KR101668271B1 - 멀티이젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티이젝터에 관한 것으로, 바디, 이 바디의 일측에서 타측으로 연통되고 원 궤적을 따라 다수 개 배열되며 각각의 일측으로 순수가스를 주입 안내하는 이젝터홀부들로 이루어지는 이젝터홀부군, 이 바디의 둘레면에 형성되어 이젝터홀부 각각과 연결되도록 바디의 둘레면에 형성되어 순수가스의 흐름에 의한 압력차를 이용하여 재생용 혼합가스를 주입 안내하는 주입구, 및 이 바디의 일측에 회전 가능하게 형성되고 이젝터홀부군 중 어느 하나 또는 복수의 이젝터홀부와 일치되는 개방홀을 구비한 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 연료전지 차량에 사용되는 수소연료전지시스템에서 연료인 수소가스를 연료전지 스택에 공급하고 잔여 수소가스를 재순환하도록 하는 이젝터에 복수 개의 이젝터홀부를 구비함으로써 다수 개의 이젝터를 구비하지 않아 설치 공간을 줄일 수 있고, 이젝터 입구측에 밸브를 설치하지 않아도 됨에 따라 개발비용과 설치 시간을 줄일 수 있다.

Description

멀티이젝터{MULTI-EJECTOR}
본 발명은 멀티이젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량에 사용되는 수소연료전지시스템에서 연료인 수소가스를 연료전지 스택에 공급하고 잔여 수소가스를 재순환하도록 하는 이젝터에 복수 개의 이젝터홀부를 구비함으로써 다수 개의 이젝터를 구비하지 않아 설치 공간을 줄일 수 있고, 이젝터 입구측에 밸브를 설치하지 않아도 됨에 따라 개발비용과 설치 시간을 줄일 수 있도록 하는 멀티이젝터에 관한 것이다.
연료 전지에 공급되는 수소 유량에 관해서는, 수소 이론비(유입된 수소량/발전에 소비되는 수소량)가 1이상(예컨대, 1.5)으로 있도록 확보될 가능성이 높으며, 반응에 사용되지 않은 수소는, 수소 이용률의 향상을 위해 재순환된다.
이러한 재순환을 위해 이젝터를 사용할 때, 단일 이젝터로 충분한 경우도 있지만, 유량(flow rate)에 따라 2개의 이젝터를 전환하여, 선택 사용하는 경우도 있다. 그러나, 2개의 이젝터를 전환하여 사용하는 경우에는, 전환 기구(switch over mechanism) 및 역류 방지 기구(back flow protection mechanism)의 설치가 요구된다.
기존 연료전지 차량에 사용되는 이젝터는 복수 개 구비되기 때문에 배관 수에 따라 새 밸브의 설계가 필요하게 되며, 이로 인해 추가비용이 발생하는 문제점이 있다. 그리고, 기존 이젝터는 특정 영역에 최적화되게 적용하였기 때문에 저유량 영역 등 주사용구간이 아닐 경우 블로워의 보조를 필요로 하여 공간면적이 증가하게 되고, 부품수가 증가하는 문제점이 있다. 아울러, 기존 이젝터는 유로를 조절하는 밸브를 이용하여 복수 개 배열하였으나, 유로조절밸브의 추가적인 설계, 개발이 필요해 비용과 시간이 소모되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 연료전지 차량의 운전시 변화하는 각 부하에 따른 수소 공급 및 수소 재순환이 가능하도록 구비되는 이젝터에 이젝터홀부를 다수 개 통공하고, 이 이젝터홀부의 직경을 달리 형성하며, 복수 개의 이젝터홀부를 선택하여 개방하도록 함으로써 성능을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 멀티이젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 이젝터 바디 하나에 다수 개의 이젝터홀부를 형성함으로써 다수 개의 이젝터를 구비하는 기존에 비해 설치 공간과 설치비용을 줄이기 위한 멀티이젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 멀티이젝터는: 바디, 상기 바디의 일측에서 타측으로 연통되고 원 궤적을 따라 다수 개 배열되며 각각의 일측으로 순수가스를 주입 안내하는 이젝터홀부들로 이루어지는 이젝터홀부군, 상기 바디의 둘레면에 형성되어 상기 이젝터홀부 각각과 연결되도록 상기 바디의 둘레면에 형성되어 순수가스의 흐름에 의한 압력차를 이용하여 재생용 혼합가스를 주입 안내하는 주입구, 및 상기 바디의 일측에 회전 가능하게 형성되고, 상기 이젝터홀부군 중 어느 하나 또는 복수의 이젝터홀부와 일치되는 개방홀을 구비한 플레이트를 포함한다.
상기 이젝터홀부는 직경을 달리함이 바람직하다.
상기 플레이트는 외력에 의해 구동하는 모터부재에 연결됨이 바람직하다.
상기 바디는 순수가스를 집중시키기 위해 일측에 매니폴드를 형성함이 바람직하다.
상기 매니폴드는 상기 바디에 분리 가능하게 형성되고, 상기 매니폴드와 상기 바디의 접합부위에는 실링부재가 구비됨이 바람직하다.
상기 바디는 상기 이젝터홀부 각각과 연결되는 가이드관을 타측에 형성하고, 상기 가이드관 각각은 역류방지밸브부재를 구비함이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티이젝터는 종래 기술과 달리 연료전지 차량의 운전시 변화하는 각 부하에 따른 수소 공급 및 수소 재순환이 가능하도록 구비되는 이젝터에 이젝터홀부를 다수 개 통공하고, 이 이젝터홀부의 직경을 달리 형성하며, 복수 개의 이젝터홀부를 선택하여 개방하도록 함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 이젝터 바디 하나에 다수 개의 이젝터홀부를 형성함으로써 다수 개의 이젝터를 구비하는 기존에 비해 설치 공간과 설치비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 정면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 멀티이젝터의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터의 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티이젝터(1)는 바디(10), 이젝터홀부군(20), 주입구(30) 및 플레이트(40)를 포함한다.
바디(10)는 멀티이젝터(1)의 외형을 형성하는 것으로서, 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.
그리고, 이젝터홀부군(20)은 복수 개의 이젝터홀부(22)들로 이루어진다.
이젝터홀부(22)는 바디(10)의 축방향을 따라 일측에서 타측으로 연통되게 형성되고, 원 궤적을 따라 다수 개 배열된다.
이젝터홀부(22)는 각각 일측으로부터 타측 방향으로 순수가스를 주입 안내하는 역할을 한다.
특히, 이젝터홀부(22)는 혼합부(24)와 디퓨져(26)를 포함한다.
혼합부(24)는 이젝터홀부(22) 영역 중 순수가스와 재생용 혼합가스를 혼합하는 영역으로서 혼합된 가스의 온도 강하 유도하는 역할을 한다. 즉, 혼합부(24)는 이젝터홀부(22) 영역 중 순수가스와 재생용 혼합가스가 만나서 혼합되는 공간을 의미한다.
아울러, 디퓨져(26)는 이젝터홀부(22) 영역 중 혼합부(24)와 혼합된 가스의 출구측 사이에 해당되는 영역이다.
특히, 디퓨져(26)는 혼합부(24)의 직경보다 큰 확관으로 형성되어 혼합되어 감온된 가스를 감속시켜 줄어든 압력을 보상하는 역할을 한다.
즉, 디퓨져(26)는 혼합된 가스의 토출측에 인접하도록 이젝터홀부(22)의 확관 영역으로서, 혼합된 가스의 줄어든 압력을 상승시키는 역할을 한다.
그리고, 이젝터홀부군(20)은 복수 개의 이젝터홀부(22) 전체를 의미하는 것으로서, 이젝터홀부(22)의 개수는 한정하지 않는다.
이때, 이젝터홀부(22)는 바디(10)에서 원 궤적을 따라 형성됨이 바람직하다.
한편, 주입구(30)는 이젝터홀부(22) 각각과 연결되게 형성된다. 편의상, 주입구(30)는 이젝터홀부(22)와 일대일 대응되게 형성되는 것으로 도시한다.
그리고, 주입구(30)는 이젝터홀부(22)의 축 방향을 따라 혼합부(24)의 영역 전(前)에 해당되는 바디(10)의 둘레면에 형성된다.
그래서, 주입구(30)는 순수가스의 흐름에 의한 압력차를 이용하여 재생용 혼합가스를 주입 안내하는 역할을 한다.
다시 말해서, 순수가스가 복수 개의 이젝터홀부(22) 중 단독 또는 다수 개의 이젝터홀부(22) 일측을 통해 고속으로 내부를 유동하게 되면, 재생용 혼합가스는 해당되는 이젝터홀부(22) 내부에서 발생되는 압력 차이에 의해 주입구(30)를 통해 해당되는 이젝터홀부(22) 내부로 자연 주입된다.
여기서, 순수가스는 연료전지차량용으로 사용되는 수소가스를 의미하고, 재생용 혼합가스는 연료로 사용되고 난 후 질소를 함유하는 수소가스를 재활용하기 위한 가스를 의미한다.
그리고, '다수 개'는 이젝터홀부(22) 전체 개수와 동일하거나 또는 이젝터홀부(22) 전체 개수보다 적은 개수를 의미한다.
이때, 주입구(30)는 바디(10)에 일체로 형성될 수도 있고, 바디(10)에 분리 가능하게 형성될 수도 있으며, 다양한 형상으로 변형 가능하다.
또한, 플레이트(40)는 바디(10)의 일측에 회전 가능하게 형성된다. 즉, 플레이트(40)의 중심에는 피벗핀(32)이 삽입되어 바디(10)의 중심에 연결된다.
따라서, 플레이트(40)는 피벗핀(32)을 기준으로 회전 가능하게 된다.
특히, 플레이트(40)는 이젝터홀부군(20) 중 어느 하나 또는 복수의 이젝터홀부(22)와 일치되는 개방홀(34)을 구비한다.
따라서, 플레이트(40)는 회전되며 멀티이젝터(1)의 출력구간에 따라 최적화된 직경의 이젝터홀부(22)와 개방홀(34)을 일치시킨다.
이에 따라, 이젝터홀부(22)는 직경을 달리함이 바람직하다.
그리고, 플레이트(40)는 수동적으로 회전되기 보다 자동적으로 제어에 의해 임의의 이젝터홀부(22)와 개방홀(34)을 일치시키도록 회전됨이 바람직하다.
일례로, 플레이트(40)는 외력에 의해 구동하는 모터부재(50)에 연결된다.
모터부재(50)가 구동력을 플레이트(40)에 전달하는 방식은 다양하게 적용 가능하다.
물론, 플레이트(40)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.
한편, 바디(10)는 순수가스를 일측으로 집중시키기 위해 일측에 매니폴드(60)를 형성함이 바람직하다.
특히, 매니폴드(60)는 유동하는 순수가스를 이젝터홀부(22) 전체에 걸쳐 퍼져 유동하도록 점차적으로 확대되도록 형성됨이 바람직하다. 매니폴드(60)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.
이때, 매니폴드(60)는 유지 보수 또는 바디(10)의 보관 공간을 줄이기 위해 바디(10)에 분리 가능하게 형성함이 바람직하다.
그리고, 매니폴드(60)와 바디(10)의 접합부위에는 실링부재(62)가 구비됨이 바람직하다.
여기서, 매니폴드(60)와 바디(10)의 분리 가능하게 결합되는 구조는 볼딩 등 다양하게 적용 가능하다.
아울러, 실링부재(62)는 오링으로 함이 바람직하다.
또한, 바디(10)는 이젝터홀부(22) 각각과 연결되는 가이드관(70)을 타측에 형성한다.
그리고, 가이드관(70) 각각은 역류방지밸브부재(72)를 구비한다.
이는, 플레이트(40)에 의해 막힌 이젝터홀부(22) 내측으로 혼합된 가스가 역류하지 않도록 하기 위함이다.
이때, 가이드관(70)은 바디(10)에 분리 가능하게 형성됨이 바람직하고, 볼팅 등 다양한 방식으로 분리 가능하게 결합된다.
특히, 역류방지밸브부재(72)는 체크밸브 등 다양하게 적용 가능하고, 다양한 방식에 의해 가이드관(70) 각각에 설치된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 멀티이젝터 10: 바디
20: 이젝터홀부군 22: 이젝터홀부
24: 혼합부 26: 디퓨져
30: 주입구 40: 플레이트
34: 개방홀 50: 모터부재
60: 매니폴드

Claims (6)

  1. 바디;
    상기 바디의 일측에서 타측으로 연통되고, 원 궤적을 따라 다수 개 배열되며, 각각의 일측으로 순수가스를 주입 안내하는 이젝터홀부들로 이루어지는 이젝터홀부군;
    상기 바디의 둘레면에 형성되어 상기 이젝터홀부 각각과 연결되도록 상기 바디의 둘레면에 형성되어 순수가스의 흐름에 의한 압력차를 이용하여 재생용 혼합가스를 주입 안내하는 주입구; 및
    상기 바디의 일측에 회전 가능하게 형성되고, 원 궤적을 따라 복수 개의 개방홀을 구비하는 플레이트를 포함하고,
    상기 이젝터홀부는 상기 개방홀이 일정 간격으로 배치되는 원 궤적과 일치되도록 상기 바디에 원 궤적을 따라 형성되며,
    상기 플레이트는 상기 바디에 연결된 피벗핀을 기준으로 회전되고, 모터부재에 의해 상기 개방홀이 상기 이젝터홀부군 중 어느 하나 또는 복수의 이젝터홀부와 일치되도록 회전 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티이젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이젝터홀부는 직경을 달리하는 것을 특징으로 하는 멀티이젝터.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 바디는 순수가스를 집중시키기 위해 일측에 매니폴드를 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티이젝터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 매니폴드는 상기 바디에 분리 가능하게 형성되고;
    상기 매니폴드와 상기 바디의 접합부위에는 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티이젝터.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 바디는 상기 이젝터홀부 각각과 연결되는 가이드관을 타측에 형성하고;
    상기 가이드관 각각은 역류방지밸브부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티이젝터.
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