(57)【要約】【課題】  より少ない空間を占め、工程時間を短縮させることができる燃料電池スタック積層システム及びその方法を提供する。【解決手段】  本発明は、分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層システムにおいて、前記分離板を連続的に供給する分離板供給ユニット、前記ＭＥＡを連続的に供給するＭＥＡ供給ユニット、その上面に、前記分離板と前記ＭＥＡが順に積層され、その積層に対応して、上下に移動するように形成された積層ユニット、及び、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットから前記分離板及び前記ＭＥＡの供給を受けて、前記積層ユニットに順次連続的に位置させる移送ユニット、を含むことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層システムにおいて、
前記分離板を連続的に供給する分離板供給ユニット、
ＭＥＡを連続的に供給するＭＥＡ供給ユニット、
その上面に、前記分離板と前記ＭＥＡが順に積層され、その積層に対応して、上下に移動するように形成された積層ユニット、及び
前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットから前記分離板及び前記ＭＥＡの供給を受けて、前記積層ユニットに順次連続的に位置させる移送ユニット、
を含むことを特徴とする燃料電池スタック積層システム。
【請求項２】
前記分離板供給ユニットは、
前記分離板を一時的に貯蔵する第１パレット、及び
前記分離板が前記移送ユニットに移動するように作動する少なくとも一つの第１ローラー、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項３】
前記ＭＥＡ供給ユニットは、前記ＭＥＡを一時的に貯蔵する第２パレット、及び
前記ＭＥＡが前記移送ユニットに移動するように作動する少なくとも一つの第２ローラー、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項４】
前記第１ローラーは、
フッ素系ゴムでコーティングされた第３ローラー、及び、
鋼鉄材質で形成された表面を有する第４ローラー、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項５】
前記第２ローラーは、フッ素系ゴムでコーティングされた第５ローラーを含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項６】
前記積層ユニットは、
前記分離板およびＭＥＡが位置するプレート、
前記プレートが上下に移動するように作動する第１サーボモーター、及び、
前記プレートと前記第１サーボモーターとを連結するロッド、を含み、
前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットに対して設定された角度で傾いて位置することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項７】
前記移送ユニットは、
前記分離板及び前記ＭＥＡを、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットから伝達されるマガジン、
前記マガジンが、前記分離板及び前記ＭＥＡを前記積層ユニットに伝達するように動力を発生させる第２サーボモーター、及び、
前記第２サーボモーターから動力の伝達を受けて、前記マガジンに伝達する少なくとも一つのローラー、を含み、
前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットに対して設定された角度で傾いて位置することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項８】
前記少なくとも一つのローラーは、
前記マガジンを支持する第６ローラー、第７ローラー、及び第８ローラーを含み、
第６ローラーと第７ローラー及び第７ローラーと第８ローラーが形成する直線は、垂直線と各々設定された角度を形成することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項９】
前記移送ユニットは、少なくとも一つの駆動軸をさらに含み、前記少なくとも一つの駆動軸は互いに同期化されることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池スタック積層システム。
【請求項１０】
分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層方法において、
分離板を積層する段階、
マガジンを、設定されたピッチの分だけ移動させる段階、
積層ユニットのプレートを、設定されたピッチの分だけ下降させる段階、
ＭＥＡを積層する段階、及び、
前記分離板及びＭＥＡが設定された層の分だけ積層されたか否かを判断する段階、
を含むことを特徴とする燃料電池スタック積層方法。
【請求項１１】
前記分離板及びＭＥＡが設定された層の分だけ積層された場合、積層されたスタックを取り出す段階、
集電板をローディングする段階、及び、
前記プレートを初期位置に上昇させる段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池スタック積層方法。
【請求項１２】
前記分離板及びＭＥＡが、設定された層の分だけ積層されていない場合、
前記分離板を積層する段階を遂行することを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池スタック積層方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック積層システム及びその方法に係り、より詳しくは、燃料電池スタックの単位電池が含む膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）及び分離板を連続的に積層することができる燃料電池スタック積層システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、酸化電極での酸化反応及び還元電極での還元反応を利用して、電力を生成する。
燃料電池の酸化電極及び還元電極に関しては、当業者に自明なことであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
通常、燃料電池スタックは、複数の単位電池（ｕｎｉｔ  ｃｅｌｌ）が積層されて形成される。
このような単位電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ）及び分離板が順に積層されて形成される。
【０００３】
従来技術では、分離板とＭＥＡは、ロボットを利用して、一つずつ順に積層されていた。
しかし、従来技術による燃料電池スタック積層システム及びその方法によると、燃料電池スタック積層システムが広い空間を占めるという問題があった。
また、ロボットを利用して分離板とＭＥＡが一つずつ積層されるため、作業時間が長いという問題があった。
【特許文献１】特開２００６−１６４８８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、より少ない空間を占め、工程時間を短縮させることができる燃料電池スタック積層システム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層システムにおいて、前記分離板を連続的に供給する分離板供給ユニット、前記ＭＥＡを連続的に供給するＭＥＡ供給ユニット、その上面に、前記分離板と前記ＭＥＡが順に積層され、その積層に対応して、上下に移動するように形成された積層ユニット、及び、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットから前記分離板及び前記ＭＥＡの供給を受けて、前記積層ユニットに順次連続的に位置させる移送ユニット、を含むことを特徴とする。
【０００６】
前記分離板供給ユニットは、前記分離板を一時的に貯蔵する第１パレット、及び、前記分離板が前記移送ユニットに移動するように作動する少なくとも一つの第１ローラー、を含み、前記ＭＥＡ供給ユニットは、前記ＭＥＡを一時的に貯蔵する第２パレット、及び、前記ＭＥＡが前記移送ユニットに移動するように作動する少なくとも一つの第２ローラー、を含むことを特徴とする。
【０００７】
前記第１ローラーは、フッ素系ゴムでコーティングされた第３ローラー、及び、鋼鉄材質で形成された表面を有する第４ローラー、を含み、前記第２ローラーは、フッ素系ゴムでコーティングされた第５ローラーを含むことを特徴とする。
【０００８】
前記積層ユニットは、前記分離板／ＭＥＡが位置するプレート、前記プレートが上下に移動するように作動する第１サーボモーター、及び、前記プレートと前記第１サーボモーターとを連結するロッド、を含み、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットに対して設定された角度で傾いて位置することを特徴とする。
【０００９】
前記移送ユニットは、前記分離板及び前記ＭＥＡを、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットから伝達されるマガジン、前記マガジンが、前記分離板及び前記ＭＥＡを前記積層ユニットに伝達するように動力を発生させる第２サーボモーター、及び、前記第２サーボモーターから動力の伝達を受けて、前記マガジンに伝達する少なくとも一つのローラー、を含み、前記分離板供給ユニット及び前記ＭＥＡ供給ユニットに対して設定された角度で傾いて位置することを特徴とする。
【００１０】
前記少なくとも一つのローラーは、前記マガジンを支持する第６ローラー、第７ローラー、及び第８ローラーを含み、第６ローラーと第７ローラー及び第７ローラーと第８ローラーが形成する直線は、垂直線と各々設定された角度を形成することを特徴とする。
【００１１】
前記移送ユニットは、少なくとも一つの駆動軸をさらに含み、前記少なくとも一つの駆動軸は互いに同期化されることを特徴とする。
【００１２】
分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層方法において、分離板を積層する段階、マガジンを、設定されたピッチの分だけ移動させる段階、積層ユニットのプレートを、設定されたピッチの分だけ下降させる段階、ＭＥＡを積層する段階、及び、前記分離板及びＭＥＡが設定された層の分だけ積層されたか否かを判断する段階、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記分離板及びＭＥＡが設定された層の分だけ積層された場合、積層されたスタックを取り出す段階、集電板をローディングする段階、及び、
前記プレートを初期位置に上昇させる段階、をさらに含み、前記分離板及びＭＥＡが、設定された層の分だけ積層されていない場合、前記分離板を積層する段階を遂行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料積層システムの占有空間が小さく、作業時間を短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照して詳しく説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例による燃料電池スタック積層システムを示す図であり、図２は、図１の‘Ａ’方向を示す図である。
図１及び図２に示す通り、本発明の実施例による分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層システムは、分離板供給ユニット１０１、ＭＥＡ供給ユニット１０３、積層ユニット１０５、及び移送ユニット１０７を含む。
分離板供給ユニット１０１は、分離板１２９を連続的に供給（ｆｅｅｄｉｎｇ）し、ＭＥＡ供給ユニット１０３は、ＭＥＡ１３１を連続的に供給する。
積層ユニット１０５は、その上面に分離板１２９とＭＥＡ１３１が順に積層され、その積層に対応して、上下に移動するように形成される。
【００１７】
移送ユニット１０７は、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニット１０３から分離板１２９及びＭＥＡ１３１の供給を受けて、積層ユニット１０５に順次連続的に位置させる。
図１に示すように、分離板供給ユニット１０１とＭＥＡ供給ユニット１０３が移送ユニット１０７に分離板１２９とＭＥＡ１３１を供給すれば、移送ユニット１０７は、分離板１２９とＭＥＡ１３１を積層ユニット１０５に順次連続的に積層する。
図１に示す矢印は、各構成要素の作動方向を示したものであり、これに関する詳細な内容は後述する。
【００１８】
分離板供給ユニット１０１は、分離板１２９を一時的に貯蔵する第１パレット１０９、及び分離板１２９が移送ユニット１０７に移動するように作動する少なくとも一つの第１ローラー１１０を含む。
即ち、分離板１２９は第１パレット１０９内部に一時的に貯蔵され、第１ローラー１１０によって移送ユニット１０７に移動する。
図１の第１ローラー１１０の周囲に示す矢印は、第１ローラー１１０の回転方向を指示する。
ＭＥＡ供給ユニット１０３はＭＥＡ１３１を一時的に貯蔵する第２パレット１２７及びＭＥＡ１３１が移送ユニット１０７に移動するように作動する少なくとも一つの第２ローラー１２０を含む。
即ち、ＭＥＡ１３１は第２パレット１２７の内部に一時的に貯蔵され、第２ローラー１２０によって、移送ユニット１０７に移動する。
【００１９】
図１の第２ローラー１２０の周囲に示す矢印は、第２ローラー１２０の回転方向を指示する。
第１ローラー１１０は、フッ素系ゴムでコーティングされた第３ローラー１１１、１１３、１１７、及び鋼鉄材質で形成された表面を有する第４ローラー１１５を含む。
第２ローラー１２０は、フッ素系ゴムでコーティングされた第５ローラー１１９、１２１、１２３、１２５を含む。
即ち、ローラーにフッ素系ゴムがコーティングされることによって、ローラー表面の摩耗による汚染が防止される。
【００２０】
積層ユニット１０５は、プレート２０１、第１サーボモーター２０３、及びロッド２０５を含む。
プレート２０１には分離板１２９／ＭＥＡ１３１が位置し、第１サーボモーター２０３は、プレート２０１が上下に移動するように作動する。
ロッド２０５は、プレート２０１と第１サーボモーター２０３とを連結する。
また、積層ユニット１０５は、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニット１０３に対して、設定された角度で傾いて位置する。
設定された角度によって、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が滑りながら、移送ユニット１０７の設定された地点に位置する。
【００２１】
即ち、図２に示す通り、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が移送ユニット１０７から積層ユニット１０５に伝達されると、第１サーボモーター２０３が回転し、ロッド２０５が回転することによって、プレート２０１が一つのピッチの分だけ下降する。
本発明の実施例では、１ピッチは、分離板またはＭＥＡの厚さにされてい。
移送ユニット１０７は、マガジン２０７、第２サーボモーター２１１、及び少なくとも一つのローラー２２０を含む。
マガジン２０７は、分離板１２９及びＭＥＡ１３１を、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニット１０３から伝達され、第２サーボモーター２１１は、マガジン２０７が分離板１２９及びＭＥＡ１３１を積層ユニット１０５に伝達するように、動力を発生させる。
【００２２】
少なくとも一つのローラー２２０は、第２サーボモーター２１１から動力の伝達を受けて、マガジン２０７に伝達する。
また、移送ユニット１０７は、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニット１０３に対して設定された角度で傾いて位置する。
即ち、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニットによってマガジン２０７に位置すれば、マガジン２０７は、第２サーボモーター２１１によって回転することによって、積層ユニット１０５に分離板１２９及びＭＥＡ１３１を伝達する。
少なくとも一つのローラー２２０は、マガジン２０７を支持する第６ローラー２１３、第７ローラー２１５、及び第８ローラー２１７を含み、第６ローラー２１３と第７ローラー２１５及び第７ローラー２１５と第８ローラー２１７が形成する直線は垂直線２２１と各々設定された角度を形成する。
【００２３】
図２に示す通り、第６ローラー２１３と第７ローラー２１５が形成する直線は、垂直線２２１と５°乃至７°で形成され、第７ローラー２１５と第８ローラー２１７が形成する直線は、垂直線２２１と３５°で形成することができるが、これに限定されない。
設定された角度は、分離板１２９とＭＥＡ１３１の大きさ及び燃料電池の容量により、当業者によって変更される。
図２に示すように、第６ローラー２１３と第７ローラー２１５が形成する直線が垂直線２２１と設定された角度を形成することにより、移送ユニット１０７から積層ユニット１０５に分離板１２９及びＭＥＡ１３１が移動できる。
【００２４】
移送ユニット１０７は少なくとも一つの駆動軸２０９をさらに含み、少なくとも一つの駆動軸２０９は互いに同期化される。
したがって、図面上左右に位置した一対の移送ユニット１０７のマガジン２０７の速度が同期化（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）され、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が、積層ユニット１０５に、マガジン２０７の移動に対応して自動的に位置することができる。
したがって、本発明の実施例によれば、分離板供給ユニット１０１及びＭＥＡ供給ユニット１０３によって、分離板１２９とＭＥＡ１３１が連続的に供給され、移送ユニット１０７によって、積層ユニット１０５に、分離板１２９とＭＥＡ１３１が順次連続的に積層されて、作業時間が短縮される。
また、分離板供給ユニット１０１、ＭＥＡ供給ユニット１０３、積層ユニット１０５、及び移送ユニット１０７は多くの空間を占めないため、空間が節約される。
【００２５】
図３は、本発明の実施例による燃料電池スタック積層方法を示す図である。
図３を参照して、本発明の実施例による分離板及び膜電極接合体を含む燃料電池のスタックを積層する燃料電池スタック積層方法について説明する。
まず、分離板１２９が積層ユニット１０５に積層される（Ｓ３１１）。
その後、マガジン２０７が設定されたピッチの分だけ移動し（Ｓ３１３）、積層ユニット１０５のプレート２０１が設定されたピッチの分だけ下降する（Ｓ３１５）。
即ち、分離板１２９がマガジン２０７に移動したので、相当するマガジン２０７の地点には分離板１２９が位置し、マガジン２０７が設定されたピッチの分だけ移動して、ＭＥＡ１３１がマガジン２０７に位置することができる。
【００２６】
設定されたピッチは、マガジン２０７が移動する距離を指示し、これは、燃料電池の容量に応じて、当業者によって変更できる。
その後、ＭＥＡ１３１が積層ユニット１０５に積層され（Ｓ３１７）、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が設定された層の分だけ積層されたか否かが判断される（Ｓ３１９）。
即ち、製造しようとする燃料電池に使用されるスタックで要求される個数の分だけ分離板１２９及びＭＥＡ１３１が積層されたか否かを判断する。
その後、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が設定された層の分だけ積層された場合、積層されたスタックが取り出され（Ｓ３２１）、集電板がローディングされ（Ｓ３２３）、プレート２０１が初期位置に上昇する（Ｓ３２５）。
Ｓ３２１、Ｓ３２３、及びＳ３２５段階は当業者に自明なことであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
Ｓ３１９段階で、分離板１２９及びＭＥＡ１３１が設定された層の分だけ積層されていない場合、分離板１２９を積層する段階（Ｓ３１１）が行われる。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例による燃料電池スタック積層システムを示す図である。
【図２】図１の‘Ａ’方向を示す図である。
【図３】本発明の実施例による燃料電池スタック積層方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  分離板供給ユニット
１０３  ＭＥＡ供給ユニット
１０５  積層ユニット
１０７  移送ユニット
１１０  第１ローラー
１１１、１１３  第３ローラー
１１５  第４ローラー
１１９、１２１、１２３、１２５  第５ローラー
１２０  第２ローラー
１２７  第２パレット
１２９  分離板
１３１  ＭＥＡ
２０１  プレート
２０３  サーボモーター
２０５  ロッド
２０７  マガジン
２０９  駆動軸
２１１  第２サーボモーター
２１３  第６ローラー
２１５  第７ローラー
２１７  第８ローラー
２２０  ローラー
２２１  垂直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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