KR100957369B1 - 연료전지의 공기극 개폐장치 - Google Patents

연료전지의 공기극 개폐장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지의 공기극 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각수 압력을 이용하여, 연료전지 시동 온/오프시 공기극의 입출구를 개폐시킬 수 있도록 함으로써, 열화 현상 방지와 더불어 연료전지의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지의 공기극 개폐장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 연료전지의 공용분배기에 형성된 냉각수 공급라인, 공기공급라인 및 공기배출라인과 각각 일치하도록 냉각수 공급구, 공기공급구 및 공기배출구가 관통 형성된 몸체부와; 상기 몸체부에 내설되어, 연료전지 시스템의 시동 온시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 열어주고, 연료전지 시스템의 시동 오프시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 닫아주는 개폐수단; 상기 개폐수단의 열림 또는 닫힘시 이동을 위해, 상기 몸체부의 내부에 형성된 개폐수단 이송통로; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 연료전지의 공기극 개폐장치를 제공한다.
연료전지, 공기극, 개폐장치, 몸체부, 개폐수단, 개폐수단 이송통로, 공용분배기

Description

연료전지의 공기극 개폐장치{Device for opening and closing cathode of fuel cell}
본 발명은 연료전지의 공기극 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각수 압력을 이용하여, 연료전지 시동 온/오프시 공기극의 입출구를 개폐시킬 수 있도록 함으로써, 열화 현상 방지와 더불어 연료전지의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지의 공기극 개폐장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 수소(H2)와 산소(O2)를 반응시켜 전기 에너지를 생성하는 장치로서, 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly; MEA)를 포함하고 있다.
상기 막-전극 어셈블리는 수소이온(H+)이 전달되는 전해질막(electrolyte membrane)을 사이에 두고, 양측으로 수소(H2)가 공급되는 연료극(anode)과 공기가 공급되는 공기극(cathode)으로 구성되며, 상기 막-전극 어셈블리와 분리판이 순차 적으로 적층된 것을 연료전지 스택이라 한다.
상기 연료전지 스택의 연료극에 수소가, 상기 공기극에 산화제인 공기가 공급되면, 연료극에서는 공급된 수소가 그 촉매층 산화 반응에 의해 수소이온과 전자로 분리되고, 이때 발생된 수소이온은 고분자 전해질막을 통하여 공기극에 공급되고, 상기 전자는 외부 회로를 통해 공기극에 공급된다.
이에, 상기 공기극에서는 공급된 산소와 전자가 만나 촉매층 환원반응에 의해 산소이온이 생성되고, 상기 수소이온과 산소이온이 결합하여 물이 생성되는 원리를 통해 전기를 발생시키게 된다.
이러한 연료전지가 탑재된 차량에 있어서, 시동 오프(Off) 시에는 공기극과 연료극측에 각각 공기와 수소 일부가 정체되는데, 이때 연료극의 수소(H2)가 전해질 막을 통과하여 공기극의 산소와 반응하여 소모되면 연료극은 진공상태를 되고, 이에 그 진공력에 의하여 공기극의 산소(O2)가 다시 전해질 막을 통과하여 연료극에 채워지는 현상이 발생하고 있다.
즉, 연료전지 차량의 시동 오프시, 연료전지에 공기와 수소 공급이 중단되지만, 시동 오프 상태가 장시간 유지되는 경우 연료극에 남아 있던 수소가 전해질 막을 통과하여 공기극으로 넘어가게 되어, 연료극 압력이 공기극 압력에 비해 낮아지게 되고, 결국 입출구가 막혀 있는 연료극에는 음압이 형성되며, 이에 연료극과 공기극의 압력 차이로 인해 공기극에 있던 산소가 연료극으로 확산된다.
이때, 공기극의 입출구는 열려 있는 상태가 되어, 공기극은 항상 대기압 상 태를 유지하게 된다.
이러한 상태에서, 일정 시간이 지난 후에 다시 연료전지 자동차의 시동을 온(On)시키게 되면, 산소(O2)로 채워진 연료극에 수소(H2)가 유입되어 연료전지의 성능 감소를 유발하는 열화 현상이 발생하게 되고, 결국 이 열화 현상은 연료전지의 내구 수명을 단축시키는 문제점을 초래한다.
다시 말해서, 연료전지 자동차의 시동(On)이 이루어지면, 연료극에 수소가 공급되는 동시에 이 수소는 잔존하던 산소와 계면을 형성하게 되어, 공기극에서 국부적으로 전위가 생기고, 결국 공기극 측에 2V 이상의 과전압이 생성되어 공기극의 카본 촉매가 유실 내지 부식되면서 연료전지의 내구성 저하 및 연료전지 성능 감소를 초래하게 된다.
따라서, 이러한 현상을 억제하기 위해 연료전지 시스템 정지후 공기극에 산소유입을 막는 것이 바람직하다.
이러한 점을 감안하여, 종래에는 연료전지 시동 혹은 정지시 연료극측은 솔레노이드 밸브를 적용하여 수소의 공급 및 차단을 도모하고 있으나, 공기극 측은 별도의 개폐장치가 없는 경우가 대부분이며, 간혹 전동식 솔레노이드 밸브, 전동식 스로틀밸브 또는 판형 체크밸브 등을 이용하여 산소를 개폐하는 방식이 채택되고 있다.
그러나, 전동식 솔레노이드 밸브나 전동식 스로틀밸브는 그 부피가 크고 개폐 작동을 위해 별도의 외부 전원이 필요한 단점이 있다.
또한, 공기극 라인 중간에 판형 체크밸브를 적용하는 방식은 공기 유량이 적을 때 개폐 작동이 불완전하고, 압력손실이 큰 단점이 있다.
또한, 이러한 밸브들은 냉시동시 결빙된 얼음으로 인해 밸브가 막히거나 작동이 안될 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지내를 흐르는 냉각수 압력을 이용하여, 연료전지 시스템의 시동 온시 공기극의 입출구를 열어주고, 연료전지 시스템의 시동 오프시 공기극의 입출구를 닫아주어, 연료전지 시스템 오프 및 오프후의 장시간 동안에 공기(산소)가 공기극으로 유입되는 것을 차단해줌으로써, 공기가 연료극으로 확산되는 것을 방지함과 더불어 공기극의 촉매 부식을 방지하여 연료전지의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지의 공기극 개폐장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 연료전지의 공용분배기에 형성된 냉각수 공급라인, 공기공급라인 및 공기배출라인과 각각 일치하도록 냉각수 공급구, 공기공급구 및 공기배출구가 관통 형성된 몸체부와; 상기 몸체부에 내설되어, 연료전지 시스템의 시동 온시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 열어주고, 연료전 지 시스템의 시동 오프시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 닫아주는 개폐수단; 상기 개폐수단의 열림 또는 닫힘시 이동을 위해, 상기 몸체부의 내부에 형성된 개폐수단 이송통로; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 연료전지의 공기극 개폐장치를 제공한다.
바람직한 일 구현예로서, 상기 개폐수단 이송통로는: 상기 몸체부의 냉각수 공급구로부터 연장된 냉각수 유입구와; 상기 냉각수 유입구의 일끝단에서 연장된 수압실린더와; 상기 수압실린더의 일끝단에서 연장된 제1이송통로와; 상기 제1이송통로의 일끝단에서 연장된 에어실린더와; 상기 제1이송통로와 평행을 이루면서, 상기 몸체부의 하단 내부에 그 길이방향을 따라 형성되되, 상기 공기공급구 및 공기배출구를 지나는 위치까지 관통 형성된 제2이송통로; 상기 제1 및 제2이송통로 사이에 형성된 연결체 이송통로; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2이송통로의 일끝단에는 수직통로가 더 연장 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 개폐수단은: 상기 냉각수 유입구에 장착된 밸브와; 상기 수압실린더내에 위치되는 수압피스톤과; 상기 에어실린더내에 위치되는 에어피스톤과; 상기 수압피스톤과 에어피스톤을 연결하면서, 상기 제1이송통로내에 위치되는 제1이송체와; 상기 공기공급구 및 공기배출구를 개폐시킬 수 있도록 상기 제2이송통로내에 위치되는 제2이송체와; 상기 제1 및 제2이송체를 연결하면서 상기 연결체 이송통로내에 위치되는 연결체; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제2이송체의 일측단부에는 상기 공기공급구 및 공기배출구의 열림을 위한 개구가 형성되고, 이 개구의 바로 옆에는 상기 공기공급구 및 공기배출구를 닫아주는 밀폐단이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐단에는 히팅수단이 내재된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히팅수단은 히터코일이 내장된 실리콘 히터인 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
연료전지내를 흐르는 냉각수 압력을 이용하여, 연료전지 시스템의 시동 온시 공기극의 입출구를 열어주고, 연료전지 시스템의 시동 오프시 공기극의 입출구를 닫아주는 본 발명의 공기극 개폐장치에 의거, 연료전지 시스템 오프 및 오프후의 장시간 동안에 공기(산소)가 공기극으로 유입되는 것을 차단해줄 수 있다.
즉, 연료전지 시스템 오프 및 오프후의 장시간 동안, 공기극에 공기가 유입되는 것을 차단함에 따라, 공기가 연료극으로 확산되는 것을 방지함과 더불어 공기극의 촉매 부식을 방지하여 연료전지의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 공기극 개폐장치는 냉각수 압력을 이용하는 방식이므로 개폐를 위한 외부 동력이 필요 없고, 기존 개폐밸브와 달리 공기극의 매니폴드 개구부를 완전 개방하는 방식이므로 공기 유동에 압력손실이 없어 공기블로어의 소모동력이 줄어들고, 전체 시스템 효율을 그대로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 공기극 개폐장치는 기존의 전동식 밸브과 같이 별도의 동력장치나 부착구조물이 없이, 스택의 공용분배기에 모듈화되므로 별도의 공간을 차지 하지 않아 연료전지 시스템 설계시 레이아웃 구성에 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 공기극 개폐장치는 공용분배기에 모듈화되며 장착되므로, 먼지 등의 외부 오염원 접근이 근본적으로 차단되어 내구성에 유리한 장점이 있다.
특히, 본 발명의 공기극 개폐장치에는 공기 흐름라인을 닫아주는 부분에 히팅수단이 포함되어 있기 때문에, 냉시동시 공기공급 및 배출라인의 입출구가 결빙 되어도 밸브 작동이 원할하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 연료전지 스택용 공용분배기에 대하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 공용분배기는 복수개의 연료전지 모듈에 연료전지 반응에 필요한 수소와 공기(산소)를 분배 공급하는 역할을 하는 구성으로서, 그 내부에는 공기공급라인, 공기배출라인, 수소공급라인, 수소배출라인, 냉각수 공급 및 배출라인 등이 소정의 설계 방식에 따라 복잡하게 얽혀서 배열되어 있으며, 이 라인들은 공용분배기내에서 각 연료전지 모듈로 공급되는 반응기체들의 이동경로가 된다.
이러한 기능을 하는 공용분배기에 본 발명에 따른 공기극 개폐장치가 모듈화 되어 장착되며, 그 구성은 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지의 공기극 개폐장치로서, 닫힘 상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 열림 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 개폐장치의 골격이 되는 블럭 타입의 몸체부(10)가 연료전지용 공용분배기(20)에 인접되어 장착되거나, 공용분배기(20)내에 집약적으로 장착된다.
상기 몸체부(10)에는 공용분배기(20)에 형성된 냉각수 공급라인(22), 공기공급라인(24) 및 공기배출라인(26)과 각각 일치하도록 냉각수 공급구(12), 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)가 관통 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 몸체부(10)의 일측에는 수직 절곡된 형태의 냉각수 공급구(12)가 공용분배기(20)의 냉각수 공급라인(22)과 일치되게 관통 형성되고, 그 반대쪽에는 직선형의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)가 공용분배기(20)의 공기공급라인(24) 및 공기배출라인(26)과 일치되게 관통 형성된다.
특히, 상기 몸체부(10)에는 연료전지 시스템의 시동 온시 상기 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 열어주고, 연료전지 시스템의 시동 오프시 상기 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 닫아주는 개폐수단이 설치된다.
또한, 상기 개폐수단의 열림 또는 닫힘시 이동을 위해, 상기 몸체부(10)의 내부에는 개폐수단 이송통로가 형성된다.
여기서, 상기 몸체부내에 형성되는 개폐수단 이송통로의 구조를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 몸체부(10)의 냉각수 공급구(12)로부터 수직 절곡된 형상으로 연장되며 냉각수 유입구(18)가 관통 형성된다.
또한, 상기 몸체부(10)의 내부에서, 상기 냉각수 유입구(18)의 일끝단(도 1 및 도 2를 기준으로 우측끝단)에는 수평을 이루며 연장된 수압실린더(30)가 관통 형성되고, 이 수압실린더(30)의 일끝단에는 제1이송통로(33)가 수평을 이루며 관통 형성된다.
또한, 상기 제1이송통로(33)의 일끝단에는 더 수평으로 연장되며 에어실린더(36)가 관통 형성된다.
특히, 상기 몸체부(10)의 하단 내부, 즉 상기 수압실린더(30)와, 제1이송통로(33)와, 에어실린더(36)의 아래쪽에는 직선형의 제2이송통로(42)가 관통 형성되는데, 이 제2이송통로(42)는 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 지나는 위치까지 관통 형성된다.
이때, 상기 제2이송통로(42)의 일끝단부 즉, 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 지난 위치에는 제2이송통로(42)와 연통되는 수직통로(44)가 더 연장 형성된다.
한편, 상기 제1 및 제2이송통로(33,42) 사이에는 후술하는 연결체(46)의 이동을 위하여 연결체 이송통로(48)가 형성된다.
여기서, 상기 개폐수단 이송통로를 따라 이송하면서 공기공급구 및 공기배출구를 개폐하는 개폐수단을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 냉각수 유입구(18)에 밸브(50)가 장착되는데, 이 밸브(50)는 냉 각수 유입구(18)와 수압실린더(30)간을 연통시키며 열리는 동시에 외기쪽은 닫아주거나, 또는 냉각수 유입구(18)와 수압실린더(30)간을 차단시키며 닫아주는 동시에 외기쪽과 수압실린더(30)간을 연통시키며 열리게 되는 3방향 솔레노이드 밸브(50)로 채택된다.
또한, 상기 수압실린더(30)내에는 냉각수 유입압력(약 0.3barg)에 의하여 제1이송통로(33)쪽으로 이동되거나, 냉각수 유입이 해제되면 에어실린더(36)내의 에어압(약 0.1barg)에 의하여 냉각수 유입구(18)쪽으로 다시 복귀 이동되는 수압피스톤(32)이 내재된다.
또한, 상기 에어실린더(36)내에는 에어피스톤(38)이 위치되는데, 이 에어피스톤(38)은 에어실린더(36)의 내부를 밀폐시키면서 에어실린더(36)의 에어압(내부압력)을 약 0.1barg 정도로 유지시키는 기능을 한다.
다른 실시예로서, 상기 에어실린더(36)내에 에어압을 유지시키지 않고, 스프링과 같은 탄성체를 내재시켜, 에어피스톤(38)이 스프링을 압축시키며 이동하거나, 스프링의 탄성복원력에 의하여 복귀 이동될 수 있다.
이때, 상기 수압피스톤(32)과 에어피스톤(38)을 하나로 연결하는 소정 길이의 제1이송체(34)가 상기 제1이송통로(33)내에 내재된다.
특히, 상기 제2이송통로(42)내에는 상기 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 개폐시킬 수 있는 구조의 제2이송체(40)가 내재되는 바, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제2이송체(40)의 일측단부에는 상기 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)의 열림을 위한 개구(52)가 형성되고, 이 개구(52)의 바로 옆에는 상기 공기 공급구(14) 및 공기배출구(16)를 닫아주는 밀폐단(54)이 일체로 형성된다.
물론, 상기 제1 및 제2이송체(34,40)가 동시에 이동될 수 있도록 상기 제1 및 제2이송체(34,40)를 하나로 연결하는 연결체(46)가 상기 연결체 이송통로(48)내에 위치된다.
한편, 상기 제2이송체(40)의 일끝단에 일체로 형성된 밀폐단(54)에는 히터코일이 내장된 실리콘 히터(56)가 내장된다.
여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기극 개폐장치에 대한 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 공기극 개폐장치는 연료전지내로 공급되는 냉각수 압력을 이용하여, 스택의 공기극 입출구를 개폐하게 되는 바, 연료전지 시스템 시동 및 운전시 스택내로 항상 순환되는 냉각수 압력(약 0.3 barg) 이용하여 개폐장치를 열어주고, 시스템 정지시 냉각수 압력이 상압이 되면서 에어실린더내에 형성된 압력(약0.1 barg)에 의하여 개폐장치가 닫히게 된다.
연료전지 시스템 시동 온 및 운전시(상온), 공기극 오픈 동작
상온 상태에서, 연료전지 시스템 시동 온 및 운전이 이루어지면, 상기 냉각수 유입구(18)에 장착된 3방향 솔레노이드 밸브(50)가 오픈된다.
이와 동시에, 상기 몸체부(10)의 냉각수 공급구(12)로부터 공용분배기(20)의 냉각수 공급라인(22)을 통해 스택으로 공급되고 있던 냉각수가 상기 열림 상태의 밸브(50)를 통해 수압실린더(30)쪽으로 흐르게 된다.
이때의 냉각수 압력(약 0.3 barg)은 수압실린더(30)에 내재된 수압피스톤(32)에 전달되어, 이 수압피스톤(32)이 제1이송통로(33)쪽으로 이동된다.
연이어, 상기 수압피스톤(32)과 함께 제1이송체(34)가 에어피스톤(38)을 압축시키면서 에어실린더(36)쪽으로 이동되며, 이때 에어실린더(36)내의 압력은 냉각수 압력보다 작은 약 0.1 barg이므로 제1이송체(34)가 에어실린더(36)쪽으로 용이하게 이송되어진다.
특히, 상기 제1이송체(34)의 이동과 동시에, 연결체(46)로 연결되어 있는 제2이송체(40)도 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)쪽으로 이동되고, 상기 제2이송체(40)의 끝단부에 일체로 된 밀폐단(54)이 몸체부(10)의 수직통로(44)내로 이동된다.
한편, 상기 밀폐단(54)은 플렉시블한 재질을 적용하여 수직통로(44)내에서 수직 절곡된 상태로 위치되도록 한다.
따라서, 상기 제2이송체(40)의 개구(52)가 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)와 일치됨과 함께, 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)는 열림 상태가 된다.
이에 따라, 상기 몸체부(10)의 공기공급구(14)와 상기 공용분배기(20)의 공기공급라인(22)을 통해 스택의 공기극(28)으로 공기가 공급되고, 반응을 마친 공기는 상기 공용분배기(20)의 공기배출라인(26)과 상기 몸체부(10)의 공기배출구(16)를 통해 가습기(미도시됨)쪽으로 배출된다.
연료전지 시스템 냉시동시, 공기극 오픈 동작
연료전지 시스템의 시동 온과 함께, 상기 제1이송체(34)의 밀폐단(54)에 내장된 실리콘 히터(56)가 온되어, 공기극 입출구 즉, 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(14)에 대한 결빙이 해소되어진다.
이와 같이, 상기 제1이송체(34)의 밀폐단(54)이 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 막아주는 기능 뿐만아니라, 실리콘 히터(56)가 내장되어 있기 때문에 연료전지 시스템 냉시동시 공기극 출구 온도가 0℃ 이하에서 발생되는 결빙을 원할하게 해소시킬 수 있다.
이러한 결빙 해소와 함께 이루어지는 공기극 오픈 동작은 위에서 설명된 상온 시동시 공기극 오픈 동작과 동일하게 진행되므로 그 설명은 생략하기로 한다.
연료전지 시스템 오프시, 공기극 닫힘 동작
연료전지 시스템 오프와 함께, 상기 밸브(50)는 냉각수 유입구(18)와 수압실린더(30)간을 차단시키며 닫아주게 된다.
이에, 상기 냉각수 유입구(18)에 더 이상 냉각수가 유입되지 않기 때문에 상기 냉각수 유입구(18)내의 압력이 에어실린더(36)내에 형성된 압력(약0.1 barg)보다 낮은 상압으로 하강하게 된다.
따라서, 상기 에어실린더(36)의 압력에 의하여 에어피스톤(38)이 제1이송체(34)를 냉각수 유입구(18)쪽으로 밀어주게 되고, 동시에 제1이송체(34)와 함께 제2이송체(40)도 닫힘방향으로 이동하게 된다.
이에 따라, 상기 제2이송체(40)의 밀폐단(54)이 상기 몸체부(10)의 공기공급구(14) 및 공기배출구(16)를 닫아주게 되어, 공기극(28)쪽으로 더 이상 공기 흐름이 이루어지지 않게 된다.
이와 같이, 연료전지 시스템 오프 및 오프후의 장시간 동안, 공기극에 공기가 유입되는 것을 차단함에 따라, 공기가 공기극으로부터 연료극으로 확산되는 것을 방지함과 더불어 공기극의 촉매 부식을 방지하여 연료전지의 내구성 및 성능 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지의 공기극 개폐장치로서, 닫힘 상태를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지의 공기극 개폐장치로서, 열림 상태를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지의 공기극 개폐장치의 제2이송체에 대한 구조를 보여주는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 몸체부 12 : 냉각수 공급구
14 : 공기공급구 16 : 공기배출구
18 : 냉각수 유입구 20 : 공용분배기
22 : 냉각수 공급라인 24 : 공기공급라인
26 : 공기배출라인 28 : 공기극
30 : 수압실린더 32 : 수압피스톤
33 : 제1이송통로 34 : 제1이송체
36 : 에어실린더 38 : 에어피스톤
40 : 제2이송체 42 : 제2이송통로
44 : 수직통로 46 : 연결체
48 : 연결체 이송통로 50 : 밸브
52 : 개구 54 : 밀폐단
56 : 히터

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 연료전지의 공용분배기에 형성된 냉각수 공급라인, 공기공급라인 및 공기배출라인과 각각 일치하도록 냉각수 공급구, 공기공급구 및 공기배출구가 관통 형성된 몸체부와; 상기 몸체부에 내설되어, 연료전지 시스템의 시동 온시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 열어주고, 연료전지 시스템의 시동 오프시 상기 공기공급구 및 공기배출구를 닫아주는 개폐수단; 상기 개폐수단의 열림 또는 닫힘시 이동을 위해, 상기 몸체부의 내부에 형성된 개폐수단 이송통로를 포함하는 연료전지의 공기극 개폐장치에 있어서,
    상기 개폐수단 이송통로는:
    상기 몸체부의 냉각수 공급구로부터 연장된 냉각수 유입구와,
    상기 냉각수 유입구의 일끝단에서 연장된 수압실린더와;
    상기 수압실린더의 일끝단에서 연장된 제1이송통로와;
    상기 제1이송통로의 일끝단에서 연장된 에어실린더와;
    상기 제1이송통로와 평행을 이루면서, 상기 몸체부의 하단 내부에 그 길이방향을 따라 형성되되, 상기 공기공급구 및 공기배출구를 지나는 위치까지 관통 형성된 제2이송통로;
    상기 제1 및 제2이송통로 사이에 형성된 연결체 이송통로;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제2이송통로의 일끝단에는 수직통로가 더 연장 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 개폐수단은:
    상기 냉각수 유입구에 장착된 밸브와;
    상기 수압실린더내에 위치되는 수압피스톤과;
    상기 에어실린더내에 위치되는 에어피스톤과;
    상기 수압피스톤과 에어피스톤을 연결하면서, 상기 제1이송통로내에 위치되는 제1이송체와;
    상기 공기공급구 및 공기배출구를 개폐시킬 수 있도록 상기 제2이송통로내에 위치되는 제2이송체와;
    상기 제1 및 제2이송체를 연결하면서 상기 연결체 이송통로내에 위치되는 연결체;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2이송체의 일측단부에는 상기 공기공급구 및 공기배출구의 열림을 위한 개구가 형성되고, 이 개구의 바로 옆에는 상기 공기공급구 및 공기배출구를 닫아주는 밀폐단이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 밀폐단에는 히팅수단이 내재된 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 히팅수단은 히터코일이 내장된 실리콘 히터인 것을 특징으로 하는 연료전지의 공기극 개폐장치.
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