KR101987459B1 - Receptacle for fuel cell electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수소 연료전지 차량용 리셉터클에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소 연료전지 차량에서 연료 충전시 연료를 여과해서 연료탱크에 공급하는 수소 연료전지 차량용 리셉터클에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogen fuel cell vehicle receptacle, and more particularly, to a hydrogen fuel cell vehicle receptacle for filtering fuel and supplying the fuel to a fuel tank during fuel charging in a hydrogen fuel cell vehicle.
일반적으로, 수소 연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)은 스택에서 산소와 수소를 이용하여 전기화학적으로 전기를 발생해서 연료의 화학에너지를 직접 전기에너지로 변화시켜 동력원으로 사용한다.In general, a hydrogen cell electric vehicle (FCEV) generates electricity electrochemically by using oxygen and hydrogen in a stack to convert chemical energy of a fuel directly into electrical energy and use it as a power source.
이러한 수소 연료전지 차량은 연료와 공기를 외부에서 공급하여 전지의 용량에 관계없이 계속 발전할 수 있어, 효율이 높고 오염물질이 거의 배출되지 않는 이상적인 기술로서, 현재 많은 개발 시도가 진행되고 있다.Such a hydrogen fuel cell vehicle can continue to generate power regardless of the capacity of the battery by supplying fuel and air from the outside, and is an ideal technology that is highly efficient and emits little pollutants.
수소 연료전지 차량은 연료탱크에서 고압 레귤레이터와 저압 레귤레이터를 경유해서 스택으로 수소연료를 공급하고, 수소 블로워는 저압 레귤레이터에 연결된 펌프 및 각종 밸브를 포함한다.The hydrogen fuel cell vehicle supplies hydrogen fuel to the stack via a high pressure regulator and a low pressure regulator in a fuel tank, and the hydrogen blower includes a pump and various valves connected to the low pressure regulator.
이와 함께, 수소 연료전지 차량은 급속해빙 물탱크, 전동물펌프, 써모스탯, 스택 냉각용 라디에이터, 에어컨 컨덴서, 전동식 냉매압축기, 물탱크, 가습기, 구동모터, 각종 제어기, 공기블로워 및 공기필터 등을 더 포함한다.In addition, the hydrogen fuel cell vehicle includes a rapid thawing water tank, a whole animal pump, a thermostat, a stack cooling radiator, an air conditioner condenser, an electric refrigerant compressor, a water tank, a humidifier, a driving motor, various controllers, an air blower, and an air filter. It includes more.
수소 연료전지 차량의 연료공급계통은 일반 가솔린 및 디젤 차량의 엔진에 해당하는 것으로, 차량의 전측 상부에 위치한다.The fuel supply system of the hydrogen fuel cell vehicle corresponds to the engine of a normal gasoline and diesel vehicle, and is located in the upper side of the front side of the vehicle.
예를 들어, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 내지 특허문헌 4 등 다수에 수소 연료전지 차량의 연료 공급계통과 레귤레이터 및 그의 제어 기술을 개시하여 특허출원해서 등록받은 바 있다.For example, the present applicant has disclosed and applied for a patent application of a fuel supply system and a regulator of a hydrogen fuel cell vehicle and a control technology thereof in many of
이와 같이, 수소 연료전지 차량은 약 350 내지 700bar의 고압 수소를 취급함에 따라, 고압의 수소가스 압력을 견디는 수소탱크를 하나 이상 장착하고 있다.As described above, the hydrogen fuel cell vehicle handles high pressure hydrogen of about 350 to 700 bar, and is thus equipped with one or more hydrogen tanks that withstand high pressure hydrogen gas pressure.
그리고 상기 수소탱크에 대한 수소 가스 충진 시스템은 수소가스 충전소의 버퍼탱크 및 수소 연료전지 차량의 수소탱크에 각각 포함된 압력센서를 통해 압력을 측정하여, 그 측정압력이 목표압력에 도달하면 충진을 마치는 방식으로 수소가스 충전 시 버퍼탱크와 수소탱크를 서로 연결하는 일종의 커넥터로서 수소 충전용 리셉터클(Receptacle)이 사용된다. The hydrogen gas filling system for the hydrogen tank measures the pressure through a pressure sensor included in the buffer tank of the hydrogen gas filling station and the hydrogen tank of the hydrogen fuel cell vehicle, and the filling is completed when the measured pressure reaches the target pressure. When filling the hydrogen gas, a hydrogen filling receptacle is used as a connector that connects the buffer tank and the hydrogen tank to each other.
리셉터클은 충전시에만 단발적으로 사용되나, 충전시 기밀유지 및 소음부문은 매우 중요한 품질사항으로 분류된다. Receptacles are used only once during charging, but airtightness and noise during charging are classified as very important quality features.
기밀유지 부문은 충전노즐에서 분사되는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해, 원통형 오링씰 구조가 적용되며 오링 재질 및 치수 등 리셉터클 하우징은 SAE J2600 규격에 기초해서 제조된다. The airtight section has a cylindrical O-ring seal structure to prevent leakage of gas from the filling nozzle and the receptacle housing, including O-ring material and dimensions, is manufactured based on SAE J2600 specifications.
예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 리셉터클에 적용되는 체크밸브의 구성도이다. For example, Figure 1 is a block diagram of a check valve applied to a receptacle according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 리셉터클에는 충전되는 연료의 누설을 방지하는 체크밸브(1)가 적용된다.As shown in FIG. 1, a receptacle according to the prior art is applied with a
체크밸브(1)는 리셉터클의 하부 바디 내부에 설치되는 원통부재(2), 원통부재(2)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 연료가 충전되는 유로를 개폐하는 밸브체(3) 및 원통부재(2) 내부에 설치되고 밸브체(3)에 탄성력을 제공하는 스프링(4)을 포함한다.The
여기서, 원통부재(2)의 상단에는 충전되는 연료의 리크를 실링하는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide) 재질의 재료로 제조된 1개의 시트(5)가 설치된다.Here, one
그러나 고압으로 충전되는 수소를 1개의 시트(5)로 실링하기에는 한계가 있다. However, there is a limit to sealing hydrogen charged at a high pressure with one
따라서 종래기술에 따른 리셉터클에 적용되는 체크밸브는 1개의 시트를 이용해서 충전되는 연료의 외부 리크를 완전하게 실링하지 못함에 따라, 시트를 통과한 연료가 외부로 유출되는 문제점이 있었다.Therefore, the check valve applied to the receptacle according to the related art does not completely seal the external leak of the fuel charged by using one seat, and there is a problem in that the fuel passing through the seat is leaked to the outside.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충전되는 연료의 누설을 방지할 수 있는 수소 연료전지 차량용 리셉터클을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a hydrogen fuel cell vehicle receptacle that can prevent the leakage of the fuel to be charged.
본 발명의 다른 목적은 체크밸브에 서로 다른 재질의 재료로 제조된 2개의 시트를 적용해서 연료의 저압부터 고압 구간에서 실링 성능을 향상시킬 수 있는 수소 연료전지 차량용 리셉터클을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a hydrogen fuel cell vehicle receptacle that can improve the sealing performance in the low to high pressure section of the fuel by applying two seats made of different materials to the check valve.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클은 서로 결합되고 연료를 공급하는 충전노즐과 결합되어 연료를 충전하는 제1 바디와 제2 바디, 상기 제1 바디의 내부에 설치되고 충전되는 연료를 여과해서 이물질을 제거하는 필터부 및 상기 제2 바디 내부에 설치되고 충전되는 연료의 역류를 방지하는 밸브부를 포함하고, 상기 필터부와 밸브부 사이에는 상기 제1 바디의 하단부와 제2 바디의 상단부 사이를 실링하는 밀폐부재 및 상기 밀폐부재와 밸브부에 마련되는 원통부재 및 상기 원통부재 내부에 승강 가능하게 설치되어 연료가 충전되는 유로를 개폐하는 밸브체 사이를 실링하는 제1 및 제2 시트가 설치되며, 상기 제1 및 제2 시트는 각각 서로 다른 직경을 갖는 링 형상으로 형성되고, 연료의 충전압력이 미리 설정된 저압부터 고압 구간에 대응되도록, 서로 다른 재질의 재료를 이용해서 제조되어 서로 다른 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to the present invention is coupled to each other and the charging nozzle for supplying fuel to the first body and the second body to charge the fuel, the interior of the first body And a filter unit for filtering foreign substances and filtering the fuel to be installed therein, and a valve unit for preventing a backflow of the fuel installed and charged in the second body, and between the filter unit and the valve unit. Sealing between the sealing member for sealing between the lower end and the upper end of the second body, and the cylindrical member provided in the sealing member and the valve portion and the valve member for opening and closing the flow path filled with fuel is provided so as to be liftable inside the cylindrical member. First and second seats are installed, the first and second seats are each formed in a ring shape having a different diameter, the filling pressure of the fuel is Li is set to be from a low pressure corresponding to the high pressure zone, is produced by using a different material for the material is characterized by having a different intensity.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클에 의하면, 체크밸브의 상단에 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용해서 연료의 누설을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to the present invention, the effect of preventing the leakage of fuel can be obtained by applying two seats having different strengths to the upper end of the check valve.
즉, 본 발명에 의하면, 강도가 낮은 시트에서 연료의 누설이 발생하더라도, 강도가 높은 시트에서 연료의 누설을 차단함에 따라, 종래에 1개의 시트를 적용하는 경우에 비해 기밀 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.That is, according to the present invention, even if the leakage of fuel occurs in the seat with low strength, the leakage of fuel is prevented in the seat with high strength, so that the airtight performance can be improved as compared with the case where one sheet is conventionally applied. Effect is obtained.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용함에 따라, 연료 충전 압력의 저압부터 고압 구간에서 실링 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다. Further, according to the present invention, by applying two sheets having different strengths, the effect that the sealing performance can be improved in the low to high pressure section of the fuel filling pressure.
도 1은 종래기술에 따른 리셉터클에 적용되는 체크밸브의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 수소 연료전지 차량용 리셉터클의 분해 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 A-A'선에 대한 단면도,
1 is a block diagram of a check valve applied to a receptacle according to the prior art,
2 is a perspective view of a hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view of the hydrogen fuel cell vehicle receptacle shown in FIG. 2;
4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2;
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 수소 연료전지 차량용 리셉터클의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 A-A'선에 대한 단면도이다. FIG. 2 is a perspective view of a hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of the hydrogen fuel cell vehicle receptacle shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a AA ′ shown in FIG. 2. Sectional view of the line.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left', 'right', 'front', 'backward', 'upward' and 'downward' are defined as indicating respective directions based on the states shown in each drawing. do.
본 실시 예에서는 수소 연료전지 차량용 리셉터클을 설명한다. In the present embodiment, a hydrogen fuel cell vehicle receptacle will be described.
그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 고압의 가스 연료를 충전하는 다양한 가스 차량에 적용하도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다. However, it should be noted that the present invention is not necessarily limited to this, and may be modified to be applied to various gas vehicles for filling high-pressure gas fuel.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클(10)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 결합되고 연료를 공급하는 충전노즐(도면 미도시)과 결합되어 연료를 충전하는 제1 바디(20)와 제2 바디(30), 제1 바디(20)의 내부에 설치되고 충전되는 연료를 여과해서 이물질을 제거하는 필터부(40) 및 제2 바디(30) 내부에 설치되고 충전되는 연료의 역류를 방지하는 밸브부(50)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 2 to 4, the hydrogen fuel
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클(10)은 제1 바디(10)의 입구측에 결합되는 연료캡(60)을 더 포함할 수 있다. In addition, the hydrogen fuel
제1 바디(20)는 상면과 하면이 개구된 대략 원통 형상으로 형성되고, 제1 바디(20)의 내부에는 충전되는 연료가 이동하는 이동유로(21)가 형성될 수 있다. The
여기서, 제1 바디(20)의 상면에 개구된 부분에는 충전노즐이 결합되어 연료가 유입되는 유입구(201)가 형성되고, 제1 바디(20)의 상단부 외주면에는 연료캡(60)이 결합될 수 있다. Here, the filling nozzle is coupled to the portion opened on the upper surface of the
연료캡(60)은 연료가 유입되는 제1 바디(20)의 상단부를 보호하고, 수분, 유분, 먼지 등의 이물질이 제1 바디(20) 내부로 유입되는 것을 방지하는 기능을 한다. The
이러한 연료캡(20)은 하면이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 충전시 분실을 방지하기 위해 차체부(도면 미도시)와 테더(61)를 이용해서 연결될 수 있다. The
제1 바디(20)의 상단부에 형성된 유입구(201)의 내주면에는 충전노즐 결합시 연료 누설을 방지하는 제1 링(22) 및 제2 링(23)이 일정 간격만큼 이격 설치될 수 있다. On the inner circumferential surface of the
여기서, 제1 링(22)은 약 5bar 내지 100bar의 압력, 즉 저압으로 연료를 충전하는 제1 충전노즐을 씰링하는 기능을 하고, 제2 링(23)은 약 100bar 내지 700bar의 압력, 즉 고압으로 연료를 충전하는 제2 충전노즐을 씰링하는 기능을 한다. Here, the first ring 22 serves to seal the first filling nozzle filling the fuel at a pressure of about 5 bar to 100 bar, that is, a low pressure, and the
이를 위해, 제1 바디(20)의 상단부 내주면에는 상기 제1 충전노즐의 직경에 비해 작은 직경으로 형성되는 상기 제2 충전노즐의 직경에 대응되도록, 단차부(24)가 형성될 수 있다. To this end, a
그리고 단차부(24)의 상부에는 제1 링(22)이 설치되는 제1 설치홈(221)이 형성되고, 단차부(24)의 하부에는 제2 링(23)이 설치되는 제2 설치홈(231)이 형성될 수 있다. In addition, a
한편, 제2 설치홈(231)에는 제2 링(23)의 상부 및 하부에 각각 제1 및 제2 백업링(25,26)이 설치될 수 있다. Meanwhile, first and
제1 및 제2 백업링(25,26)은 각각 약 100bar 내지 700bar의 고압 연료 충전시, 연료의 충전압력에 의해 제2 링(23)이 상방 또는 하방으로 밀리는 이동과 변형을 최소화하는 기능을 한다. The first and
이러한 제1 및 제2 백업링(25,26)은 각각 단면이 사각 형상으로 형성될 수 있다. Each of the first and
그리고 제1 및 제2 백업링(25,26)에서 각각 제2 링(23)과 접촉하는 면, 즉 제1 백업링(25)의 하면과 제2 백업링(26)의 상면은 각각 제2 링(23)과 밀착되도록 상방 또는 하방으로 오목한 곡면으로 형성될 수 있다. The first and
여기서, 제1 및 제2 백업링(25,26)은 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane, TPU)과 같이 저온 기밀성, 인장강도 및 연신율(elongation)이 우수한 합성수지 재질의 재료로 제조될 수 있다. Here, the first and
이와 같이, 본 발명은 상대적으로 고압 연료를 충전시 충전노즐을 밀봉(sealing)하는 제2 링의 상하부에 각각 백업링을 설치해서 충전 압력으로 인한 제2 링의 상하 방향 이동 및 변형을 최소화할 수 있다. As described above, the present invention can minimize the vertical movement and deformation of the second ring due to the filling pressure by installing a backup ring at the upper and lower portions of the second ring sealing the filling nozzle when charging the high pressure fuel. have.
그리고 본 발명은 제2 링과 접촉하는 각 백업링의 접촉면을 오목한 곡면으로 형성함으로써, 제2 링과 백업링을 밀착시켜 완벽하게 밀봉할 수 있다.In addition, the present invention forms a contact surface of each backup ring in contact with the second ring into a concave curved surface, thereby allowing the second ring and the backup ring to be in close contact and completely sealed.
이에 따라, 본 발명은 연료 충전시 연료 누설을 완벽하게 차단하고, 기밀 성능을 향상시킬 수 있으며, 연료 누설로 인한 안전사고를 미연에 예방할 수 있다. Accordingly, the present invention can completely block fuel leakage during fuel filling, improve airtight performance, and prevent safety accidents caused by fuel leakage in advance.
제2 바디(30)는 상면과 하면이 개구된 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 제2 바디(30)의 상단부는 제1 바디(20)의 하단부 직경에 비해 작은 직경으로 형성되어 제1 바디(20)의 하단부 내부로 삽입되어 결합된다. The
이러한 제2 바디(30)의 내부에는 밸브부(50)가 설치되는 설치공간(31)이 형성되고, 제2 바디(30)의 하단부에는 밸브부(50)의 개방 동작에 의해 공급되는 연료를 연료탱크로 공급하는 공급유로(32)가 형성될 수 있다. An
제2 바디(30)의 하단에는 연료탱크와 결합되는 부분을 밀봉하도록 오링이 설치될 수 있다. An O-ring may be installed at a lower end of the
필터부(40)는 서로 다른 공경을 갖는 복수의 철망메시를 겹쳐서 원통 형상으로 제조되고 충전되는 연료를 여과하는 소결필터(41), 소결필터(41)의 내부에 설치되는 프로텍터(42), 소결필터(41)와 프로텍터(42)의 상단에 결합되는 캡(43)을 포함할 수 있다. The
이러한 밸브부(40)의 소결필터(41)와 프로텍터(42) 하부에는 보스의 기능을 하는 밀폐부재가 설치될 수 있다. A sealing member that functions as a boss may be installed at the lower portion of the
예를 들어, 소결필터(41)는 약 10㎛의 공경을 갖는 1개의 메인메시, 약 0.1 내지 10㎜의 공경과 약 1 내지 2㎜의 두께를 갖는 2개의 보호메시를 겹쳐서 약 1000 내지 1200℃의 고온에서 압축 소결하여 약 10㎛의 균일한 공경과 약 1.3mm의 두께를 갖는 하나의 소결메시필터로 마련될 수 있다. For example, the
이와 같이 복수의 철망메시를 겹쳐서 고온에서 압축 소결하여 제조되는 소결필터(41)는 공극율 및 여과효율이 우수하고, 내열성, 내부식성을 가지며, 강도 및 내구성이 탁월한 특징이 있다. As described above, the
물론, 본 발명은 소결메시필터 대신에 제조가 용이하고 단순하며 가격이 저렴한 소결분말필터를 적용하도록 변경될 수 있다. Of course, the present invention can be modified to apply a sintered powder filter that is easy, simple and inexpensive to manufacture instead of the sintered mesh filter.
다만, 상기 소결분말필터는 제조 공정 메카니즘상 분말끼리 화학적 결합이 발생해서 원하는 공경을 균일하게 만들기 어렵고, 분말끼리 뭉쳐진 형태를 가짐에 따라 사용시 연료의 충전 압력에 의해 뭉쳐진 분말 중 일부가 떨어져 나가는 문제점이 있다. However, the sintered powder filter is difficult to make the desired pore uniformity due to the chemical bonding between the powders in the manufacturing process mechanism, and the powders are agglomerated, so that some of the agglomerated powders fall off due to the filling pressure of the fuel during use. have.
반면, 소결메시필터는 특성상 깨지거나 부서지지 않고, 부분적인 변형이 발생하더라도 전체적인 강성을 유지할 수 있다. On the other hand, the sintered mesh filter is not broken or broken due to its characteristics, and can maintain the overall rigidity even when partial deformation occurs.
따라서 본 발명은 미리 설정된 서로 다른 공경으로 제조된 복수의 철망메시를 겹쳐서 고온에서 압축 소결하여 제조되는 소결메시필터를 적용함에 따라, 공경 산포가 적고, 연료 충전 환경에 따른 필터의 강성도 만족시킬 수 있다. Therefore, according to the present invention, by applying a sintered mesh filter manufactured by compression sintering at a high temperature by overlapping a plurality of wire meshes manufactured with different preset pore sizes, the pore size dispersion is small and the stiffness of the filter according to the fuel filling environment can be satisfied. .
그리고 본 발명은 충전되는 연료의 특성, 압력에 따라 메시의 개수, 각 메시의 공경과 두께를 다양하게 변경할 수 있음에 유의하여야 한다. And it should be noted that the present invention can vary the number of meshes, the pore size and thickness of each mesh according to the characteristics of the fuel to be charged, the pressure.
프로텍터(42)는 소결필터(41) 내부에 설치되어 고압 조건에서 소결필터(41)의 변형을 방지하는 기능을 한다. The
이러한 프로텍터(42)는 약 1mm의 두께로 제조되고, 소결필터(41)에 의해 여과된 연료가 밸브부(50)로 원활하게 공급될 수 있도록, 약 5㎜의 공경을 갖도록 제조될 수 있다. The
여기서, 소결필터(41)는 사각판 형상에서 원통 형상으로 성형된 후, 양단부를 레이저 용접 등의 용접 방식으로 접합하여 제조될 수 있다. Here, the
캡(43)은 제1 바디(20)의 이동유로(21)를 통해 공급되는 연료가 소결필터(41)의 외부에서 내부로 여과되면서 이동하도록 마개 기능을 한다. The
이를 위해, 캡(43)은 연료의 이동시 유체 저항을 최소화하기 위해, 중앙부가 상방을 향해 볼록하고 외측으로 갈수록 하방을 향해 경사진 고깔 형상으로 형성되고, 캡(43)의 하면에는 프로텍터(42)의 내부로 삽입되는 삽입부가 돌출 형성될 수 있다. To this end, the
물론, 캡(43)의 형상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상방을 향해 볼록한 반구 형상이나, 단면이 반타원 형상 등 다양한 형상으로 변경될 수 있다. Of course, the shape of the
이와 같이, 본 발명은 복수의 철망메시를 겹쳐 고온에서 압축 소결시킨 소결필터를 적용하고, 소결필터의 상부와 하부에 각각 캡과 보스를 결합함에 따라, 연료 충전시 압력 교번에 의한 모서리부의 깨짐이나 부스러짐을 방지할 수 있다.As described above, the present invention applies a sintered filter which is pressed and sintered at a high temperature by overlapping a plurality of wire meshes, and combines the cap and the boss with the upper and lower portions of the sintered filter, respectively, so that the edge part is broken by the pressure alternating during fuel filling. Fragment can be prevented.
이에 따라, 본 발명은 리섭터클 내부로 이물질이 유입되는 것을 완벽하게 차단함으로써, 이물질로 인한 각 부품의 결함을 방지할 수 있다. Accordingly, the present invention can completely block the inflow of foreign matter into the receptacle, thereby preventing the defects of each component due to the foreign matter.
한편, 필터부(40)의 각 부품은 수소 취성에 대응하기 위해, 모두 SUS316L와 같은 스테인리스 재질의 재료로 제조되고, 용도에 따라 니켈(Ni) 함량을 약 7 내지 15%로 조절해서 제조될 수 있다.On the other hand, each part of the
다음, 도 4 및 도 5를 참조해서 밸브부의 구성을 상세하게 설명한다.Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the structure of a valve part is demonstrated in detail.
도 5는 밸브부의 확대 단면도이다.5 is an enlarged cross-sectional view of the valve unit.
밸브부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 바디(30)의 설치공간(31)에 설치되는 원통부재(51), 원통부재(51)의 내부에 승강 가능하게 설치되고 연료가 충전되는 유로를 개폐하는 밸브체(52) 및 원통부재(51) 내부에 설치되고 밸브체(52)에 탄성력을 제공하는 스프링(53)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the
원통부재(51)는 상면이 개구된 대략 원통 형상으로 형성되고, 설치공간(31)의 내경에 비해 작은 외경으로 형성될 수 있다. 그리고 원통부재(31)의 측면에는 원통부재(51) 내부로 유입된 연료를 외부로 배출하는 복수의 배출공(54)이 형성될 수 있다.The
그래서 밸브체(52)의 개방 동작시 원통부재(51) 내부로 공급된 연료는 배출공(54)을 통해 원통부재(51)의 외부로 배출되고, 제2 바디(30)의 설치공간(31)을 따라 제2 바디(30)의 하부에 형성된 공급유로(32)로 공급된다. Therefore, the fuel supplied into the
밸브체(52)는 평상시에는 스프링(53)의 탄성력에 의해 상승 동작해서 유로를 폐쇄하고, 유로를 통해 전달되는 압력이 상승하면 스프링(53)의 길이가 감소하도록 탄성 변형시키면서 하강 동작하여 유로를 개방한다. The
이를 위해, 밸브체(52)의 상면은 아래에서 설명할 제1 및 제2 시트(81,82)의 충전유로(83)를 폐쇄 가능하도록, 상방을 향해 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. To this end, the upper surface of the
이와 같이, 본 발명은 밸브부의 원통부재 상단에 폐쇄형 구조를 적용함에 따라, 공급되는 연료의 과유량을 분산시키고 관로폭을 증대해서 유속을 감소시키고, 종래에 밸브체의 하단에 형성되는 돌기를 제거해서 난류 운동에너지를 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by applying a closed structure to the upper end of the cylindrical member of the valve portion, the excess flow rate of the supplied fuel is dispersed and the pipe width is increased to reduce the flow rate, and the protrusion formed at the lower end of the valve body is conventionally formed. This can reduce turbulent kinetic energy.
이에 따라, 본 발명은 리셉터클을 이용해서 연료를 충전하는 과정에서 난류 운동에너지와 기류음으로 인한 충전 소음을 효과적으로 저감할 수 있다. Accordingly, the present invention can effectively reduce the charging noise due to turbulent kinetic energy and airflow sound in the process of filling the fuel using the receptacle.
실험 결과에 따르면, 연료의 충전량이 증가하여 인가압력이 커질수록, 리셉터클(10) 내 유속이 감소되어 난류 운동에너지가 크게 감소함을 확인할 수 있다.According to the test result, it can be seen that as the filling amount of the fuel increases and the applied pressure increases, the flow velocity in the
따라서 본 발명은 연료의 과유량을 분산하고, 리셉터클 내 유속을 감소시켜 난류 운동에너지와 기류음을 최소화해서 충전 소음을 저감할 수 있다. Therefore, the present invention can reduce the filling noise by dispersing the excess flow of fuel and reducing the flow velocity in the receptacle to minimize turbulent kinetic energy and airflow sound.
한편, 필터부(40)와 밸브부(50) 사이에는 제1 바디(20)의 하단부와 제2 바디(30)의 상단부 사이를 실링하는 밀폐부재(70) 및 밀폐부재(70)와 밸브부(50)의 원통부재(51) 및 밸브체(52) 사이를 실링하는 제1 및 제2 시트(81,82)가 설치될 수 있다.On the other hand, between the
밀폐부재(70)는 중앙에 연료가 충전되는 전달유로(71)가 형성된 대략 원통 형상으로 형성되고, 밀폐부재(70)에는 제1 바디(20) 내부의 공간 하단과 제2 바디(30)의 상단 사이에 결합되는 플랜지부(72)가 외주면을 따라 연장 형성될 수 있다. The sealing
제1 시트(81)와 제2 시트(82)는 각각 원통부재(51)의 상단에 배치되어 밀폐부재(70)와 원통부재(51) 및 밸브체(52) 사이를 실링하는 기능을 한다. The
이러한 제1 및 제2 시트(81,82)의 중앙에는 연료가 충전되는 충전유로(83)가 형성됨에 따라, 제1 및 제2 시트(81,82)는 각각 서로 다른 직경을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다.As the filling
여기서, 충전유로(83)는 밸브체(52)의 상승 동작시 밸브체(52)의 볼록한 상단부에 의해 폐쇄될 수 있다. Here, the filling
예를 들어, 제1 시트(81)는 제2 시트(82)의 상부에 배치되고, 제1 시트(81)의 하면에는 제2 시트(82)가 삽입되는 삽입공간(84)이 형성될 수 있다. For example, the
따라서 제1 시트(81)는 각각 밀폐부재(70)의 하면과 밸브부(50)의 원통부재(51)의 상면에 의해 고정되고, 제2 시트(82)는 제1 시트(81)의 하면에 형성된 삽입공간(84)에 삽입되어 고정될 수 있다. Accordingly, the
여기서, 벨브체(52)는 미리 설정된 강도 이상이 강성을 갖도록 경질 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 재료로 제조될 수 있다. Here, the
그리고 제1 및 제2 시트(81,82)는 각각 서로 다른 재질의 재료를 이용해서 제조될 수 있다. The first and
예를 들어, 제1 시트(81)는 수소 취성에 대응하기 위해, SUS316L와 같은 스테인리스 재질의 재료로 제조되고, 용도에 따라 니켈(Ni) 함량을 약 7 내지 15%로 조절해서 제조될 수 있다.For example, the
제2 시트(82)는 유연성을 가지도록 연질 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 재료로 제조될 수 있다. The
즉, 제2 시트(82)는 밸브체(52) 및 제1 시트(81)에 비해 강도가 낮아 저압 연료 충전시 실링하는 기능을 하고, 제1 시트(81)는 제2 시트(82)에 비해 강도가 높아 고압 연료충전시 실링하는 기능을 할 수 있다. That is, the
이와 같이, 본 발명은 체크밸브에 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용해서 연료의 누설을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can prevent fuel leakage by applying two seats having different strengths to the check valve.
즉, 본 발명은 강도가 낮은 시트에서 연료의 누설이 발생하더라도, 강도가 높은 시트에서 연료의 누설을 차단함에 따라, 종래에 1개의 시트를 적용하는 경우에 비해 기밀 성능을 향상시킬 수 있다. That is, according to the present invention, even if fuel leakage occurs in a sheet of low strength, the leakage of fuel in the sheet of high strength can be prevented, so that the airtight performance can be improved as compared with the case where one sheet is conventionally applied.
그리고 본 발명은 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용함에 따라, 연료 충전 압력의 저압부터 고압 구간에서 실링 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, two sheets having different strengths may be used to improve sealing performance in a low to high pressure section of the fuel filling pressure.
다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수소 연료전지 차량용 리셉터클의 결합관계 및 작동방법을 상세하게 설명한다. Next, a coupling relationship and an operation method of a hydrogen fuel cell vehicle receptacle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 작업자는 필터부(40)를 제1 바디(20)의 하부에서 상방으로 이동시켜 내부 공간에 삽입하고, 제1 바디(20)의 하단부에 밀폐부재(70)를 결합한다. First, the operator moves the
이때, 제1 바디(20)의 상단부 내주면에 형성되는 제1 설치홈(221)에는 제1 링(22)이 설치되고, 제2 설치홈(231)에는 제1 백업링(25), 제2 링(23) 및 제2 백업링(26)이 설치된 상태이다. At this time, the first ring 22 is installed in the
이어서, 작업자는 제2 바디(30) 내부의 설치공간(31)에 원통부재(51)와 스프링(53) 및 밸브체(52)를 순차적으로 삽입해서 밸브부(50)를 설치한다. Subsequently, the operator sequentially inserts the
마지막으로, 밸브부(50)가 설치된 제2 바디(30)를 제1 바디(20)의 하부에 배치하고, 제1 및 제2 바디(20,30)를 서로 결합한다. Finally, the
이때, 원통부재(51)와 밀폐부재(70) 사이에는 제1 및 제2 시트(81,82)가 설치된 상태이다.At this time, the first and
이와 같이 조립된 리셉터클(10)의 상단에는 연료캡(60)이 결합되고, 리셉터클(10)의 하단은 연료탱크와 연결된다. The
한편, 작업자는 연료 충전시 리셉터클(10)의 제1 바디(20)에 결합된 연료캡(60)을 분리하고, 제1 바디(20) 상단에 형성된 유입구에 충전노즐을 결합해서 연료를 충전한다. Meanwhile, the worker separates the
여기서, 제1 바디(20)의 상단부 내주면에 설치된 제1 링(22)은 약 5bar 내지100bar의 압력, 저압으로 연료를 충전하는 제1 충전노즐을 씰링한다.Here, the first ring 22 installed on the inner circumferential surface of the upper end of the
그리고 제2 링(23)은 약 100bar 내지 700bar의 압력, 즉 고압으로 연료를 충전하는 제2 충전노즐을 씰링한다.The
제2 링(23)의 상부 및 하부에 각각 설치된 제1 및 제2 백업링(25,26)은 각각 약 700bar의 고압 연료 충전시, 연료의 충전압력에 의해 제2 링(23)이 상방 또는 하방으로 밀리는 이동과 변형을 최소화한다.The first and second backup rings 25 and 26 installed on the upper and lower portions of the
이때, 제1 및 제2 백업링(25,26)에서 각각 제2 링(23)과 접촉하는 면, 즉 제1 백업링(25)의 하면과 제2 백업링(26)의 상면이 각각 제2 링(23)과 밀착되도록 상방 또는 하방으로 오목한 곡면으로 형성됨에 따라, 제2 링(23)은 제1 또는 제2 백업링(25,26)과 밀착된다. In this case, the surfaces of the first and second backup rings 25 and 26 that contact the
이와 같이, 본 발명은 상대적으로 고압 연료를 충전시 충전노즐을 밀봉(sealing)하는 제2 링의 상하부에 각각 백업링을 설치해서 충전 압력으로 인한 제2 링의 이동 및 변형을 최소화할 수 있다. As described above, the present invention can minimize the movement and deformation of the second ring due to the filling pressure by installing backup rings at upper and lower portions of the second ring sealing the filling nozzle when filling the high pressure fuel.
그리고 필터부(40)는 제1 바디(20)의 이동유로(21)를 통해 공급되는 연료를 내부로 이동시키면서 여과한다. The
이때, 연료는 제1 바디(20)의 이동유로(21)를 통해 하강해서 필터부(40)의 측면으로 이동하고, 소결필터(41) 및 프로텍터(42)를 통과하면서 여과된 후, 보스(44)에 형성된 송출유로(45)를 통해 밀폐부재(70)의 전달유로(71)와 제1 및 제2 시트(81,82)의 충전유로(83)로 공급된다. At this time, the fuel is lowered through the moving
그러면 밸브체(52)는 전달유로(71)를 통해 공급되는 연료의 압력이 상승함에 따라, 스프링(53)의 길이가 감소하도록 탄성 변형시키면서 하강 동작해서 충전유로(83)를 개방한다. Then, the
이에 따라, 연료는 개방된 충전유로(83)를 통해 원통부재(51) 내부로 전달되고, 다시 원통부재(51)의 측면에 형성된 복수의 배출공(54)을 통해 원통부재(51) 외부로 배출된다. Accordingly, the fuel is transferred into the
이어서, 연료는 제2 바디(30)의 설치공간(31)을 따라 하부로 이동해서 공급유로(32)를 통해 연료탱크에 충전된다. Subsequently, the fuel moves downward along the
이때, 밸브체(52)는 충전된 연료의 압력이 상승하면, 연료의 압력에 의해 상승 동작해서 충전유로(83)를 폐쇄하여 충전된 연료의 누설을 방지한다.At this time, when the pressure of the charged fuel rises, the
여기서, SUS316L와 같은 스테인리스 재질의 재료로 제조된 제1 시트(81)에 비해 강도가 낮은 연질 플라스틱과 같은 합성수지 재질의 재료로 제조된 제2 시트(82)는 약 5baar 내지 100bar의 저압 연료 충전시 연료의 누설을 방지하도록 실링한다.Here, the
그리고 제1 시트(81)는 제2 시트(82)에 비해 강도가 높아 약 100bar 내지 700bar의 고압 연료충전시 연료의 누설을 방지하도록 실링한다.The
이와 같이, 본 발명은 체크밸브에 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용해서 연료의 누설을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can prevent fuel leakage by applying two seats having different strengths to the check valve.
즉, 본 발명은 강도가 낮은 시트에서 연료의 누설이 발생하더라도, 강도가 높은 시트에서 연료의 누설을 차단함에 따라, 종래에 1개의 시트를 적용하는 경우에 비해 기밀 성능을 향상시킬 수 있다. That is, according to the present invention, even if fuel leakage occurs in a sheet of low strength, the leakage of fuel in the sheet of high strength can be prevented, so that the airtight performance can be improved as compared with the case where one sheet is conventionally applied.
그리고 본 발명은 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용함에 따라, 연료 충전 압력의 저압부터 고압 구간에서 실링 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, two sheets having different strengths may be used to improve sealing performance in a low to high pressure section of the fuel filling pressure.
연료의 충전이 완료되면, 제1 바디(20)의 상단부에 연료캡(60)을 결합해서 유입구(201) 부분의 손상을 방지한다. When the filling of the fuel is completed, the
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 체크밸브에 서로 다른 강도를 갖는 2개의 시트를 적용해서 연료의 누설을 방지할 수 있다.Through the above process, the present invention can prevent the leakage of fuel by applying two seats having different strengths to the check valve.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by the present inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
상기의 실시 예에서는 수소 연료전지 차량용 리셉터클을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 고압의 가스 연료를 충전하는 다양한 가스 차량에 적용되도록 변경될 수 있다. In the above embodiment, the hydrogen fuel cell vehicle receptacle has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be modified to be applied to various gas vehicles for filling high-pressure gas fuel.
본 발명은 연료를 충전하는 과정에서 체크밸브의 상단에 적용된 시트를 통과한 연료의 누설을 방지하는 수소 연료전지 차량용 리셉터클 기술에 적용된다.The present invention is applied to a hydrogen fuel cell vehicle receptacle technology for preventing the leakage of fuel passing through the seat applied to the top of the check valve in the process of filling the fuel.
10: 수소 연료전지 차량용 리셉터클
20: 제1 바디 201: 유입구
21: 이동유로 22,23: 제1,제2 링
221,231: 제1,제2 설치홈
24: 단차부 25,26: 제1,제2 백업링
30: 제2 바디 31: 설치공간
32: 공급유로 40: 필터부
41: 소결필터 42: 프로텍터
43: 캡
50: 밸브부 51: 원통부재
52: 밸브체 53: 스프링
54: 배출공 60: 연료캡
61: 테더 70: 밀폐부재
71: 전달유로 72: 플랜지부
81,82: 제1,제2 시트 83: 충전유로
84: 삽입공간10: Hydrogen Fuel Cell Vehicle Receptacles
20: first body 201: inlet
21: flow path 22,23: first and second ring
221,231: 1st, 2nd installation groove
24: stepped
30: second body 31: installation space
32: supply passage 40: filter unit
41: Sintered filter 42: Protector
43: cap
50: valve portion 51: cylindrical member
52: valve body 53: spring
54: discharge hole 60: fuel cap
61: tether 70: sealing member
71: delivery passage 72: flange
81,82: 1st, 2nd sheet 83: Filling path
84: insertion space
Claims (3)
상기 제1 바디의 내부에 설치되고 충전되는 연료를 여과해서 이물질을 제거하는 필터부 및
상기 제2 바디 내부에 설치되고 충전되는 연료의 역류를 방지하는 밸브부를 포함하고,
상기 필터부와 밸브부 사이에는 상기 제1 바디의 하단부와 제2 바디의 상단부 사이를 실링하는 밀폐부재 및
상기 밀폐부재와 밸브부에 마련되는 원통부재 및 상기 원통부재 내부에 승강 가능하게 설치되어 연료가 충전되는 유로를 개폐하는 밸브체 사이를 실링하는 제1 및 제2 시트가 설치되며,
상기 제1 및 제2 시트는 각각 서로 다른 직경을 갖는 링 형상으로 형성되고, 연료의 충전압력이 미리 설정된 저압부터 고압 구간에 대응되도록, 서로 다른 재질의 재료를 이용해서 제조되어 서로 다른 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 차량용 리셉터클. A first body and a second body coupled to each other and coupled to a filling nozzle for supplying fuel,
Filter unit for removing the foreign matter by filtering the fuel is installed and filled in the inside of the first body;
A valve unit installed in the second body to prevent a backflow of fuel charged therein;
Between the filter portion and the valve portion sealing member for sealing between the lower end of the first body and the upper end of the second body and
First and second seats are installed between the sealing member and the cylindrical member provided in the valve unit and the valve body which is installed to be liftable in the cylindrical member to open and close a flow path filled with fuel,
The first and second sheets are each formed in a ring shape having different diameters, and are manufactured by using materials of different materials to have different strengths so that the filling pressure of the fuel corresponds to a predetermined low to high pressure section. A hydrogen fuel cell vehicle receptacle, characterized in that.
상기 밸브체는 미리 설정된 강도 이상이 강성을 갖도록 경질의 합성수지 재질의 재료로 제조되고,
상기 제1 시트는 스테인리스 재질의 재료로 제조되며,
상기 제2 시트는 상기 밸브체 및 제1 시트에 비해 낮은 강도를 갖도록 연질의 합성수지 재질의 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 차량용 리셉터클.The method of claim 1,
The valve body is made of a hard synthetic resin material so as to have rigidity over a predetermined strength,
The first sheet is made of a stainless material,
And the second seat is made of a soft synthetic resin material so as to have a lower strength than the valve body and the first seat.
상기 제1 시트는 상기 제2 시트의 상부에 배치되고,
상기 제1 시트의 하면에는 상기 제2 시트가 삽입되는 삽입공간이 형성되며,
상기 제1 시트는 각각 상기 밀폐부재의 하면과 상기 원통부재의 상면에 의해 고정되고,
상기 제2 시트는 상기 제1 시트의 하면에 형성된 상기 삽입공간에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 차량용 리셉터클.
The method of claim 2,
The first sheet is disposed on top of the second sheet,
An insertion space into which the second sheet is inserted is formed on a lower surface of the first sheet,
The first sheet is fixed by the lower surface of the sealing member and the upper surface of the cylindrical member, respectively
The second sheet is a hydrogen fuel cell vehicle receptacle, characterized in that the insertion is fixed to the insertion space formed on the lower surface of the first sheet.
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