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KR102688262B1 - Fuel cell manufacturing system - Google Patents

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KR102688262B1
KR102688262B1 KR1020210190010A KR20210190010A KR102688262B1 KR 102688262 B1 KR102688262 B1 KR 102688262B1 KR 1020210190010 A KR1020210190010 A KR 1020210190010A KR 20210190010 A KR20210190010 A KR 20210190010A KR 102688262 B1 KR102688262 B1 KR 102688262B1
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unit
layer
fuel cell
cathode layer
anode layer
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박지인
강창호
박성문
김태환
김지원
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주식회사 에스에프에이
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Abstract

연료전지 제조시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer) 및 양극층(Cathode Layer)의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(Sub gasket)을 공정으로 공급하는 서브 개스킷 공급장치; 및 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 음극층과 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 서브 개스킷에 올리고 미리(PRE) 합착하는 프리 택(PRE Tack) 장치를 포함한다.A fuel cell manufacturing system is disclosed. The fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention serves for the manufacture of an assembly formed as one body by cementing a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer. A sub gasket supply device that supplies gaskets to the process; And a PRE Tack device disposed on one side of the process line where the sub gasket is supplied, aligns each of the cathode layer and the anode layer, places them on the sub gasket, and pre-bonds them.

Description

연료전지 제조시스템{Fuel cell manufacturing system}Fuel cell manufacturing system

본 발명은, 연료전지 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer) 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있는, 연료전지 제조시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell manufacturing system, and more specifically, to prevent damage to the cathode layer and the anode layer during the cementation process between the anode layer, the electrolyte layer, and the anode layer. It relates to a fuel cell manufacturing system that can prevent and reduce the positional difference between the cathode layer and the anode layer during the cementation process.

화학전지는 화학 변화가 일어날 때의 에너지 변화를 전기 에너지로 바꾸는 장치이다. 일반적으로 화학전지는 전극을 구성하는 물질과 전해질을 용기 속에 넣어 화학 반응을 시킨다.A chemical cell is a device that converts the energy change when a chemical change occurs into electrical energy. Generally, in a chemical cell, the materials that make up the electrode and the electrolyte are placed in a container and undergo a chemical reaction.

하지만, 연료전지는 외부에서 수소와 산소를 계속 공급해서 계속 전기 에너지를 낸다. 이는 마치 연료와 공기의 혼합물을 엔진 속에 공급하여 연소시키는 것과 유사하다.However, a fuel cell continuously supplies hydrogen and oxygen from the outside to continuously produce electrical energy. This is similar to supplying a mixture of fuel and air into an engine for combustion.

이처럼 연료의 연소와 유사한 화학전지를 연료전지(Fuel Cell)라고 한다. 다시 말해, 연료전지란 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 외부로부터 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 가리킨다.A chemical cell that resembles the combustion of fuel is called a fuel cell. In other words, a fuel cell refers to a device that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen supplied from outside into electrical energy.

도 1처럼 연료전지는 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer), 분리막층(Separator Layer)을 적층한 구조의 셀(cell, 도 1의 (a) 참조)을 기본 단위로 하여, 필요한 전류양을 얻기 위해 도 1의 (b)처럼 복수 개의 셀들을 적층(stack)한 구조를 이룬다.As shown in Figure 1, the fuel cell is a cell (see (a) in Figure 1) with a structure in which a cathode layer, an electrolyte layer, an anode layer, and a separator layer are stacked. With is as the basic unit, a structure is formed by stacking a plurality of cells as shown in (b) of FIG. 1 to obtain the required amount of current.

음극층, 전해질층 및 양극층은 각 층(layer) 간에 표면에서 본딩(bonding)되어야 하는데, 음극층, 전해질층 및 양극층은 재료 특성상, 즉 두께 및 재질 특성상 부서지기 쉽다.The cathode layer, electrolyte layer, and anode layer must be bonded on the surface between each layer, but the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are easily broken due to their material characteristics, that is, due to their thickness and material characteristics.

그래서, 도 2 및 도 3과 같은 고분자 필름(film) 재질의 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 이용한다. 즉 서브 개스킷(10)의 홀(11, hole) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조(이를, 어셈블리(20, assembly)라 함)를 만들고, 이 어셈블리(20)를 핸들링(handling)하면서 분리막(Separator)과 적층(stack) 구조를 만들게 되는 것이다.Therefore, a sub gasket (10) made of polymer film as shown in FIGS. 2 and 3 is used. That is, a state or structure (this is called an assembly 20) in which the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are bonded is created in the hole 11 area of the sub gasket 10, and this assembly 20 is formed. During handling, a separator and stack structure are created.

서브 개스킷(10)은 도 4처럼 필름 중앙에 홀(11, hole)이 있는 구조를 취한다. 다시 말해, 필름이 테두리에 있는 액자 형상으로 있는 구조로 서브 개스킷(10)이 마련된다.The sub gasket 10 has a structure with a hole 11 in the center of the film as shown in FIG. 4. In other words, the sub gasket 10 is provided in a frame-like structure with the film on the edge.

이러한 서브 개스킷(10)의 홀(11)을 기준으로 그 테두리 필름 부분에 음극층, 전해질층 및 양극층의 일부가 얹힌 후, 서브 개스킷(10)의 홀(11) 부분에서 음극층, 전해질층 및 양극층이 본딩된다. 참고로, 전해질층은 음극층이나 양극층에 이미 본딩된 후, 한 몸체로 핸들링되어 서브 개스킷(10)에 얹혀질 수도 있다.After parts of the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are placed on the edge film portion of the sub gasket 10 based on the hole 11, the cathode layer and electrolyte layer are placed on the hole 11 of the sub gasket 10. and the anode layer is bonded. For reference, the electrolyte layer may be already bonded to the cathode layer or the anode layer, then handled as one body and placed on the sub gasket 10.

한편, 이처럼 서브 개스킷(10)의 홀(11) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층을 배치하여 본딩함으로써 한 몸체 구조인 어셈블리(20)를 만들 때, 종래에는 핫 프레스 롤러(Hot-Press Roller) 방식을 적용했다. 즉 음극층, 전해질층 및 양극층 중 어느 일측에 미리 접착제를 도포한 후, 이들이 핫 프레스 롤러를 지나는 과정에서 한 몸체로 합착되게 한 것이다.Meanwhile, when making the assembly 20, which is a single body structure, by placing and bonding the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer in the hole 11 area of the sub gasket 10, a hot-press roller was conventionally used. ) method was applied. That is, after applying adhesive in advance to one side of the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer, they are bonded into one body while passing through a hot press roller.

이러한 방식이 일반적으로 사용되는 방식이긴 하지만, 이러한 종래 방식에는 아래처럼 몇 가지 문제점이 발생한다.Although this method is commonly used, several problems arise in this conventional method as shown below.

첫째, 핫 프레스 롤러의 동작 과정에서 롤러에 의해 음극층, 전해질층 및 양극층이 파손될 수 있다. 즉 음극층 이송장치에 의해 음극층이 서브 개스킷(10)에 약하게 붙고, 양극층 이송장치에 의해 양극층이 서브 개스킷(10)에 약하게 붙게 되면서 음극층이나 양극층의 모서리가 들뜰 수 있는데, 이 상태에서 핫 프레스 롤러에 접촉 가압될 때 파손될 수 있는 것이다.First, during the operation of the hot press roller, the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer may be damaged by the roller. That is, the cathode layer is weakly attached to the sub gasket 10 by the cathode layer transfer device, and the anode layer is weakly attached to the sub gasket 10 by the anode layer transfer device, so the corners of the cathode layer or anode layer may be lifted. It may be damaged when it comes in contact with a hot press roller.

둘째, 음극층과 양극층은 상대 위치에 맞게 정밀한 위치에 놓인 후, 그 위치에 합착되어야 하는데, 공정이 반복되는 과정에서 합착공정 간 위치 편차가 커질 수 있다. 실제, 음극층 또는 양극층 이송장치는 정해진 값대로 움직일 수 있으나, 이송장치에 투입되는 음극층 및 양극층이 위치 편차가 큰 상태로 투입될 수 있으므로 합착공정 간 위치 편차가 커져 불량률이 높아질 수 있게 되는 것이다.Second, the cathode layer and the anode layer must be placed in precise positions according to their relative positions and then bonded to that position, but as the process is repeated, the positional deviation between bonding processes may increase. In reality, the cathode layer or anode layer transfer device can move according to the set value, but since the cathode layer and anode layer input into the transfer device may be input with a large positional deviation, the positional deviation between the cementing processes can increase, leading to an increase in the defect rate. It will happen.

대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0137284호Korea Intellectual Property Office Application No. 10-2010-0137284

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer) 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있는, 연료전지 제조시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to prevent the cathode layer and the anode layer from being damaged during the cementation process between the anode layer, electrolyte layer, and cathode layer, and to prevent the cathode layer from being damaged during the cementation process. The goal is to provide a fuel cell manufacturing system that can reduce the positional difference between the layer and the anode layer.

본 발명의 일 측면에 따르면, 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer) 및 양극층(Cathode Layer)의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(Sub gasket)을 공정으로 공급하는 서브 개스킷 공급장치; 및 상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 상기 음극층과 상기 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 상기 서브 개스킷에 올리고 미리(PRE) 합착하는 프리 택(PRE Tack) 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a sub gasket is used to manufacture an assembly formed as one body by cementing a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer. A sub gasket supply device that supplies to the process; And a PRE Tack device disposed on one side of the process line to which the sub gasket is supplied, aligns each of the cathode layer and the anode layer, places it on the sub gasket, and pre-bonds it. A fuel cell manufacturing system characterized in that can be provided.

상기 프리 택 장치는, 상기 음극층 또는 상기 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(Align Unit); 및 상기 얼라인 유닛에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 상기 서브 개스킷으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(Trun Turret Unit)을 포함할 수 있다.The pre-tack device includes an alignment unit that aligns the cathode layer or the anode layer; And it may include a turn turret unit that transfers the cathode layer or anode layer aligned by the alignment unit to the sub gasket and pre-tacks it.

상기 프리 택 장치는, 상기 얼라인 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(Magazine Unit)을 더 포함할 수 있다.The pre-tack device is disposed in front of the process of the align unit and may further include a magazine unit in which the negative electrode layer or the positive electrode layer is stacked and stored.

상기 프리 택 장치는, 상기 매거진 유닛과 상기 얼라인 유닛 사이에 배치되며, 상기 매거진 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 얼라인 유닛으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit); 및 상기 얼라인 유닛과 상기 턴 터렛 유닛 사이에 배치되며, 상기 얼라인 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 턴 터렛 유닛으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)을 더 포함할 수 있다.The pre-tack device includes a first transfer unit disposed between the magazine unit and the alignment unit and transferring the cathode layer or anode layer on the magazine unit to the alignment unit; and a second transfer unit disposed between the align unit and the turn turret unit and transferring the cathode layer or the anode layer on the align unit to the turn turret unit.

상기 얼라인 유닛은, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(Align Stage); 및 상기 얼라인 스테이지 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(Camera)를 포함할 수 있다.The alignment unit includes an alignment stage on which the cathode layer or the anode layer is loaded and aligned; And it may include a camera that photographs the alignment position of the cathode layer or anode layer loaded on the alignment stage.

상기 턴 터렛 유닛은, 유닛 바디; 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 상기 서브 개스킷 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부; 및 상기 유닛 바디와 상기 히팅 로딩부에 연결되며, 상기 히팅 로딩부를 가압하는 로딩 가압부를 포함할 수 있다.The turn turret unit includes a unit body; a heating loading portion forming a place where the cathode layer or the anode layer is loaded and heated while being pressed toward the sub gasket; And it is connected to the unit body and the heating loading unit, and may include a loading pressurizing unit that pressurizes the heating loading unit.

상기 히팅 로딩부가 상기 유닛 바디의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 마련될 수 있다.The heating loading portion may be provided in a pair symmetrically on both sides of the unit body.

상기 로딩 가압부는, 상기 유닛 바디 내에 마련되는 실린더; 상기 히팅 로딩부를 지지하는 로딩 지지부; 및 상기 실린더와 상기 로딩 지지부에 연결되며, 상기 실린더의 작용으로 상기 로딩 지지부를 가압하는 가압 샤프트를 포함할 수 있다.The loading pressurization unit includes a cylinder provided within the unit body; a loading support unit supporting the heating loading unit; and a pressing shaft connected to the cylinder and the loading support unit and pressing the loading support unit by the action of the cylinder.

상기 히팅 로딩부는, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트; 및 상기 스테이지 플레이트 내에 마련되며, 상기 스테이지 플레이트를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(heating element)를 포함할 수 있다.The heating loading unit includes a stage plate on which the cathode layer or the anode layer is loaded and where a plurality of vacuum holes are formed; and a first heating element provided within the stage plate and heating the stage plate.

상기 히팅 로딩부는, 상기 로딩 가압부와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트; 및 상기 스테이지 플레이트와 상기 제1 단열 플레이트를 연결하는 제1 연결 플레이트를 더 포함할 수 있다.The heating loading unit includes a first insulating plate connected to the loading pressurizing unit and providing an insulating function; And it may further include a first connection plate connecting the stage plate and the first insulation plate.

상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되는 상기 히팅 로딩부의 로딩면에 복수 개의 돌기부가 더 형성될 수 있다.A plurality of protrusions may be further formed on the loading surface of the heating loading part where the cathode layer or the anode layer is loaded.

상기 프리 택 장치는 상기 서브 개스킷을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치될 수 있다.The pre-tack devices may be arranged in a pair on both sides with the sub gasket in between.

상기 프리 택 장치의 공정 후방에 배치되며, 상기 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 상기 음극층과 상기 양극층을 라미네이션(lamination)하는 라미네이션 장치를 더 포함할 수 있다.It is disposed behind the process of the pre-tack device and may further include a lamination device for lamination of the cathode layer and the anode layer with the electrolyte layer interposed therebetween.

상기 라미네이션 장치는 플랫(Flat) 타입으로 상기 음극층과 상기 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치일 수 있다.The lamination device may be a flat type flat-to-flat lamination device that laminates the cathode layer and the anode layer while pressing them.

상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는, 상기 음극층 또는 상기 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트; 상기 히팅 플레이트 내에 마련되며, 상기 히팅 플레이트를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(heating element)를 포함할 수 있다.The flat-to-flat lamination device includes a heating plate that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat; It is provided within the heating plate and may include a second heating element that heats the heating plate.

상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는, 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트; 상기 히팅 플레이트와 상기 제2 단열 플레이트를 연결하는 제2 연결 플레이트; 및 상기 제2 단열 플레이트에 연결되며, 상기 히팅 플레이트를 가압하는 플레이트 가압부를 더 포함할 수 있다.The flat-to-flat lamination device includes a second insulating plate that provides an insulating function; a second connection plate connecting the heating plate and the second insulation plate; And it is connected to the second insulating plate, and may further include a plate pressing part that pressurizes the heating plate.

상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는, 상기 히팅 플레이트의 노출면에 마련되는 쿠션층을 더 포함할 수 있다.The flat-to-flat lamination device may further include a cushion layer provided on the exposed surface of the heating plate.

상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는 상기 서브 개스킷을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치될 수 있다.The flat-to-flat lamination device may be arranged as a pair on both sides with the sub gasket in between.

상기 라미네이션 장치의 공정 후방에 배치되며, 라미네이션이 완료되어 형성된 어셈블리를 분리하는 어셈블리 분리장치를 더 포함할 수 있다.It is disposed behind the process of the lamination device and may further include an assembly separation device that separates the assembly formed after lamination is completed.

상기 어셈블리 분리장치가 연속된 서브 개스킷을 단위 사이즈로 커팅하는 개스킷 커터일 수 있다.The assembly separator may be a gasket cutter that cuts continuous sub gaskets into unit sizes.

상기 서브 개스킷 공급장치와 상기 프리 택 장치 사이에 배치되며, 상기 서브 개스킷 상에 홀(hole) 형성하는 개스킷 홀 형성장치를 더 포함할 수 있다.It is disposed between the sub gasket supply device and the pre-tack device and may further include a gasket hole forming device that forms a hole on the sub gasket.

본 발명에 따르면, 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer) 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있다.According to the present invention, the cathode layer and the anode layer are prevented from being damaged during the cementing process between the anode layer, the electrolyte layer, and the anode layer, and the bonding process between the cathode layer and the anode layer is prevented. Position deviation can be reduced.

도 1은 연료전지의 구조 설명을 위한 도면이다.
도 2는 서브 개스킷, 음극층, 전해질층, 양극층의 평면 구조도이다.
도 3은 어셈블리의 구조 단면도이다.
도 4는 홀(hole)이 형성된 서브 개스킷의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 개략적인 측면 구성도이다.
도 6은 도 5의 개략적인 평면 구성도이다.
도 7은 개스킷 홀 형성장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 12는 프리 택 장치의 개략적인 구성도로서 작용을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 13은 턴 터렛 유닛의 개략적인 부분 구조도이다.
도 14 및 도 15는 턴 터렛 유닛의 배치 사시도이다.
도 16은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 개략적인 구조도이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 부분 동작도이다.
도 22는 턴 터렛 유닛의 변형 실시예이다.
도 23은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 변형 실시예이다.
1 is a diagram for explaining the structure of a fuel cell.
Figure 2 is a plan view of the sub-gasket, cathode layer, electrolyte layer, and anode layer.
Figure 3 is a structural cross-sectional view of the assembly.
Figure 4 is a perspective view of a sub gasket in which a hole is formed.
Figure 5 is a schematic side configuration diagram of a fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic plan view of Figure 5.
Figure 7 is a diagram for explaining the operation of the gasket hole forming device.
Figures 8 to 12 are schematic diagrams of the pre-tack device and are diagrams showing the operation step by step.
13 is a schematic partial structural diagram of the turn turret unit.
14 and 15 are perspective views of the arrangement of the turn turret unit.
Figure 16 is a schematic structural diagram of a flat-to-flat lamination device.
17 to 21 are partial operational diagrams of the fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
Figure 22 is a modified embodiment of a turn turret unit.
Figure 23 is a modified example of a flat-to-flat lamination device.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, its operational advantages, and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 개략적인 측면 구성도이고, 도 6은 도 5의 개략적인 평면 구성도이며, 도 7은 개스킷 홀 형성장치의 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 내지 도 12는 프리 택 장치의 개략적인 구성도로서 작용을 단계적으로 도시한 도면들이며, 도 13은 턴 터렛 유닛의 개략적인 부분 구조도이고, 도 14 및 도 15는 턴 터렛 유닛의 배치 사시도이며, 도 16은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 개략적인 구조도이고, 도 17 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 부분 동작도이다.FIG. 5 is a schematic side configuration diagram of a fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic plan configuration diagram of FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the gasket hole forming device. 8 to 12 are schematic configuration diagrams of the pre-tack device, showing the operation step by step, Figure 13 is a schematic partial structural diagram of the turn turret unit, and Figures 14 and 15 are the arrangement of the turn turret unit. It is a perspective view, Figure 16 is a schematic structural diagram of a flat-to-flat lamination device, and Figures 17 to 21 are partial operation diagrams of the fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer) 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있도록 한다.Referring to these drawings, the fuel cell manufacturing system according to this embodiment prevents the cathode layer and anode layer from being damaged during the cementation process between the anode layer, electrolyte layer, and cathode layer. Meanwhile, it reduces the positional difference between the cathode layer and the anode layer during the cementation process.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 서브 개스킷 공급장치(500), 개스킷 홀 형성장치(100), 프리 택(PRE Tack) 장치(200), 라미네이션 장치(300) 및 어셈블리 분리장치(500)를 포함할 수 있다. 이들 장치는 서브 개스킷(10, Sub gasket)이 풀리면서 공정으로 공급되는 라인, 즉 인라인(inline) 상에 순차적으로 배치되어 연속 공정을 진행함으로써, 전술한 어셈블리(20, assembly)가 형성될 수 있게끔 한다.The fuel cell manufacturing system according to this embodiment that can provide such effects includes a sub-gasket supply device 500, a gasket hole forming device 100, a PRE Tack device 200, a lamination device 300, and It may include an assembly separation device 500. These devices are sequentially placed on the line supplied to the process as the sub gasket (10) is released, that is, inline, and proceed with a continuous process, so that the above-described assembly (20) can be formed. do.

앞서도 잠시 언급한 것처럼 음극층, 전해질층 및 양극층은 각 층(layer) 간에 표면에서 본딩(bonding)되어야 하는데, 음극층, 전해질층 및 양극층은 재료 특성상, 즉 두께 및 재질 특성상 부서지기 쉽기 때문에, 이를 고려해서 고분자 필름(film) 재질의 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 이용한다. 이때, 서브 개스킷(10)의 홀(11, hole) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조를 어셈블리(20, assembly)라 한다.As briefly mentioned earlier, the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer must be bonded on the surface between each layer, but the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are fragile due to their material characteristics, that is, due to their thickness and material characteristics. , taking this into consideration, a sub gasket (10) made of polymer film is used. At this time, the state or structure in which the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are bonded to the hole 11 area of the sub gasket 10 is called an assembly 20.

서브 개스킷 공급장치(500)는 도 6에 도시된 것처럼 음극층, 전해질층 및 양극층의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(20, assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 공정으로 공급하는 역할을 한다.As shown in FIG. 6, the sub gasket supply device 500 processes the sub gasket 10 to manufacture the assembly 20, which is formed as one body by bonding the cathode layer, the electrolyte layer, and the anode layer. It plays a role in supplying.

이러한 서브 개스킷 공급장치(500)는 웹(web) 형태의 서브 개스킷(10)을 공정으로 풀어 공급하는 언와인더(510)와, 공정라인 상에 배치되고 언와인더(510)에서 풀리는 서브 개스킷(10)을 가이드하는 복수 개의 가이드 롤러(520)를 포함한다.This sub gasket supply device 500 includes an unwinder 510 that unwinds and supplies the web-shaped sub gasket 10 to the process, and a sub gasket disposed on the process line and unwinded from the unwinder 510. It includes a plurality of guide rollers 520 that guide (10).

물론, 가이드 롤러(520) 외에도 서브 개스킷(10)을 잡고 당기는 구동 롤러(미도시), 서브 개스킷(10)의 사행을 저지시키는 사행 저지부(미도시), 서브 개스킷(10)의 풀림량을 감지하는 감지기(미도시) 등이 서브 개스킷 공급장치(500)에 더 갖춰질 수도 있는데, 이에 대해서는 생략한다.Of course, in addition to the guide roller 520, there is a drive roller (not shown) that holds and pulls the sub gasket 10, a meander stopper (not shown) that prevents the meandering of the sub gasket 10, and a loosening amount of the sub gasket 10. The sub gasket supply device 500 may be further equipped with a sensor (not shown) to detect the gasket, but details about this will be omitted.

개스킷 홀 형성장치(100)는 도 5 내지 도 7을 참조하면, 서브 개스킷 공급장치(500)와 프리 택 장치(200) 사이에 배치되며, 서브 개스킷(10) 상에 홀(11, hole) 형성하는 역할을 한다. 개스킷 홀 형성장치(100)는 일종의 펀치 구조일 수 있다. 서브 개스킷(10) 상에 형성된 홀(11)을 통해 음극층, 전해질층 및 양극층이 본딩되어 하나의 어셈블리(20)를 이룰 수 있다.Referring to FIGS. 5 to 7, the gasket hole forming device 100 is disposed between the sub gasket supply device 500 and the pre-tack device 200, and forms a hole 11 on the sub gasket 10. It plays a role. The gasket hole forming device 100 may be a type of punch structure. The cathode layer, electrolyte layer, and anode layer can be bonded through the hole 11 formed on the sub gasket 10 to form one assembly 20.

프리 택 장치(200)와 라미네이션 장치(300)의 설명에 앞서 어셈블리 분리장치(500)에 대해 먼저 알아보면, 어셈블리 분리장치(500)는 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 라미네이션 장치(300)의 공정 후방에 배치되며, 라미네이션이 완료되어 형성된 어셈블리(20)를 분리하는 역할을 한다.Before explaining the pre-tack device 200 and the lamination device 300, let's first look at the assembly separation device 500. The assembly separation device 500 is a device of the lamination device 300 as shown in FIGS. 5 and 6. It is placed at the rear of the process and serves to separate the assembly 20 formed after lamination has been completed.

본 실시예에서 어셈블리 분리장치(400)가 연속된 서브 개스킷(10)을 단위 사이즈로 커팅하는 개스킷 커터(400)로 적용된다. 개스킷 커터(400)에 의해 웹(web) 상의 연속된 서브 개스킷(10)이 하나의 어셈블리(20)와 함께 단위 크기로 커팅될 수 있다.In this embodiment, the assembly separation device 400 is applied as a gasket cutter 400 to cut the continuous sub gasket 10 into unit sizes. By the gasket cutter 400, continuous sub gaskets 10 on a web can be cut into unit sizes together with one assembly 20.

물론, 이러한 개스킷 커터(400)를 사용하지 않고, 즉 웹(web) 상의 연속된 서브 개스킷(10)을 전체 절단하지 않고, 서브 개스킷(10)에서 어셈블리(20)만을 제거할 수도 있는데, 이러한 구조 역시, 어셈블리 분리장치(400)에 포함될 수 있다.Of course, it is possible to remove only the assembly 20 from the sub gasket 10 without using the gasket cutter 400, that is, without cutting the entire continuous sub gasket 10 on the web. This structure Again, it may be included in the assembly separation device 400.

한편, 프리 택 장치(200)는 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 서브 개스킷(10)이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 즉 인라인 공정 상에서 개스킷 홀 형성장치(100)의 공정 후방에 배치되되 음극층과 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 서브 개스킷(10)에 올리고 미리(PRE) 합착하는 역할을 한다. 이때, 전해질층은 음극층과 양극층 중 하나에 미리 합착된 것으로 본다.Meanwhile, as shown in FIGS. 5 and 6, the pre-tack device 200 is disposed on one side of the process line where the sub gasket 10 is supplied, that is, disposed behind the process of the gasket hole forming device 100 in the in-line process. It serves to align each of the cathode and anode layers, place them on the sub gasket 10, and pre-bond them. At this time, the electrolyte layer is considered to have been previously bonded to one of the cathode layer and the anode layer.

그리고, 라미네이션 장치(300)는 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 인라인 공정 상에서 프리 택 장치(200)의 공정 후방에 배치되며, 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 음극층과 양극층을 라미네이션(lamination)하는 역할을 한다.And, as shown in FIGS. 5 and 6, the lamination device 300 is disposed behind the process of the pre-tack device 200 in the in-line process, and laminations the cathode layer and the anode layer with the electrolyte layer interposed therebetween. ) plays a role.

본 실시예에서 라미네이션 장치(300)는 플랫(Flat) 타입으로 음극층과 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치(300)이다. 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거침으로써 비로소 어셈블리(20)가 완성된다.In this embodiment, the lamination device 300 is a flat type flat-to-flat lamination device 300 that laminates the cathode layer and the anode layer while pressing them. The assembly 20 is finally completed by passing through the flat-to-flat lamination device 300.

이처럼 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템에는 종래와 달리 프리 택 장치(200)와 라미네이션 장치(300)가 적용되는데 이들 장치(200,300)의 적용으로 인해 음극층, 전해질층, 양극층 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있다.In this way, unlike the prior art, the fuel cell manufacturing system according to this embodiment uses the pre-tack device 200 and the lamination device 300. Due to the application of these devices 200 and 300, the fuel cell manufacturing system according to this embodiment is used during the cementation process between the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer. It prevents the cathode and anode layers from being damaged and reduces the positional difference between the cathode and anode layers during the cementation process.

우선, 프리 택 장치(200)에 대해 자세히 살펴본다. 도 5 내지 도 15를 참조하면, 프리 택 장치(200)는 인라인 공정 상에서 개스킷 홀 형성장치(100)의 공정 후방에 배치되되 음극층과 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 서브 개스킷(10)에 올리고 미리(PRE) 합착하는 역할을 한다.First, let's take a closer look at the free tack device 200. 5 to 15, the pre-tack device 200 is disposed behind the process of the gasket hole forming device 100 in the in-line process, and aligns each of the cathode layer and the anode layer to form the sub gasket 10. It plays a role in oligomerization and cementation.

프리 택 장치(200)는 서브 개스킷(10)을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치된다. 한 쌍의 프리 택 장치(200) 중 하나가 음극판을, 다른 하나가 양극판을 프리 택한다는 점에서 대상체만 다를 뿐 구조, 기능은 모두 동일하다. 따라서, 동일한 참조부호를 부여했다.The pre-tack device 200 is arranged in a pair on both sides with the sub gasket 10 in between. In that one of the pair of pre-tack devices 200 pre-tacks the negative plate and the other pre-tacks the positive plate, only the object is different, but the structure and function are all the same. Therefore, the same reference numerals were assigned.

프리 택 장치(200)는 음극층 또는 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(210, Magazine Unit)과, 음극층 또는 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(220, Align Unit)과, 얼라인 유닛(220)에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(230, Trun Turret Unit)을 포함할 수 있다.The pre-tack device 200 includes a magazine unit (210, Magazine Unit) in which the cathode layer or anode layer is laminated and stored, an alignment unit (220, Align Unit) that aligns the cathode layer or anode layer, and an alignment unit. It may include a turn turret unit (230) that transfers the cathode layer or anode layer aligned by 220 to the sub gasket 10 and pre-tacks it.

또한, 본 실시예에서 프리 택 장치(200)는 매거진 유닛(210)과 얼라인 유닛(220) 사이에 배치되며, 매거진 유닛(210) 상의 음극층 또는 양극층을 얼라인 유닛(220)으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(201, Transfer Unit)과, 얼라인 유닛(220)과 턴 터렛 유닛(230) 사이에 배치되며, 얼라인 유닛(220) 상의 음극층 또는 양극층을 턴 터렛 유닛(230)으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(202, Transfer Unit)을 더 포함한다.Additionally, in this embodiment, the pre-tack device 200 is disposed between the magazine unit 210 and the alignment unit 220, and transfers the cathode layer or anode layer on the magazine unit 210 to the alignment unit 220. It is disposed between the first transfer unit 201 (Transfer Unit), the alignment unit 220, and the turn turret unit 230, and turns the cathode layer or anode layer on the align unit 220 into the turn turret unit 230. It further includes a second transfer unit (202, Transfer Unit) that transfers to.

제1 트랜스퍼 유닛(201)은 배큠 척(Vacuum Chuck) 등을 이용하여 음극층 또는 양극층을 당겨 매거진 유닛(210)으로부터 분리시키고, 상측 이동, 좌측 이동을 통해 음극층 또는 양극층을 얼라인 유닛(220)의 얼라인 스테이지(221) 위에 오게 하고, 언척킹(Unchucking) 공정을 통해 음극층 또는 양극층을 얼라인 스테이지(221) 상에 로딩시킬 수 있다. 제2 트랜스퍼 유닛(202) 역시, 제1 트랜스퍼 유닛(201)과 동일한 동작을 한다.The first transfer unit 201 is a unit that pulls the cathode layer or anode layer using a vacuum chuck, etc. to separate it from the magazine unit 210, and aligns the cathode layer or anode layer by moving upward and to the left. It is placed on the align stage 221 of (220), and the cathode layer or anode layer can be loaded on the align stage 221 through an unchucking process. The second transfer unit 202 also operates in the same manner as the first transfer unit 201.

구성들에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 매거진 유닛(210)은 음극층 또는 양극층이 적층되어 보관되는 장소를 이룬다. 결국, 본 실시예의 경우, 낱장의 음극층 또는 양극층을 적용하고 있는데, 도면과 달리 음극층 또는 양극층은 낱장이 아닌 웹(web) 형태로 제공된 후, 커팅될 수도 있다.Looking at the configurations in more detail, the magazine unit 210 forms a place where the cathode layer or the anode layer is stacked and stored. Ultimately, in the case of this embodiment, a single sheet of cathode or anode layer is applied, but unlike the drawing, the cathode or anode layer may be provided in the form of a web rather than a sheet and then cut.

얼라인 유닛(220)은 제1 트랜스퍼 유닛(201)을 통해 매거진 유닛(210)에서 전달된 음극층 또는 양극층을 얼라인하는 수단이다.The alignment unit 220 is a means for aligning the cathode layer or anode layer transferred from the magazine unit 210 through the first transfer unit 201.

이러한 얼라인 유닛(220)은 음극층 또는 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(221, Align Stage)와, 얼라인 스테이지(221) 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(222, Camera)를 포함한다.This alignment unit 220 controls the alignment stage 221 (Align Stage) on which the cathode layer or anode layer is loaded and aligned, and the alignment position of the cathode layer or anode layer loaded on the align stage 221. Includes a camera that takes pictures (222, Camera).

얼라인 스테이지(221)는 평면좌표상에서 얼라인이 가능한 장치를 포함한다. 이에, 제1 트랜스퍼 유닛(201)이 매거진 유닛(210)에서 음극층 또는 양극층을 얼라인 스테이지(221)에 로딩시키면 카메라(222)가 얼라임 마크를 촬영하고, 이의 정보를 토대로 얼라인 스테이지(221)가 구동함으로써 음극층 또는 양극층의 정위치가 결정된다. 그러면, 제2 트랜스퍼 유닛(202)이 얼라인 완료된 음극층 또는 양극층을 그대로 집어 턴 터렛 유닛(230)으로 전달만 하면 되기 때문에 공정이 편리할뿐더러 얼라인이 틀어질 우려가 전혀 없다.The alignment stage 221 includes a device capable of alignment in plane coordinates. Accordingly, when the first transfer unit 201 loads the cathode layer or the anode layer from the magazine unit 210 onto the align stage 221, the camera 222 photographs the alignment mark, and based on this information, the align stage By driving 221, the correct position of the cathode layer or the anode layer is determined. Then, since the second transfer unit 202 simply picks up the aligned cathode layer or anode layer and transfers it to the turn turret unit 230, the process is convenient and there is no concern about misalignment.

턴 터렛 유닛(230)은 제2 트랜스퍼 유닛(202)을 통해 얼라인 유닛(220)에서 전달된 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 역할을 한다.The turn turret unit 230 transfers the cathode layer or anode layer transferred from the alignment unit 220 through the second transfer unit 202 to the sub gasket 10 and serves to pre-tack.

턴 터렛 유닛(230)은 유닛 바디(240)와, 음극층 또는 양극층이 로딩되고 서브 개스킷(10) 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부(250)와, 유닛 바디(240)와 히팅 로딩부(250)에 연결되며, 히팅 로딩부(250)를 가압하는 로딩 가압부(260)를 포함할 수 있다.The turn turret unit 230 includes a unit body 240, a heating loading part 250 that forms a place where the cathode layer or anode layer is loaded and heated while being pressed toward the sub gasket 10, the unit body 240, and a heating unit 230. It is connected to the loading unit 250 and may include a loading pressing unit 260 that pressurizes the heating loading unit 250.

이러한 턴 터렛 유닛(230)은 일종의 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)이며, 히팅 로딩부(250)에 올려진 음극층 또는 양극층, 예컨대 음극층을 서브 개스킷(10)으로 전달해서 프리 택하는 역할을 한다. 즉 히팅 로딩부(250)에 음극층이 올려지면 히팅 로딩부(250)의 스테이지 플레이트(251)에 있는 배큠홀(252, vacuum hole, 또는 배큠 척)을 이용해서 음극층을 척킹(Chucking)한 후, 180도 턴(Trun)해서 해당 음극층이 서브 개스킷(10)과 마주볼 수 있도록 한다. 히팅 로딩부(250)는 로딩 가압부(260)의 작용으로 음극층과 서브 개스킷(10)이 붙을 수 있게끔 한다. 이때, 히팅 로딩부(250)에 제1 히팅 엘리먼트(253, heating element), 예컨대 쉬스 타입 히터(Sheath Type Heater)가 내장됨에 따라 열이 음극층과 서브 개스킷(10)에 전달되게 하며, 이러한 가압력과 열에 의해 프리 택(PRE tack)되게 한다.This turn turret unit 230 is a type of transfer unit, and serves to transfer the cathode layer or anode layer, for example, the cathode layer placed on the heating loading unit 250, to the sub gasket 10 and pre-tick it. . That is, when the cathode layer is placed on the heating loading part 250, the cathode layer is chucking using the vacuum hole (252, vacuum hole, or vacuum chuck) in the stage plate 251 of the heating loading part 250. Afterwards, turn (Trun) 180 degrees so that the cathode layer faces the sub gasket (10). The heating loading part 250 allows the cathode layer and the sub gasket 10 to adhere to each other through the action of the loading pressurizing part 260. At this time, as the first heating element 253, for example, a sheath type heater, is built into the heating loading unit 250, heat is transferred to the cathode layer and the sub gasket 10, and this pressing force It causes pre-tack by overheating.

본 실시예에서 히팅 로딩부(250)가 유닛 바디(240)의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 마련된다. 이에 하나의 히팅 로딩부(250)에서 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택하는 동안 다른 히팅 로딩부(250)에 작업 대상의 음극층 또는 양극층이 새롭게 전달될 수 있다. 따라서, 택트 타임을 감소시켜 생산성을 높일 수 있다.In this embodiment, a pair of heating loading units 250 are provided symmetrically on both sides of the unit body 240. Accordingly, while the cathode layer or anode layer is transferred to the sub gasket 10 from one heating loading unit 250 and pre-tapped, the cathode layer or anode layer to be worked on can be newly transferred to the other heating loading unit 250. . Therefore, productivity can be increased by reducing the tact time.

히팅 로딩부(250)에 대해 좀 더 자세히 알아보면, 히팅 로딩부(250)는 음극층 또는 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(252, vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트(251)와, 스테이지 플레이트(251) 내에 마련되며, 스테이지 플레이트(251)를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(253, heating element)와, 로딩 가압부(260)와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트(254)와, 스테이지 플레이트(251) 및 제1 단열 플레이트(254)를 연결하는 제1 연결 플레이트(255)를 포함할 수 있다.Looking at the heating loading unit 250 in more detail, the heating loading unit 250 includes a stage plate 251 on which a cathode layer or an anode layer is loaded and a plurality of vacuum holes 252 are formed, and a stage A first heating element 253 is provided in the plate 251 and heats the stage plate 251, and a first insulating plate 254 connected to the loading pressurization unit 260 and providing an insulating function. , It may include a first connection plate 255 connecting the stage plate 251 and the first insulation plate 254.

스테이지 플레이트(251)에 배큠홀(252)이 형성되기 때문에 흔들림 없이 음극층 또는 양극층이 스테이지 플레이트(251)의 로딩면에 로딩될 수 있다.Since the vacuum hole 252 is formed in the stage plate 251, the cathode layer or the anode layer can be loaded on the loading surface of the stage plate 251 without shaking.

로딩 가압부(260)는 유닛 바디(240) 내에 마련되는 실린더(261)와, 히팅 로딩부(250)를 지지하는 로딩 지지부(262)와, 실린더(261)와 로딩 지지부(262)에 연결되며, 실린더(261)의 작용으로 로딩 지지부(262)를 가압하는 가압 샤프트(263)를 포함할 수 있다.The loading pressurizing unit 260 is connected to a cylinder 261 provided in the unit body 240, a loading support unit 262 supporting the heating loading unit 250, and the cylinder 261 and the loading support unit 262. , It may include a pressing shaft 263 that pressurizes the loading supporter 262 by the action of the cylinder 261.

참고로, 도 8 내지 도 12에서는 프리 택 장치(200)가 음극층 또는 양극층을 순차적으로 이동시키는 것으로 도시했지만, 유닛별 동작이 동시에 진행될 수도 있다. 이럴 경우, 택트 타임이 더욱 단축되어 생산성 향상에 이바지할 수 있다.For reference, in FIGS. 8 to 12, the pre-tack device 200 is shown as moving the cathode layer or the anode layer sequentially, but operations for each unit may be performed simultaneously. In this case, the takt time can be further shortened, contributing to improved productivity.

다음으로, 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 앞서 기술한 것처럼 플랫(Flat) 타입으로 음극층과 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 역할을 한다. 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거침으로써 비로소 어셈블리(20)가 완성된다.Next, the flat-to-flat lamination device 300 is a flat type, as described above, and serves to laminate the cathode layer and the anode layer by pressing them. The assembly 20 is finally completed by passing through the flat-to-flat lamination device 300.

이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 프리 택 장치(200)를 통해 서브 개스킷(10) 상에서 붙여진 음극층과 양극층 각각의 외면에 열과 압력을 가해 음극층과 양극층 각각의 안쪽면을 붙이고, 즉 음극층 안쪽면에서 테두리 쪽과 서브 개스킷(10)의 상면을 붙이는 한편, 양극층 안쪽면에서 테두리 쪽과 서브 개스킷(10)의 하면을 붙인다. 물론, 서브 개스킷(10)을 기준으로 해서 음극층과 양극층이 배치위치는 도면과 달리 반대가 될 수도 있다.This flat-to-flat lamination device 300 applies heat and pressure to the outer surfaces of each of the cathode and anode layers attached on the sub gasket 10 through the free tack device 200 to attach the inner surfaces of each of the cathode and anode layers, That is, the edge side of the inner surface of the cathode layer and the upper surface of the sub gasket (10) are attached, while the edge side and the lower surface of the sub gasket (10) are attached to the inner surface of the anode layer. Of course, the arrangement positions of the cathode layer and the anode layer based on the sub gasket 10 may be opposite to those shown in the drawing.

본 실시예에 적용되는 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 종전의 롤러(Roller) 타입(Type)이 아닌 핫 프레스 플레이트 타입(Hot Press Plate Type)이기 때문에, 합착공정 중 음극층과 양극층의 파손을 막을 수 있음은 물론 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있다.Since the flat-to-flat lamination device 300 applied in this embodiment is a hot press plate type rather than the conventional roller type, damage to the cathode layer and anode layer during the cementation process is possible. Not only can it prevent this, but it can also reduce the positional difference between the cathode layer and the anode layer during the cementation process.

이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 도 5 및 도 6 그리고, 도 16 내지 도 21에 도시된 것처럼 서브 개스킷(10)을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치될 수 있다. 한 쌍의 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 작업 대상체가 음극층과 양극층일 뿐 그 구조와 기능, 역할은 동일하다.These flat-to-flat lamination devices 300 may be arranged as a pair on both sides with the sub gasket 10 in between, as shown in FIGS. 5 and 6 and FIGS. 16 to 21. A pair of flat-to-flat lamination devices 300 have the same structure, function, and role, except that the working objects are a cathode layer and an anode layer.

이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 음극층 또는 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트(310)와, 히팅 플레이트(310) 내에 마련되며, 히팅 플레이트(310)를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(320, heating element)와, 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트(330)와, 히팅 플레이트(310) 및 제2 단열 플레이트(330)를 연결하는 제2 연결 플레이트(340)와, 제2 단열 플레이트(330)에 연결되며, 히팅 플레이트(310)를 가압하는 플레이트 가압부(350)를 포함할 수 있다. 플레이트 가압부(350)는 실린더 등으로 적용될 수 있다.This flat-to-flat lamination device 300 includes a heating plate 310 that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat, a second heating element 320 provided in the heating plate 310, and a second heating element 320 that heats the heating plate 310. a heating element), a second insulation plate 330 that provides an insulation function, a second connection plate 340 connecting the heating plate 310 and the second insulation plate 330, and a second insulation plate 330 ) and may include a plate pressing unit 350 that pressurizes the heating plate 310. The plate pressing unit 350 may be applied as a cylinder or the like.

이에, 도 17처럼 프리 택 장치(200)의 작용으로 음극층과 양극층이 프리 택된 상태에서 도 18 내지 도 20처럼 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거쳐 라미네이션됨으로써 도 21처럼 어셈블리(20)로 만들어질 수 있으며, 이후에는 어셈블리 분리장치(400)를 통해 분리되는 공정을 진행할 수 있다.Accordingly, in a state where the cathode layer and the anode layer are pre-tacked by the action of the pre-tack device 200 as shown in FIG. 17, they are laminated through the flat-to-flat lamination device 300 as shown in FIGS. 18 to 20 to form the assembly 20 as shown in FIG. 21. It can be made, and then the separation process can be performed through the assembly separation device 400.

이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 음극층, 전해질층, 양극층 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있게 된다.According to this embodiment, which operates with the structure described above, the cathode layer and the anode layer are prevented from being damaged during the bonding process between the cathode layer, the electrolyte layer, and the anode layer, and the positional deviation of the cathode layer and the anode layer between the bonding processes is prevented. can be reduced.

도 22는 턴 터렛 유닛의 변형 실시예이다.Figure 22 is a modified embodiment of a turn turret unit.

이 도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 턴 터렛 유닛(230a) 역시, 유닛 바디(240)와, 음극층 또는 양극층이 로딩되고 서브 개스킷(10) 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부(250)와, 유닛 바디(240)와 히팅 로딩부(250)에 연결되며, 히팅 로딩부(250)를 가압하는 로딩 가압부(260)를 포함할 수 있다. 이들의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.Referring to this drawing, the turn turret unit 230a applied to this embodiment also has a heating loading unit that forms a place where the unit body 240 and the cathode layer or anode layer are loaded and heated while being pressed toward the sub gasket 10. It is connected to the unit 250, the unit body 240, and the heating loading unit 250, and may include a loading pressurizing unit 260 that pressurizes the heating loading unit 250. Their structure, function, and role are the same as the above-described embodiment. Therefore, avoid duplicate explanations.

한편, 본 실시예에서 음극층 또는 양극층이 로딩되는 히팅 로딩부(250)의 로딩면에 복수 개의 돌기부(251a)가 더 형성된다.Meanwhile, in this embodiment, a plurality of protrusions 251a are further formed on the loading surface of the heating loading part 250 where the cathode layer or the anode layer is loaded.

돌기부(251a)는 효율적으로 음극층 또는 양극층에 전달되는 압력을 증가시키는 구조이다. 압력은 접촉 면적에 반비례하므로, 접촉 면적을 줄여 국부적 압력을 증가 시킬 수 있도록 한 것이 돌기부(251a) 구조이다. 국부적으로 압력을 증가시키되, 중요한 부분, 즉 테두리 부분은 본딩(bonding)되도록 할 수 있다. The protrusion 251a is a structure that efficiently increases the pressure transmitted to the cathode layer or the anode layer. Since pressure is inversely proportional to the contact area, the structure of the protrusion 251a is designed to increase the local pressure by reducing the contact area. The pressure can be increased locally, but the important part, that is, the border part, can be bonded.

도 23은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 변형 실시예이다.Figure 23 is a modified example of a flat-to-flat lamination device.

이 도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300a) 역시, 음극층 또는 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트(310)와, 히팅 플레이트(310) 내에 마련되며, 히팅 플레이트(310)를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(320, heating element)와, 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트(330)와, 히팅 플레이트(310) 및 제2 단열 플레이트(330)를 연결하는 제2 연결 플레이트(340)와, 제2 단열 플레이트(330)에 연결되며, 히팅 플레이트(310)를 가압하는 플레이트 가압부(350)를 포함할 수 있다. 이들의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.Referring to this drawing, the flat-to-flat lamination device 300a applied to this embodiment is also provided within the heating plate 310, a heating plate 310 that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat, and a heating plate ( A second heating element 320 that heats the 310), a second insulating plate 330 that provides an insulating function, and a second connection connecting the heating plate 310 and the second insulating plate 330. It may include a plate 340 and a plate pressing part 350 that is connected to the second insulating plate 330 and presses the heating plate 310. Their structure, function, and role are the same as the above-described embodiment. Therefore, avoid duplicate explanations.

한편, 본 실시예에서 히팅 플레이트(310)의 노출면에는 쿠션층(360)이 마련된다. 히팅 플레이트(310) 상면의 쿠션층(360)은 음극층 또는 양극층에 고른 압력이 인가될 수 있게 하는 수단이다.Meanwhile, in this embodiment, a cushion layer 360 is provided on the exposed surface of the heating plate 310. The cushion layer 360 on the upper surface of the heating plate 310 is a means to apply even pressure to the cathode layer or the anode layer.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.

10 : 서브 개스킷 11 : 홀(hole)
100 : 개스킷 홀 형성장치 200 : 프리 택 장치
201 : 제1 트랜스퍼 유닛 202 : 제2 트랜스퍼 유닛
210 : 매거진 유닛 220 : 얼라인 유닛
221 : 얼라인 스테이지 222 : 카메라
230 : 턴 터렛 유닛 240 : 유닛 바디
250 : 히팅 로딩부 251 : 스테이지 플레이트
252 : 배큠홀 253 : 제1 히팅 엘리먼트
254 : 제1 단열 플레이트 255 : 제1 연결 플레이트
260 : 로딩 가압부 261 : 실린더
262 : 로딩 지지부 263 : 가압 샤프트
300 : 플랫 투 플랫 라미네이션 장치 310 : 히팅 플레이트
320 : 제2 히팅 엘리먼트 330 : 제2 단열 플레이트
340 : 제2 연결 플레이트 350 : 플레이트 가압부
400 : 어셈블리 분리장치 500 : 서브 개스킷 공급장치
10: sub gasket 11: hole
100: Gasket hole forming device 200: Free tack device
201: first transfer unit 202: second transfer unit
210: Magazine unit 220: Align unit
221: Align Stage 222: Camera
230: Turn turret unit 240: Unit body
250: Heating loading unit 251: Stage plate
252: Vacuum hole 253: First heating element
254: first insulation plate 255: first connection plate
260: loading pressurization unit 261: cylinder
262: loading support 263: pressurizing shaft
300: Flat-to-flat lamination device 310: Heating plate
320: second heating element 330: second insulation plate
340: second connection plate 350: plate pressing portion
400: Assembly separation device 500: Sub gasket supply device

Claims (21)

음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer) 및 양극층(Cathode Layer)의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(Sub gasket)을 공정으로 공급하는 서브 개스킷 공급장치; 및
상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 상기 음극층과 상기 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 상기 서브 개스킷에 올리고 미리(PRE) 합착하는 프리 택(PRE Tack) 장치를 포함하며,
상기 프리 택 장치는,
상기 음극층 또는 상기 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(Align Unit);
유닛 바디와, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 상기 서브 개스킷 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부와, 상기 유닛 바디와 상기 히팅 로딩부에 연결되며, 상기 히팅 로딩부를 가압하는 로딩 가압부를 구비하며, 상기 얼라인 유닛에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 상기 서브 개스킷으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(Trun Turret Unit); 및
상기 얼라인 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(Magazine Unit)을 포함하며,
상기 히팅 로딩부는,
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트;
상기 스테이지 플레이트 내에 마련되며, 상기 스테이지 플레이트를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(heating element);
상기 로딩 가압부와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트; 및
상기 스테이지 플레이트와 상기 제1 단열 플레이트를 연결하는 제1 연결 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
Sub gasket supply that supplies sub gaskets to the process for manufacturing an assembly that is formed as one body by cementing the anode layer, electrolyte layer, and cathode layer. Device; and
It is disposed on one side of the process line where the sub gasket is supplied, and includes a PRE Tack device that aligns each of the cathode layer and the anode layer, places it on the sub gasket, and pre-bonds it,
The free tack device,
An Align Unit that aligns the cathode layer or the anode layer;
A unit body, a heating loading part forming a place where the cathode layer or the anode layer is loaded and heated while being pressed toward the sub gasket, and a loading pressure connected to the unit body and the heating loading part and pressing the heating loading part. A turn turret unit having a unit and transferring the cathode layer or anode layer aligned by the alignment unit to the sub gasket and pre-tacking it; and
It is disposed in front of the process of the alignment unit and includes a magazine unit in which the cathode layer or the anode layer is stacked and stored,
The heating loading unit,
a stage plate on which the cathode layer or the anode layer is loaded and on which a plurality of vacuum holes are formed;
a first heating element provided within the stage plate and heating the stage plate;
A first insulating plate connected to the loading pressurization unit and providing an insulating function; and
A fuel cell manufacturing system comprising a first connection plate connecting the stage plate and the first insulation plate.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프리 택 장치는,
상기 매거진 유닛과 상기 얼라인 유닛 사이에 배치되며, 상기 매거진 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 얼라인 유닛으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit); 및
상기 얼라인 유닛과 상기 턴 터렛 유닛 사이에 배치되며, 상기 얼라인 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 턴 터렛 유닛으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
The free tack device,
a first transfer unit disposed between the magazine unit and the alignment unit and transferring the cathode layer or anode layer on the magazine unit to the alignment unit; and
A fuel cell disposed between the align unit and the turn turret unit and further comprising a second transfer unit that transfers the cathode layer or the anode layer on the align unit to the turn turret unit. Manufacturing system.
제1항에 있어서,
상기 얼라인 유닛은,
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(Align Stage); 및
상기 얼라인 스테이지 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(Camera)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
The alignment unit is,
An Align Stage where the cathode layer or the anode layer is loaded and aligned; and
A fuel cell manufacturing system comprising a camera that photographs the alignment position of the cathode layer or anode layer loaded on the alignment stage.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 히팅 로딩부가 상기 유닛 바디의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 마련되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
A fuel cell manufacturing system, characterized in that the heating loading portion is provided in a pair symmetrically on both sides of the unit body.
제1항에 있어서,
상기 로딩 가압부는,
상기 유닛 바디 내에 마련되는 실린더;
상기 히팅 로딩부를 지지하는 로딩 지지부; 및
상기 실린더와 상기 로딩 지지부에 연결되며, 상기 실린더의 작용으로 상기 로딩 지지부를 가압하는 가압 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
The loading pressurization unit,
A cylinder provided within the unit body;
a loading support unit supporting the heating loading unit; and
A fuel cell manufacturing system comprising a pressurizing shaft connected to the cylinder and the loading support unit and pressurizing the loading support unit by the action of the cylinder.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되는 상기 히팅 로딩부의 로딩면에 복수 개의 돌기부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
A fuel cell manufacturing system, characterized in that a plurality of protrusions are further formed on the loading surface of the heating loading part where the cathode layer or the anode layer is loaded.
제1항에 있어서,
상기 프리 택 장치는 상기 서브 개스킷을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
A fuel cell manufacturing system, wherein the pre-tack devices are arranged in pairs on both sides with the sub gasket in between.
제1항에 있어서,
상기 프리 택 장치의 공정 후방에 배치되며, 상기 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 상기 음극층과 상기 양극층을 라미네이션(lamination)하는 라미네이션 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
The fuel cell manufacturing system is disposed behind the process of the pre-tack device and further includes a lamination device for lamination of the cathode layer and the anode layer with the electrolyte layer interposed therebetween.
제13항에 있어서,
상기 라미네이션 장치는 플랫(Flat) 타입으로 상기 음극층과 상기 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치인 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 13,
The fuel cell manufacturing system is characterized in that the lamination device is a flat type flat-to-flat lamination device that laminates the cathode layer and the anode layer while pressing them.
제14항에 있어서,
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는,
상기 음극층 또는 상기 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트;
상기 히팅 플레이트 내에 마련되며, 상기 히팅 플레이트를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(heating element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 14,
The flat-to-flat lamination device,
a heating plate that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat;
A fuel cell manufacturing system comprising a second heating element provided within the heating plate and heating the heating plate.
제15항에 있어서,
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는,
단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트;
상기 히팅 플레이트와 상기 제2 단열 플레이트를 연결하는 제2 연결 플레이트; 및
상기 제2 단열 플레이트에 연결되며, 상기 히팅 플레이트를 가압하는 플레이트 가압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 15,
The flat-to-flat lamination device,
a second insulating plate providing an insulating function;
a second connection plate connecting the heating plate and the second insulation plate; and
A fuel cell manufacturing system connected to the second insulating plate and further comprising a plate pressurizing unit that pressurizes the heating plate.
제15항에 있어서,
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는,
상기 히팅 플레이트의 노출면에 마련되는 쿠션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 15,
The flat-to-flat lamination device,
A fuel cell manufacturing system further comprising a cushion layer provided on an exposed surface of the heating plate.
제14항에 있어서,
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는 상기 서브 개스킷을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 14,
The fuel cell manufacturing system is characterized in that the flat-to-flat lamination device is arranged in a pair on both sides with the sub gasket in between.
제13항에 있어서,
상기 라미네이션 장치의 공정 후방에 배치되며, 라미네이션이 완료되어 형성된 어셈블리를 분리하는 어셈블리 분리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 13,
The fuel cell manufacturing system is disposed behind the process of the lamination device and further includes an assembly separation device that separates the assembly formed after lamination is completed.
제19항에 있어서,
상기 어셈블리 분리장치가 연속된 서브 개스킷을 단위 사이즈로 커팅하는 개스킷 커터인 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to clause 19,
A fuel cell manufacturing system, wherein the assembly separation device is a gasket cutter that cuts continuous sub gaskets into unit sizes.
제1항에 있어서,
상기 서브 개스킷 공급장치와 상기 프리 택 장치 사이에 배치되며, 상기 서브 개스킷 상에 홀(hole) 형성하는 개스킷 홀 형성장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.
According to paragraph 1,
The fuel cell manufacturing system is disposed between the sub-gasket supply device and the pre-tack device and further includes a gasket hole forming device that forms a hole on the sub-gasket.
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