KR102083295B1

KR102083295B1 - 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형

Info

Publication number: KR102083295B1
Application number: KR1020190134916A
Authority: KR
Inventors: 송유성; 정기오; 이승철; 김기택; 배재증
Original assignee: 주식회사 유한정밀
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2020-03-02
Also published as: CN112719089A; WO2021085707A1; DE102019131088A1; CN112719089B; DE102019131088B4

Abstract

본 발명은 수소가스가 이동하는 이동로를 제공하는 수소자동차용 금속분리판을 압착성형시에 해당 금속분리판이 받는 스트레스를 방지하여 신뢰성이 높은 금속분리판을 생산할 수 있게 압축성형시에 발생한 기체를 외부로 배출할 수 있는 파손방지수단이 구비된 프레스용 코어금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강하는 상부금형과 하부금형으로 이루어진 코어금형의 압착을 통해 서로 평행하게 지그재그 방식으로 형성되어 수소가스가 이동하기 위한 이동로를 제공하는 복수의 채널이 형성된 금속분리판을 성형하는 프레스에 있어서, 상기 코어금형은 상기 금속분리판을 압착시에 상기 금속분리판이 받는 스트레스를 방지할 수 있는 파손방지수단을 포함하되, 상기 파손방지수단은 상기 상부금형에 다수 천공형성된 제1에어홀, 상기 하부금형에 다수 천공형성된 제2에어홀 및 상기 제1에어홀은 물론, 상기 제2에어홀과 수직방향으로 서로 마주보게 상기 금속분리판에 다수 천공형성된 관통공을 포함하며, 상기 파손방지수단은 상기 금속분리판을 상기 상부금형으로 압축성형시에 그 압축으로 인한 기체가 상기 관통공과 연통되는 상기 제1에어홀 및 상기 제2에어홀로 배출되어 상기 금속분리판이 받는 스트레스를 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형{The core mold for the press}

본 발명은 수소가스가 이동하는 이동로를 제공하는 수소자동차용 금속분리판을 압착성형시에 해당 금속분리판이 받는 스트레스를 방지하여 신뢰성이 높은 금속분리판을 생산할 수 있게 압축성형시에 발생한 기체를 외부로 배출할 수 있는 파손방지수단이 구비된 프레스용 코어금형에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 전기자동차용 연료 전지 모듈은 복수개의 연료 전지 스택과, 그 연료 전지 스택 사이에 가스배관을 형성한 급배박스를 개재하여 아웃터 케이스 내에서 하나의 모듈단위를 이룬다. 이러한 연료 전지 모듈에서, 상기 연료 전지는, 크게 전기화학 반응을 일으키는 전극과, 전기화학 반응에 의해 발생된 수소이온을 전달하는 전해질 막의 접합체인 전극 전해질 접합체(MEA; Membrane Electrode Assembly)와, 이를 지지하는 분리판으로 이루어져 있다.

고분자 전해질 연료 전지는 다른 형태의 연료 전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력 밀도가 크며 시동시간이 짧은 동시에, 고체 전해질을 쓰기 때문에 부식 및 전해질 조절이 필요 없는 장점을 가지고 있다.

또한, 배기가스로 순수 물만을 배출하는 친환경적인 동력원이기 때문에 현재 전 세계 자동차 업계에서 활발한 연구가 진행중에 있다.

이러한 고분자 전해질 연료 전지는 수소와 산소의 전기 화학적 반응을 통해 물과 열을 발생시키면서 전기를 발생하는 장치로, 공급된 수소가 어노드(Anode) 전극의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질 막을 통해 캐소드(Cathode)로 넘어가게 되며, 이 때, 공급된 산소와 외부 도선을 타고 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 되며 그 발생한 전기에너지를 수소자동차(또는 전기자동차)의 동력으로 사용하게 된다.

이러한 수소자동차용 연료 전지에서는 높은 전위를 필요로 하는데, 더 높은 전위를 얻기 위해서는 개별 단위 전지를 필요한 전위만큼 적층하여야 하며, 이렇게 적층한 것을 연료 전지 스택(Stack)이라 한다.

이러한 스택을 구성하는 분리판은 종래기술로 본 발명의 출원인에 의해 개발된 국내등록특허 제10-1992151호(공고일:2019.07.24.)인 '듀얼셀 타입 분리판 조립체'를 일 예로 할 수 있으며, 이러한 종래의 분리판은 듀얼셀 타입 연료전지 스택을 구성하는 사각형의 금속판으로서, 금속판의 중앙부에 배치된 반응 영역, 금속판의 4개의 모서리 중 하나의 모서리에서 금속판의 내측으로 파여진 복수의 수소 덴트를 구비한 하나의 수소 매니폴드 영역, 복수의 수소 덴트가 형성된 하나의 모서리를 제외한 금속판의 3개의 모서리 중 서로 등진 한 쌍의 모서리에 가까운 영역으로서, 공기가 통과하는 복수의 공기 통공을 구비한 제1 및 제2 공기 매니폴드 영역, 및 복수의 수소 덴트가 형성된 금속판의 모서리의 양 단부에서 금속판의 내측으로 파여진 복수의 냉각수 덴트를 구비한 제1 및 제2 냉각수 매니폴드 영역을 구비하되 금속판은 제1 및 제2 공기 매니폴드 영역으로부터 같은 거리로 이격된 가상의 중앙선을 중심으로 대칭되는 형상을 갖도록 하며, 해당 분리판은 기압이나 유압의 프레스의 가압으로 복수의 채널(11)이 형성될 수 있게 압축성형하여 대량으로 생산하게 된다.

헌데, 이러한 종래의 분리판(10)은 도 1에 도시한 상부금형(30)과 하부금형(40) 사이에 분리판(10)을 안착하여 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 해당 분리판을 압축성형시에 분리판(10)의 비채널형성영역(Z1:빗금부분)은 물론, 채널형성영역(Z2)에 형성된 복수의 채널(11) 사이의 면적 크기에 따라 해당 영역(Z1,Z2)에 울림현상(Wrinkle Phenomenon)이나 분리판(10) 끝단(10a) 및 채널(11) 끝단(11a)의 파손등을 의미하는 스트레스가 발생한다는 문제점이 나타나게 된다.

그 문제점의 이유는 분리판(10)의 두께가 약 0.1 내지 0.25㎝의 두께를 가지고 있어 하부금형(40)에 안착한 상태의 상기 분리판(10)을 상부금형(30)으로 압착시 상기 상부금형(30)과 상기 분리판(10) 사이의 공기(기체)가 미쳐 외부로 배출되지 못하여 하강한 상기 상부금형(30)을 상승시에 상기 분리판(10) 간의 압착력에 의해 발생하게 되는 것이다.

국내등록특허 제10-1992151호(공고일:2019.07.24.)

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상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 상부금형의 가압에 의해 분리판을 압축성형시 해당 상부금형과 분리판 간의 기체를 프레스 외부로 배출시켜 분리판이 받는 스트레스를 방지하도록 함으로써, 신뢰성이 높은 분리판을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형은 승강하는 상부금형과 하부금형으로 이루어진 코어금형의 압착을 통해 서로 평행하게 지그재그 방식으로 형성되어 수소가스가 이동하기 위한 이동로를 제공하는 복수의 채널이 형성된 금속분리판을 성형하는 프레스에 있어서, 상기 코어금형은 상기 금속분리판을 압착시에 상기 금속분리판이 받는 스트레스를 방지할 수 있는 파손방지수단을 포함하되, 상기 파손방지수단은 상기 상부금형에 다수 천공형성된 제1에어홀, 상기 하부금형에 다수 천공형성된 제2에어홀 및 상기 제1에어홀은 물론, 상기 제2에어홀과 수직방향으로 서로 마주보게 상기 금속분리판에 다수 천공형성된 관통공을 포함하며, 상기 파손방지수단은 상기 금속분리판을 상기 상부금형으로 압축성형시에 그 압축으로 인한 기체가 상기 관통공과 연통되는 상기 제1에어홀 및 상기 제2에어홀로 배출되어 상기 금속분리판이 받는 스트레스를 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속분리판에 다수 형성된 상기 관통공 간의 간격은 0.7 내지 2.5㎝의 간격을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관통공은 상기 금속분리판의 끝단 또는 상기 채널의 끝단을 기준으로 0.5㎝의 이격거리를 갖되 복수의 상기 채널이 형성된 채널형성영역에 형성되거나 해당 채널형성영역 주변에 상기 채널이 형성되지 않은 비채널형성영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 금속분리판의 두께는 0.1 내지 0.25㎝인 것이 바람직하다.

또한, 각각이 상기 관통공과 서로 마주보게 형성된 상기 제1에어홀과 상기 제2에어홀은 상기 관통공과 멀어지는 방향으로 지름이 점진적으로 넓어지게 천공형성되며, 상기 제1에어홀과 상기 제2에어홀 각각의 지름은 상기 관통공의 지름보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 하부금형에 안착한 금속분리판을 상부금형의 가압에 의해 압축성형시, 파손방지수단을 통해 상기 상부금형과 상기 금속분리판 간의 기체가 용이하게 프레스 외부로 배출되어 상기 금속분리판이 받는 스트레스를 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 종래의 분리판을 생성하기 위한 상부금형과 하부금형을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 대한 코어금형이 구비된 프레스를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 대한 종래의 프레스와 코어금형을 이용하여 압축성형한 분리판을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 대한 코어금형이 구비된 프레스를 나타낸 도면.
도 6은 도 5에 대한 프레스를 이용하여 압축성형한 금속분리판을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형이 설치된 프레스의 기압배출부를 나타낸 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형의 작용관계도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형(이하, 간략하게 '코어금형'이라 한다)에 대하여 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명에서의 코어금형(1)이 설치되는 프레스(20)는 후술하는 상부금형(100)과 하부금형(200) 사이에 금속분리판(10)을 배치 후, 외부에서 실린더(21)로 인가되는 기압이나 유압에 의해 상기 상부금형(100)을 승강시켜 상기 금속분리판(10)을 압축성형하는 통상의 프레스(20)를 의미하는 것으로, 본 발명의 요지를 흐리지 않는 선에서만 상기 프레스(20)의 구성에 대하여 설명하고 있음에 유의한다.

먼저, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 코어금형(1)은 크게 상부금형(100), 하부금형(200) 및 파손방지수단을 포함하며, 이러한 본 발명의 구성을 통해 상기 코어금형(1)으로 금속분리판(10)을 압축하여 해당 금속분리판(10)에 서로 평행하게 지그재그 방식으로 형성되어 수소가스가 이동하기 위한 이동로를 제공하는 복수의 채널(11)을 형성시에 상기 금속분리판(10)의 파손으로 인한 불량률의 감소 즉, 신뢰성이 높은 금속분리판(10)을 제공할 수 있는 장점을 갖게 된다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 상부금형(100)은 전체적으로 소정의 면적을 갖는 판 형상으로 이루어져 실린더(21) 등을 통해 공급되는 기압에 의해 프레스(20) 상에 승강 가능하게 설치되어 그 승강에 의해 후술하는 하부금형(200)과 함께 금속분리판(10)에 채널(11)이 형성될 수 있도록 압축하는 구성이다.(도 5 참조)

도시한 바와 같이, 상부금형(100)은 소정의 두께를 갖는 플레이트 형상으로 이루어져 있으며, 그 상면은 프레스(20) 상에 구비된 실린더(21)에 고정설치되며, 하면에는 금속분리판(10)에 형성하고자 하는 채널(11)과 대응하게 음각과 양각 등으로 이루어진 채널음영부(111)가 형성되어 있다.

여기서 프레스(20)에 구비된 실린더(21)는 상기 프레스(20)를 전기적인 제어신호에 의해 제어하는 제어부(23)를 통해 상기 실린더(21)의 로드가 승강할 수 있는 동력(예를 들어, 기압이나 유압)을 공급받을 수 있도록 설치되며, 바람직한 상기 실린더(21)의 하강은 압축성형하고자 하는 금속분리판(10) 방향으로 압축의 크기가 다르게 단계별로 서서히 하강하여 압축에 의한 금속분리판(10)이 받는 스트레스를 최소화할 수 있도록 한다.

아울러 도시하지는 않았으나, 본 발명에서의 상부금형(100)은 두 분체가 서로 탈착 가능하게 결합하여 금속분리판(10)에 압축성형하고자 하는 채널(11)의 형상에 따라 상기 상부금형(100) 하면에 형성된 채널음영부(111)를 교체할 수 있게 하는 것도 가능하다.

본 발명에서의 상부금형(100)은 후술하는 파손방지수단의 구성 중 하나인 제1에어홀(310)이 적어도 하나 이상 천공형성되며, 상기 제1에어홀(310)에 관한 상세한 설명은 후술하는 파손방지수단에서 상세히 설명하도록 한다.

또한, 상기 하부금형(200)은 상술한 상부금형(100)이 하강으로 인해 금속분리판(10)에 채널(11)을 형성하기 위해 압축시에 상기 금속분리판(10)을 고정 지지하기 위한 구성이다.

예컨대 본 발명에서의 하부금형(200)은 상술한 상부금형(100)과 동일한 재질 및 소정 두께를 갖는 플레이트 형상을 갖도록 형성되어 있으며, 도시한 바와 같이, 프레스(20)의 구성인 베이스(25) 상부의 지지홈(26) 내에 안착 고정되어 상기 상부금형(100)이 하강시에 금속분리판(10)에 정밀한 채널(11)이 형성될 수 있도록 지지한다.

이를 위해, 금속분리판(10)은 하부금형(200) 상면에 안착한 상태로 배치되어 상부금형(100)을 통해 채널(11)이 형성될 수 있는 구조를 갖도록 한다.

역시, 하부금형(200)에도 후술하는 파손방지수단의 구성인 제2에어홀(320)이 적어도 하나 이상 형성되어 있으며, 상기 제2에어홀(320)에 대한 상세한 설명은 상기 파손방지수단의 상세한 설명에서 기재하도록 한다.

한편, 본 발명에서의 프레스(20)를 구성하는 베이스(25)는 도시한 바와 같이, 제어부(23)의 제어신호에 의해 제어되는 기압배출부(27)가 더 구비될 수 있으며, 상기 기압배출부(27)는 기압배출공(28) 및 흡입펌프(29)의 구성을 포함한다.(도 7 참조)

기압배출공(28)은 일단이 흡입펌프(29)와 관 연결되되 타단은 하부금형(200)에 형성된 다수의 제2에어홀(320)과 연통되게 복수의 관 형상으로 형성되어 상부금형(100)으로 금속분리판(10)을 압축성형시에 발생하는 기체(G)가 상기 흡입펌프(29)에 의해 강제 흡입될 수 있도록 한다.

이때, 제2에어홀(320)과 대향되게 베이스(25) 상에 형성된 기압배출공(28)의 선단의 지름 크기는 상기 하부금형(200) 하면에 형성된 복수의 제2에어홀(320)과 연통될 수 있는 크기를 갖도록 형성하여 상기 제2에어홀(320)을 통해 베이스(25) 방향으로 이동하는 기체가 용이하게 상기 베이스(25) 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.(도 7 참조)

흡입펌프(29)는 베이스(25) 내부 또는 상기 베이스(25) 외부에 설치되어 제어부(23)의 제어신호에 의해 기압배출공(28)으로 유입되는 기체를 신속하게 강제 흡입하여 상기 베이스(25) 외부로 배출할 수 있도록 한다.

이를 위해, 흡입펌프(29)는 기압배출공(28)과 관 연결될 수 있는 구조를 가지며, 상기 흡입펌프(29)는 제어부(23)를 통해 항시 동작하기 보다는 상부금형(100)의 하강으로 금속분리판(10)을 압축성형시에만 즉, 제2에어홀(320) 내부로 압축성형시에 발생하는 기체가 유입되는 경우에만 선택적으로 동작할 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명의 요지 중 하나인 파손방지수단은 금속분리판(10)의 채널(11)을 성형하기 위해 상술한 상부금형(100)으로 상기 금속분리판(10)을 압축시에 상기 금속분리판(10)의 변형을 일으킬 수 있는 기체가 신속하게 외부로 배출될 수 있도록 하기 위한 구성으로 관통공(330) 및 상기 관통공(330)과 동일한 패턴을 갖도록 형성된 제1에어홀(310)과 제2에어홀(320)을 포함한다.

여기서 금속분리판(10)에 형성된 관통공(330)은 도시한 바와 같이, 다수의 채널(11)이 형성된 채널형성영역(Z1) 내에 뿐만 아니라, 필요에 따라 상기 채널형성영역(Z1) 외부에 형성된 비채널형성영역(Z2)에 각각 복수개가 서로 이웃하게 간격을 갖도록 형성되어 있으며, 해당 영역의 면적 크기에 따라 원형 또는 장홈의 형상을 갖도록 천공형성된다.(도 3 참조)

관통공(330)은 금속분리판(10) 끝단(10a)이나 홈의 형상을 갖는 채널(11)의 끝단(11a)을 기준으로 그 이격거리(D1,D2)가 0.5㎝의 한정거리에 대한 임계값을 갖도록 하는데, 그 이유는 해당 임계값 이하로 상기 관통공(330)을 형성하는 경우에 상부금형(100)의 하강으로 상기 금속분리판(10)을 가압하여 압축성형시 상기 금속분리판(10)의 끝단(10a)이나 상기 채널(11)의 끝단(11a)에 파손이 일어날 수 있기 때문이다.

아울러 복수의 관통공(330) 간의 간격(D3)은 0.7 내지 2.5㎝의 간격을 갖도록 형성되는데 그 이유는 해당 간격 이하인 경우에 상부금형(100)으로 금속분리판(10)을 압축성형시 서로 조밀한 간격을 갖는 적어도 둘 이상의 상기 관통공(330)의 형성으로 인해 상기 금속분리판(10)의 형상에 변화를 줄 수 있기 때문이며, 그 이상의 간격을 형성하는 경우, 후술하는 제1 및 제2에어홀(310,320)을 통해 용이한 기체의 배출이 어렵기 때문이다.

한편, 상술한 관통공(330)의 이격거리(D1,D2)와 간격(D3) 각각의 임계값은 상부금형(100)으로 금속분리판(10)을 가압하는 가압세기가 압력게이상으로 5Kg/Cm2 이며, 상기 금속분리판(10)의 두께가 0.1 내지 0.25㎝인 경우로 설명하고 있음에 유의한다.

또한, 상부금형(100)에 다수 천공형성된 제1에어홀(310)과 하부금형(200)에 다수 천공형성된 제2에어홀(320)은 상술한 금속분리판(10)에 형성된 관통공(330)과 수직방향으로 대향되게 각각 형성되어 있어 상기 상부금형(100)이 상기 금속분리판(10)을 압축성형시 발생하는 기체가 제1 및 제2에어홀(310,320)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 한다.

이때, 금속분리판(10)에 형성된 관통공(330)을 마주보도록 상부금형(100)과 하부금형(200)에 형성된 제1 및 제2에어홀(310,320)은 상기 관통공(330)과 마주보는 측을 기준으로 그 지름(310-R,320-R)이 점진적으로 넓어지는 상광하협의 형상으로 천공형성되어 기체의 배출이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

나아가 상부금형(100)과 하부금형(200)에 형성된 제1 및 제2에어홀(310,320)의 지름(310-R,320-R)은 관통공(330)의 지름(330-R)과 대비하여 더 작게 형성하여 상부금형(100)으로 금속분리판(10)을 압축성형시 그 압력에 의해 상기 금속분리판(10)의 형상이 변화되지 않도록 한다.

즉, 상부금형(100)이나 하부금형(200)에 형성된 제1 또는 제2에어홀(310,320)의 지름(310-R,320-R)이 서로 마주보는 관통공(330)의 지름(330-R)과 대비하여 더 크게되면 상부금형으로 압축성형시 그 가압에 의해 상기 관통공(330)이 형성된 금속분리판(10) 일부가 상기 제2에어홀(320) 내부로 유입되어 형상의 변화가 발생하기 때문이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형의 작용관계에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제2에어홀(320)이 형성된 하부금형(200) 상면에 금속분리판(10)을 안착하되 상기 금속분리판(10)에 형성된 관통공(330)과 상기 제2에어홀(320)이 서로 마주보게 배치될 수 있도록 한다.

그 다음, 제어부(23)의 제어신호를 통해 실린더(21)와 결합한 상부금형(100)을 서서히 안찬한 금속분리판(10) 방향으로 단계별 하강시켜 상기 상부금형(100)에 형성된 채널음영부(111)를 통해 상기 금속분리판(10)에 복수의 채널(11)이 형성될 수 있도록 압착성형을 실시한다.

물론, 상부금형(100)에 형성된 제1에어홀(310) 역시, 금속분리판(10)에 형성된 관통공(330)과 서로 마주보게 하는 것은 자명하다.

그러면, 해당 상부금형(100)의 가압에 의해 상기 상부금형(100)과 금속분리판(10) 사이에는 가압에 의한 압력이 발생함과 동시에 상기 상부금형(100)과 상기 금속분리판(10) 사이에 존재하는 공기 즉, 기체가 빠져나가기 위해 상기 상부금형(100)에 형성된 제1에어홀(310)로 유입됨과 동시에 관통공(330)을 통해 하부금형(200)의 제2에어홀(320)로 동시 다발적으로 유입되어 신속하게 해당 기체가 외부로 배출되게 되는 것이다.

특히, 하부금형(200)의 제2에어홀(320)로 유입된 기체는 기압배출부(27)의 강제 흡입에 의해 더욱 용이하게 프레스(20) 외부로 배출될 수 있도록 하여 금속분리판(10)이 받는 스트레스를 방지하도록 함으로써, 신뢰성이 있는 금속분리판(10)의 대량생산이 가능하게 되는 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형은 종래와는 차별적으로 하부금형(200)에 안착한 금속분리판(10)을 상부금형(100)의 가압에 의해 압축성형시, 파손방지수단을 통해 상기 상부금형(100)과 상기 금속분리판(10) 간의 기체가 용이하게 프레스(20) 외부로 배출되어 상기 금속분리판(10)이 받는 스트레스를 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1:본 발명에 따른 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형
100: 상부금형
111: 채널음영부
200: 하부금형
310: 제1에어홀 320: 제2에어홀
330: 관통공
10: 금속분리판
11: 채널
20: 프레스
21: 실린더 23: 제어부
25: 베이스 26: 지지홈
27: 기압배출부 28: 기압배출공
29: 흡입모터
Z1: 채널형성영역
Z2: 비채널형성역역

Claims

승강하는 상부금형(100)으로 하부금형(200) 위에 놓인 금속분리판(10)을 가압 성형하는 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형에 있어서,
피성형물인 상기 금속분리판(10)은 수소가스가 이동하기 위한 이동로를 제공하는 채널(11)이 성형되는 부분의 외측에 다수의 관통공(330)이 천공형성되어 있는 금속 박판이며,
상기 금속분리판(10)을 압착시에 금속분리판(10)이 받는 스트레스를 방지하도록 상기 상부금형(100)에 다수 천공형성된 제1에어홀(310) 및 상기 하부금형(200)에 다수 천공형성된 제2에어홀(320)을 포함하는 파손방지수단;을 구비하되,
상기 상부금형(100)의 제1에어홀(310) 및 하부금형(200)의 제2에어홀(320)은 각각 상기 금속분리판(10)에 천공형성된 관통공(330)과 수직방향으로 서로 마주보는 위치에 형성되어 있어서,
상기 금속분리판(10)을 상기 상부금형(100)으로 압축성형시에 그 압축으로 인한 기체가 상기 제1에어홀(310) 및 상기 제2에어홀(320)을 통해 배출되어 상기 금속분리판(10)이 받는 스트레스를 방지하되,
상기 금속분리판(10)에 다수 형성된 상기 관통공(330) 간의 간격(D3)은 0.7 내지 2.5㎝의 간격(D3)을 갖고,
상기 관통공(330)은 상기 금속분리판(10)의 끝단(10a) 또는 상기 채널(11)의 끝단(11a)을 기준으로 0.5㎝의 이격거리(D1,D2)를 갖되 복수의 상기 채널(11)이 형성된 채널형성영역(Z1)에 형성되거나 해당 채널형성영역(Z1) 주변에 상기 채널(11)이 형성되지 않은 비채널형성영역(Z1) 중 적어도 어느 하나의 영역에 형성되고,
상기 금속분리판(10)의 두께는 0.1 내지 0.25㎝이며,
상기 제1에어홀(310) 및 제2에어홀(320)은 각각 상기 관통공(330)과 멀어지는 방향으로 지름이 점진적으로 넓어지게 천공형성되고, 상기 제1에어홀(310) 및 제2에어홀(320) 각각의 지름(310-D,320-D)은 상기 관통공(330)의 지름(330-D)보다 더 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형.
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