KR101154408B1 - 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리 - Google Patents

연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리는, 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템에 구성되며, 수소 공급라인을 통해 공급되는 수소의 공급 압력을 조절하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 수소 공급 라인 상에 설치되는 베이스 블록과, ⅱ)상기 수소 공급 라인과 상호 연결되며 상기 베이스 블록에 일체로 형성되고, 적어도 하나의 밸브홀이 형성되어 있는 밸브 하우징과, ⅲ)상기 밸브홀에 지지되며 상기 밸브 하우징의 내부로 배치되는 포펫과, ⅳ)상기 밸브 하우징의 내벽면과 소정의 유격을 지니며 상기 포펫에 장착되는 밸브 스프링을 포함한다.

Description

연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리 {RELIEF VALVE ASSEMBLY OF HYDROGEN SUPPLY SYSTEM FOR FUEL CELL}
본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템에 구성되는 릴리프 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
연료 전지 시스템의 메인 파워(Main Power) 공급원인 연료전지는 공기 중의 산소와 연료인 수소를 공급 받아 물을 생성하면서 전기를 발생시키는 일종의 발전 장치이다.
상기한 연료 전지 시스템에서는 수소 공급 장치를 통해 고순도의 수소가 수소 저장탱크로부터 연료전지의 연료극(anode)으로 공급되고, 공기 블로워와 같은 공기 공급 장치를 통해 대기 중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(cathode)으로 공급된다.
이에, 연료 전지로 공급된 수소가 연료극(anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소 이온은 전해질 막을 통해 공기극(cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부 도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시킨다.
여기서, 상기 수소 공급 장치는 수소 저장탱크에 저장된 수소와 연료 전지에서 배출되는 미반응 수소를 믹싱하고, 그 믹싱된 수소를 수소 공급 라인을 통해 연료 전지로 공급하는 수소 재순환 시스템으로 이루어진다.
이러한 수소 공급 장치에는 수소 공급 라인을 통해 연료 전지로 공급되는 수소의 공급 압력이 과도하게 상승될 경우에 그 상승된 압력을 조절하기 위한 릴리프 밸브(당 업계에서는 통상적으로 "압력 릴리프 밸브" 또는 "PRV" 라고도 한다)를 구성하고 있다.
종래 기술에 따른 상기 릴리프 밸브는 수소 공급 라인 상에 구성되는 바, 도 5에서와 같이 수소 공급 라인 상의 매니폴드(3)에 나사식으로 결합되며 밸브 통로(111)를 형성하고 있는 밸브 하우징(110)과, 밸브 통로(111)에 장착되는 포펫(150)과, 밸브 통로(111)에서 포펫(150)에 장착되는 밸브 스프링(170)을 구비한다.
이 경우, 상기 밸브 스프링(170)은 밸브 하우징(110)의 내부에 설치된 스프링 가이드(도면에 도시되지 않음) 또는 그 스프링 가이드가 일체로 구성된 밸브 하우징(110)의 내부에 장착된다.
즉, 상기 밸브 스프링(170)은 밸브 하우징(110)의 내벽면에 접촉하고 있으며, 밸브 하우징(110)의 내측 상부면 및 포펫(150)에 지지된 상태로 그 포펫(150)으로 탄발력을 발휘한다.
따라서, 종래 기술에 따른 상기 릴리프 밸브는 수소 공급 라인의 수소 공급 압력이 기준치 이상으로 과도하게 상승하는 경우, 포펫(150)이 수소의 압력에 의해 밸브 스프링(170)의 탄성력을 극복하며 상승하게 되고, 이로 인해 밸브 하우징(110)의 밸브 통로(111)를 개방한다.
이에, 상기 포펫(150)이 밸브 통로(111)를 개방함에 따라, 수소 공급 라인을 따라 공급되는 수소가 밸브 통로(111)를 통해 배출되면서 수소의 공급 압력이 낮아지게 된다.
그런데, 종래 기술에 따른 상기 릴리프 밸브는 밸브 스프링(170)이 밸브 하우징(110)의 내벽면에 접촉하고 있기 때문에, 밸브 하우징(110)의 내벽면과 밸브 스프링(170) 사이에 응축수가 맺히게 되고, 빙점 이하의 저온에서 응축수의 결빙에 의해 밸브 스프링(170)이 밸브 하우징(110)의 내벽면에 달라붙게 된다.
이로써, 종래 기술에서는 포펫(150)을 통한 수소의 토출 압력이 크게 높아지게 되고, 이에 따라 고압에서도 밸브의 작동이 제대로 이루어지지 않게 된다는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 종래 기술에서는 밸브 하우징(110)의 하단부에 형성된 나사산과 그 밸브 하우징(110)에 대응하는 매니폴드(3)에 형성된 탭을 통해 밸브 하우징(110)을 매니폴드(3)에 나사식으로 체결하기 때문에, 밸브의 조립을 위한 전용 공구가 필요하고 조립 작업이 복잡해진다는 문제점도 내포하고 있다.
그리고, 종래 기술에서는 수소 공급 라인 상에 밸브를 두 개 이상 장착할 경우, 차량의 조립 라인에서 밸브 개수 만큼의 작업이 필요하고, 센서류와 같은 전장 부품을 장착할 경우 그 부품 수 만큼의 작업이 요구되며, 이로 인해 작업 시간 및 소요 인력이 증가하게 된다는 문제점도 내포하고 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 빙점 이하의 저온에서 응축수의 결빙에 의해 밸브의 작동이 제대로 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있도록 한 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 조립이 간단하며, 매니폴드 타입으로서 다수의 밸브를 일체로 구성하고 센서류와 같은 추가적인 부품의 장착이 가능하여 조립 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리는, 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템에 구성되며, 수소 공급라인을 통해 공급되는 수소의 공급 압력을 조절하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 수소 공급 라인 상에 설치되는 베이스 블록과, ⅱ)상기 수소 공급 라인과 상호 연결되며 상기 베이스 블록에 일체로 형성되고, 적어도 하나의 밸브홀이 형성되어 있는 밸브 하우징과, ⅲ)상기 밸브홀에 지지되며 상기 밸브 하우징의 내부로 배치되는 포펫과, ⅳ)상기 밸브 하우징의 내벽면과 소정의 유격을 지니며 상기 포펫에 장착되는 밸브 스프링을 포함한다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리는, 상기 밸브 하우징의 내벽면과 상기 밸브 스프링 간의 유격이 2.5mm 이상을 만족할 수 있다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리는, 상기 밸브 하우징에 일체로 구성되며, 전장 모듈이 장착될 수 있는 모듈 장착부를 더 포함할 수 있다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 베이스 블록은 가장자리부에 볼트가 체결될 수 있는 복수의 볼트홀들을 형성할 수 있다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 밸브 하우징의 내측 상부면에는 상기 밸브 스프링의 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 지지홈이 상기 밸브홀의 가장자리에 형성될 수 있다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 포펫에는 상기 밸브 스프링의 다른 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 시트가 결합될 수 있다.
상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 포펫의 상단부에는 상기 밸브홀을 실링하기 위한 실링부재가 설치될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리에 의하면, 밸브 하우징의 내벽면과 밸브 스프링 사이에 일정한 유격을 확보함으로 빙점 이하의 저온에서도 응축수의 결빙에 의해 밸브 스프링이 밸브 하우징의 내벽면에 결속되지 않기 때문에 밸브의 작동이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 단일의 밸브 하우징에 대하여 다수의 밸브 구조체를 구성하고 센서류 등과 같은 전장 모듈의 장착이 가능하므로, 종래 기술과 달리 서로 분리된 밸브 구조체 및 전장 모듈의 장착을 단일의 밸브 하우징에 통합할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다수의 밸브 구조체 및 전장 모듈을 단일의 밸브 하우징에 장착할 수 있으므로, 크기를 줄일 수 있으며, 밸브 구조체 및 전장 부품 등의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 전용 공구를 이용하여 밸브 구조체를 수소 공급 라인에 나사 방식으로 직접 체결하는 종래 기술과 달리, 전동 툴 및 에어 툴을 이용하여 전체 어셈블리를 볼트로서 수소 공급 라인에 장착할 수 있으므로, 밸브 조립 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리의 작동 상태를 도시한 단면 구성도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템에 채용되는 릴리프 밸브를 도시한 단면 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예는 당 업계에서 통상적으로 스택(STACK)이라고 불리우는 연료 전지로 수소와 공기를 공급하여 그 수소와 공기의 전기 화학적인 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 연료 전지 시스템에 적용된다.
구체적으로, 본 실시예에 의한 상기 릴리프 밸브 어셈블리(100: 당 업계에서는 통상적으로 "압력 릴리프 밸브"라고도 한다)는 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템에 구성되며, 연료 전지로 공급되는 수소의 압력을 조절하기 위한 것이다.
여기서, 상기 수소 공급 시스템은 별도 저장된 수소와 연료 전지에서 배출되는 미반응 수소를 믹싱하고, 그 믹싱된 수소를 수소 공급 라인(도면에 도시되지 않음)을 통해 연료 전지로 공급하는 수소 재순환 시스템으로서 이루어진다.
즉, 상기 릴리프 밸브 어셈블리(100)는 수소 공급 라인을 통해 연료 전지로 공급되는 수소의 공급 압력이 과도하게 상승될 경우에 그 상승된 압력을 조절하는 기능을 하게 된다.
본 실시예에 의한 상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리(100)는 빙점 이하의 저온에서 응축수의 결빙에 의해 밸브의 작동이 제대로 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.
또한, 본 실시예에 의한 상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리(100)는 조립이 간단하며, 매니폴드 타입으로서 다수의 밸브를 일체로 구성하고 센서류와 같은 추가적인 부품의 장착이 가능하여 밸브 조립의 작업성을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리(100)는 기본적으로, 베이스 블록(10), 밸브 하우징(30), 포펫(50), 및 밸브 스프링(70)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.
우선 본 실시예에서, 상기 베이스 블록(10)은 플레이트 형태로서 이루어지며, 언급한 바 있는 수소 공급 라인 상에 설치된다.
상기 베이스 블록(10)은 수소 공급 라인에 볼트(B)를 통해 체결되는 바, 그 베이스 블록(10)의 가장자리에는 볼트(B)가 체결될 수 있는 복수의 볼트홀(11)들을 형성하고 있다.
본 실시예에서, 상기 밸브 하우징(30)은 릴리프 밸브를 구성하는 하우징으로서, 도면을 기준할 때 베이스 블록(10)의 상부면에 일체로 형성되며, 수소 공급 라인과 상호 연결되는 내부 공간을 형성하고 있다.
여기서, 상기 밸브 하우징(30)은 매니폴드 형태로서 구성되는 바, 상단이 폐쇄되고 하단이 베이스 블록(10)을 통하여 수소 공급 라인과 연결된 형태로 이루어진다.
이 경우, 상기 밸브 하우징(30)의 상부면에는 다수의 밸브를 일체로 구성하기 위해 그 내부 공간과 상호 연결되는 복수의 밸브홀들(31)을 형성하고 있다.
그리고, 상기 밸브 하우징(30)의 상부면에 있어 밸브홀(31)의 가장자리에는 뒤에서 더욱 설명될 포펫(50)의 상단부가 안착될 수 있는 안착홈(33)이 형성되는 바, 이 안착홈(33)은 밸브 하우징(30)의 상부면에서 하향 경사지게 형성될 수 있다.
도면에서는 상기 밸브홀들(31)을 밸브 하우징(30)의 상부면에 두 개로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 그 이상의 개수로서 형성될 수도 있음은 당연하다 할 것이다.
본 실시예에서, 상기 포펫(50)은 밸브 하우징(30)의 밸브홀(31)을 개폐하기 위한 밸브 바디로서 이루어지며, 그 밸브홀(31)에 지지되며 밸브 하우징(30)의 내부 공간으로 배치된다.
상기 포펫(50)은 크게 밸브홀(31)을 개폐하는 헤드부(51)와, 그 헤드부(51)에 일체로 연결되며 밸브 하우징(30)의 내부 공간으로 배치되는 로드부(53)로서 이루어진다.
상기에서, 헤드부(51)는 원형의 플레이트 형태로서 이루어지며, 밸브홀(31)의 안착홈(33)에 안착될 수 있다.
또한, 상기 포펫(50)은 헤드부(51)와 밸브홀(31) 사이의 틈새를 실링하기 위한 실링부재(60)가 헤드부(51)에 설치된다.
이러한 실링부재(60)는 오-링(O-RING), 쿼드-링(QUAD-RING), 가스켓(GASKET) 등 헤드부(51)와 밸브홀(31) 사이의 기밀을 유지하기 위한 기밀 유지수단으로서 이루어진다.
본 실시예에서, 상기 밸브 스프링(70)은 포펫(50)에 대하여 탄성력을 발휘하는 압축 코일 스프링으로서 이루어지며, 밸브 하우징(30)의 내부 공간에서 포펫(50)에 장착되고 그 밸브 하우징(30)의 내부면에 지지된다.
상기 밸브 스프링(70)은 밸브 하우징(30)의 내부 공간에서 일측 단부가 밸브 하우징(30)의 내부면에 지지되며, 다른 일측 단부가 포펫(50)의 로드부(53)에 지지된다.
이를 위해 상기 밸브 하우징(30)의 내측 상부면에는 밸브 스프링(70)의 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 지지홈(37)이 밸브홀(31)의 가장자리부에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 포펫(50)의 로드부(53)에는 밸브 스프링(70)의 다른 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 시트(58)가 결합될 수 있다.
여기서, 상기 스프링 시트(58)는 포펫(50)의 로드부(53)에 고정되게 결합될 수 있고, 그 로드부(53)에 일체로 형성될 수 있으며, 대략 삼각 형태로서 이루어진다.
이 경우, 상기 스프링 시트(58)의 각 모서리부에는 밸브 스프링(70)의 다른 일측 단부를 지지할 수 있는 장착홈(59)이 형성되어 있다.
본 실시예에서, 상기 밸브 스프링(70)은 밸브 하우징(30)의 내벽면에 대하여 일정한 유격(G)을 지니며 포펫(50)에 장착되는 바, 그 내벽면과 밸브 스프링(70) 간의 유격(G)은 2.5mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상을 유지할 수 있다.
즉, 상기 밸브 스프링(70)은 종래 기술과 같은 스프링 가이드가 삭제된 밸브 하우징(30)의 내부에 그 내벽면과 상기한 간격으로서 이격되게 장착된다.
상기와 같은 밸브 하우징(30)의 내벽면과 밸브 스프링(70) 사이의 유격(G)은 밸브 하우징(30)의 내부 공간에서 응축되는 응축수가 밸브 하우징(30)의 내벽면과 밸브 스프링(70) 사이에서 맺혀지는 현상(당 업계에서는 "액적 현상"이라고 한다)이 발생하지 않는 간격으로, 수회의 시험을 통해 도출된 수치임을 밝혀 둔다.
한편, 본 실시예에 의한 상기 릴리프 밸브 어셈블리(100)는 수소 공급 시스템에 채용되는 전장 모듈(91)이 장착하기 위한 모듈 장착부(90)를 밸브 하우징(30)에 일체로 형성하고 있다.
상기에서, 모듈 장착부(90)는 밸브 하우징(30)의 외측벽에 일체로 형성되는 바, 전장 모듈(91) 예컨대, 압력 센서 등과 같은 각종 센서류가 장착될 수 있는 돌기 형태로 이루어진다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리(100)에 의하면, 우선 베이스 블록(10)은 볼트(B)를 통해 수소 공급 라인에 체결되며, 밸브 하우징(30)의 내부 공간과 수소 공급 라인이 상호 연결된 상태에 있다.
이 경우, 상기 수소 공급 라인을 통해 공급되는 수소의 압력이 기준치를 초과하지 않으면, 도 3에서와 같이 포펫(50)은 밸브 스프링(70)의 탄성력에 의해 밸브 하우징(30)의 밸브홀(31)을 폐쇄한다.
여기서, 상기 포펫(50)은 실링부재(60)를 통하여 밸브홀(31) 사이의 기밀을 유지하고 있는 상태에 있다.
이와 같은 상태에서, 수소 공급 라인의 수소 공급 압력이 기준치 이상으로 과도하게 상승하는 경우, 도 4에서와 같이 상기 포펫(50)은 수소의 압력에 의해 밸브 스프링(70)의 탄성력을 극복하며 상승하게 되고, 이로 인해 밸브 하우징(30)의 밸브홀(31)을 개방한다.
이에, 상기 포펫(50)이 밸브홀(31)을 개방함에 따라, 수소 공급 라인을 따라 공급되는 수소가 밸브홀(31)을 통해 배출되면서 수소의 공급 압력이 낮아지게 되고, 이로 인해 수소 공급 시스템 내에 과도한 압력이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되며, 수소 공급 압력의 변동을 최소화 할 수 있게 된다.
그리고 나서, 상기 수소의 공급 압력이 기준치를 유지하면, 상기 포펫(50)은 밸브 스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 원래의 위치로 되돌아오며 밸브홀(31)을 폐쇄하게 된다.
전술한 바와 같은 과정을 거치는 동안, 본 실시예에서는 밸브 하우징(30)의 내벽면과 밸브 스프링(70)이 사이에 일정한 유격(G)을 형성하고 있기 때문에, 밸브 하우징(30)의 내벽면과 밸브 스프링(70) 사이에 응축수가 맺히지 않고 자중에 의해 아래로 흘러 내리게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 빙점 이하의 저온에서 응축수의 결빙에 의해 밸브 스프링(70)이 밸브 하우징(30)의 내벽면에 달라붙지 않게 되므로, 저온에서도 포펫(50)을 통한 수소의 토출 압력이 크게 높아지지 않고, 허용 범위 내에서 포펫(50)이 원활하게 작동할 수 있게 된다.
이로써, 본 실시예에서는 연료 전지 시스템이 채용된 차량의 냉시동 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리(100)에 의하면, 밸브 하우징(30)의 내벽면과 밸브 스프링(70) 사이에 일정한 유격(G)을 확보함으로 빙점 이하의 저온에서도 응축수의 결빙에 의해 밸브 스프링(70)이 밸브 하우징(30)의 내벽면에 결속되지 않기 때문에 밸브의 작동이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 단일의 밸브 하우징(30)에 대하여 다수의 밸브 구조체를 구성하고 센서류 등과 같은 전장 모듈(91)의 장착이 가능하므로, 종래 기술과 달리 서로 분리된 밸브 구조체 및 전장 모듈(91)의 장착을 단일의 밸브 하우징(30)에 통합할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다수의 밸브 구조체 및 전장 모듈(91)을 단일의 밸브 하우징(30)에 장착할 수 있으므로, 크기를 줄일 수 있으며, 밸브 구조체 및 전장 부품 등의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 전용 공구를 이용하여 밸브 구조체를 수소 공급 라인에 나사 방식으로 직접 체결하는 종래 기술과 달리, 전동 툴 및 에어 툴을 이용하여 전체 어셈블리를 볼트(B)로서 수소 공급 라인에 장착할 수 있으므로, 밸브 조립 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10... 베이스 블록 11... 볼트홀
30... 밸브 하우징 31... 밸브홀
33... 안착홈 37... 스프링 지지홈
50... 포펫 51... 헤드부
53... 로드부 58... 스프링 시트
59... 장착홈 60... 실링부재
70... 밸브 스프링 90... 모듈 장착부
91... 전장 모듈

Claims (6)

  1. 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템에 구성되며, 수소 공급라인을 통해 공급되는 수소의 공급 압력을 조절하기 위한 릴리프 밸브 어셈블리로서,
    상기 수소 공급 라인 상에 설치되는 베이스 블록;
    상기 수소 공급 라인과 상호 연결되며 상기 베이스 블록에 일체로 형성되고, 적어도 하나의 밸브홀이 형성되어 있는 밸브 하우징;
    상기 밸브홀에 지지되며 상기 밸브 하우징의 내부로 배치되는 포펫; 및
    상기 밸브 하우징의 내벽면과 소정의 유격을 지니며 상기 포펫에 장착되는 밸브 스프링
    을 포함하는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 내벽면과 상기 밸브 스프링 간의 유격이 2.5mm 이상을 만족하는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에 일체로 구성되며, 전장 모듈이 장착될 수 있는 모듈 장착부를 더 포함하는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 블록은 가장자리부에 볼트가 체결될 수 있는 복수의 볼트홀들을 형성하는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 내측 상부면에는 상기 밸브 스프링의 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 지지홈이 상기 밸브홀의 가장자리에 형성되고,
    상기 포펫에는 상기 밸브 스프링의 다른 일측 단부를 지지하기 위한 스프링 시트가 결합되는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 포펫의 상단부에는 상기 밸브홀을 실링하기 위한 실링부재가 설치되는 연료 전지용 수소 공급 시스템의 릴리프 밸브 어셈블리.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101595812B1 (ko) 2014-08-26 2016-02-19 세종공업 주식회사 결빙 예방을 위한 내부 구조가 구비된 밸브
KR102453338B1 (ko) * 2015-08-21 2022-10-11 현대모비스 주식회사 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치 및 방법
CN108087531B (zh) * 2016-11-21 2021-04-16 浙江三花汽车零部件有限公司 热交换组件
CN108087532B (zh) * 2016-11-21 2021-10-01 浙江三花汽车零部件有限公司 热交换组件
CN108087530B (zh) * 2016-11-21 2022-04-05 浙江三花汽车零部件有限公司 热交换组件
KR102659051B1 (ko) * 2018-08-20 2024-04-19 현대자동차주식회사 연료 전지
KR20230108456A (ko) 2022-01-11 2023-07-18 주식회사 엔에스알 수소 공급라인용 릴리프 밸브

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010103007A (ko) * 1999-02-12 2001-11-17 굿윈 인터내셔널 리미티드 반-압력 서지 디바이스를 가진 체크 밸브판
KR20060114681A (ko) * 2003-07-29 2006-11-07 소시에떼 비아이씨 가요성 라이너를 구비한 연료 카트리지
KR100805447B1 (ko) 2006-12-08 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 수소 재순환 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010103007A (ko) * 1999-02-12 2001-11-17 굿윈 인터내셔널 리미티드 반-압력 서지 디바이스를 가진 체크 밸브판
KR20060114681A (ko) * 2003-07-29 2006-11-07 소시에떼 비아이씨 가요성 라이너를 구비한 연료 카트리지
KR100805447B1 (ko) 2006-12-08 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 수소 재순환 시스템

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