KR102537763B1 - 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 크랙 검출을 가능하게 하는 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판의 입구측 수소극 매니폴드, 입구측 공기극 매니폴드, 입구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 입구측 연결 라인; 상기 개별 입구측 연결 라인들 중 어느 하나에 고압의 검사 가스를 공급하는 가스 공급 라인; 상기 연료 전지 분리판의 출구측 수소극 매니폴드, 출구측 공기극 매니폴드, 출구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 출구측 연결 라인; 및 상기 개별 출구측 연결 라인들 중 상기 가스 공급 라인이 연결된 상기 개별 입구측 연결 라인과 대응되는 상기 개별 출구측 연결 라인을 제외한 나머지들 중 어느 하나 이상에 연결되어 내부 크랙에 의해 누출된 상기 검사 가스를 검출하는 가스 검출 라인;을 포함할 수 있다.

Description

연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법{Airtight test apparatus of fuel cell separate plate and airtight test method}
본 발명은 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 크랙 검출을 가능하게 하는 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지 분리판은 수소극, 공기극, 냉각수가 외부로 새어나가지 못하도록 가스켓으로 내부 기밀 유지하는 것으로서, 이들 간의 실링(sealing)이 제대로 유지되는지를 검사하는 기밀 검사 장비들이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 종래의 기밀 검사 장비들은, 장기간 고압의 검사 가스를 수소 통로, 공기 통로, 냉각수 통로에 각각 공급한 다음, 압력계를 이용하여 검사 가스의 압력 저하를 측정하는 것으로서, 가스는 압력에 대한 탄력성이 높기 때문에 미세한 변화로는 압력계의 변화가 거의 없고, 압력계로 측정될 만큼 검사가 장시간 이루어져야 하는 등 분리판에 용접 스페터에 의한 미세 크랙 또는 성형 크랙, 이물질 찍힘 발생에 의한 미세 크랙 발생시 기존의 기밀 검사 방법으로는 검출하기가 매우 어려웠고, 정밀도를 높이기 위해서는 검사 시간이 매우 길어져서 검사 효율이 매우 떨어지는 등 많은 문제점들이 있었다.
한국특허등록번호 제10-1405580
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 압력계의 압력 변화가 없더라도 2개의 유량계를 이용하여 미세 크랙으로 인한 검사 가스의 누출을 정밀하게 검사할 수 있고, 가스켓과 분리판의 기밀 성능을 동시에 측정하는 것이 가능하며, 검사 시간을 대폭 감소시켜서 검사 성능과 검사 효율을 크게 향상시킬 수 있게 하는 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템은, 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판의 입구측 수소극 매니폴드, 입구측 공기극 매니폴드, 입구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 입구측 연결 라인; 상기 개별 입구측 연결 라인들 중 어느 하나에 고압의 검사 가스를 공급하는 가스 공급 라인; 상기 연료 전지 분리판의 출구측 수소극 매니폴드, 출구측 공기극 매니폴드, 출구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 출구측 연결 라인; 및 상기 개별 출구측 연결 라인들 중 상기 가스 공급 라인이 연결된 상기 개별 입구측 연결 라인과 대응되는 상기 개별 출구측 연결 라인을 제외한 나머지들 중 어느 하나 이상에 연결되어 내부 크랙에 의해 누출된 상기 검사 가스를 검출하는 가스 검출 라인;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 개별 입구측 연결 라인은, 상기 입구측 수소극 매니폴드에 연결되고, 제 1 밸브가 설치되는 입구측 수소극 연결 라인; 상기 입구측 공기극 매니폴드에 연결되고, 제 2 밸브가 설치되는 입구측 공기극 연결 라인; 및 상기 입구측 냉각수 매니폴드에 연결되고, 제 3 밸브가 설치되는 입구측 냉각수 연결 라인;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스를 일정 검사 압력으로 충진시킬 수 있는 압력 조절 장치; 상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 제 1 유량계; 상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스의 압력을 측정하는 압력계; 및 상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 제 1 유량계와 상기 압력계를 바이패스하여 상기 가스 공급 라인에 상기 검사 가스를 신속하게 공급하는 제 1 바이패스 라인;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 개별 출구측 연결 라인은, 상기 출구측 수소극 매니폴드에 연결되고, 제 4 밸브가 설치되는 출구측 수소극 연결 라인; 상기 출구측 공기극 매니폴드에 연결되고, 제 5 밸브가 설치되는 출구측 공기극 연결 라인; 및 상기 출구측 냉각수 매니폴드에 연결되고, 제 6 밸브가 설치되는 출구측 냉각수 연결 라인;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 개별 출구측 연결 라인은, 상기 연료 전지 분리판을 둘러싸는 밀폐실에 연결되고, 제 7 밸브가 설치되는 밀폐실 연결 라인;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 검출 라인에 설치되고, 누출된 상기 검사 가스의 흐름을 측정하는 제 2 유량계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 검출 라인에 설치되고, 상기 제 2 유량계를 바이패스하여 누출된 상기 검사 가스를 외부로 신속하게 배출시키는 제 2 바이패스 라인;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 연료 전지 분리판의 기밀 검사 방법은, 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판의 입구측 수소극 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 공기극 매니폴드와 출구측 냉각수 매니폴드에서 외부로 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 수소극 기밀 검사 단계; 상기 연료 전지 분리판의 입구측 공기극 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드와 출구측 냉각수 매니폴드에서 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 공기극 기밀 검사 단계; 및 상기 전지의 입구측 냉각수 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드와 출구측 공기극 매니폴드에서 외부로 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 냉각수 기밀 검사 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 수소극 기밀 검사 단계는, 상기 입구측 수소극 매니폴드에 공급된 상기 검사 가스의 압력을 증가시키는 압력 증가 단계; 상기 검사 가스의 압력이 기준 압력에 도달되면 상기 검사 가스의 압력을 일정하게 안정화시키는 압력 안정화 단계; 상기 입구측 수소극 매니폴드와 연결된 가스 공급 라인에 설치된 제 1 유량계와, 상기 출구측 공기극 매니폴드 또는 상기 출구측 냉각수 매니폴드와 연결된 가스 검출 라인에 설치된 제 2 유량계를 이용하여 누출되는 상기 검사 가스의 흐름을 측정하는 MFM 측정 단계; 측정된 결과에 따라 합격 또는 불합격 판정을 하는 합부 판정 단계; 및 상기 검사 가스의 압력을 제거하는 압력 제거 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 압력계의 압력 변화가 없더라도 2개의 유량계를 이용하여 미세 크랙으로 인한 검사 가스의 누출을 정밀하게 검사할 수 있고, 가스켓과 분리판의 기밀 성능을 동시에 측정하는 것이 가능하며, 검사 시간을 대폭 감소시켜서 검사 성능과 검사 효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템의 수소극 검사 과정을 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 1의 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템의 공기극 검사 과정을 나타내는 개념도이다.
도 4는 도 1의 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템의 냉각수 검사 과정을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판의 기밀 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)을 나타내는 개략도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)은, 크게 개별 입구측 연결 라인(10)과, 가스 공급 라인(20)과, 개별 출구측 연결 라인(30) 및 가스 검출 라인(40)을 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개별 입구측 연결 라인(10)은, 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판(1)의 입구측 수소극 매니폴드(A1), 입구측 공기극 매니폴드(B1), 입구측 냉각수 매니폴드(C1) 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 가스 배관일 수 있다.
여기서, 분리판의 기밀 검사를 하기 위해 상기 연료 전지 분리판(1)을 프레스로 가압할 수 있다. 가압 하중은, 600kgf ~ 1,500kgf 정도일 수 있다. 이는 가스켓의 영구 변형 및 분리판 변형을 방지하기 위함이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개별 입구측 연결 라인(10)은, 상기 입구측 수소극 매니폴드(A1)에 연결되고, 제 1 밸브(V1)가 설치되는 입구측 수소극 연결 라인(L1)과, 상기 입구측 공기극 매니폴드(B1)에 연결되고, 제 2 밸브(V2)가 설치되는 입구측 공기극 연결 라인(L2) 및 상기 입구측 냉각수 매니폴드(C1)에 연결되고, 제 3 밸브(V3)가 설치되는 입구측 냉각수 연결 라인(L3)을 포함할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 개별 입구측 연결 라인(10)은 도면에 반드시 국한되지 않고, 상기 입구측 수소극 연결 라인(L1)과, 상기 입구측 공기극 연결 라인(L2) 및 상기 입구측 냉각수 연결 라인(L3) 중 어느 하나 이상만 설치되는 것도 가능하다.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급 라인(20)은, 상기 개별 입구측 연결 라인(10)들 중 어느 하나에 고압의 검사 가스(G)를 공급하는 가스 배관일 수 있다. 여기서, 상기 검사 가스(G)는, 수소, 헬륨, 아르곤, 질소, 에어 등 다양한 종류의 가스가 적용될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)은, 상기 가스 공급 라인(20)에 설치되고, 상기 검사 가스(G)를 일정 검사 압력으로 충진시킬 수 있는 압력 조절 장치(21)와, 상기 가스 공급 라인(20)에 설치되고, 상기 검사 가스(G)의 유량을 측정하는 제 1 유량계(22)(Mass Flow meter)와, 상기 가스 공급 라인(20)에 설치되고, 상기 검사 가스(G)의 압력을 측정하는 압력계(23) 및 상기 가스 공급 라인(20)에 설치되고, 상기 제 1 유량계(22)와 상기 압력계(23)를 바이패스하여 상기 가스 공급 라인(20)에 상기 검사 가스(G)를 신속하게 공급하는 제 1 바이패스 라인(P1)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 검사자는 상기 가스 공급 라인(20)을 상기 개별 입구측 연결 라인(10)들 중 어느 하나에 연결시키고, 상기 제 1 바이패스 라인(P1)의 제 1 바이패스 밸브(PV1)를 열어 고압의 검사 가스(G)를 상기 연료 전지 분리판(1)에 신속하게 공급할 수 있고, 상기 압력 조절 장치(21)를 이용하여 상기 검사 가스(G)가 일정한 압력에 도달되면 상기 제 1 바이패스 라인(P1)의 상기 제 1 바이패스 밸브(PV1)를 닫고, 상기 압력계(23)를 이용하여 일정한 압력에서 상기 제 1 유량계(22)의 미세한 변화를 확인하여 미세 크랙에 의한 가스 누출을 검사할 수 있다.
한편, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개별 출구측 연결 라인(30)은, 상기 연료 전지 분리판(1)의 출구측 수소극 매니폴드(A2), 출구측 공기극 매니폴드(B2), 출구측 냉각수 매니폴드(C2) 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 가스 배관일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개별 출구측 연결 라인(30)은, 상기 출구측 수소극 매니폴드(A2)에 연결되고, 제 4 밸브(V4)가 설치되는 출구측 수소극 연결 라인(L4)과, 상기 출구측 공기극 매니폴드(B2)에 연결되고, 제 5 밸브(V5)가 설치되는 출구측 공기극 연결 라인(L5)과, 상기 출구측 냉각수 매니폴드(C2)에 연결되고, 제 6 밸브(V6)가 설치되는 출구측 냉각수 연결 라인(L6) 및 상기 연료 전지 분리판(1)를 둘러싸는 밀폐실(R)에 연결되고, 제 7 밸브(V7)가 설치되는 밀폐실 연결 라인(L7)을 더 포함할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 개별 출구측 연결 라인(30)은 도면에 반드시 국한되지 않고, 상기 출구측 수소극 연결 라인(L4)과, 상기 출구측 공기극 연결 라인(L5)과, 상기 출구측 냉각수 연결 라인(L6) 및 상기 밀폐실 연결 라인(L7) 중 어느 하나 이상만 설치되는 것도 가능하다.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스 검출 라인(40)은, 상기 개별 출구측 연결 라인(30)들 중 상기 가스 공급 라인(20)이 연결된 상기 개별 입구측 연결 라인(10)과 대응되는 상기 개별 출구측 연결 라인(30)을 제외한 나머지들 중 어느 하나 이상에 연결되어 내부 크랙(C)에 의해 누출된 상기 검사 가스(G)를 검출하는 가스 배관일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)은, 상기 가스 검출 라인(40)에 설치되고, 누출된 상기 검사 가스(G)의 흐름을 측정하는 제 2 유량계(41) 및 상기 가스 검출 라인(40)에 설치되고, 상기 제 2 유량계(41)를 바이패스하여 누출된 상기 검사 가스(G)를 외부로 신속하게 배출시키는 제 2 바이패스 라인(P2)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 검사자는 상기 가스 검출 라인(40)을 상기 개별 출구측 연결 라인(30)들 중 어느 하나에 연결시키고, 상기 제 2 바이패스 라인(P2)의 제 2 바이패스 밸브(PV2)를 닫고 상기 제 2 유량계(41)의 미세한 변화를 확인하여 미세 크랙에 의한 가스 누출을 검사할 수 있고, 검사를 마친 후에는 상기 제 2 바이패스 라인(P2)의 상기 제 2 바이패스 밸브(PV2)를 열어서 남은 상기 검사 가스(G)를 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)의 수소극 검사 과정을 나타내는 개념도이고, 도 3은 도 1의 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)의 공기극 검사 과정을 나타내는 개념도이고, 도 4는 도 1의 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 시스템(100)의 냉각수 검사 과정을 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연료 전지 분리판(1)의 기밀 검사 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판(1)의 입구측 수소극 매니폴드(A1)를 통해서, 수소 통로(T1)에 고압의 검사 가스(G)를 공급하고, 출구측 공기극 매니폴드(B2)와 출구측 냉각수 매니폴드(C2)에서 누출되는 상기 검사 가스(G)의 유량을 측정하는 수소극 기밀 검사 단계(S1)와, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 분리판(1)의 입구측 공기극 매니폴드(B1)를 통해서 공기 통로(T2)에 고압의 검사 가스(G)를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드(A2)와 출구측 냉각수 매니폴드(C2)에서 누출되는 상기 검사 가스(G)의 유량을 측정하는 공기극 기밀 검사 단계(S2) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연료 전지 분리판(1)의 입구측 냉각수 매니폴드(C1)를 통해서 냉각수 통로(T3)에 고압의 검사 가스(G)를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드(A2)와 출구측 공기극 매니폴드(B2)에서 누출되는 상기 검사 가스(G)의 유량을 측정하는 냉각수 기밀 검사 단계(S3)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수소극 기밀 검사 단계(S1)는, 상기 입구측 수소극 매니폴드(A1)에 공급된 상기 검사 가스(G)의 압력을 증가시키는 압력 증가 단계(S11)와, 상기 검사 가스(G)의 압력이 기준 압력에 도달되면 상기 검사 가스(G)의 압력을 일정하게 안정화시키는 압력 안정화 단계(S12)와, 상기 입구측 수소극 매니폴드(A1)와 연결된 가스 공급 라인(20)에 설치된 제 1 유량계(22)와, 상기 출구측 공기극 매니폴드(B2) 또는 상기 출구측 냉각수 매니폴드(C2)와 연결된 가스 검출 라인(40)에 설치된 제 2 유량계(41)를 이용하여 누출되는 상기 검사 가스(G)의 흐름을 측정하는 MFM 측정 단계(S13)와, 측정된 결과에 따라 합격 또는 불합격 판정을 하는 합부 판정 단계(S14) 및 상기 검사 가스(G)의 압력을 제거하는 압력 제거 단계(S15)를 포함할 수 있다.
이 때, 압력 안정화 단계(S12)에서, 검사 가스의 압력은 1 ~ 2 bar가 적정하다. 너무 높은 기체 압력은 분리판의 변형을 발생시킬 가능성이 있기 때문이다.
따라서, 상기 수소극 기밀 검사 단계(S1)에 따르면, 상기 검사 가스(G)의 압력을 증대시켜서 압력 하중 및 압력의 안정화 단계를 거친 후, 상기 출구측 수소극 연결 라인(L4)의 상기 제 4 밸브(V4)를 닫고, 나머지 상기 제 5 밸브(V5)와 상기 제 6 밸브(V6) 및 상기 제 7 밸브(V7)를 개방한 상태에서 상기 검사 가스(G)의 누출 여부를 상기 제 1 유량계(22) 또는 상기 제 2 유량계(41)을 이용하여 검사할 수 있다.
이 때, 분리판 내부 압력이 기준보다 낮아지면 기준 압력을 맞춰주기 위해 추가로 상기 검사 가스(G)를 보충할 수 있고, 이때 이동한 기체량을 상기 제 1 유량계(22)를 이용하여 측정할 수 있다.
만약, 상기 검사 가스(G)의 내부 압력이 낮아지면, 이는 기밀이 유지가 되지 않아 외부로 새어나가는 기체가 발생하여 기밀이 유지되지 못하는 상태를 나타내고, 여기서, 압력의 변화는 없지만, 미세 크랙(C)이 있을 경우, 상기 제 1 유량계(22) 또는 상기 제 2 유량계(41)의 유량을 측정하여 미세 크랙을 검출할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 수소극 검사 시 미세 크랙(C)이 있을 경우 상기 냉각수 공간(T3)으로 기체가 유출될 수 있고, 마찬가지로, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기극 검사 시 미세 크랙이 있을 경우 상기 냉각수 공간(T3)으로 기체가 유출될 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공기극 기밀 검사 단계(S2)나 상기 냉각수 기밀 검사 단계(S3)의 경우에도 상기 수소극 기밀 검사 단계(S2)와 동일한 과정을 거쳐서 수행할 수 있다.
한편, 이들 기밀 검사 단계(S1)(S2)(S3)를 수행하면서 상기 연료 전지 스팩(1)을 둘러싸는 밀폐실(R)과 연견된 밀폐실 연결 라인(L7)을 통해 누출되는 상기 검사 가스(G)를 측정하여 가스켓과 분리판의 기밀 성능을 동시에 측정하는 것도 가능하다.
따라서, 이러한 기밀 검사를 통해 합격품과 불합격품을 분류할 수 있고, 원인을 파악하거나 회수하는 등 후속 조치들을 진행할 수 있다.
그러므로, 이러한 본 발명의 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템(100) 및 방법에 의하면, 압력계의 압력 변화가 없더라도 2개의 유량계를 이용하여 미세 크랙으로 인한 검사 가스의 누출을 정밀하게 검사할 수 있고, 가스켓과 분리판의 기밀 성능을 동시에 측정하는 것이 가능하며, 검사 시간을 대폭 감소시켜서 검사 성능과 검사 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 연료 전지 분리판
G: 검사 가스
C: 크랙
A1: 입구측 수소극 매니폴드
A2: 출구측 수소극 매니폴드
B1: 입구측 공기극 매니폴드
B2: 출구측 공기극 매니폴드
C1: 입구측 냉각수 매니폴드
C2: 출구측 냉각수 매니폴드
R: 밀폐실
10: 개별 입구측 연결 라인
20: 가스 공급 라인
21: 압력 조절 장치
22: 제 1 유량계
23: 압력계
30: 개별 출구측 연결 라인
40: 가스 검출 라인
41: 제 2 유량계
V1~V7: 제 1 밸브~제 7 밸브
L1: 입구측 수소극 연결 라인
L2: 입구측 공기극 연결 라인
L3: 입구측 냉각수 연결 라인
L4: 출구측 수소극 연결 라인
L5: 출구측 공기극 연결 라인
L6: 출구측 냉각수 연결 라인
L7: 밀폐실 연결 라인
P1: 제 1 바이패스 라인
P2: 제 2 바이패스 라인
T1: 수소 통로
T2: 공기 통로
T3: 냉각수 통로
100: 기밀 검사 시스템
S1: 수소극 기밀 검사 단계
S2: 공기극 기밀 검사 단계
S3: 냉각수 기밀 검사 단계
S11: 압력 증가 단계
S12: 압력 안정화 단계
S13: MFM 측정 단계
S14: 합부 판정 단계
S15: 압력 제거 단계

Claims (9)

  1. 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판의 입구측 수소극 매니폴드, 입구측 공기극 매니폴드, 입구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 입구측 연결 라인;
    상기 개별 입구측 연결 라인들 중 어느 하나에 고압의 검사 가스를 공급하는 가스 공급 라인;
    상기 연료 전지 분리판의 출구측 수소극 매니폴드, 출구측 공기극 매니폴드, 출구측 냉각수 매니폴드 중 어느 하나 이상에 설치되는 적어도 하나의 개별 출구측 연결 라인; 및
    상기 개별 출구측 연결 라인들 중 상기 가스 공급 라인이 연결된 상기 개별 입구측 연결 라인과 대응되는 상기 개별 출구측 연결 라인을 제외한 나머지들 중 어느 하나 이상에 연결되어 내부 크랙에 의해 누출된 상기 검사 가스를 검출하는 가스 검출 라인; 을 포함하고,
    상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스를 일정 검사 압력으로 충진시킬 수 있는 압력 조절 장치;
    상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 제 1 유량계;
    상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 검사 가스의 압력을 측정하는 압력계; 및
    상기 가스 공급 라인에 설치되고, 상기 제 1 유량계와 상기 압력계를 바이패스하여 상기 가스 공급 라인에 상기 검사 가스를 신속하게 공급하는 제 1 바이패스 라인;
    을 더 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별 입구측 연결 라인은,
    상기 입구측 수소극 매니폴드에 연결되고, 제 1 밸브가 설치되는 입구측 수소극 연결 라인;
    상기 입구측 공기극 매니폴드에 연결되고, 제 2 밸브가 설치되는 입구측 공기극 연결 라인; 및
    상기 입구측 냉각수 매니폴드에 연결되고, 제 3 밸브가 설치되는 입구측 냉각수 연결 라인;
    을 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별 출구측 연결 라인은,
    상기 출구측 수소극 매니폴드에 연결되고, 제 4 밸브가 설치되는 출구측 수소극 연결 라인;
    상기 출구측 공기극 매니폴드에 연결되고, 제 5 밸브가 설치되는 출구측 공기극 연결 라인; 및
    상기 출구측 냉각수 매니폴드에 연결되고, 제 6 밸브가 설치되는 출구측 냉각수 연결 라인;
    을 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개별 출구측 연결 라인은,
    상기 연료 전지 분리판을 둘러싸는 밀폐실에 연결되고, 제 7 밸브가 설치되는 밀폐실 연결 라인;
    을 더 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 검출 라인에 설치되고, 누출된 상기 검사 가스의 흐름을 측정하는 제 2 유량계;
    를 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 검출 라인에 설치되고, 상기 제 2 유량계를 바이패스하여 누출된 상기 검사 가스를 외부로 신속하게 배출시키는 제 2 바이패스 라인;
    을 더 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 시스템.
  8. 분리판이 가압된 상태인 연료 전지 분리판의 입구측 수소극 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 공기극 매니폴드와 출구측 냉각수 매니폴드에서 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 수소극 기밀 검사 단계;
    상기 연료 전지 분리판의 입구측 공기극 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드와 출구측 냉각수 매니폴드에서 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 공기극 기밀 검사 단계; 및
    상기 전지의 입구측 냉각수 매니폴드에 고압의 검사 가스를 공급하고, 출구측 수소극 매니폴드와 출구측 공기극 매니폴드에서 누출되는 상기 검사 가스의 유량을 측정하는 냉각수 기밀 검사 단계; 를 포함하고,
    상기 수소극 기밀 검사 단계는,
    상기 입구측 수소극 매니폴드에 공급된 상기 검사 가스의 압력을 증가시키는 압력 증가 단계;
    상기 검사 가스의 압력이 기준 압력에 도달되면 상기 검사 가스의 압력을 일정하게 안정화시키는 압력 안정화 단계;
    상기 입구측 수소극 매니폴드와 연결된 가스 공급 라인에 설치된 제 1 유량계와, 상기 출구측 공기극 매니폴드 또는 상기 출구측 냉각수 매니폴드와 연결된 가스 검출 라인에 설치된 제 2 유량계를 이용하여 누출되는 상기 검사 가스의 흐름을 측정하는 MFM 측정 단계;
    측정된 결과에 따라 합격 또는 불합격 판정을 하는 합부 판정 단계; 및
    상기 검사 가스의 압력을 제거하는 압력 제거 단계;
    를 포함하는, 연료 전지 분리판의 기밀 검사 방법.
  9. 삭제
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