KR20100045788A - Align device for membrane electrode assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3 레이어 막-전극 어셈블리 양면의 각 촉매층 상에 가스 확산막을 접합하기 전 그 3 레이어 막-전극 어셈블리의 위치를 정렬하기 위한 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a membrane-electrode assembly position alignment apparatus of a fuel cell, and more particularly, to the three-layer membrane-electrode before bonding the gas diffusion membrane on each catalyst layer on both sides of the three-layer membrane-electrode assembly. Membrane-electrode assembly positioner of a fuel cell for aligning the position of the assembly.
일반적으로, 연료 전지(Fuel Cell)는 수소 및 산소의 전기 화학적인 반응에 의하여 전기를 직접 생산하는 발전 시스템으로서, 별도의 충전 과정 없이도 외부에서 화학 반응물을 공급받아 지속적인 발전이 가능한 특징이 있다.In general, a fuel cell is a power generation system that directly generates electricity by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, and has a characteristic of continuously generating power by receiving a chemical reactant from the outside without a separate charging process.
연료 전지의 기본적인 구조는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)와 금속 분리판(separator: 당 업계에서는 통상적으로 "바이폴라 플레이트" 라고도 한다)이 교대로 적층된 구조를 이룬다.The basic structure of a fuel cell is a structure in which a membrane-electrode assembly (MEA) and a metal separator (commonly known as "bipolar plates" in the art) are alternately stacked.
이 중에서, 상기 막-전극 어셈블리는 도 1a 및 도 1b에서와 같은 3 레이어(Layer) 막-전극 어셈블리(1)의 양면에 도 1c에서와 같은 가스 확산막(7)(Gas Diffusion Layer: GDL)을 접합하여 5 레이어(Layer) 막-전극 어셈블리(9)로서 형성 된다.Among them, the membrane-electrode assembly includes a gas diffusion layer (GDL) as shown in FIG. 1C on both surfaces of the three-layer membrane-electrode assembly 1 as shown in FIGS. 1A and 1B. Are bonded to form a five-layer film-electrode assembly 9.
여기서, 상기 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)는 멤브레인 막(3)의 양면 가장자리 내측으로 촉매층(5)이 각각 형성된 구조로 이루어진다.Here, the three-layer membrane-electrode assembly 1 has a structure in which a
그리고, 상기 5 레이어 막-전극 어셈블리(9)는 각각의 촉매층(5) 상에 가스 확산막(7)을 접합하여 이루어진다.The five-layer membrane-electrode assembly 9 is formed by bonding a
즉, 상기 5 레이어 막-전극 어셈블리(9)는 막-전극 어셈블리 접합 시스템을 통해 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 각 촉매층(5) 상에 가스 확산막(7)을 접합하여 이루어진다.That is, the 5-layer membrane-electrode assembly 9 is formed by bonding the
여기서, 상기 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)과 가스 확산막(7)의 위치 정렬은 연료 전지의 성능에 중요한 인자로서 작용하게 된다.Here, the alignment of the
이에, 종래 기술에서는 막-전극 어셈블리 접합 시스템을 통해 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 각 촉매층(5) 상에 가스 확산막(7)을 접합하기 전, 별도의 위치 정렬 장치를 통해 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치를 정렬하게 된다.Thus, in the prior art, before bonding the
종래 기술에서 상기 위치 정렬 장치는 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 얼라인 체크 포인트를 구비하고 있는 바, 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)를 수작업으로서 얼라인 체크 포인트에 일치시키는 작업을 거치며 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치를 정렬하게 된다.In the prior art, the position alignment device includes an alignment check point of the three-layer membrane-electrode assembly 1, and is subjected to the operation of manually matching the three-layer membrane-electrode assembly 1 to the alignment check point. The position of the three-layer membrane-electrode assembly 1 is aligned.
따라서, 종래 기술에서는 위치 정렬 장치를 통한 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치 정렬이 수작업으로 이루어짐에 따라, 작업성 및 생산성이 저하되고, 작업자의 숙련도에 따라 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치 정렬도가 떨어져 결 과적으로는 연료 전지의 성능을 저하시키게 되는 결과를 초래한다. Therefore, in the prior art, as the position alignment of the three-layer membrane-electrode assembly 1 is performed by the position alignment device by hand, workability and productivity are reduced, and the three-layer membrane-electrode assembly 1 according to the skill of the operator. This results in poor alignment of the fuel cell, resulting in poor fuel cell performance.
본 발명의 예시적인 실시예는 3 레이어 막-전극 어셈블리의 각 촉매층 상에 가스 확산막을 접합하기 전에, 3 레이어 막-전극 어셈블리의 위치를 자동적으로 정렬할 수 있도록 하는 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치를 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention is a membrane-electrode assembly position of a fuel cell that enables automatic alignment of the position of the three-layer membrane-electrode assembly prior to bonding the gas diffusion membrane on each catalyst layer of the three-layer membrane-electrode assembly. Provide an alignment device.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬장치는, 연료 전지 제조 라인에서 광투과성을 지닌 멤브레인 막의 양면 가장자리 내측으로 비 광투과성을 지닌 촉매층이 각각 형성된 막-전극 어셈블리의 위치를 정렬하기 위한 것으로서, ⅰ)프레임과, ⅱ)상기 프레임의 상면에 일정 간격을 두고 XY축 평면 방향으로 이동 가능하게 설치되는 베이스 플레이트와, ⅲ)상기 베이스 플레이트에 연결되게 구성되어 상기 베이스 플레이트 상의 상기 막-전극 어셈블리를 흡착하는 흡입유닛과, ⅳ)상기 프레임에 상기 베이스 플레이트를 관통하여 설치되어 상기 촉매층을 감지하는 다수의 감지유닛들과, ⅴ)상기 프레임에 상기 베이스 플레이트를 관통하여 설치되어 상기 감지유닛들의 감지 신호에 따라 상기 베이스 플레이트를 XY축 평면 방향으로 이동시키기 위한 다수의 얼라인유닛들과, ⅵ)상기 프레임과 상기 베이스 플레이트에 연결되게 구성되어 상기 프레임과 상기 베이스 플레이트 사이의 간격을 유지하고 상기 베이스 플레이트의 위치 이동을 지지하는 다수의 지지유닛들을 포함한다.The membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention is a membrane-electrode assembly in which a catalyst layer having a non-transmissive film is formed inside both sides of the membrane of a light-transmitting membrane in a fuel cell manufacturing line. 정렬) a frame, ii) a base plate movably installed in the XY axis plane direction at a predetermined interval on the upper surface of the frame, and iii) a base plate configured to be connected to the base plate. A suction unit for adsorbing the membrane-electrode assembly on the upper surface; and iii) a plurality of detection units installed through the base plate in the frame to detect the catalyst layer, and iii) installed through the base plate in the frame. The base plate in the XY axis plane according to the detection signals of the detection units. A plurality of alignment units for moving in a direction, and iii) a plurality of supports configured to be connected to the frame and the base plate to maintain a distance between the frame and the base plate and to support the positional movement of the base plate. It includes units.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 프레임의 상면으로 관통하는 다수의 흡입공들이 형성되고, 상기 흡입공들과 연결되는 소정 패턴의 공기 유동홀이 내부에 구비될 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position control device, the base plate has a plurality of suction holes penetrating to the upper surface of the frame, the air flow hole of a predetermined pattern connected to the suction holes are provided therein Can be.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 흡입공들은 상기 베이스 플레이트에 XY축 방향을 따라 상호 이격되게 형성될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the suction holes may be formed in the base plate to be spaced apart from each other along the XY axis direction.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 공기 유동홀은 상기 베이스 플레이트의 가장자리 변으로 관통하여 형성될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the air flow hole may be formed through the edge side of the base plate.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 흡입유닛은 상기 베이스 플레이트의 상기 공기 유동홀에 연결되는 적어도 하나의 흡입 파이프와, 상기 흡입 파이프와 연결되는 진공 펌프를 포함할 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position adjusting apparatus, the suction unit may include at least one suction pipe connected to the air flow hole of the base plate, and a vacuum pump connected to the suction pipe.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 각 감지유닛을 수용하는 다수의 제1 수용홀들이 구비될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the base plate may be provided with a plurality of first receiving holes for accommodating each sensing unit.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 제1 수용홀들은 상기 막-전극 어셈블리의 기준 위치에 따른 상기 촉매층의 Y축 양측 가장자리에 대응하여 형성될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting apparatus of the fuel cell, the first receiving holes may be formed corresponding to both edges of the Y-axis of the catalyst layer according to the reference position of the membrane-electrode assembly.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 각 감지유닛은 상기 제1 수용홀에 대응하여 상기 프레임에 고정되게 설치되며, 상기 제1 수용홀 내부에 배치되는 근접 센서로서 이루어질 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position adjusting apparatus, each sensing unit is fixed to the frame corresponding to the first accommodating hole, and may be formed as a proximity sensor disposed inside the first accommodating hole. .
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 각 얼라인유닛을 수용하기 위한 다수의 제2 수용홀들이 구비될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the base plate may be provided with a plurality of second receiving holes for accommodating each of the alignment units.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 제2 수용홀들은 상기 베이스 플레이트의 X축 방향을 따라 일측 가장자리부의 중앙 및 양쪽에 타원형으로서 각각 형성되며, 그 중앙 쪽에서는 Y축 방향을 따라 형성되고, 그 양쪽에서는 X축 방향을 따라 형성될 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position adjusting device, the second receiving holes are respectively formed as ellipses at the center and both sides of one edge portion along the X-axis direction of the base plate, and the Y-axis direction at the center side thereof. It can be formed along the X-axis direction on both sides.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 각 얼라인유닛은 상기 프레임의 하부면에 고정되게 설치되고 상기 제2 수용홀 측으로 상기 프레임을 관통하는 구동축이 구비된 구동 모터와, 상기 구동축에 연결되게 설치되며 상기 프레임의 하부면으로 지지되는 회전부재와, 상기 회전부재의 상면에 편심되게 형성되고 상기 제2 수용홀의 내부에 배치되는 캠축을 포함할 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position control device, each alignment unit is fixed to the lower surface of the frame and a drive motor having a drive shaft penetrating the frame toward the second receiving hole, and It may include a rotary member installed to be connected to the drive shaft and supported by the lower surface of the frame, the cam shaft is formed eccentrically on the upper surface of the rotating member and disposed inside the second receiving hole.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 각 지지유닛을 수용하기 위한 다수의 제3 수용홀들이 구비될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the base plate may be provided with a plurality of third receiving holes for accommodating the respective support units.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 제3 수용홀들은 상기 막-전극 어셈블리의 기준 위치에 따른 상기 촉매층의 각 모서리부에 대응하여 형성될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting apparatus of the fuel cell, the third receiving holes may be formed corresponding to each corner of the catalyst layer according to the reference position of the membrane-electrode assembly.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 프레임은 상기 각 지지유닛을 장착하기 위한 다수의 장착홈이 상기 각 제3 수용홀에 대응하여 형성될 수 있다.In the membrane-electrode assembly position adjusting device of the fuel cell, the frame may be provided with a plurality of mounting grooves for mounting the respective support units corresponding to the third receiving hole.
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 조절 장치에 있어서, 상기 각 지지유닛은 상기 제3 수용홀에 끼워지며 상기 베이스 플레이트에 볼트 체결하기 위한 볼트홀이 양측에 형성되고 상기 볼트홀 사이에 관통홀이 구비된 캡부재와, 서로 대응하는 상기 각 장착홈 및 상기 각 관통홀 내부에서 유동 가능하게 구비되고 상하 단부에 요홈이 각각 형성되는 핀부재와, 상기 각 관통홀의 상부에 체결되는 세트 스크류와, 상기 핀부재의 각 요홈에 회전 가능하게 지지되는 볼부재를 포함할 수 있다.In the fuel cell membrane-electrode assembly position adjusting device, each support unit is fitted in the third receiving hole and bolt holes for bolting to the base plate are formed on both sides, and through holes are formed between the bolt holes. A cap member provided, a pin member provided to be movable in each of the mounting grooves and the through holes corresponding to each other, and having recesses formed at upper and lower ends, respectively, a set screw fastened to an upper portion of the through holes; It may include a ball member rotatably supported in each groove of the pin member.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 의하면, 수작업으로 3 레이어 막-전극 어셈블리의 위치를 정렬하는 종래 기술과 달리, 자동적으로 3 레이어 막-전극 어셈블리의 위치를 정렬할 수 있으므로, 작업성 및 생산성이 향상되며, 3 레이어 막-전극 어셈블리의 위치 정렬도를 높일 수 있다.According to the membrane-electrode assembly position alignment device of the fuel cell according to the exemplary embodiment of the present invention as described above, unlike the conventional technique of manually aligning the position of the three-layer membrane-electrode assembly, the three-layer membrane- Since the position of the electrode assembly can be aligned, workability and productivity can be improved, and the positional alignment of the three-layer membrane-electrode assembly can be improved.
따라서 본 실시예에 의한 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치는 후 공정에서 3 레이어 막-전극 어셈블리의 촉매층과 가스 확산막의 위치 정렬이 정확하게 이루어지므로, 결과적으로는 연료 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the membrane-electrode assembly position alignment device of the fuel cell according to the present embodiment can accurately position the catalyst layer and the gas diffusion membrane of the three-layer membrane-electrode assembly in a later step, thereby improving the performance of the fuel cell. have.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 2은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위 치 정렬 장치를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치는 자동차용 연료 전지의 제조 라인에서 도 1a 및 도 1b에서와 같은 3 레이어(Layer) 막-전극 어셈블리(1)(Membrane-Electrode Assembly: MEA)의 양면에 도 1c에서와 같은 가스 확산막(7)(Gas Diffusion Layer: GDL)을 접합하여 5 레이어(Layer) 막-전극 어셈블리(9)를 제조하기 위한 막-전극 어셈블리 접합 시스템에 적용된다.Referring to the drawings, the membrane-electrode assembly position alignment apparatus of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention is a three-layer membrane-electrode assembly as shown in Figs. 1A and 1B in a fuel cell manufacturing line for automobiles. (1) to fabricate a five-layer film-electrode assembly 9 by joining a gas diffusion layer 7 (GDL) as shown in FIG. 1C on both surfaces of a membrane-electrode assembly (MEA). Is applied to a membrane-electrode assembly bonding system.
여기서, 상기 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)는 광투과성을 지닌 멤브레인 막(3)의 양면 가장자리 내측으로 비 광투과성을 지닌 촉매층(5)이 각각 형성되어 이루어진다.In this case, the three-layer membrane-electrode assembly 1 is formed by forming a
그리고 상기 5 레이어 막-전극 어셈블리(9)는 각각의 촉매층(5) 상에 가스 확산막(7)을 접합하여 이루어진다.The five layer membrane-electrode assembly 9 is formed by bonding a
상기 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치는 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 각 촉매층(5) 상에 가스 확산막(7)을 접합하기 전에, 그 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치를 정렬하기 위한 것이다.The membrane-electrode assembly position alignment device of the fuel cell includes the three-layer membrane-electrode assembly 1 before bonding the
즉, 상기 위치 정렬 장치는 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)와 가스 확산막(7)을 정확한 위치에서 접합하기 위해, 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)를 별도의 접합 장치로 이송하기 전 그 3 레이어 막-전극 어셈블리(1)의 위치를 정렬하기 위한 것이다.In other words, the alignment device is adapted to transfer the three-layer membrane-electrode assembly 1 to a separate bonding apparatus in order to bond the three-layer membrane-electrode assembly 1 and the
본 장치(100)는 도 2에서와 같이 이하에서 설명하는 각종 구성 요소들로서 이루어지는 바, 이들 구성 요소는 프레임(10)에 모두 설치될 수 있다.The
상기 프레임(10)은 각각의 구성 요소들을 지지하기 위한 것으로서, 각종 브라켓, 지지블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들이 설치될 수 있다.The
이러한 부속 요소들은 각각의 구성 요소들을 프레임(10)에 설치하기 위한 것이므로, 본 실시예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(10)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.Since these accessory elements are for installing the respective components in the
상기에서와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬장치(100)는 도 2에서와 같이 프레임(10)에 구성되는 베이스 플레이트(20)와, 흡입유닛(30)과, 감지유닛들(40)과, 얼라인유닛들(60)과, 지지유닛들(80)을 포함하여 구성된다.The membrane-electrode assembly
이를 구성별로 설명하면, 우선 본 실시예에서 상기 베이스 플레이트(20)는 XY축 평면을 지니며 X축 방향의 길이가 길고 Y축 방향의 길이가 짧은 직사각형 플레이트로서 이루어진다.To explain this by configuration, first, in the present embodiment, the
상기 베이스 플레이트(20)는 프레임(10)의 상면에 일정 간격을 두고 XY축 평면 방향으로 이동 가능하게 설치된다.The
이러한 베이스 플레이트(20)는 프레임(10)의 상면으로 관통하는 다수의 흡입공들(21)이 형성되고, 도 3에서와 같이 흡입공들(21)과 연결되는 소정 패턴의 공기 유동홀(22)이 내부에 구비된다.The
여기서, 상기 흡입공들(21)은 베이스 플레이트(20)에 XY축 방향을 따라 상호 이격되게 형성된다.Here, the suction holes 21 are formed in the
그리고 상기 공기 유동홀(22)은 흡입공들(21)에 대응하여 베이스 플레이트(20)의 내부에 형성되며, 그 베이스 플레이트(20)의 가장자리 변으로 관통하여 형성된다.In addition, the air flow holes 22 are formed in the
이 때, 상기 공기 유동홀(22)은 베이스 플레이트(20)의 가장자리 변을 따라 복수로서 형성된 구멍들과 상호 연결된다.At this time, the
또한, 상기 베이스 플레이트(20)는 각각의 감지유닛(40)을 수용하는 다수의 제1 수용홀들(23)이 구비되는 바, 제1 수용홀들(23)은 막-전극 어셈블리(1: 이하 도 1a 참조)의 기준 위치에 따른 촉매층(5: 이하 도 1a 참조)의 Y축 방향 양측 가장자리에 대응하여 형성된다.In addition, the
이에 더하여, 상기 베이스 플레이트(20)는 각각의 얼라인유닛(60)을 수용하기 위한 다수의 제2 수용홀들(24)이 구비된다.In addition, the
이러한 제2 수용홀들(24)은 베이스 플레이트(20)의 X축 방향을 따라 일측 가장자리부의 중앙 및 양쪽에 타원형으로서 각각 형성된다.These second receiving holes 24 are respectively formed as ellipses at the center and both sides of one edge portion along the X-axis direction of the
여기서, 상기 중앙 쪽의 제2 수용홀(24)은 Y축 방향을 향하는 타원형으로 이루어지고, 상기 양쪽의 제2 수용홀들(24)은 X축 방향을 향하는 타원형으로 이루어진다.Here, the
또한, 상기 베이스 플레이트(20)는 각 지지유닛(80)을 수용하기 위한 다수의 제3 수용홀들(25)이 구비되는 바, 제3 수용홀들(25)은 막-전극 어셈블리의(1) 기준 위치에 따른 촉매층(5)의 각 모서리부에 대응하여 형성된다.In addition, the
본 실시예에서, 상기 흡입유닛(30)은 베이스 플레이트(20) 상의 막-전극 어셈블리(1)를 진공압으로서 흡착하기 위한 것이다.In this embodiment, the
상기 흡입유닛(30)은 도 3에서와 같이 베이스 플레이트(20)의 공기 유동홀(22)에 복수로서 연결되게 설치되는 흡입 파이프들(31)과, 이들 흡입 파이프(31)와 연결되는 진공 펌프(33: 도 2 참조)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3, the
상기 각 흡입 파이프(31)는 베이스 플레이트(20)의 가장자리 변에 형성된 구멍에 설치되는 것으로, 공기 유동홀(22) 내부의 공기를 흡입하는 관로로서 구비된다.Each
그리고 상기 진공 펌프(33)는 공기 유동홀(22) 내부에 진공을 형성시킬 수 있는 통상적인 구조의 공기 흡입 펌프로서 이루어진다.The
본 실시예에서, 상기 각 감지유닛(40)은 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)을 감지하고, 그 감지 신호를 제어기(미도시)로 출력하기 위한 것이다.In this embodiment, each sensing
상기 각 감지유닛(40)은 도 4에서와 같이, 프레임(10)에 볼트로서 장착되는데 베이스 플레이트(20)를 관통하여 설치된다.Each
즉, 상기 각 감지유닛(40)은 베이스 플레이트(20)의 제1 수용홀들(23)에 대응하여 프레임(10)에 고정되게 설치된다.That is, each sensing
상기 감지유닛(40)은 제1 수용홀(23)의 내부에 배치되는 근접 센서(41)로서 이루어지는 바, 그 근접 센서(41)는 발광부와 수광부(미도시)를 지니고 있는 통상적인 구조의 근접 센서로서 이루어진다.The
여기서, 상기 근접 센서(41)는 제1 수용홀(23)의 내부에 일정 유격을 지니며 배치된다.In this case, the
이러한 근접 센서(41)는 발광부로부터 발신되어 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)을 통해 반사되는 광 신호를 수광부를 통해 수신함으로써 촉매층(5)의 유무를 감지하게 된다.The
즉, 상기 발광부로부터 발광되는 광 신호가 막-전극 어셈블리(1)의 멤브레인 막(3: 이하 도 1a 참조)을 투과하게 되면, 근접 센서(41)는 촉매층(5)을 감지하지 못하게 된다.That is, when the optical signal emitted from the light emitting part passes through the membrane membrane 3 (see FIG. 1A) of the membrane electrode assembly 1, the
반대로, 상기 광 신호가 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)에 반사되어 수광부로 수신되면, 근접 센서(41)는 그 촉매층(5)을 감지하게 된다.On the contrary, when the optical signal is reflected by the
본 실시예에서, 상기 각 얼라인유닛(60)은 감지유닛들(40)의 감지 신호에 따라 베이스 플레이트(20)를 XY축 평면 방향으로 이동시키기 위한 것이다.In the present embodiment, each of the
상기 각 얼라인유닛(60)은 프레임(10)에 베이스 플레이트(20)를 관통하여 설치된다.Each of the
이러한 각각의 얼라인유닛(60)은 도 5에서와 같이, 구동 모터(61)와, 회전부재(63)와, 캠축(65)을 포함하여 이루어진다.Each of the
상기 구동 모터(61)는 프레임(10)의 하부면에 고정되게 설치되고, 베이스 플레이트(20)의 제2 수용홀(24) 측으로 프레임(10)을 관통하는 구동축(62)이 구비된다(도 2 참조).The
이 경우, 상기 구동 모터(61)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 기어 모터로서 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, the
상기 회전부재(63)는 원형의 플레이트로서 이루어지며, 구동 모터(61)의 구동축(62)에 연결되게 설치되고, 프레임(10)의 하부면으로 지지된다.The rotating
그리고 상기 캠축(65)은 회전부재(63)의 상면에 원형으로 돌출되게 형성되며, 그 회전부재(63)의 상면에 편심되게 형성되고, 베이스 플레이트(20)의 제2 수용홀(24) 내부에 배치된다.In addition, the
본 실시예에서, 상기 각 지지유닛(80)은 도 6에서와 같이 프레임(10)과 베이스 플레이트(20) 사이의 간격을 유지하며 그 프레임(10)의 상면에 대한 베이스 플레이트(20)의 위치 이동을 지지하기 위한 것이다.In this embodiment, each
상기 각 지지유닛(80)은 프레임(10)과 베이스 플레이트(20)에 연결되게 구성된다.Each
여기서, 상기 프레임(10)은 각각의 지지유닛(80)을 장착하기 위한 다수의 장착홈(13)이 형성되는데, 그 장착홈(13)은 베이스 플레이트(20)의 제3 수용홀(25)에 대응하여 형성된다.Here, the
이러한 각각의 지지유닛(80)은 캡부재(81)와, 핀부재(85)와, 세트 스크류(87)와, 볼부재(89)를 포함하여 이루어진다.Each of the supporting
상기 캡부재(81)는 베이스 플레이트(20)의 제3 수용홀(25)에 끼워지며, 그 베이스 플레이트(20)에 볼트 체결하기 위한 볼트홀(82)이 양측에 각각 형성되고, 그 볼트홀(82) 사이에는 관통홀(83)이 구비된다.The
상기 핀부재(85)는 소정 길이를 지닌 로드 형태로서 이루어지며, 서로 대응하는 프레임(10)의 각 장착홈(13)과 캡부재(81)의 관통홀(83) 내부에서 XY축 방향 으로 유동 가능하게 구비된다.The
이 경우 핀부재(85)의 상하 단부에는 요홈(86)이 각각 형성되는 바, 상기한 볼부재(89)는 그 요홈(86)에 회전 가능하게 지지된다.In this case, the
그리고 상기 세트 스크류(87)는 핀부재(85)의 유동에 따른 볼부재(89)의 회전을 지지하기 위한 것으로서, 캡부재(81)의 관통홀(83)의 상부에 스크류 체결된다.And the
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치(100)에 대한 작동을 앞서 개시한 도면 및 하기의 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the membrane-electrode assembly
우선, 도 7에서와 같이 3 레이어의 막-전극 어셈블리(1)는 핸들링 로봇에 의해 베이스 플레이트(20)의 상면으로 로딩된다.First, as shown in FIG. 7, the three-layer membrane-electrode assembly 1 is loaded onto the upper surface of the
다음, 상기 막-전극 어셈블리(1)가 베이스 플레이트(20)의 상면에 접촉된 상태에서, 도 2 및 도 3에서와 같이 흡입유닛(30)의 진공 펌프(33)를 구동시키게 되면, 공기 유동홀(22) 내부의 공기는 흡입 파이프들(31)을 통해 외부로 배출된다.Next, when the membrane-electrode assembly 1 is in contact with the upper surface of the
이와 동시에, 막-전극 어셈블리(1)는 진공 펌프(33)의 흡입력에 의해 베이스 플레이트(20)의 상면에 밀착되고 따라서 그 막-전극 어셈블리(1)는 베이스 플레이트(20)의 흡입공들(21)을 막게 된다.At the same time, the membrane-electrode assembly 1 is brought into close contact with the upper surface of the
그러면, 상기 막-전극 어셈블리(1)는 베이스 플레이트(20)의 상면에 견고하게 밀착되어 지지된다.Then, the membrane-electrode assembly 1 is firmly supported on the upper surface of the
상기한 과정을 거치는 동안, 도 4에서와 같은 감지유닛들(40)의 근접 센 서(41)는 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(미도시)로 출력한다.During the above process, the
이 때, 도 7에서와 같이 막-전극 어셈블리(1)가 베이스 플레이트(20) 상에 비정상적으로 안착된 경우, 다수의 근접 센서들(41) 중 적어도 하나의 근접 센서(41)는 촉매층(5)을 감지하지 못하게 된다.In this case, when the membrane-electrode assembly 1 is abnormally seated on the
즉, 적어도 하나의 근접 센서(41)에서 발광되는 광 신호가 막-전극 어셈블리(1)의 멤브레인 막(3)을 투과하게 되면, 그 근접 센서(41)는 촉매층(5)을 감지하지 못하고 이에 상응하는 신호를 제어기(미도시)로 출력한다.That is, when the optical signal emitted from the at least one
이에, 제어기(미도시)는 도 5에서와 같은 얼라인유닛들(60)의 구동 모터(61)로 구동 신호를 인가하여 그 구동 모터(61)를 구동시킨다.Accordingly, the controller (not shown) applies a drive signal to the
그러면, 상기 구동 모터(61)의 구동축(62)이 일측 또는 다른 일측 방향으로 회전함에 따라 회전부재(63)가 회전하게 되고, 캠축(65) 또한 회전부재(63)와 함께 회전하게 된다.Then, as the driving
따라서, 베이스 플레이트(20)는, 도 8에서와 같이 상기 캠축(65)이 회전부재(63)에 편심되게 형성되어 있고 X축 및 Y축 방향을 따라 형성된 타원형의 제2 수용홀(24) 내부에 배치되어 있기 때문에, 그 캠축(65)의 회전으로서 XY축 평면 방향으로 이동된다.Accordingly, the
이 과정에서, 베이스 플레이트(20)는 도 9에서와 같이 지지유닛(80)들에 의해 지지된 상태로 XY축 평면 방향으로 이동하게 된다.In this process, the
즉, 상기 지지유닛들(80)의 핀부재(85)가 프레임(10)의 각 장착홈(13)과 캡 부재(81)의 관통홀(83) 내부에서 XY축 방향으로 유동되고, 그 핀부재(85)의 상하 단부에 설치된 볼부재(89)가 구름 운동을 함으로, 베이스 플레이트(20)는 XY축 평면 방향으로 원활하게 이동된다.That is, the
이러는 과정을 거치는 동안, 도 4에서와 같은 감지유닛들(40)의 근접 센서(41)는 계속적으로 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(미도시)로 출력한다.During this process, the
상기와 같이 베이스 플레이트(20)가 얼라인유닛들(60)에 의해 그 위치가 정렬되는 과정에, 감지유닛들(40) 모두는 막-전극 어셈블리(1)의 기준 위치에 따른 촉매층(5)의 Y축 방향 가장자리부를 감지하게 된다.In the process where the
그러면, 제어기(미도시)는 도 5에서와 같은 얼라인유닛들(60)의 구동 모터(61)로 구동 정지 신호를 인가하여 그 구동 모터(61)의 구동을 정지시킨다.Then, the controller (not shown) applies a drive stop signal to the
이로써 본 실시예에서는 상기와 같은 일련의 과정을 통해 막-전극 어셈블리(1)를 기준 위치로서 정렬할 수 있게 되는 것이다.Thus, in the present embodiment, the membrane-electrode assembly 1 can be aligned as a reference position through the above series of processes.
한편, 본 장치(100)를 통해 기준 위치로서 정렬된 막-전극 어셈블리(1)는 핸들링 로봇을 통해 별도의 가스 확산막 접합 장치(미도시)로 이동된다.On the other hand, the membrane-electrode assembly 1 aligned as the reference position through the
따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치(100)는 후 공정에서 막-전극 어셈블리(1)의 촉매층(5)과 가스 확산막(7: 도 1c 참조)의 위치 정렬도를 향상시킬 수 있게 되고, 결과적으로는 연료 전지의 성능을 극대화시킬 수 있게 된다.Accordingly, the membrane-electrode assembly
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.Since these drawings are for reference in describing exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
도 1a는 일반적인 연료 전지의 3 레이어 막-전극 어셈블리를 도시한 평면 구성도이다.1A is a plan view showing a three-layer membrane-electrode assembly of a typical fuel cell.
도 1b는 도 1a의 단면 구성도이다.FIG. 1B is a cross-sectional configuration diagram of FIG. 1A.
도 1c는 일반적인 연료 전지의 5 레이어 막-전극 어셈블리를 도시한 단면 구성도이다.Figure 1c is a cross-sectional view showing a five-layer membrane-electrode assembly of a typical fuel cell.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 적용되는 흡입유닛을 도시한 일부 절개 사시도이다.3 is a partially cutaway perspective view illustrating a suction unit applied to a membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 적용되는 감지유닛을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a sensing unit applied to a membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 적용되는 얼라인유닛을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating an alignment unit applied to the membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치에 적용되는 지지유닛을 도시한 도면이다.6 is a view showing a support unit applied to the membrane-electrode assembly position alignment device of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지의 막-전극 어셈블리 위치 정렬 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 to 9 are views for explaining the operation of the membrane-electrode assembly position alignment device of the fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
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