KR20200027291A - 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치에 관한 것으로서, 로딩 카트리지로부터 간지와 분리판을 선택적으로 취출하여 분리한 상태에서, 상기 분리판을 검사 영역으로 이송시킬 수 있도록 상기 분리판을 로딩 영역으로 유도하기 위한 분리판 로딩부; 상기 분리판 로딩부로부터 이송되는 분리판에 물을 흡착시키기 위한 분리판 물공급부; 상기 분리판 물공급부로부터 이송되는 분리판을 틸팅하여 분리판에 흡착된 물을 외부로 배출시키기 위한 분리판 틸팅부; 상기 분리판의 친수성을 검사하기 위해 카메라가 설치되는 검사부; 상기 검사부에서 친수성 검사가 완료된 분리판에 잔류하는 수분을 제거하여 건조시키기 위한 분리판 건조부; 및, 상기 분리판 건조부에서 건조된 분리판을 언로딩 영역으로 유도하고, 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 분리시키는 분리판 언로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치를 제공한다.

Description

연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치{APPARATUS FOR TESTING HYDROPHILE OF FUEL CELL SEPARATOR}
본 발명은 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리판의 표면에 친수코팅막을 형성하여 연료전지 스택 내부에서 생성되는 물을 신속히 배출할 수 있는 친수성을 확인하기 위한 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 전기화학적 반응을 이용하여 연료인 수소, 메탄올 등이 가지고 있는 화학에너지가 전기 및 열에너지로 변환되는 원리를 이용하고 있다. 연료전지에서 전기에너지를 통한 발전효율이 40% 정도이며, 열에너지를 고려하면 80%의 고효율을 가지는 에너지원이다.
또한, 환경적인 측면에서도 매우 우수하여 소음이나 공해 등이 거의 발생하지 않게 되므로 이상적인 에너지 변환장치로 각광받고 있다.
일반적으로 연료전지의 구성은 크게 스택, 개질기, 전력변환기로 구성되는데 그중 스택이 장치의 중추적인 역할을 한다. 스택은 수 내지 수십 장의 셀(cell)로 이루어져 있는데, 각 셀은 분리판과 막 전해질조립체(Membrane-electrolyte assembly: MEA)로 구성된다.
분리판은 연료전지 스택의 부피의 대부분을 차지하는 것으로, 막 전해질조립체를 기준으로 수소극과 공기극으로 구분된다. 이러한 연료전지 스택에서 분리판은 전극을 지지하는 역할, 연료와 산화제를 공급해 주는 통로 역할, 전지의 운전 중에 생기는 과잉의 물을 제거하는 역할 및 연료극에서 생성된 전자를 공기극 쪽으로 제공해 주는 집전판 역할을 수행하는 등 매우 다양한 역할을 수행한다.
따라서 다양한 요구 조건이 필요하며, 구체적으로는 높은 전기전도도, 내식성, 열전도성, 기계적 강도 등이 필요하고, 낮은 기체투과도, 전기화학적 안정성이 요구된다.
특히 연료전지 스택 내부에서 생성되는 물을 신속히 배출할 수 있는 친수성이 요구된다. 연료 전지 스택 내부의 물이 신속하게 배출되지 않으면 부품의 내구손상을 야기할 수 있고 동절기의 경우 연료전지 스택 내에서 응축수가 동결되어 연료전지 스택의 고장을 유발할 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2011-0052922호(2011.05.19)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 연료전지 스택용 분리판의 친수성에 대한 요구 조건을 만족하기 위하여 연료 전지 스택 내에서 생성되는 물의 배출 성능을 검사하는 한편, 분리판에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로딩 카트리지로부터 간지와 분리판을 선택적으로 취출하여 분리한 상태에서, 상기 분리판을 검사 영역으로 이송시킬 수 있도록 상기 분리판을 로딩 영역으로 유도하기 위한 분리판 로딩부; 상기 분리판 로딩부로부터 이송되는 분리판에 물을 흡착시키기 위한 분리판 물공급부; 상기 분리판 물공급부로부터 이송되는 분리판을 틸팅하여 분리판에 흡착된 물을 외부로 배출시키기 위한 분리판 틸팅부; 상기 분리판의 친수성을 검사하기 위해 카메라가 설치되는 검사부; 상기 검사부에서 친수성 검사가 완료된 분리판에 잔류하는 수분을 제거하여 건조시키기 위한 분리판 건조부; 및, 상기 분리판 건조부에서 건조된 분리판을 언로딩 영역으로 유도하고, 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 분리시키는 분리판 언로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 로딩부는, 복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 컨베이어를 따라 상기 로딩 카트리지가 이송되어 정지한 상태에서, 상방으로 상기 간지와 상기 분리판을 1매씩 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 승강장치; 상기 승강장치에 의해 이송된 상기 간지를 흡착하여 회수하거나, 상기 분리판을 흡착하여 상기 로딩 영역으로 이송시키기 위한 이송부; 및, 상기 로딩 카트리지의 상방에서, 상기 로딩 카트리지 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 통해 상기 분리판과 상기 간지를 판별하도록 하는 비전부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 로딩부와 상기 분리판 언로딩부는 일체형으로 형성된 하나의 프레임 구조체로서, 교대로 왕복 이동하는 단일의 상기 이송부에 의해 상기 간지와 상기 분리판을 선택적으로 분리하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 물공급부는 컨베이어를 따라 진행하는 분리판에 물을 분사하는 물분사노즐 및 상기 분리판에 물을 연속적으로 낙하시키는 물배출 트레이를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 물배출 트레이는 물이 상단까지 차오를 경우 적정량의 물을 연속적으로 낙하시키기 위한 절개홈 형태의 수로가 형성된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 물분사노즐에 의해 분사되는 물과 물배출 트레이에 의해 낙하하는 물이 컨베이어의 외부로 튀지 않도록 박스 형상의 덮개가 구비된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 틸팅부는, 힌지축에 의해 틸팅되는 틸팅컨베이어부; 및, 상기 틸팅컨베이어부 상에 설치되며, 상기 틸팅컨베이어부로 진행된 분리판을 정지시켜 고정하기 위한 스톱퍼를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 건조부는, 상기 컨베이어의 진행방향에 대해 교차하는 방향으로 배치되어 분리판에 에어를 분사하는 에어나이프; 및 상기 에어나이프의 후속 공정에 위치하며, 상기 컨베이어에 의해 진행하는 분리판에 히터에 의해 가열된 열풍을 분사하는 열풍건조기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판이 상기 분리판 로딩부에서 상기 분리판 언로딩부로 순환하도록 상기 분리판 틸팅부와 상기 분리판 건조부 사이에는 상기 분리판의 이송방향을 전환시키는 방향 전환부가 설치된다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치에 의하면, 연료전지 스택 내에서 생성되는 물이 신속히 외부로 배출되는지 여부를 검사하는 한편, 분리판에 잔류하는 물을 제거함으로써, 분리판의 친수성에 대한 요구 조건을 만족할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 로딩부 및 언로딩부를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 로딩부 및 언로딩부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 물공급부를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 물공급부를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 틸팅부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 틸팅부와 검사부를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 건조부의 에어나이프를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치의 분리판 건조부의 열풍건조기를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치는, 분리판 로딩부(100), 이송부(200), 분리판 물공급부(300), 분리판 틸팅부(400), 분리판 건조부(500), 분리판 언로딩부(600)를 포함하며, 자동화된 일련의 공정을 따라 분리판이 분리판 로딩부(100)에서 분리판 언로딩부(600)까지 연속적으로 순환 이송되면서 각각의 공정에서 분리판의 물 배출 성능을 검사할 수 있다.
압축 또는 사출성형되는 분리판은 일반적으로 강한 발수(소수) 특성을 갖기 때문에 유로 내부에 형성된 물이 일시적으로 채널의 일부 구간을 막아 연료 등의 이동을 방해하여 연료전지 성능 평가 중 갑작스런 전압 강하 현상을 발생시키는 경우가 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 유로 채널부에 친수성 코팅이 수행된 분리판에 대한 물 배출 성능을 검사하게 된다.
일반적으로, 상기 분리판은 우수한 전기전도성 및 열전도성 등의 특성을 갖는 금속 분리판이 사용될 수 있다. 상기 분리판의 모재로는 스테인리스 스틸, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금 등에서 선택된 하나를 채택할 수 있다. 특히 금속 분리판은, 모재의 표면에 전이금속 또는 탄소재질의 코팅층이 형성되어 모재의 부족한 내식성 및 전기전도성이 보완될 수 있다. 특히 모재의 표면에 금, 백금, 루테늄 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 나노파티클(nanoparticle)로 형성된 불연속 코팅층이 형성되고, 불연속 코팅층이 형성되지 않은 부분에 산화막이 형성되는 것이 내식성 및 전기전도성 측면에서 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 분리판 로딩부(100)는, 검사하고자 하는 분리판이 정해진 개수로 적재된 카트리지(이하, '로딩 카트리지'라 함)로부터 분리판을 검사 영역으로 이송시키기 위해 분리판과 간지를 분리하기 위한 장치로서, 상기 분리판들이 적층된 로딩 카트리지(11)가 분리판 로딩부(100)의 프레임 내로 공급된다.
상기 로딩 카트리지(11)에는 여러 장의 분리판을 적층 하여 보관하게 되는데, 하나의 분리판에 형성된 가스켓이 다른 분리판의 가스켓과 서로 협착되지 않도록 하기 위하여 분리판들 사이에 간지를 교대로 배치한 상태로 보관하게 된다.
한편, 상기 분리판 로딩부(100)는 상층부(101), 중층부(102) 및 하층부(103)로 분리된 복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 하층부(103)에는 로딩 카트리지(11)를 검사 영역으로 이송시키기 위해 로딩 영역의 베이스면으로 자동으로 투입시키는 컨베이어(700)가 설치되며 컨베이어(700)를 따라 이송된 로딩 카트리지(11)로부터 분리판과 간지를 1매씩 중층부(102)로 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 볼 스크류 등의 승강장치(110)가 설치된다. 상기 로딩 카트리지(11)는 승강장치(100)에 의해 간지와 분리판이 직접적으로 상승 가능하도록 바닥면이 관통 형성되는 것은 당연하다.
또한, 상기 상층부(101)에는 상층부(101)를 따라 왕복 이동하면서, 승강장치(110)를 통해 중층부(102)의 로딩 영역으로 이송된 로딩 카트리지(11) 내의 분리판 위에 적층된 간지를 흡착하여 분리하거나, 로딩 카트리지(11) 내의 분리판을 흡착하여 로딩 영역으로 이송시킬 수 있는 간지 및 분리판 이송부(200)가 설치된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 분리판 로딩부(100)의 하층부(103)에 설치된 컨베이어(700)는, 외부로부터 이송된 로딩 카트리지(11)를 프레임 내의 Y축 방향으로 직선 이동시켜 승강장치(110)의 베이스면에 로딩 카트리지(11)가 배치되도록 하고, 상기 이송부(200)는 X축 방향을 따라 직선 왕복 이동하면서 로딩 카트리지(11) 내에서 간지만을 흡착하여 별도로 회수하거나, Y축 방향을 따라 직선 왕복 이동하면서 로딩 카트리지(11) 내에서 분리판을 흡착하여 로딩 영역에 이송시킨다.
한편, 상기 분리판 로딩부(100)와 일체로 형성되어 하나의 프레임 구조체를 이루는 분리판 언로딩부(600)는 추후 상세히 설명하기로 한다.
상기 승강장치(110)의 베이스면 외측에는 로딩 카트리지(11)가 승강장치(110)의 베이스면에 도달하여 정지할 경우 로딩 카트리지(11)를 감지하는 감지장치(도시하지 않음)와, 상기 로딩 카트리지(11)를 정위치에 정렬하는 정렬장치(도시하지 않음)가 설치된다.
상기 컨베이어(700)를 따라 로딩 카트리지(11)가 상기 승강장치(110)의 베이스면에 도달하게 되면 로딩 카트리지(11)를 감지하는 상기 감지장치에서 감지된 신호를 전송받은 제어수단(도시하지 않음)이 상기 승강장치(110)를 제어하게 되며, 상기 승강장치(110)는 모터 구동을 통해 로딩 카트리지(11) 내에 적층된 간지와 분리판을 중층부(102)로 1매씩 승강 이동시키게 된다.
본 발명에서, 상기 승강장치(110)는 모터 구동을 통해 로딩 카트리지(11) 내의 간지와 분리판을 독립적으로 승강 이동시키는 것으로 기재되어 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 여기서 언급한 볼스크류 이외의 액추에이터 등의 다양한 구동수단을 채택할 수 있다.
상기 승강장치(110)를 통해 하층부(103)에서 중층부(102)로 로딩 카트리지(11) 내에 적층된 간지와 분리판을 각각 1매씩 상승 이동시키게 되면, 상기 승강장치(110) 상에 위치한 카메라로 이루어진 비전부(120)가 로딩 카트리지(11) 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 제어수단에 전송하면 제어수단은 분리판과 간지를 판별하게 된다.
도 2의 비전부(120)에 의해 판별한 판별물이 분리판이 아닌 간지로 감지될 경우 제어수단은 이송부(200)의 흡착부(210)에 간지를 흡착시켜 분리하도록 제어하게 된다. 반대로, 판별한 판별물이 간지가 아닌 분리판으로 감지될 경우에는 제어수단은 이송부(200)에 제어신호를 전송하게 된다. 제어신호를 전송받은 이송부(200)는 로딩 카트리지(11) 내의 상부에 적층되어 있는 분리판을 로딩 영역으로 이송시키게 된다.
상기 이송부(200)는 상기 분리판 로딩부(100)의 승강장치(110)의 베이스면에 배치된 로딩 카트리지(11) 내에 보관된 간지를 흡착하여 X축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키거나 분리판을 흡착하여 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키게 된다. 이때, 상기 이송부(200)에는 간지 또는 분리판을 흡착하기 위한 복수의 흡착부(210)가 구비된다.
상기 이송부(200)는 각각 분리판 로딩부(100)의 로딩 카트리지(11), 간지회수 카트리지(12), 분리판 언로딩부(600)의 언로딩 카트리지(13), 간지공급 카트리지(14)를 교대로 왕복 이동하면서 각 공정마다 위치하는 간지 또는 분리판을 각각의 카트리지나 컨베이어에 이송하도록 단일개로 이루어져 있다.
본 발명의 실시예에서는, 단일개로 이루어진 상기 이송부(200)는 네 번의 이송 공정을 통해 간지와 분리판을 흡착하여 이송하게 되는 데 제1이송공정은 분리판 로딩부(100)의 로딩 카트리지(11)와 간지회수 카트리지(12)를 교대로 왕복 이동하면서 로딩 카트리지(11)에서 간지를 간지회수 카트리지(12)로 이송시키는 것이며, 제2이송공정은 로딩 카트리지(11) 내의 분리판을 로딩 영역으로 이송시키게 되는 것이다. 나머지 제3이송공정 및 제4이송공정도 이와 동일한 작업 방법으로 간지와 분리판을 이송시키게 된다. 여기서, 상기 로딩 카트리지(11)는 분리판 로딩부(100)로 진입하여 이송부(200)에 의해 간지와 분리판이 선택적으로 취출되는 카트리지로서, 상기 로딩 카트리지(11)에 적층된 분리판은 검사 영역으로 투입된다.
상기 간지회수 카트리지(12)에는 상기 로딩 카트리지(11)에 적층된 간지를 상기 이송부(200)를 통해 회수하여 보관하기 위한 카트리지이다. 상기 언로딩 카트리지(13)는 검사 공정이 완료된 분리판을 언로딩하기 위해 보관하는 카트리지이다. 그리고 상기 간지공급 카트리지(14)는 상기 언로딩 카트리지(13)에 적층된 분리판들 사이에 간지를 공급하기 위한 카트리지이다.
한편, 상기 이송부(200)의 가이드 레일(220)이 Z축 방향으로 승강 이동 가능하도록 승강 이송부(도시하지 않음)가 구비된다. 예컨대, 상기 이송부(200)가 가이드 레일(220)을 따라 분리판 로딩부(100)의 로딩 카트리지(11)로 이동하여, 가이드 레일(220)의 높이보다 낮은 위치에 자리한 로딩 카트리지(11) 내의 간지를 흡착할 수 있도록 승강 이송부는 가이드 레일(220)을 Z축 방향으로 승강 이동시킨다. 즉, 가이드 레일(220)에는 이송부(200)가 X축 방향으로 직선 이동이 가능한 동시에 승강 이송부의 수직가이드(도시하지 않음)를 따라 Z축 방향으로 승강 가능하게 되는 것이다.
한편, 상기 이송부(200)는 가이드 레일(220)이 Y축 방향으로 직선 이동이 가능하도록 하여 승강장치(110)의 베이스면에 로딩 카트리지(11) 내의 분리판을 흡착하여 로딩 영역에 이송시킬 수 있다.
상기 이송부(200)의 흡착부(210)에 의해 흡착된 분리판은 컨베이어(700)를 통해 검사 영역으로 진행하면서 물의 배출 성능을 검사하고, 분리판에 잔류하는 물을 제거하게 된다.
본 발명에 따른 분리판 로딩부(100)에서 검사 영역으로 진행하는 분리판은 컨베이어(700)를 통해 진행하게 되는데, 상기 컨베이어(700)는 다수의 이송롤러(710)가 일렬로 배치되어 분리판이 구름 운동을 하면서 진행방향으로 이송되는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 컨베이어(700)의 이송 속도는 분리판을 건조하여 수분이 잔류하지 않도록 일정하게 유지되고 속도의 변동이 적도록 하는 것이 바람직하다. 분리판의 건조능력을 조정할 수 있도록 하기 위하여 컨베이어(700)의 이송 속도는 조정 가능하게 된다.
상기 컨베이어(700)를 통해 상기 분리판이 진행하면서 분리판의 친수성을 확인하기 위해 분리판 물공급부(300)로 진입하게 된다.
상기 분리판 물공급부(300)는 상기 컨베이어(700) 상에 위치하여 상기 분리판의 친수성을 확인하기 위하여 상기 분리판에 물을 분사하는 물분사노즐(310) 및 상기 분리판에 물을 연속적으로 낙하시키는 물배출 트레이(320)를 구비한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 물분사노즐(310)은 복수의 노즐을 통해 물을 분리판에 광범위하게 분사하기 위한 것으로, 상기 물분사노즐(310)이 컨베이어(700)의 진행방향에 대해 교차하는 방향으로 일렬 배치되어 분사하게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 물배출 트레이(320)는 물분사노즐(310)을 통해 분사된 물이 분리판에 충분히 흡착되지 않은 것에 대비하여 물이 충분히 흡착될 수 있도록 적정량의 물이 연속적으로 낙하되도록 한다.
상기 물배출 트레이(320)의 상단에는 적어도 하나 이상의 절개홈 형태의 수로(321)가 형성되어 있어, 물이 물배출 트레이(320)의 상단까지 충분히 차오르게 될 경우 수로(321)로 물이 흘러 분리판으로 낙하할 수 있다.
상기 물배출 트레이(320)의 수로(321)를 통해 낙하된 물은 분리판에 부딪혀 측면 방향으로 확산되면서 친수성을 갖도록 함으로써 물이 넓게 확산될 수 있다. 이때, 상기 분리판에 낙하하는 물의 양이 설정 낙하량 이상일 경우에는 분리판이 컨베이어(700) 상에서 슬립이 일어나 진행하지 못하게 되므로 물의 양을 적절히 조절하는 것이 중요하다.
상기 물분사노즐(310)과 물배출 트레이(320)는 외부의 물공급원으로부터 물을 지속적으로 공급받는 것은 당연하다.
상기 물분사노즐(310)에 의해 분사되는 물과 물배출 트레이(320)에 의해 낙하하는 물이 컨베이어(700)의 외부로 튀지 않도록 박스 형상의 덮개(330)가 구비될 수 있다.
상기 분리판은 분리판 물공급부(300)에 의해 표면에 물이 흡착된 상태에서 연속적으로 컨베이어(700)를 따라 진행하게 된다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 물이 흡착된 상태의 분리판의 친수성을 검사하기 위해, 수평한 상태로 컨베이어(700)를 따라 진행하는 분리판을 일정한 각도로 세워서 물을 외부로 배출시키기 위한 분리판 틸팅부(400)가 컨베이어(700)들 사이에 설치된다.
상기 분리판 틸팅부(400)는 상기 컨베이어(700) 사이에 위치하여 진행하는 분리판을 일정한 각도로 틸팅하는 틸팅컨베이어부(401)로서, 상기 틸팅컨베이어부(401) 상에 설치되며 상기 틸팅컨베이어부(401)로 진행된 분리판을 정지시켜 고정하기 위한 스톱퍼(410)가 설치되며, 상기 틸팅컨베이어부(401)가 틸팅 가능하게 양측에 힌지축(420)이 설치된다.
상기 스톱퍼(410)는 상기 분리판이 틸팅컨베이어부(401)로 진입할 경우 분리판 이송을 강제적으로 정지시키기 위한 것으로서, 상기 틸팅컨베이어부(401)의 종단부에 설치되어 상기 분리판의 진행을 강제적으로 정지하도록 설치된 제1스톱퍼(411)와, 상기 분리판이 제1스톱퍼(411)에 걸려 정지된 상태에서 상기 틸팅컨베이어부(401)의 선단부에 설치되어 분리판을 고정시키는 제2스톱퍼(412)가 구비된다.
상기 제1스톱퍼(411)와 제2스톱퍼(412)는 상기 분리판의 진행을 감지한 상태에서 동작하게 된다.
상기 제1스톱퍼(411)와 상기 제2스톱퍼(412)의 걸림 동작에 의해 걸려 상기 틸팅컨베이어부(401) 상에 고정되는 분리판은 상기 틸팅컨베이어부(401)의 틸팅에 의해 흡착된 물이 틸팅방향으로 흘러 배출된다. 그리고, 상기 분리판 표면 일부에는 물방울이 잔류하게 된다.
도 7을 참조하면, 상기 분리판 틸팅부(400)의 틸팅컨베이어부(401)의 상부에는 카메라로 이루어진 검사부(430)가 위치하는 데, 분리판이 틸팅된 상태에서, 물이 배출되고 남은 물방울의 크기를 검사부(430)를 통해 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 제어수단에 전송하면 상기 제어수단은 스캔 데이터로부터 분리판의 친수성을 검사하게 된다.
상기 분리판의 친수성을 검사하여 분리판에 잔류하는 물방울의 크기가 기 설정된 값보다 클 경우에는 분리판의 친수성이 불량인 것을 판단하게 된다. 즉, 상기 연료전지 스택 부품의 내구 손상을 야기할 수 있고 동절기의 경우 응축수 동결로 연료전지 스택의 고장을 유발할 수 있는 문제가 발생 가능한 것으로 판단하여 이를 불량제품으로 인식하고, 불량 제품을 분리판 언로딩부(600)에서 별도로 처리하게 된다.
이와 반대로, 상기 분리판에 잔류하는 물방울의 크기가 기 설정된 값보다 작은 경우에는 분리판의 친수성이 정상인 것으로 판단되므로 연료전지 스택의 전기화학적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 분리판 틸팅부(400)의 틸팅컨베이어부(401)에서 분리판의 친수성을 검사한 후, 다시 컨베이어(700)를 따라 분리판이 이송되며, 이송된 분리판은 완전하게 건조시키기 위한 분리판 건조부(500)로 이송된다.
상기 분리판 건조부(500)는 컨베이어(700)의 진행방향에 대해 교차하는 방향으로 배치되어 분리판에 에어를 분사하는 에어나이프(510)로서, 상기 에어나이프(510)의 선단에 설치된 분사용 슬릿(511)의 에어분사를 통해 분리판에 잔류하는 수분을 제거할 수 있도록 한다.
또한, 상기 분리판 건조부(500)는 상기 에어나이프(510)의 후속 공정에 위치하며, 컨베이어(700)에 의해 진행하는 분리판에 히터(521)에 의해 가열된 열풍을 분사하는 열풍건조기(520)로서, 분리판에 잔류하는 수분을 열풍을 통해 완전히 제거할 수 있도록 한다.
상기 분리판 건조부(500)는 에어나이프(510)를 통해 분리판의 1차적인 수분의 제거가 행해지며, 후속의 열풍건조기(520)에 의해 상기 분리판을 완전히 건조하도록 되어 있다.
한편, 상기 분리판 틸팅부(400)와 상기 분리판 건조부(500)의 에어나이프(510) 사이와, 상기 분리판 건조부(500)의 에어나이프(510)와 상기 분리판 건조부(500)의 열풍건조기(520) 사이에는 분리판의 이송방향을 전환시킬 수 있는 방향전환부(720)가 설치된다.
상기 방향전환부(720)는 컨베이어(700)를 따라 이송되는 분리판의 이송방향을 전환시키는 턴테이블로서, 상기와 같이 두 지점에서 분리판의 이송방향을 전환할 경우 상기 분리판을 짧은 순환 경로를 통해 상기 분리판 로딩부(100)와 일체로 형성된 분리판 언로딩부(600)로 진행될 수 있도록 한다. 즉, 상기 분리판 건조부(500)에 의해 건조가 완료된 분리판은 분리판 로딩부(100)에 위치하는 동시에 분리판 언로딩부(600)에 위치한 이송부(200)에 의해 언로딩 카트리지(13)로 이송된다.
상기 분리판 언로딩부(600)는 분리판의 친수성에 대한 검사 공정이 완료된 분리판 중 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 배출시키되, 상기 정상 분리판은 언로딩 카트리지(13)에 적층시키고, 상기 불량 분리판은 별도로 수집하여 처리하게 된다.
상기 이송부(200)는 정상 분리판을 언로딩 카트리지(13)에 적층한 상태에서, 일측의 간지공급 카트리지(14)로부터 간지를 흡착하여 언로딩 카트리지(13)에 적층되는 분리판들 사이에 간지를 교대로 적층하게 된다.
상기 분리판 언로딩부(600)의 언로딩 영역으로 이송된 분리판을 흡착하여 상기 언로딩 카트리지(13)로 적층하거나, 상기 간지공급 카트리지(14)로부터 간지를 흡착하여 상기 언로딩 카트리지(13)에 적층시키는 이송부(200)는 분리판 로딩부(100)의 이송부(200)와 동일한 구성과 동일한 기능을 갖게 되므로 동일한 명칭 및 구성부호를 사용하며 반복적인 구성을 피하기 위하여 이들 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명은 연료전지 스택 내에서 생성되는 물이 신속히 외부로 배출되는지 여부를 검사하는 한편, 분리판에 잔류하는 물을 제거함으로써, 분리판의 친수성에 대한 요구 조건을 만족하는 연료전지 스택을 제공할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 분리판 로딩부 200 : 이송부
300 : 분리판 물공급부 400 : 분리판 틸팅부
500 : 분리판 건조부 600 : 분리판 언로딩부

Claims (9)

  1. 로딩 카트리지로부터 간지와 분리판을 선택적으로 취출하여 분리한 상태에서, 상기 분리판을 검사 영역으로 이송시킬 수 있도록 상기 분리판을 로딩 영역으로 유도하기 위한 분리판 로딩부;
    상기 분리판 로딩부로부터 이송되는 분리판에 물을 흡착시키기 위한 분리판 물공급부;
    상기 분리판 물공급부로부터 이송되는 분리판을 틸팅하여 분리판에 흡착된 물을 외부로 배출시키기 위한 분리판 틸팅부;
    상기 분리판의 친수성을 검사하기 위해 카메라가 설치되는 검사부;
    상기 검사부에서 친수성 검사가 완료된 분리판에 잔류하는 수분을 제거하여 건조시키기 위한 분리판 건조부; 및,
    상기 분리판 건조부에서 건조된 분리판을 언로딩 영역으로 유도하고, 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 분리시키는 분리판 언로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리판 로딩부는,
    복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 컨베이어를 따라 상기 로딩 카트리지가 이송되어 정지한 상태에서, 상방으로 상기 간지와 상기 분리판을 1매씩 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 승강장치;
    상기 승강장치에 의해 이송된 상기 간지를 흡착하여 회수하거나, 상기 분리판을 흡착하여 상기 로딩 영역으로 이송시키기 위한 이송부; 및,
    상기 로딩 카트리지의 상방에서, 상기 로딩 카트리지 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 통해 상기 분리판과 상기 간지를 판별하도록 하는 비전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리판 로딩부와 상기 분리판 언로딩부는 일체형으로 형성된 하나의 프레임 구조체로서, 교대로 왕복 이동하는 단일의 상기 이송부에 의해 상기 간지와 상기 분리판을 선택적으로 분리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리판 물공급부는 컨베이어를 따라 진행하는 분리판에 물을 분사하는 물분사노즐 및 상기 분리판에 물을 연속적으로 낙하시키는 물배출 트레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물배출 트레이는 물이 상단까지 차오를 경우 적정량의 물을 연속적으로 낙하시키기 위한 절개홈 형태의 수로가 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 물분사노즐에 의해 분사되는 물과 물배출 트레이에 의해 낙하하는 물이 컨베이어의 외부로 튀지 않도록 박스 형상의 덮개가 구비된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리판 틸팅부는,
    힌지축에 의해 틸팅되는 틸팅컨베이어부; 및,
    상기 틸팅컨베이어부 상에 설치되며, 상기 틸팅컨베이어부로 진행된 분리판을 정지시켜 고정하기 위한 스톱퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리판 건조부는,
    상기 컨베이어의 진행방향에 대해 교차하는 방향으로 배치되어 분리판에 에어를 분사하는 에어나이프; 및
    상기 에어나이프의 후속 공정에 위치하며, 상기 컨베이어에 의해 진행하는 분리판에 히터에 의해 가열된 열풍을 분사하는 열풍건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분리판이 상기 분리판 로딩부에서 상기 분리판 언로딩부로 순환하도록 상기 분리판 틸팅부와 상기 분리판 건조부 사이에는 상기 분리판의 이송방향을 전환시키는 방향 전환부가 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치.
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