KR101030888B1 - 연료전지차용 라디에이터 - Google Patents

연료전지차용 라디에이터 Download PDF

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KR101030888B1
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갑을오토텍(주)
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Abstract

본 발명은 복수개가 나란히 마련되는 튜브(410, 510)와, 상기 튜브(410, 510)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(422, 522)가 마련된 상부탱크(420, 520)와, 상기 튜브(410, 510)들의 하단에 결합되는 유출구가 마련되는 하부탱크(430, 530)와, 상기 상부탱크(420, 520)와 하부탱크(430, 530)가 연결되는 바이패스관(440, 540)과, 상기 탱크(420, 430, 520, 530) 또는 바이패스관(440, 540)의 유로를 선택하도록 작동하는 밸브(450, 550)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 바이패스관과 3방향 밸브를 라디에이터에 일체로 연결할 수 있어서 설치 공간 활용을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
3방향, 밸브, 라디에이터, 배관, 열교환수

Description

연료전지차용 라디에이터{Radiator For Fuel Cellpowered Vehicles}
본 발명은 연료전지차용 라디에이터에 관한 것이다.
도 1은 종래 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름은 나타내는 개략도이다.
종래 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름은 재순환펌프(10)에서 유출된 열교환수가 바이패스관(20)과 물탱크 정화조(30)로 나뉘어 이동되고, 상기 물탱크 정화조(30)로 이동된 열교환수는 라디에이터(40)를 경유하여 이동된다.
상기 바이패스관(20)과 라디에이터(40)에서 유출된 열교환수는 3방향 밸브(50)로 유입된 후에 적절한 밸브 조작을 통하여 연료전지부(60)로 이동되어 연료전지부(60)를 일정온도로 유지시키고 씨오디 히터(70)를 경유하여 다시 재순환펌프(10)로 이동된다.
그리고 상기 바이패스관(20)을 통과하는 열교환수의 온도변화는 거의 없으나, 라디에이터(40)를 통과하는 열교환수는 열교환이 이루어져 온도변화가 발생된다.
따라서, 상기 3방향 밸브(50)는 밸브의 개폐조작을 통하여 바이패스관(20)에 서 유입되는 열교환수와 라디에이터(40)에서 유입되는 열교환수를 적절하게 혼합하여 연료전지부(60)에서 필요로 하는 온도를 가진 열교환수로 만들어서 연료전지부(60)로 보내는 역할을 한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름 구조에서는 3방향 밸브에 연결되는 바이패스관과 라디에이터관이 서로 분리되어 있어서 많은 공간을 차지하는 문제가 발생된다.
본 발명은 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름 구조에서 3방향 밸브와 연결되는 배관들이 공간을 최소로 차지하는 구조를 가진 연료전지차용 라디에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 복수개가 나란히 마련되는 튜브(410, 510)와,
상기 튜브(410, 510)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(422, 522)가 마련된 상부탱크(420, 520)와,
상기 튜브(410, 510)들의 하단에 결합되는 유출구가 마련되는 하부탱크(430, 530)와,
상기 상부탱크(420, 520)와 하부탱크(430, 530)가 연결되는 바이패스관(440, 540)과,
상기 탱크(420, 430, 520, 530) 또는 바이패스관(440, 540)의 유로를 선택하도록 작동하는 밸브(450, 550)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터에 관한 것이다.
그리고 상기 바이패스관(440)은 상부탱크(420)와 하부탱크(430) 사이에서 튜브(410)와 함께 브레이징되어 일체로 구성될 수 있고, 상기 바이패스관(540)은 상 부탱크(520)와 하부탱크(530)의 끝단부에서 튜브(510)와 별도로 마련될 수 있으며, 상기 밸브는 상기 상부탱크 또는 바이패스관의 유로를 선택하여 유입구와 연통하도록 작동될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 상기 하부탱크 또는 바이패스관의 유로를 선택하여 유출구와 연통하도록 작동될 수 있고, 상기 바이패스관의 단면은 상기 유입구 또는 유출구의 단면과 동일한 크기를 가질 수 있으며, 상기 밸브는 모터 또는 액츄에이터에 의해 작동되는 3방향 밸브일 수 있다.
본 발명에 의하면 바이패스관과 3방향 밸브를 라디에이터에 일체로 연결할 수 있어서 설치 공간 활용을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명인 연료전지차용 라디에이터를 포함하는 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름은 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명인 연료전지차용 라디에이터의 제 1 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명인 연료전지차용 라디에이터의 제 2 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2와 같이 본 발명인 연료전지차용 라디에이터를 포함하는 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름을 살펴보면, 재순환펌프(100)를 통과한 열교환수는 물탱크정화조(300)를 경유하여 바이패스관 일체형 라디에이터(400, 500)로 유입된 후에 상기 라디에이터(400, 500)에 결합된 3방향 밸브(450, 550)를 통하여 연료전지부(600)와 씨오디히티(700)를 경유하여 다시 재순환펌프(100)로 이동된다.
즉, 재순환펌프(100)를 통과한 열교환수는 종래와 같이 바이패스관과 물탱크정화조로 나뉘어서 유동되지 않고, 물탱크정화조(300)로 이동된 후에 라디에이터(400, 500)와 라디에이터(400, 500)에 일체형으로 마련된 바이패스관(440, 540)으로 나뉘어서 이동된 후에 라디에이터(400, 500)에 결합된 3방향 밸브(450, 550)로 집결된 후에 필요한 온도로 조절되어 연료전지부(600)로 이동된다.
한편, 상기 바이패스관이 일체형으로 마련된 라디에이터 배관 장치의 실시형태를 설명하면 다음과 같다.
도 3과 같이 본 발명인 3방향 밸브(450)가 마련된 라디에이터(400) 배관 장치의 제 1 실시예는 복수개가 나란히 마련되는 튜브(410)와, 상기 튜브(410)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(422)가 마련된 상부탱크(420)와, 상기 튜브(410)들의 하단에 결합되며 유출구(455)가 마련된 하부탱크(430)와, 상기 상부탱크(420)의 타측과 상단이 연결되며 튜브(410)들과 나란하게 마련되어 튜브(410)들의 측면지지프레임 역할을 하는 바이패스관(440) 및, 상기 바이패스관(440) 및 하부탱크(430)와 결합되는 3방향 밸브(450)를 포함하여 구성되는 라디에이터(400) 배관장치이다.
그리고 3방향 밸브(450)는 상기 바이패스관(440) 및 하부탱크(430)와 연결되어 바이패스관(440)을 통하여 유입되는 열교환수와 하부탱크(430)를 통하여 유입되는 열교환수를 혼합한 후에 연료전지부와 연결되는 유출구로 열교환수를 방출시키게 된다.
또한, 상기 바이패스관(440)은 상부탱크(420)와 하부탱크(430) 사이에서 튜브(410)와 함께 브레이징되어 일체로 구성된다.
상기와 같은 구조를 가진 본 발명인 3방향 밸브(450)가 마련된 라디에이터(400) 배관 장치의 제 1 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 유입구(422)로 유입되는 열교환수는 상부탱크(420)의 내부로 이동되면서 일부는 상기 튜브(410)들을 통하여 열교환되어 온도 변화를 일으킨 후에 하부탱크(430)를 경유하여 3방향 밸브(450)로 유입되고, 상기 상부탱크(420)의 내부로 이동되는 열교환수의 나머지는 바이패스관(440)을 통하여 열교환 없이 직접 3방향 밸브(450)로 이동된다.
상기 3방향 밸브(450)는 밸브의 개폐동작으로 튜브(410)들을 통하여 열교환된 열교환수와 바이패스관(440)을 통하여 열교환이 이루어지지 않은 열교환수를 필 요한 온도가 되도록 혼합한 후에 유출구(455)로 배출한다.
한편, 도 4와 같이 본 발명인 3방향 밸브(550)가 마련된 라디에이터(500) 배관 장치의 제 2 실시예는 복수개가 나란히 마련되는 튜브(510)와, 상기 튜브(510)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(522)가 마련된 상부탱크(520)와, 상기 튜브(510)들의 하단에 결합되며 유출구(555)가 마련되는 하부탱크(530)와, 상기 상부탱크(520)의 타측과 상단이 볼트(542)로 연결되며 튜브(510)들과 이격되게 마련되는 바이패스관(540) 및, 상기 바이패스관(540) 및 하부탱크(530)와 결합되는 3방향 밸브(550)를 포함하여 구성되는 라디에이터(500) 배관장치이다.
상기 바이패스관(540)은 상부탱크(520)와 하부탱크(530)의 끝단부에서 튜브(510)와 별도로 마련된다.
제 2 실시예가 제 1 실시예와 다른 것은 바이패스관(540)이 튜브(510)들의 지지부재 역할을 하지 않고 별도로 이격되어 마련되며, 상부탱크(520) 및 3방향 밸브(550)와의 결합이 볼트(542)로 이루어진다는 것으로 종래의 라디에이터의 구조를 변형시키지 않고 바이패스관(540)만 부가적으로 볼트(542) 결합시킬 수 있어 제 1 실시예에 비하여 원가 절감과 공정 단순화의 효과가 있다.
상기 밸브(450, 550)는 상기 바이패스관(440, 540)의 하단부와 라디에이터 유출구에 설치되는 것이고, 상기 3방향 밸브(450, 550)는 모터 또는 액츄에이터에 의해 상기 바이패스관(440, 540)을 제어하도록 작동된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 바이패스관과 3방향 밸브를 라디에이터에 일체로 연결할 수 있어서 설치 공간 활용을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 5는 도 3의 변형예를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 4의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 5과 같이 본 발명인 3방향 밸브(450-1)가 마련된 라디에이터(400-1) 배관 장치의 제 1 실시예의 변형예는 복수개가 나란히 마련되는 튜브(410-1)와, 상기 튜브(410-1)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(422-1)가 마련된 상부탱크(420-1)와, 상기 튜브(410-1)들의 하단에 결합되며 유출구(455-1)가 마련되는 하부탱크(430-1)와, 상기 상부탱크(420-1)의 일측과 상단이 연결되며 튜브(410-1)들과 나란하게 마련되어 튜브(410-1)들의 측면지지프레임 역할을 하는 바이패스관(440-1) 및, 상기 상부탱크(420-1)와 유입구(422-1) 및 바이패스관(440-1)과 결합되는 3방향 밸브(450-1)를 포함하여 구성되는 라디에이터(400-1) 배관장치이다.
그리고 3방향 밸브(450-1)는 상기 상부탱크(420-1)와 유입구(422-1) 및 바이패스관(440-1)과 연결되어 유입구(422-1)를 통하여 유입되는 열교환수를 상기 상부탱크(420-1) 또는 바이패스관(440-1) 중 어느 한 방향으로 보내거나 상부탱크(420-1)와 바이패스관(440-1)에 나누어서 보낸다.
그리고 상기 상기 상부탱크(420-1) 또는 바이패스관(440-1) 중 어느 한 방향 으로 보내지거나 상부탱크(420-1)와 바이패스관(440-1)에 나누어서 보내진 열교환수는 하부탱크(430-1)를 통하여 유출구(455-1)로 열교환수를 방출시키게 된다.
또한, 상기 바이패스관(440-1)은 상부탱크(420-1)와 용접결합되며, 라디에이터(400-1)에 일체형으로 마련된다.
상기 3방향 밸브(450-1)는 엑츄에이터에 연결되어 연산장치에서 제공되는 신호에 의해 상기 바이패스관(440) 또는 하부탱크(430)와 연통되도록 작동될 수 있다.
상기와 같은 구조를 가진 본 발명인 3방향 밸브(450-1)가 마련된 라디에이터(400-1) 배관 장치의 제 1 실시예의 변형예에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 유입구(422-1)로 유입되는 열교환수는 상기 3방향 밸브(450-1)에 의해 상기 상부탱크(420-1) 또는 바이패스관(440-1) 중 어느 한 방향으로 보내지거나 상부탱크(420-1)와 바이패스관(440-1)에 나누어서 보내진다.
상기 상부탱크(420-1)로만 보내진 열교환수는 상기 튜브(410-1)들을 통하여 열교환되어 온도 변화를 일으킨 후에 하부탱크(430-1)를 경유하여 유출구(455-1)로 열교환수를 방출시키게 된다.
그리고 상기 바이패스관(440-1)으로만 보내진 열교환수는 곧바로 하부탱크(430-1)를 경유하여 유출구(455-1)로 열교환수를 방출시키게 된다.
한편, 상기 상부탱크(420-1)와 바이패스관(440-1)에 나누어서 보내진 열교한 수는 상기 상부탱크(420-1)의 내부로 이동되는 열교환수의 일부는 상기 튜브(410-1)들을 통하여 열교환되어 온도 변화를 일으킨 후에 하부탱크(430-1)에서 바이패스관(440-1)을 통하여 열교환 없이 이동된 열교환수의 나머지와 합쳐져서 적절한 열교환수로 변화된 후 유출구(455-1)를 통하여 방출된다.
즉, 상기 3방향 밸브(450-1)는 밸브의 개폐동작으로 튜브(410-1)들을 통하여 열교환된 열교환수와 바이패스관(440-1)을 통하여 열교환이 이루어지지 않은 열교환수를 필요한 온도가 되도록 혼합한 후에 유출구로 배출한다.
한편, 도 6와 같이 본 발명인 3방향 밸브(550-1)가 마련된 라디에이터(500-1) 배관 장치의 제 2 실시예의 변형예는 복수개가 나란히 마련되는 튜브(510-1)와, 상기 튜브(510-1)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(522-1)가 마련된 상부탱크(520-1)와, 상기 튜브(510-1)들의 하단에 결합되며 유출구(555-1)가 마련되는 하부탱크(530-1)와, 상기 상부탱크(520-1)의 일측과 상단이 볼트(542-1)로 연결되며 튜브(510-1)들과 이격되게 마련되는 바이패스관(540-1) 및, 상기 상부탱크(520-1)과 유입구(522-1) 및 바이패스관(540-1)과 결합되는 3방향 밸브(550-1)를 포함하여 구성되는 라디에이터(500-1) 배관장치이다.
상기 바이패스관(540-1)은 상부탱크(520-1)와 하부탱크(530-1)의 끝단부에서 튜브(510-1)와 별도로 마련된다.
제 2 실시예의 변형예가 제 1 실시예의 변형예와 다른 것은 바이패스관(540-1)이 튜브(510-1)들의 지지부재 역할을 하지 않고 별도로 이격되어 마련되며, 상부 탱크(520-1) 및 3방향 밸브(550-1)와의 결합이 볼트(542-1)로 이루어진다는 것으로 종래의 라디에이터의 구조를 변형시키지 않고 바이패스관(540-1)만 부가적으로 볼트(542-1) 결합시킬 수 있어 제 1 실시예의 변형예에 비하여 원가 절감과 공정 단순화의 효과가 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 바이패스관과 3방향 밸브를 라디에이터에 일체로 연결할 수 있어서 설치 공간 활용을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름은 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명인 연료전지차용 라디에이터를 포함하는 수소연료전지 차량에 마련된 열교환수의 흐름은 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명인 연료전지차용 라디에이터의 제 1 실시예를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명인 연료전지차용 라디에이터의 제 2 실시예를 나타내는 사시도.
도 5는 도 3의 변형예를 나타내는 사시도.
도 6은 도 4의 변형예를 나타내는 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 재순환펌프 300: 물탱크정화조
400, 500: 라디에이터 410: 튜브
420: 상부탱크 422: 유입구
430: 하부탱크 440, 540: 바이패스관
450, 550: 3방향 밸브 600: 연료전지부
700: 씨오디히티

Claims (7)

  1. 복수개가 나란히 마련되는 튜브(410, 510)와,
    상기 튜브(410, 510)들의 상단에 결합되며 일측에 열교환수가 유입되는 유입구(422, 522)가 마련된 상부탱크(420, 520)와,
    상기 튜브(410, 510)들의 하단에 결합되며 유출구(455, 555)가 마련되는 하부탱크(430, 530)와,
    상기 상부탱크(420, 520)와 하부탱크(430, 530)가 연결되는 바이패스관(440, 540)과,
    상기 탱크(420, 430, 520, 530) 또는 바이패스관(440, 540)의 유로를 선택하도록 작동하는 밸브(450, 550)
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스관(440)은 상부탱크(420)와 하부탱크(430) 사이에서 튜브(410)와 함께 브레이징되어 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스관(540)은 상부탱크(520)와 하부탱크(530)의 끝단부에서 튜 브(510)와 별도로 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브는 상기 상부탱크 또는 바이패스관의 유로를 선택하여 유입구와 연통하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브는 상기 하부탱크 또는 바이패스관의 유로를 선택하여 유출구와 연통하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스관의 단면은 상기 유입구 또는 유출구의 단면과 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 밸브는 모터 또는 액츄에이터에 의해 작동되는 3방향 밸브인 것을 특징으로 하는 연료전지차용 라디에이터.
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