위해 발열할 수 있는 히터 부재;를 포함하고,

상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달 방지를 위하여, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치는 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층, 멤브레인 전극 어셈블리 및 캐소드를 적층시켜 수소연료전지용 셀을 제조하기 위한 것으로서,

상기 애노드 상에 상기 애노드 개스킷, 상기 가스 확산층 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리가 적층되어 형성된 애노드측 적층물이 접착되도록 상기 애노드측 적층물을 가열하면서 눌러주는 히터 유닛;을 포함하고,

상기 히터 유닛은 히팅 블럭을 포함하되, 상기 히팅 블럭은 상기 히터 유닛의 다른 구성 요소로의 열전달이 방지되도록 하는 열전도 방지 케이스와, 상기 열전도 방지 케이스 상에 배치되고, 상기 애노드측 적층물이 가열을 위해 안착되는 적층물 안착 부재와, 상기 열전도 방지 케이스 내부에 배치되되, 상기 적층물 안착 부재로 열전도가 가능하게 배치되고, 상기 애노드측 적층물 가열을 위해 발열할 수 있는 히터 부재를 포함하고,

상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달 방지를 위하여, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 의하면, 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치을 구성하는 히터 유닛이 히팅 블럭을 포함하고, 상기 히팅 블럭이 열전도 방지 케이스와, 적층물 안착 부재와, 히터 부재를 포함하고, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성됨으로써, 상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달이 방지될 수 있고, 그에 따라 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층(GDL) 및 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)가 적층된 애노드측 적층물을 그 접착을 위해 안정적으로 가열할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 히터 유닛을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 히터 유닛을 구성하는 히팅 블럭을 비스듬히 내려다본 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 히팅 블럭에 대한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 A부분에 대한 확대도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 의해 제조된 수소연료전지용 셀에 대한 단면도.
도 6을 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치의 구성을 보이는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 애노드 공급 유닛이 분해된 모습을 보이는 사시도.
도 8을 도 7에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 카세트 연결 핀에 연결된 모습을 보이는 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 애노드측 카세트 안착 부재에 안착된 모습을 보이는 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트 내의 애노드가 모두 소진된 모습을 보이는 사시도.
도 11은 도 10에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 외부 토출을 위해 하강된 모습을 보이는 사시도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 애노드 개스킷 공급 유닛의 구성을 보이는 도면.
도 13은 도 12에 도시된 애노드 개스킷 공급 유닛에 의해 애노드 개스킷이 애노드 상으로 공급되는 모습을 보이는 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 캐소드 공급 유닛의 일부를 확대한 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 히터 유닛을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 히터 유닛을 구성하는 히팅 블럭을 비스듬히 내려다본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 히팅 블럭에 대한 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 A부분에 대한 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 의해 제조된 수소연료전지용 셀에 대한 단면도이고, 도 6을 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치의 구성을 보이는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 애노드 공급 유닛이 분해된 모습을 보이는 사시도이고, 도 8을 도 7에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 카세트 연결 핀에 연결된 모습을 보이는 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 애노드측 카세트 안착 부재에 안착된 모습을 보이는 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트 내의 애노드가 모두 소진된 모습을 보이는 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 애노드 공급 유닛에서 애노드 수용 카세트가 외부 토출을 위해 하강된 모습을 보이는 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 애노드 개스킷 공급 유닛의 구성을 보이는 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 애노드 개스킷 공급 유닛에 의해 애노드 개스킷이 애노드 상으로 공급되는 모습을 보이는 도면이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치를 구성하는 캐소드 공급 유닛의 일부를 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 14를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치(100)는 애노드(20), 애노드 개스킷(60), 가스 확산층(GDL)(30), 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)(40) 및 캐소드(50)를 적층시켜 수소연료전지용 셀(10)을 제조하기 위한 것으로서, 애노드 공급 유닛(105), 애노드측 이동 유닛(150), 애노드 개스킷 공급 유닛(200), 가스 확산층 공급 유닛(250), 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300), 히터 유닛(350), 캐소드측 이동 유닛(400) 및 캐소드 공급 유닛(450)을 포함한다.

상기 수소연료전지용 셀(10)은 상기 애노드(20)의 가장자리에 상기 애노드 개스킷(60)이 올려지고 상기 애노드 개스킷(60)의 내부에 해당되는 상기 애노드(20) 상에 상기 가스 확산층(30)이 올려지고, 상기 가스 확산층(30) 상에 멤브레인 전극 어셈블리(40)가 올려지고, 상기 멤브레인 전극 어셈블리(40) 상에 상기 캐소드(50)가 올려져서, 적층된 형태로 형성된다.

상기 애노드 공급 유닛(105)은 상기 애노드(20)를 한 장씩 공급하는 것으로서, 애노드 수용 카세트(110), 카세트 전진 부재(120), 애노드측 카세트 안착 부재(140) 및 애노드 운반 부재(130)를 포함한다.

상기 애노드 수용 카세트(110)는 상기 애노드(20)가 복수 장 적층되어 수용되는 것으로, 상기 애노드(20)가 올려질 수 있는 카세트 베이스(111)와, 상기 카세트 베이스(111)의 외곽을 따라 수직으로 연장되어 복수 장 적층되는 상기 애노드(20)의 각 측면을 지지하는 카세트 지지벽체(112)와, 상기 카세트 베이스(111)에서 상기 카세트 전진 부재(120)와 상대적으로 근접된 부분에 관통 형성되고 원형 단면으로 형성되되 한 쌍으로 구성되어 서로 이격되도록 형성되는 핀 관통 홀(114)과, 상기 카세트 베이스(111)에서 상기 카세트 전진 부재(120)와 상대적으로 이격된 부분에 관통 형성되되 직사각형 단면으로 형성되는 푸쉬체 관통 홀(113)을 포함한다.

상기 카세트 지지벽체(112)의 네 벽 중 하나에는 상하로 후술되는 애노드 승강 수단(132)이 승강될 수 있는 공간이 되도록 그 상단이 개방되고 그 개방된 상단으로부터 상기 카세트 베이스(111)까지 상하로 개방된 형태가 되는 승강용 홀(115)이 형성된다.

상기 카세트 전진 부재(120)는 상기 애노드 수용 카세트(110)를 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140) 쪽으로 전진시키는 것으로, 이동 컨베이어 벨트(122)와, 벨트 구동 수단(121)과, 카세트 이동용 올림체(124)와, 카세트 연결 핀(125)과, 올림체 이동 수단(123)을 포함한다.

상기 이동 컨베이어 벨트(122)는 외부에서 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140) 쪽으로 일정 길이로 형성되고 일정 간격 이격되도록 한 쌍으로 구성되어, 상기 애노드 수용 카세트(110)가 그 상단에 얹혀 상기 애노드 수용 카세트(110)를 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140) 쪽으로 1차적으로 일정 거리 이동시키는 것이다.

상기 벨트 구동 수단(121)은 전기 모터 등으로서, 상기 이동 컨베이어 벨트(122)를 구동시키는 것이다.

상기 카세트 이동용 올림체(124)는 상기 이동 컨베이어 벨트(122)와 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140) 사이에 배치되어, 상기 이동 컨베이어 벨트(122)에 의해 1차적으로 이동된 상기 애노드 수용 카세트(110)가 올려지는 것으로, 일정 면적의 플레이트 형태로 형성된다.

상기 카세트 연결 핀(125)은 상기 카세트 이동용 올림체(124)에서 서로 이격되도록 한 쌍으로 돌출되어 상기 핀 관통 홀(114)을 각각 관통함으로써, 상기 애노드 수용 카세트(110)가 상기 카세트 이동용 올림체(124)에 고정되도록 하는 것이다.

상기 카세트 연결 핀(125)은 외부에서 가해지는 유공압에 의해 상기 카세트 이동용 올림체(124) 상으로 돌출되거나 상기 카세트 이동용 올림체(124) 내부로 미돌출되도록 수축될 수 있다.

상기 올림체 이동 수단(123)은 한 쌍의 상기 이동 컨베이어 벨트(122) 사이에 배치되는 유공압 실린더 등으로서, 상기 카세트 연결 핀(125)에 의해 상기 애노드 수용 카세트(110)가 고정된 상태의 상기 카세트 이동용 올림체(124)를 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140) 쪽으로 밀어줄 수 있는 것이다.

상기 애노드측 카세트 안착 부재(140)는 상기 카세트 전진 부재(120)에 의해 전진된 상기 애노드 수용 카세트(110)가 안착되어, 상기 애노드 수용 카세트(110) 내의 상기 애노드(20)를 한 장 단위로 밀어올려줄 수 있는 것으로서, 카세트 안착 몸체(141)와, 푸쉬용 관통 홀(142)과, 핀 인입 홈(143)과, 푸쉬체(144)와, 푸쉬 연결판(145)과, 푸쉬 승강 수단(146)과, 안착 승강 수단(147)을 포함한다.

상기 카세트 안착 몸체(141)는 상기 카세트 전진 부재(120)에 의해 이동된 상기 애노드 수용 카세트(110)가 안착되는 것으로서, 일정 면적의 플레이트 형태로 형성된다.

상기 푸쉬용 관통 홀(142)은 상기 카세트 안착 몸체(141)를 관통하여 형성된 것으로, 상기 푸쉬체 관통 홀(113)과 연통됨으로써, 상기 푸쉬체(144)가 상기 푸쉬체 관통 홀(113) 및 상기 푸쉬용 관통 홀(142)을 순차적으로 관통하면서 상기 애노드(20)를 밀어올릴 수 있도록 한다.

상기 핀 인입 홈(143)은 상기 카세트 안착 몸체(141)에서 상기 카세트 연결 핀(125)과 대면되는 면에 일정 깊이로 함몰 형성되되 서로 이격되도록 한 쌍으로 형성되어, 상기 핀 관통 홀(114)을 관통한 상태의 상기 카세트 연결 핀(125)이 인입될 수 있는 것이다.

상기 카세트 연결 핀(125)이 상기 카세트 베이스(111)를 관통한 상태로 상기 애노드 수용 카세트(110)가 상기 올림체 이동 수단(123)에 의해 전진된 다음, 상기 카세트 베이스(111)가 상기 카세트 안착 몸체(141) 상에 안착될 때, 상기 카세트 연결 핀(125)이 상기 핀 인입 홈(143)에 삽입됨으로써, 상기 푸쉬체 관통 홀(113)과 상기 푸쉬용 관통 홀(142)이 서로 연통되도록 상기 카세트 베이스(111)가 상기 카세트 안착 몸체(141) 상에 정위치될 수 있게 된다.

상기 푸쉬체(144)는 상기 푸쉬체 관통 홀(113) 및 상기 푸쉬용 관통 홀(142)을 순차적으로 관통하여 상승되면서 상기 카세트 안착 몸체(141) 상에 안착된 상기 애노드 수용 카세트(110) 내부의 상기 애노드(20)를 한 장 단위로 밀어올려줄 수 있는 것이다.

상기 푸쉬체(144)는 한 쌍으로 구성되고, 각각 일정 면적의 사각 플레이트 형태로 형성됨으로써, 상기 애노드(20)의 양 측 저면에서 상기 애노드(20)를 안정적으로 올려줄 수 있게 된다.

상기 푸쉬 연결판(145)은 상기 푸쉬체(144)의 하측 공간에서 한 쌍의 상기 푸쉬체(144)의 하부에, 상세히는 상기 푸쉬체(144)의 저면으로부터 연장된 각 기둥에 연결됨으로써, 한 쌍의 상기 푸쉬체(144)를 함께 승강시킬 수 있다.

상기 푸쉬 승강 수단(146)은 유공압 실린더 등으로서, 상기 푸쉬 연결판(145)의 저면에 연결되어, 상기 푸쉬체(144)가 상기 애노드 수용 카세트(110) 내부의 상기 애노드(20)를 한 장 단위로 상승시키도록 상기 푸쉬 연결판(145)을 상승시키는 것이다.

상기 안착 승강 수단(147)은 유공압 실린더 등으로서, 상기 카세트 안착 몸체(141)의 하부에 연결되어, 상기 애노드 수용 카세트(110)에 수용된 상기 애노드(20)가 모두 소진된 경우, 상기 애노드 수용 카세트(110)가 안착된 상기 카세트 안착 몸체(141)를 하강시키는 것이다.

상기 안착 승강 수단(147)에 의해 상기 카세트 안착 몸체(141)가 하강될 때, 상기 카세트 안착 몸체(141)와 함께 상기 푸쉬체(144), 상기 푸쉬 연결판(145) 및 상기 푸쉬 승강 수단(146)도 함께 일체로 하강될 수 있다.

상기 애노드 운반 부재(130)는 상기 애노드측 카세트 안착 부재(140)에 의해 한 장 단위로 밀어올려진 상기 애노드(20)를 집어서 상기 애노드측 이동 유닛(150) 쪽으로 운반하는 것으로서, 애노드 흡착 집게부(131)와, 애노드 운반 레일(134)과, 애노드 이동 수단(133)과, 상기 애노드 승강 수단(132)을 포함한다.

상기 애노드 흡착 집게부(131)는 외부의 공압기(미도시) 등과 연결되어 그 저면에 부압(negative pressure)이 걸리면서, 상기 푸쉬체(144)에 의해 밀어올려진 상기 애노드(20)를 한 장씩 흡착하여 집어 올릴 수 있는 것이다.

상기 애노드 운반 레일(134)은 상기 카세트 안착 몸체(141)에 안착된 상기 애노드 수용 카세트(110)로부터 상기 애노드측 이동 유닛(150)까지 일정 길이로 길게 배치되는 것이다.

상기 애노드 이동 수단(133)은 전기 모터, 랙 피니언 기어 등을 구비하여, 상기 애노드 운반 레일(134)을 따라 이동되면서 상기 애노드 흡착 집게부(131)를 상기 애노드 수용 카세트(110) 상공과 상기 애노드측 이동 유닛(150) 사이에서 왕복 이동시키는 것이다.

상기 애노드 승강 수단(132)은 전기 모터, 랙 피니언 기어 등을 구비하여, 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 상기 애노드 수용 카세트(110)로부터 상기 애노드(20)를 집을 수 있도록 상기 애노드 흡착 집게부(131)를 승강시키는 것이다.

상기 애노드 운반 레일(134)에 상기 애노드 이동 수단(133)이 수직으로 세워진 형태가 되고, 상기 애노드 이동 수단(133)에서 상기 애노드 수용 카세트(110) 상공 쪽으로 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 연장된 형태를 이룬다.

상기 애노드 승강 수단(132)에 의해 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 하강되어 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 상기 애노드 수용 카세트(110) 내의 상기 애노드(20)를 한 장 집으면, 상기 애노드(20)를 집은 상태의 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 상기 애노드 승강 수단(132)에 의해 재상승되고, 그런 상태에서 상기 애노드 이동 수단(133)에 의해 상기 애노드 흡착 집게부(131)가 상기 애노드측 이동 유닛(150) 쪽으로 이동됨으로써, 상기 애노드(20)가 한 장씩 상기 애노드 수용 카세트(110)로부터 상기 애노드측 이동 유닛(150) 쪽으로 운반될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 카세트 지지벽체(112)의 상단에 대응되는 위치에 형성되는 위치 감지 센서(106)가 상기 푸쉬체(144)를 감지하게 되면, 상기 애노드 수용 카세트(110) 내부가 빈 것으로 감지하고, 그에 따라 상기 안착 승강 수단(147)이 상기 카세트 안착 몸체(141)를 하강시킨다.

상기 애노드측 이동 유닛(150)은 상기 애노드 공급 유닛(105)에 의해 공급된 상기 애노드(20)를 이동시키는 것으로서, 상기 애노드 공급 유닛(105) 측에서 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200), 상기 가스 확산층 공급 유닛(250) 측을 경유한 다음 상기 히터 유닛(350)에 이르기까지 일정 길이로 길게 배치되는 컨베이어 벨트 등이 그 예로 제시될 수 있다.

상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200)은 상기 애노드측 이동 유닛(150)에 의해 이동되는 상기 애노드(20) 상에 상기 애노드 개스킷(60)을 적층시키는 것으로서, 개스킷 원재 공급 롤러(210), 개스킷 원재 방향 전환 롤러(211), 개스킷 누름 부재(220), 개스킷 연결체 방향 전환 롤러(212) 및 개스킷 연결체 회수 롤러(215)를 포함한다.

상기 개스킷 원재 공급 롤러(210)는 개스킷 원재(65)가 감겨 있다가 풀리면서 공급되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 개스킷 원재(65)는 복수의 상기 애노드 개스킷(60)과 상기 각 애노드 개스킷(60)을 연속적으로 연결해주는 개스킷 연결체(66)가 연결된 형태의 것으로, 상기 애노드 개스킷(60)과 상기 개스킷 연결체(66)가 분리 가능한 형태로 형성되고, 상기 애노드 개스킷(60)은 점착성이 있어서 상기 애노드(20) 상에 올려지면서 가접착될 수 있다.

상기 개스킷 원재 방향 전환 롤러(211)는 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 이동되는 상기 각 애노드(20) 상에 상기 애노드 개스킷(60)이 한 장씩 배열되도록, 상기 개스킷 원재(65)가 걸려 눌리고, 상기 개스킷 원재(65)의 방향을 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 이동되는 상기 각 애노드(20) 쪽으로 전환시켜주는 것으로, 상기 개스킷 원재 공급 롤러(210)와 상기 애노드측 이동 유닛(150) 사이에 복수 개 배치될 수 있다.

상기 개스킷 누름 부재(220)는 상기 개스킷 원재 방향 전환 롤러(211)에 의해 방향 전환된 상기 개스킷 원재(65)로부터 상기 애노드 개스킷(60)이 분리되어 상기 애노드(20)에 가접착되도록 상기 애노드측 이동 유닛(150) 쪽으로 정회전되면서 상기 개스킷 원재(65)를 눌러줄 수 있는 것이다.

상세히, 상기 개스킷 누름 부재(220)는 전기 모터 등의 누름 구동 수단(221)과, 상기 누름 구동 수단(221)의 회전축에서 연장되는 누름 연장체(222)와, 상기 누름 연장체(222)의 말단부에 회전 가능하게 연결되고 상기 개스킷 원재(65)가 걸려 눌리는 누름 롤러(223)를 포함한다.

상기 개스킷 연결체 방향 전환 롤러(212)는 상기 개스킷 연결체(66)가 걸려 눌리고, 상기 개스킷 누름 부재(220)에 의해 상기 애노드 개스킷(60)이 분리된 상기 개스킷 연결체(66)가 상기 애노드(20)로부터 이격되도록 상기 개스킷 연결체(66)의 방향을 전환시켜주는 것이다.

상기 개스킷 연결체 회수 롤러(215)는 상기 개스킷 연결체 방향 전환 롤러(212)에 의해 방향 전환된 상기 개스킷 연결체(66)를 감아서 회수시키는 것이다.

상기 개스킷 원재(65)가 상기 개스킷 원재 공급 롤러(210), 상기 개스킷 원재 방향 전환 롤러(211), 상기 개스킷 누름 부재(220), 상기 개스킷 연결체 방향 전환 롤러(212) 및 상기 개스킷 연결체 회수 롤러(215)가 순차적으로 눌리면서 걸린 상태에 있다가, 상기 개스킷 연결체 회수 롤러(215)가 전기 모터 등의 회수 롤러 구동 수단(미도시)에 의해 회전되면, 그 회전량만큼 상기 개스킷 원재(65)가 상기 개스킷 원재 공급 롤러(210)에서 풀려서, 상기 개스킷 원재 방향 전환 롤러(211), 상기 개스킷 누름 부재(220) 및 상기 개스킷 연결체 방향 전환 롤러(212)를 따라 이동되어, 상기 개스킷 연결체 회수 롤러(215)에 감긴다.

이러한 과정 중에, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 누름 롤러(223)가 상승된 상태여서 상기 개스킷 원재(65)가 상기 애노드(20)와 미접촉 상태이다가, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 누름 구동 수단(221)이 정회전 작동되면, 상기 누름 연장체(222)가 정회전되고, 그에 따라 상기 누름 롤러(223)가 하강되면서 상기 개스킷 원재(65)가 상기 애노드(20)와 접촉된다. 그러면, 상기 애노드 개스킷(60)이 상기 애노드(20)에 가접착되면서 상기 개스킷 원재(65)로부터 분리되어, 상기 개스킷 연결체(66)만 잔존된다.

이러한 과정 후에, 상기 누름 구동 수단(221)이 역회전 작동되어, 상기 누름 연장체(222)가 역회전되어, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 누름 롤러(223)가 원위치되도록 재상승된 상태가 된다.

상기와 같이 잔존된 상기 개스킷 연결체(66)는 상기 개스킷 연결체 회수 롤러(215)에 감겨 회수된다.

상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 이동되다가 상기 애노드 개스킷(60)이 가접착된 상기 애노드(20)가 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200)에서 이탈되고, 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 다른 상기 애노드(20)가 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200)에 유입되면서, 상기와 같은 상기 애노드(20) 상에 상기 애노드 개스킷(60) 공급 과정이 자동적으로 반복될 수 있게 된다.

상기 가스 확산층 공급 유닛(250)은 상기 애노드측 이동 유닛(150)에 의해 이동되는 상기 애노드(20)에 상기 가스 확산층(30)을 적층시키는 것이다.

상기 가스 확산층 공급 유닛(250)에 의한 상기 가스 확산층(30) 적층과, 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200)에 의한 상기 애노드 개스킷(60) 적층은 둘 중의 어느 것이든 선택적으로 먼저 진행될 수 있다.

상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300)은 상기 애노드측 이동 유닛(150)에 의해 이동되면서 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200) 및 상기 가스 확산층 공급 유닛(250)에 의해 각각 상기 애노드 개스킷(60) 및 상기 가스 확산층(30)이 적층된 상태의 상기 애노드(20)에 상기 멤브레인 전극 어셈블리(40)를 적층시키는 것이다.

여기서, 상기 애노드 공급 유닛(105)에 대한 상기된 설명은 상기 가스 확산층 공급 유닛(250) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300)에 동일하게 적용될 수 있으므로, 그 중복되는 설명은 생략하고, 상기 가스 확산층 공급 유닛(250) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300)의 각 구체적인 구성에 대한 설명은 상기된 상기 애노드 공급 유닛(105)에 대한 상기된 설명으로 갈음한다.

상기 히터 유닛(350)은 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200), 상기 가스 확산층 공급 유닛(250) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300)에 의해 각각 상기 애노드(20) 상에 상기 애노드 개스킷(60), 상기 가스 확산층(30) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리(40)가 적층되어 형성된 애노드측 적층물이 접착되도록, 상기 애노드측 적층물을 가열하면서 눌러주는 것으로서, 히터 베이스(355)와, 히팅 블럭(370)과, 히터 가압체(360)와, 히터 가압 수단(365)을 포함한다.

상기 히터 베이스(355)는 상기 애노드측 적층물이 놓여 상기 애노드측 적층물을 받쳐주는 것이다.

상기 히터 가압체(360)는 상기 히터 베이스(355) 상공에서 하강되면서 상기 히터 베이스(355)에 올려진 상기 애노드측 적층물이 접착되도록 가압해주는 것이다.

상기 히터 가압 수단(365)은 유공압 실린더 등으로서, 상기 히터 가압체(360)를 밀어주어, 상기 애노드측 적층물이 가압되도록 하는 것이다.

상기 히팅 블럭(370)은 상기 히터 베이스(355)에 배치되어, 상기 히터 가압체(360)에 의해 가압되는 상기 애노드측 적층물을 가열할 수 있는 것으로, 상기 히터 베이스(355)의 상면에 배치되어 상기 애노드측 적층물을 직접 가열하면서 가압시켜줄 수 있다.

여기서, 상기 히팅 블럭(370)이 상기 히터 베이스(355) 상면에 배치되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 상기 히팅 블럭(370)은 상기 히터 가압체(360) 저면에 배치되거나, 상기 히터 가압체(360)와 상기 히터 베이스(355) 모두에 배치될 수도 있다.

상기 히팅 블럭(370)이 발열하고, 상기 히터 가압체(360)가 상기 히터 가압 수단(365)에 의해 하강되어 상기 애노드측 적층물을 가압하여 접착시킨 후에는, 상기 히터 가압 수단(365)이 역으로 작동되어 상기 히터 가압체(360)가 상기 애노드측 적층물과 분리되도록 상기 히터 가압체(360)를 상승시켜 준다.

본 실시예에서는, 상기 히팅 블럭(370)이 열전도 방지 케이스(371, 372)와, 적층물 안착 부재(377)와, 히터 부재(375)를 포함한다.

도면 번호 376은 상기 적층물 안착 부재(377)와 상기 히터 부재(375) 사이에 배치되고, 알루미늄 등의 열전도 물질로 이루어지는 열전도 부재이다.

도면 번호 378은 상기 열전도 부재(376)에 접하여 배치되고, 상기 히팅 블럭(370)의 발열 온도를 감지하는 온도 감지 센서이다.

도면 번호 379는 상기 적층물 안착 부재(377)에서 돌출되어, 상기 애노드측 적층물의 양 말단부에 하나씩 형성된 애노드측 관통 홀에 관통됨으로써, 상기 애노드측 적층물이 상기 적층물 안착 부재(377) 상에 정위치되도록 하는 정위치 안내 돌기이다.

상기 열전도 방지 케이스(371, 372)는 상기 히터 유닛(350)의 다른 구성 요소로의 열전달이 방지되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 히팅 블럭(370)이 상기 히터 베이스(355) 상면에 배치되는 것으로 제시되므로, 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)에 의해 열전달이 방지되는 상기 히터 유닛(350)의 다른 구성 요소는 상기 히터 베이스(355)가 된다.

만약, 상기 히팅 블럭(370)이 상기 히터 가압체(360) 저면에 배치되는 경우에는, 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)에 의해 열전달이 방지되는 상기 히터 유닛(350)의 다른 구성 요소는 상기 히터 가압체(360)가 될 것이다.

상기 열전도 방지 케이스(371, 372)는 상기 히터 부재(375)의 측면을 감싸는 측면 케이스(372)와, 상기 히터 부재(375)의 양 면 중 상기 적층물 안착 부재(377)가 배치된 면의 타면 쪽에 배치되는 저면 케이스(371)를 포함하고, 상기 측면 케이스(372)와 상기 저면 케이스(371)는 서로 연결된 형태로 상기 히터 부재(375)를 감싼 형태를 이룬다.

상기 열전도 방지 케이스(371, 372)는 베이클라이트(bakelite)로 이루어져서, 열차단 효과가 우수하다.

상기 적층물 안착 부재(377)는 상기 열전도 방지 케이스(371, 372) 상에 배치되고, 상기 애노드측 적층물이 가열을 위해 안착되는 것이다.

상기 히터 부재(375)는 상기 열전도 방지 케이스(371, 372) 내부에 배치되되, 상기 적층물 안착 부재(377)로 열전도가 가능하게 배치되고, 상기 애노드측 적층물 가열을 위해 발열할 수 있는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)와 상기 히터 부재(375) 사이에는 공기층(370a)이 형성되고, 그에 따라 상기 히터 부재(375)에서 발생된 열기가 상기 공기층(370a)에 의해 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)로 전달되는 것이 차단될 수 있다.

상세히, 상기 히터 부재(375)가 상기 측면 케이스(372) 및 상기 저면 케이스(371) 모두와 일정 간격 이격됨으로써, 상기 공기층(370a)은 상기 측면 케이스(372)와 상기 히터 부재(375) 사이 및 상기 저면 케이스(371)와 상기 히터 부재(375) 사이 모두에 형성된다. 이를 위해, 상기 히터 부재(375), 여기서는 상기 히터 부재(375)를 받쳐주는 후술되는 받침 부재(373)와 상기 저면 케이스(371) 사이에는 간격 형성을 위한 돌기 형태의 스페이서(371a)가 삽입된다.

한편, 상기 히팅 블럭(370)은 탄성 부재(374)와, 상기 받침 부재(373)를 포함한다.

상기 탄성 부재(374)는 상기 히터 부재(375)의 양 면 중 상기 적층물 안착 부재(377)가 배치된 면의 타면 쪽에 배치되어, 상기 적층물 안착 부재(377)에 안착된 상기 애노드측 적층물이 가압되면서 가열될 때, 상기 애노드측 적층물과 상기 적층물 안착 부재(377)가 밀착될 수 있도록, 탄성 변형되면서 상기 히터 부재(375) 및 상기 적층물 안착 부재(377)를 상기 애노드측 적층물 쪽으로 밀어줄 수 있는 것이다.

상기 탄성 부재(374)는 실리콘 재질 등 탄성을 가진 물질로 이루어진다.

상기 히터 가압체(360)가 상기 애노드측 적층물에 가하는 압력이 상기 탄성 부재(374)에 전달되어, 상기 탄성 부재(374)가 그 압력에 의해 눌려 탄성 변형되면서, 상기 히터 부재(375) 및 상기 적층물 안착 부재(377)를 상기 애노드측 적층물 쪽으로 밀어줄 수 있게 된다.

상기 받침 부재(373)는 상기 탄성 부재(374)의 양 면 중 상기 히터 부재(375)가 배치된 면의 타면 쪽에 배치되어, 상기 탄성 부재(374)를 받쳐줌으로써, 상기 탄성 부재(374)의 탄성 변형 시에 상기 탄성 부재(374)의 상기 열전도 방지 케이스(371, 372) 쪽, 여기서는 상기 저면 케이스(371) 쪽으로의 밀림을 방지하여, 상기 탄성 부재(374)가 상기 히터 부재(375) 쪽으로만 탄성 변형되면서 상기 히터 부재(375)를 밀어줄 수 있도록 하는 것으로, 스틸 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 캐소드측 이동 유닛(400)은 상기 히터 유닛(350)에 의해 접착된 상기 애노드측 적층물을 이동시키는 것으로서, 상기 히터 유닛(350) 측으로부터 상기 캐소드 공급 유닛(450)을 경유하는 경로에 일정 길이로 길게 배치되는 컨베이어 벨트 등이 그 예로 제시될 수 있다.

상기 캐소드 공급 유닛(450)은 상기 캐소드측 이동 유닛(400)에 의해 이동되는 상기 애노드측 적층물에 상기 캐소드(50)를 적층시키는 것으로서, 캐소드 수용 카세트, 캐소드측 카세트 안착 부재(490), 캐소드 운반 부재(480) 및 캐소드 정렬 부재(451)를 포함한다.

여기서, 상기 캐소드 공급 유닛(450)에 대한 후술되는 설명을 제외하고는 상기 애노드 공급 유닛(105)에 대한 상기된 설명이 상기 캐소드 공급 유닛(450)에 동일하게 적용될 수 있으므로, 그 중복되는 설명은 생략하고, 상기 캐소드 공급 유닛(450)의 구체적인 구성에 대한 설명은 상기 애노드 공급 유닛(105)에 대한 상기된 설명으로 갈음한다.

상기 캐소드 수용 카세트는 상기 캐소드(50)가 복수 장 적층되어 수용되는 것이다.

상기 캐소드측 카세트 안착 부재(490)는 상기 캐소드 수용 카세트가 안착되어, 상기 캐소드 수용 카세트 내의 상기 캐소드(50)를 한 장 단위로 밀어올려줄 수 있는 것이다.

상기 캐소드 운반 부재(480)는 상기 캐소드측 카세트 안착 부재(490)에 의해 한 장 단위로 밀어올려진 상기 캐소드(50)를 집어서 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 쪽으로 운반하는 것으로, 상기 캐소드 수용 카세트에 수용된 상기 캐소드(50)를 한 장씩 흡착하여 집어 올릴 수 있는 캐소드 흡착 집게부(481)와, 상기 캐소드 수용 카세트로부터 상기 캐소드측 이동 유닛(400)까지 배치되는 캐소드 운반 레일(484)과, 상기 캐소드 운반 레일(484)을 따라 이동되면서 상기 캐소드 흡착 집게부(481)를 상기 캐소드 수용 카세트 상공과 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 사이에서 왕복 이동시키는 캐소드 이동 수단(483)과, 상기 캐소드 흡착 집게부(481)가 상기 캐소드 수용 카세트로부터 상기 캐소드(50)를 집을 수 있도록 상기 캐소드 이동 수단(483)을 따라 승강되면서 상기 캐소드 흡착 집게부(481)를 승강시키는 캐소드 승강 수단(482)과, 상기 캐소드 흡착 집게부(481)의 양 측면에서 상기 캐소드 흡착 집게부(481)에 의해 흡착되는 상기 캐소드(50)의 각 측면과 접촉하여 집어주는 한 쌍의 캐소드 측면 집게부(485)와, 상기 각 캐소드 측면 집게부(485)를 상기 캐소드 흡착 집게부(481)를 기준으로 서로 근접되거나 서로 이격되도록 이동시킬 수 있는 유공압 실린더 등의 측면 집게 구동 수단(486)을 포함한다.

상기 각 캐소드 측면 집게부(485)는 일정 면적의 플레이트 형태로 각각 형성되어, 상기 캐소드 흡착 집게부(481)에 의해 흡착된 상기 캐소드(50)의 각 측면을 물리적으로 집어주는 것이다.

상기 캐소드(50)가 상기 캐소드 흡착 집게부(481)에 의해 흡착되어 일정 높이 상승되면, 상기 측면 집게 구동 수단(486)이 작동되어 상기 각 캐소드 측면 집게부(485)가 상기 캐소드 흡착 집게부(481)의 의해 흡착된 상기 캐소드(50)의 각 측면을 가압하여 집게 된다.

그런 다음, 상기 캐소드(50)가 상기 캐소드측 이동 유닛(400)에 하강되어야 하면, 상기 캐소드 흡착 집게부(481)에 의한 흡착이 정지됨과 함께, 상기 측면 집게 구동 수단(486)이 역으로 작동되어 상기 각 캐소드 측면 집게부(485)가 상기 캐소드(50)의 각 측면으로부터 이격되면서 그 집은 상태가 해제된다.

상기와 같이 구성되면, 상기 캐소드(50)에 필연적으로 형성되는 요철로 인해 상기 캐소드 흡착 집게부(481)에 의한 흡착 집음이 제대로 이루어지지 못하더라도, 상기 캐소드 측면 집게부(485)에 의한 물리적 집음이 병행되면서, 상기 캐소드(50)에 대한 안정적인 이동이 가능하게 된다.

상기 캐소드 정렬 부재(451)는 상기 캐소드 수용 카세트와 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 사이에 배치되어, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 상기 캐소드 수용 카세트로부터 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 쪽으로 이동되는 과정의 상기 캐소드(50)가 경유되면서 상기 캐소드(50)가 미리 설정된 형태로 정렬되도록 하는 것으로, 캐소드 정렬 몸체(452)와, 캐소드 정렬 요철(453)과, 한 쌍의 캐소드 정렬 돌기(454)를 포함한다.

상기 캐소드 정렬 몸체(452)는 상기 캐소드 수용 카세트와 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 사이에 배치되어 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)가 안착되는 것으로, 상기 캐소드(50)가 올려질 수 있도록 일정 면적의 플레이트 형태로 형성된다.

상기 캐소드 정렬 요철(453)은 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 요철에 맞추어지도록 상기 캐소드 정렬 몸체(452)에 형성되어, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 요철이 각각 끼워짐으로써, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 요철이 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 요철의 형태가 되도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 요철 길이에 비해 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 요철 길이가 상대적으로 짧아진 경우, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)가 상기 캐소드 정렬 부재(451)에 안착되면서, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 요철이 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 요철에 맞추어지면서 정렬될 수 있게 된다.

한 쌍의 상기 캐소드 정렬 돌기(454)는 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 양 말단부에 각각 형성된 캐소드측 관통 홀에 삽입되도록 상기 캐소드 정렬 몸체(452)의 양 말단부에 각각 돌출 형성되어, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 상기 캐소드측 관통 홀에 각각 관통됨으로써, 상기 캐소드 운반 부재(480)에 의해 운반되는 상기 캐소드(50)의 한 쌍의 상기 캐소드측 관통 홀 사이의 간격이 상기 미리 설정된 형태일 때의 상기 캐소드(50)의 한 쌍의 상기 캐소드측 관통 홀 사이의 간격과 동일해지도록 하는 것이다.

상기와 같이 상기 캐소드 정렬 부재(451)가 포함됨에 따라, 상기 캐소드(50)의 요철에 의해 그 길이 등이 임의로 가변될 수 있는 상기 캐소드(50)가 상기 캐소드 수용 카세트로부터 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 쪽으로 운반되기 전에 상기 미리 설정된 형태대로 정렬될 수 있게 된다.

상기 캐소드측 이동 유닛(400) 쪽으로 이동된 상기 캐소드(50)가 상기 캐소드측 이동 유닛(400)을 따라 이동되던 상기 애노드측 적층물 상에 놓여 접착됨으로써, 상기 수소연료전지용 셀(10)이 완성된다.

도면 번호 500은 상기 캐소드측 이동 유닛(400)을 따라 이동된 상기 수소연료전지용 셀(10)에 질소 등을 주입하여 그 기밀 여부를 검사하는 리크 검사 부재이고, 도면 번호 550은 상기 리크 검사 부재(500)를 경유한 상기 수소연료전지용 셀(10)에 요구되는 정보를 기재하기 위한 레이저 마킹 부재이고, 도면 번호 600은 상기 레이저 마킹 부재(550)에 의해 마킹 완료된 상기 수소연료전지용 셀(10)을 담는 보관 부재이다.

상기 애노드측 이동 유닛(150)과 상기 히터 유닛(350) 사이 및 상기 히터 유닛(350)과 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 사이에도 컨베이어 벨트 등이 구비되어, 상기 애노드측 적층물이 상기 히터 유닛(350)에 자동적으로 진출입될 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치(100)에 적용되는 히팅 블럭(370) 및 상기 히팅 블럭(370)을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치(100)에 대하여 설명한다.

먼저, 상기 애노드 공급 유닛(105)에 의해 상기 애노드(20)가 공급되어, 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 이동된다.

상기와 같이, 상기 애노드측 이동 유닛(150)을 따라 이동되는 상기 애노드(20)에 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200), 상기 가스 확산층 공급 유닛(250) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300)에 의해 각각 상기 애노드 개스킷(60), 상기 가스 확산층(30) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리(40)가 공급되어 적층됨으로써, 상기 애노드측 적층물이 형성된다.

그런 다음, 상기 애노드측 적층물이 상기 히터 유닛(350)에 유입되어, 상기 히터 유닛(350)에 의해 가압되면서 히팅되면서 접합된다.

그런 다음, 상기 히터 유닛(350)을 거치면서 접합된 상기 애노드측 적층물이 상기 캐소드측 이동 유닛(400)을 따라 이동되고, 그러한 이동 과정 중에 상기 캐소드 공급 유닛(450)에 의해 공급된 상기 캐소드(50)가 상기 애노드측 적층물에 접합됨으로써, 상기 수소연료전지용 셀(10)이 완성된다.

그런 다음, 상기 수소연료전지용 셀(10)이 상기 리크 검사 부재(500) 및 상기 레이저 마킹 부재(550)를 순차적으로 경유한 다음, 상기 보관 부재(600)에 보관된다.

상기와 같이, 상기 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치(100)가 상기 애노드 공급 유닛(105), 상기 애노드측 이동 유닛(150), 상기 애노드 개스킷 공급 유닛(200), 상기 가스 확산층 공급 유닛(250), 상기 멤브레인 전극 어셈블리 공급 유닛(300), 상기 히터 유닛(350), 상기 캐소드측 이동 유닛(400) 및 상기 캐소드 공급 유닛(450)을 포함함에 따라, 상기 수소연료전지용 셀(10) 제조가 전체적으로 자동화될 수 있게 된다.

또한, 상기 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치(100)을 구성하는 상기 히터 유닛(350)이 상기 히팅 블럭(370)을 포함하고, 상기 히팅 블럭(370)이 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)와, 상기 적층물 안착 부재(377)와, 상기 히터 부재(375)를 포함하고, 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)와 상기 히터 부재(375) 사이에는 상기 공기층(370a)이 형성됨으로써, 상기 열전도 방지 케이스(371, 372)로의 상기 히터 부재(375)의 열기의 전달이 방지될 수 있고, 그에 따라 상기 애노드(20), 상기 애노드 개스킷(60), 상기 가스 확산층(GDL)(30) 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)(40)가 적층된 상기 애노드측 적층물을 그 접착을 위해 안정적으로 가열할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭 및 상기 히팅 블럭을 포함하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 의하면, 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층 및 멤브레인 전극 어셈블리가 적층된 애노드측 적층물을 그 접착을 위해 안정적으로 가열할 수 있고, 수소연료전지용 셀 제조가 전체적으로 자동화될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.

100 : 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치
350 : 히터 유닛
355 : 히터 베이스
360 : 히터 가압체
365 : 히터 가압 수단
370 : 히팅 블럭
370a : 공기층
371, 372 : 열전도 방지 케이스
375 : 히터 부재
377 : 적층물 안착 부재

Claims (5)

1. 애노드(anode), 애노드 개스킷, 가스 확산층(GDL, gas diffusion layer), 멤브레인 전극 어셈블리(MEA, membrane electrode assembly) 및 캐소드(cathode)를 적층시켜 수소연료전지용 셀을 제조하기 위한 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히터 유닛을 구성하되, 상기 히터 유닛은 상기 애노드 상에 상기 애노드 개스킷, 상기 가스 확산층 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리가 적층되어 형성된 애노드측 적층물이 접착되도록 상기 애노드측 적층물을 가열하면서 눌러주는 것으로서,
   상기 히터 유닛의 다른 구성 요소로의 열전달이 방지되도록 하는 열전도 방지 케이스;
   상기 열전도 방지 케이스 상에 배치되고, 상기 애노드측 적층물이 가열을 위해 안착되는 적층물 안착 부재; 및
   상기 열전도 방지 케이스 내부에 배치되되, 상기 적층물 안착 부재로 열전도가 가능하게 배치되고, 상기 애노드측 적층물 가열을 위해 발열할 수 있는 히터 부재;를 포함하고,
   상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달 방지를 위하여, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭은
   상기 히터 부재의 양 면 중 상기 적층물 안착 부재가 배치된 면의 타면 쪽에 배치되어, 상기 적층물 안착 부재에 안착된 상기 애노드측 적층물이 가압되면서 가열될 때, 상기 애노드측 적층물과 상기 적층물 안착 부재가 밀착될 수 있도록, 탄성 변형되면서 상기 히터 부재 및 상기 적층물 안착 부재를 상기 애노드측 적층물 쪽으로 밀어줄 수 있는 탄성 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭은
   상기 탄성 부재의 양 면 중 상기 히터 부재가 배치된 면의 타면 쪽에 배치되어, 상기 탄성 부재를 받쳐줌으로써, 상기 탄성 부재의 탄성 변형 시에 상기 탄성 부재의 상기 열전도 방지 케이스 쪽으로의 밀림을 방지하여, 상기 탄성 부재가 상기 히터 부재 쪽으로만 탄성 변형되면서 상기 히터 부재를 밀어줄 수 있도록 하는 받침 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 탄성 부재는 실리콘 재질로 이루어지고,
   상기 열전도 방지 케이스는 베이클라이트(bakelite)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치에 적용되는 히팅 블럭.
5. 애노드, 애노드 개스킷, 가스 확산층, 멤브레인 전극 어셈블리 및 캐소드를 적층시켜 수소연료전지용 셀을 제조하기 위한 것으로서,
   상기 애노드 상에 상기 애노드 개스킷, 상기 가스 확산층 및 상기 멤브레인 전극 어셈블리가 적층되어 형성된 애노드측 적층물이 접착되도록 상기 애노드측 적층물을 가열하면서 눌러주는 히터 유닛;을 포함하고,
   상기 히터 유닛은 히팅 블럭을 포함하되,
   상기 히팅 블럭은
   상기 히터 유닛의 다른 구성 요소로의 열전달이 방지되도록 하는 열전도 방지 케이스와,
   상기 열전도 방지 케이스 상에 배치되고, 상기 애노드측 적층물이 가열을 위해 안착되는 적층물 안착 부재와,
   상기 열전도 방지 케이스 내부에 배치되되, 상기 적층물 안착 부재로 열전도가 가능하게 배치되고, 상기 애노드측 적층물 가열을 위해 발열할 수 있는 히터 부재를 포함하고,
   상기 열전도 방지 케이스로의 상기 히터 부재의 열기의 전달 방지를 위하여, 상기 열전도 방지 케이스와 상기 히터 부재 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 셀의 자동 레이아웃 장치.

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