KR102474106B1 - 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치 - Google Patents
상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치 Download PDFInfo
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Abstract
실시예는 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 유입구, 상기 유체가 유동하는 유체 유로 및 상기 유체를 배출하는 배출구를 포함하는 하우징; 상기 하우징 상에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하도록 이동되는 플런저; 상기 플런저 하부에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하며 관통 유로를 갖는 파일롯; 상기 파일롯과 상기 플런저가 내측에 배치되는 코어 샤프트; 상기 플런저의 상부에 결합된 상부 댐퍼; 및 상기 플런저의 하부에 상기 파일롯과 대면하도록 결합되며 상기 상부 댐퍼로부터 물리적으로 분리된 하부 댐퍼를 포함할 수 있다.
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Description
실시예는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료공급 장치에 관한 것이다. 구체적으로 실시예는 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치에 관한 것이다.
환경 오염에 대한 지구 온난화로 세계적으로 환경 보호에 대한 관심이 많아지고 있다. 이 중에서 환경 오염 원인 중 하나인 대기 오염은 다양한 요인으로 발생하며 화석 연료의 연소 과정에 형성되는 배기가스가 한 요인으로 지목되고 있다.
배기가스는 자동차, 난방 장치, 발전 설비 등 화석 연료를 주 연료로 사용하는 기기에서 주로 배출된다. 특히, 대부분의 자동차는 가솔린, 디젤 등의 화석 연료를 통해 생성된 동력을 이용하여 동작한다. 그러나, 상술한 화석 연료가 연소하는 과정에 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 미세먼지 등의 배기가스를 형성하는 문제가 있다.
이때, 질소산화물은 오존(O3)을 형성하는 전구체 역할을 하며 산성비의 원인이 될 수 있어 환경에 치명적일 수 있다. 또한, 질소산화물은 각종 피부 질환과 호흡기 질환을 유발할 수 있어 사람과 각종 동식물에도 치명적일 수 있다. 또한, 일산화탄소는 인화성이 강하며, 인체 내에서 헤모글로빈과 결합하여 체내 산소공급을 방해할 수 있어 치명적일 수 있다. 또한, 미세먼지는 탄소, 유기 탄화수소, 질산염, 유해금속 성분 등을 포함하며 크기가 매우 작아 체내에 유입될 수 있고, 이로 인해 호흡기 질환을 유발할 수 있다.
이러한 문제로, 건강과 환경 보호 차원에서 새로운 친환경 자동차에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 최근에는 상술한 배기가스를 배출하지 않는 수소 연료전지 자동차(hydrogen fuel cell car)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
수소 연료전지 자동차는 물의 전기분해 역반응을 이용한 자동차로, 수소와 산소의 전기화학 반응으로 생성된 전기를 동력원으로 사용하는 자동차이다. 일반적으로 수소 연료전지 자동차는 전기화학 반응으로 전기를 형성하는 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소 공급부, 상기 연료전지 스택에 산소를 공급하는 공기 공급부, 수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 생성된 물을 배출하는 배출부를 포함한다. 또한, 상기 배출부는 연료전지 스택 내부 연료극의 수소 농도를 관리하기 위한 퍼지 밸브, 연료전지 스택의 연료극으로부터 배출된 물을 포집하고 저장하는 워터 트랩, 워터 트랩에 모인 물을 감지하고 배출하기 위한 수위감지 센서와 드레인 밸브 등을 포함한다.
이러한, 수소 공급부는 수소 탱크로부터 수소를 공급받거나 차단하는 수소 차단 밸브를 포함할 수 있고, 상기 수소 차단 밸브와 연료전지 스택 사이에 배치되어 공급되는 수소량을 제어하는 수소 공급 밸브를 포함할 수 있다. 상기 수소 차단 밸브 및 상기 수소 공급 밸브는 인가되는 전원에 의해 밸브를 개폐하거나, 개방 정도를 조절하여 유동하는 유체의 유동량을 제어하는 솔레노이드(solenoid) 구동부를 포함할 수 있다.
일례로 수소 차단 밸브에 전원이 인가될 경우, 인가되는 전원에 따라 플런저(Plunger)와 파일럿(Pilot)이 상승하여 수소 차단 밸브가 개방되어 유입되는 유체가 수소 공급 밸브로 배출될 수 있다.
한편, 연료 공급장치는 소정의 홀더에 연료전지용 솔레노이드 밸브가 조립된 구조이며, 연료전지용 솔레노이드 밸브 내의 플런저 내에 인서트 사출 댐퍼가 제공되고 있다. 종래 기술에 의하면, 플런저의 표면에 표면 처리 도금을 할 경우, 인서트 사출 댐퍼로 인해 도금 관리가 어렵고, 도금이 벗겨지는 문제가 발생될 수 있다. 또한 플런저 내측에 소음 저감용 댐퍼와 유로 차단 댐퍼를 일체로 인서트 사출하게 됨으로써, 댐퍼 만을 교체할 수 없는 문제가 있다. 이에 따라 플런저 내에 댐퍼를 조립할 수 있는 구조를 제공할 수 없다.
종래 기술에 의하면, 연료전지용 솔레노이드 밸브를 홀더에 조립하는 과정에서 소정의 요크에 삽입된 플런저가 이탈되는 문제가 발생하고 있다. 한편 내부 기술에 의하면 플런저 이탈방지 구조를 형성하거나 추가 배치하는 경우 파일롯이나 플런저로 유입되는 유체의 유동을 방해하는 기술적 모순이 발생하고 있다. 특히 플런저 이탈방지 구조는 제작 공정의 어려움 및 유체와 마찰에 의한 소음이 발생할 뿐만 아니라 플런저 이탈방지 구조가 유체 유동을 방해함에 따라 유체 유입구 내에서 유체의 회전운동에 의하여 주류와 반대방향으로 소용돌이치는 흐름인 와류(vortex)가 발생하여 유량성능이 급격히 저하되는 기술적 문제가 발생하고 있다. 플런저 이탈방지 구조가 유체 유동을 방해함에 따라 유체압력이 최소 압력차 이하로 떨어지면 밸브가 닫히는 문제가 발생할 수 있다. 즉 플런저 이탈방지 구조에 의해 유체 유동 방해로 공급압력이 낮아져 불필요한 차단을 야기하거나 제대로 작동하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 연료전지용 솔레노이드 밸브는 하부 스프링과 같은 탄성부재의 탄성력을 이용하여 플런저나 파일롯을 복귀시키고 있다. 그런데 전원이 인가되어 플런저와 파일롯이 상측방향으로 이동하여 유체가 공급되는 경우에 탄성부재는 상당한 압력을 받게 되고, 상측 또는 하측 방향 압력뿐만 아니라 측면방향으로 상당한 압력을 받게 된다. 그런데 내부기술에서는 탄성부재가 단지 코어 샤프트 하측에 배치됨에 따라 측면방향으로의 지지가 제대로 이루어 지지 않게 됨에 따라 탄성부재의 측면 가이드 구조의 부재로 안정적인 차단 동작이 되지 못하는 문제가 있다. 또한 내부 기술에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브에서는 탄성부재가 장착되는 위치가 하부에 고정됨에 따라 스프링의 압축하중의 증대 또는 감소가 필요 시 대응하지 못하는 문제가 있다. 특히 스프링의 압축하중이 필요이상으로 커지는 경우 솔레노이드 밸브에서는 전력소모가 증대되는 문제가 있다. 전력소모에 있어서 솔레노이드 밸브가 2W이상 전력을 지속적으로 소모하는 경우 기술적 문제가 발생하며, 전력소모를 최소화하는 것이 필요한 실정이다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 플런저 내부에 별도의 댐퍼들을 조립할 수 있는 구조를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 플런저의 상부 홈에 링 형상의 상부 댐퍼 및 하부 홈에 하부 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치를 제공하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 플런저의 상부 홈 및 하부 홈이 서로 분리됨으로써, 상부 댐퍼 및 하부 댐퍼가 물리적 및 공간적으로 분리되고, 수직 방향으로 중첩되지 않게 배치된 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 솔레노이드 밸브의 플런저의 상부 댐퍼 및 하부 댐퍼에 내압 해소를 위한 개구 홈을 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료공급장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 솔레노이드 밸브의 플런저의 상부에 탄성 부재를 결합한 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료공급장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 유입되는 유체의 유동을 방해하지 않으면서 플런저 이탈을 방지할 수 있는 유체흐름성과 내구성이 우수한 플런저 가이드를 구비한 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치를 제공하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브는 유체가 유입되는 유입구, 상기 유체가 유동하는 유체 유로 및 상기 유체를 배출하는 배출구를 포함하는 하우징; 상기 하우징 상에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하도록 이동되는 플런저; 상기 플런저 하부에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하며 관통 유로를 갖는 파일롯; 상기 파일롯과 상기 플런저가 내측에 배치되는 코어 샤프트; 상기 플런저의 상부에 결합된 링 형상의 상부 댐퍼; 및 상기 플런저의 하부에 상기 파일롯과 대면하도록 결합되며 상기 상부 댐퍼로부터 물리적으로 분리된 하부 댐퍼를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 플런저의 상부 내측에 결합된 탄성 부재를 포함하며, 상기 플런저는 제1 깊이를 갖고 상기 탄성 부재가 삽입되는 상측 내부 홈; 상기 상부 댐퍼가 삽입되며 상기 상측 내부 홈의 둘레에 제2 깊이를 갖는 상부 댐퍼 홈; 및 상기 하부 댐퍼가 삽입되는 하부 댐퍼 홈을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 상부 내측 홈은 링 형상을 가지며, 상기 상부 댐퍼는 외주면에 돌출된 복수의 제1 압입 돌기; 외측 상단에서 하단까지 수직 방향으로 개구된 제1 개구 홈, 및 상부에 볼록한 곡면을 갖는 상부를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 플런저는 상기 탄성 부재가 삽입된 상기 상측 내부 홈에서 서로 반대측 외주면까지 관통되는 중간 유로, 및 상기 파일롯이 결합되는 공간에서 서로 반대측 외주면까지 관통되는 하부 유로를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 크며, 상기 탄성 부재가 삽입되는 상기 상측 내부 홈은 상부 직경이 하부 직경보다 더 클 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 플런저의 하부 외주면에 배치되고 상기 파일롯의 하측 둘레까지 절곡된 파일롯 캡; 및 상기 코어 사프트의 하부 내측에 결합되며 상기 파일롯 캡을 감싸는 플런저 가이드를 포함하며, 상기 플런저 가이드는 상기 파일롯 하부로 돌출되는 복수의 내측 돌출부를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 연료 공급장치는 유체가 유입되는 유입구, 상기 유체가 유동하는 유체 유로 및 상기 유체를 배출하는 배출구를 포함하는 하우징; 상기 하우징 상부에 배치된 커버 부재; 상기 하우징과 상기 커버 부재 사이에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하도록 이동되는 플런저; 상기 커버 부재 내측에 배치되고 상기 플런저를 수직 방향으로 왕복 이동시켜 주기 위한 솔레노이드 구동부; 상기 플런저 하부에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하며 관통 유로를 갖는 파일롯; 상기 파일롯과 상기 플런저가 내측에 배치되는 코어 샤프트; 상기 플런저의 상부에 결합된 상부 댐퍼 및 탄성 부재; 및 상기 플런저의 하부에 상기 파일롯과 대면하도록 결합되며 상기 상부 댐퍼로부터 물리적으로 분리된 하부 댐퍼를 포함하며, 상기 상부 댐퍼는 링 형상을 갖고 상기 하부 댐퍼와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 연료 공급장치는, 상기에 개시된 연료전지용 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 플런저(1330) 내측에 서로 다른 댐퍼(1210,1220)들을 결합 또는 분리시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
실시 예에 의하면, 플런저(1330) 내측에 상부 댐퍼(1210) 및 하부 댐퍼(1220)의 조립에 따른 내압 발생을 제거해 주고 압입 돌기를 형성시켜 줌으로써, 댐퍼의 압입이 쉽고 이탈을 방지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 플런저(1330) 상측에서 내부에 탄성부재(1360) 및 외부에 상부 댐퍼(1210)를 결합해 줌으로써, 플런저의 상하 이동 및 소음 저감 기능을 수행할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상하 댐퍼가 분리 및 결합되으로, 플런저(1210)의 표면 도금이 용이하고 도금이 벗겨지는 문제를 억제할 수 있다.
실시예에 의하면, 플런저 가이드를 플런저(1210)의 하부 외측에 결합시켜 주므로, 유입되는 유체의 유동을 방해하지 않으면서 플런저의 이탈을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 A1-A1'측 단면도이다.
도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 솔레노이드 밸브(2000)의 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 B1-B1'측 단면도이다.
도 6은 도 3에서 플런저(1330)의 상부 및 외측에 결합되는 상부 댐퍼(1210), 가이드부재(1340) 및 코어 샤프트(1320)의 결합 전 사시도이다.
도 7은 도 3에서 플런저(1330)의 상부 댐퍼(1210)와 하부 댐퍼(1220)를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8의 (A)(B)는 도 7의 상부 댐퍼(1210)와 하부 댐퍼(1220)의 사시도이다.
도 9는 도 2에서 플런저(1330), 상부 댐퍼(1210) 및 탄성부재(1360)의 결합을 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 도 2에서 플런저의 하부 댐퍼(1220)와 파일롯(1370)의 결합 측 단면도이다.
도 11은 도 2에서 코어 샤프트(1320)의 하부에 배치된 가이드부재(1340), 하부 오링(1327), 플런저 가이드(1390), 파일롯 캡(1380)의 저면 결합 사시도이다.
도 12는 도 11의 플런저 가이드(1390)의 측면도이다.
도 13은 도 3의 플런저(1330), 가이드부재(1340), 하부 오링(1327), 플런저 가이드(1390), 파일롯 캡(1380)의 결합 상면을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 1의 솔레노이드 밸브의 부분 사시도의 우측 사시도이다.
도 15는 실시예에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)가 적용된 차량(3000)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 A1-A1'측 단면도이다.
도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 솔레노이드 밸브(2000)의 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 B1-B1'측 단면도이다.
도 6은 도 3에서 플런저(1330)의 상부 및 외측에 결합되는 상부 댐퍼(1210), 가이드부재(1340) 및 코어 샤프트(1320)의 결합 전 사시도이다.
도 7은 도 3에서 플런저(1330)의 상부 댐퍼(1210)와 하부 댐퍼(1220)를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8의 (A)(B)는 도 7의 상부 댐퍼(1210)와 하부 댐퍼(1220)의 사시도이다.
도 9는 도 2에서 플런저(1330), 상부 댐퍼(1210) 및 탄성부재(1360)의 결합을 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 도 2에서 플런저의 하부 댐퍼(1220)와 파일롯(1370)의 결합 측 단면도이다.
도 11은 도 2에서 코어 샤프트(1320)의 하부에 배치된 가이드부재(1340), 하부 오링(1327), 플런저 가이드(1390), 파일롯 캡(1380)의 저면 결합 사시도이다.
도 12는 도 11의 플런저 가이드(1390)의 측면도이다.
도 13은 도 3의 플런저(1330), 가이드부재(1340), 하부 오링(1327), 플런저 가이드(1390), 파일롯 캡(1380)의 결합 상면을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 1의 솔레노이드 밸브의 부분 사시도의 우측 사시도이다.
도 15는 실시예에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)가 적용된 차량(3000)의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예의 기술적 과제를 해결할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 A1-A1'측 단면도이며, 도 3은 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 솔레노이드 밸브(2000)의 부분 확대도이며, 도 5는 도 1의 솔레노이드 밸브(2000)의 B1-B1'측 단면도이다. 이하에서는 '상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)'는 '실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)'로 간략히 칭하기로 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)는 수소 탱크(미도시)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)는 수소 탱크 및 연료전지의 스택(미도시) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)는 수소 탱크와 수소 공급밸브(미도시) 사이에 배치되는 수소 차단밸브일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 솔레노이드 밸브(2000)는 하우징(1100) 및 커버 부재(1400)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(1100)은 홀더로 칭해질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 하우징(1100)은 수소 탱크 및 상기 연료전지 스택 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1100)은 수소 탱크 및 수소 공급밸브 사이에 배치될 수 있다.
상기 하우징(1100)는 소정의 강도를 가지며 신뢰성이 우수한 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 하우징(1100)는 금속 또는 열가소성 수지 재질을 포함하는 수지 재질일 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1100)는 폴리프로필렌(Polypropylene) 수지, 폴리에틸렌(Polyethylene) 수지, 폴리올레핀(Polyolefine) 수지, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) 수지, TPU(Thermoplastic Urethane) 수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, PPA(Polyphthalamide) 수지, PPS(Polyphenylene sulfide) 수지, PEEK(Polyether ether ketone) 수지 및 LCP(Liquid Crystral Polymer) 수지 중 적어도 하나의 수지 재질을 포함할 수 있다.
상기 하우징(1100)이 수지 재질을 포함함에 따라 향상된 성형성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(1100)은 이중 사출, 인서트 사출 등의 다양한 사출 공정으로 형성할 수 있어 다양한 크기, 형태로 제공되어 향상된 설계 자유도를 가질 수 있다.
상기 커버 부재(1400)는 상기 하우징(1100) 상에 배치될 수 있다. 상기 커버 부재(1400)는 오픈된 하부 영역을 포함하고, 내부에 수용 공간을 포함할 수 있다. 이후 기술되는 솔레노이드 구동부(1300)(도 2 및 도 4 참조)는 커버 부재(1400)의 하부 영역을 통해 삽입되어 수용 공간 내에 배치될 수 있다.
상기 커버 부재(1400)는 소정의 강도를 가지며 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수한 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 커버 부재(1400)는 금속, 세라믹 및 수지 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 커버 부재(1400)가 수지 재질을 포함할 경우 열가소성 수지를 포함할 수 있으며, 앞서 상기 하우징(1100)의 수지 재질 중 어느 하나를 채용할 수 있다.
상기 커버 부재(1400)는 상기 하우징(1100)과 체결 부재(1500)에 의해 결합할 수 있다. 상기 체결 부재(1500)는 나사, 볼트 등의 타입으로서, 표면에 방수 고무가 배치될 수 있다. 상기 커버 부재(1400)는 솔레노이드 구동부(1300)를 설정된 위치에 고정함과 동시에 상기 솔레노이드 구동부(1300)가 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브(2000)는 하우징(1100), 상기 하우징(1100) 상에 배치되는 커버 부재(1400), 상기 하우징(1100)과 상기 커버 부재(1400) 사이에 배치되는 코어 샤프트(1320), 플런저(1330), 파일롯(1370), 및 솔레노이드 구동부(1300)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 구동부(1300)는 코일부(1310)와 요크(1305)를 포함할 수 있다. 상기 코어 샤프트(1320)의 상부 돌기(1325)는 상기 요크(1305)의 내부 홀을 통해 상기 커버 부재(1400)의 내측 홈 구조에 결합될 수 있다.
상기 하우징(1100)는 유체의 유입구(1101) 및 배출구(1102)를 포함할 수 있다. 상기 유입구(1101)와 상기 배출구(1102) 사이의 파일롯(1370) 하단에 유체가 이동하는 유체 유로(1103)가 배치될 수 있다. 또한 실시예의 파일롯(1370)은 그 내부에 관통 유로(1371)를 포함할 수 있다. 상기 관통 유로(1371)는 수직 방향으로 형성되며 오리피스 홀일 수 있으며, 상부 직경이 하부 직경보다 작을 수 있다. 상기 유입구(1101)는 유체가 유입되는 입구이며 수소 탱크와 연결될 수 있다. 또한, 상기 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)가 수소 탱크와 수소 공급밸브 사이에 배치될 경우, 상기 유입구(1101)는 수소 탱크와 연결될 수 있고, 상기 배출구(1102)는 수소 공급밸브의 유입구와 연결될 수 있다.
상기 배출구(1102)는 복수로 배치될 수 있으며, 상기 유입구(1101)와는 서로 반대되는 방향 또는 서로 직교되는 방향에 배치될 수 있다. 상기 유입구(1101) 및 상기 배출구(1102)는 서로 이격되며 상기 하우징(1100)의 외측면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유입구(1101) 및 상기 배출구(1102)는 하우징(1100)의 서로 다른 외측면 상에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 유입구(1101)를 통해 유입된 유체는 상기 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)를 유동한 후 유체 유로(1103)를 거쳐 배출구(1102)를 통해 배출될 수 있다.
다음으로 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)는 단자(1301)로부터 인가된 전원에 의해 플런저(1330)와 파일롯(1370)의 위치를 제어할 수 있고, 유체 유로(1103)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 실시예에서 상기 코일부(1310)는 보빈(1311) 및 코일(1312)을 포함할 수 있다. 상기 보빈(1311)은 내부에 수직 방향으로 연장하는 중공을 포함할 수 있다. 상기 보빈(1311)의 중공은 상기 보빈(1311)의 상면과 하면을 관통하는 관통 홀일 수 있다. 상기 보빈(1311)의 중공 내에는 코어 샤프트(1320) 및 플런저(1330) 등이 배치될 수 있다.
상기 코일(1312)은 상기 보빈(1311) 상에 배치될 수 있다. 상기 코일(1312)은 상기 보빈(1311)의 외측 둘레에 배치될 수 있다. 상기 코일(1312)은 상기 보빈(1311)의 외측에 권선되어 배치될 수 있다. 상기 코일(1312)은 인가되는 전원에 따라 자기장을 형성할 수 있다.
상기 코어 샤프트(1320)는 상기 코일부(1310) 내에 배치될 수 있다. 상기 코어 샤프트(1320)는 상기 보빈(1311) 내에 배치될 수 있다. 상기 코어 샤프트(1320)는 일부가 상기 보빈(1311)의 중공 내에 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 코어 샤프트(1320)는 자성체를 포함하며 상기 코일부(1310)에 의해 형성된 자기장에 자화될 수 있다.
상기 플런저(1330)는 상기 코어 샤프트(1320)의 중공(R1) 내에 배치되어 수직 방향으로 상하 이동 가능할 수 있다. 상기 플런저(1330)는 상기 코어 샤프트(1320)의 자력에 의해 수직 방향 또는 상하 방향으로 이동 가능할 수 있고, 이에 따라 파일롯(1370)의 관통 유로(1371)를 개폐할 수 있다. 또한 파일롯(1370)이 완전하게 이동될 경우, 상기 플런저(1330) 하측에 결합된 파일롯(1370)이 상하 이동하면서 유체 유로(1103)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
상기 파일롯(1370)은 탄성력이 있는 재질로 형성되며 유체 유로(1103)를 개폐할 수 있는 개폐 부재(1372)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개폐 부재(1372)는 폴리염화비닐, 실리콘, 폴리우레탄, EPDM(Ethylene Propylene), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), FPM(Fluorinated Rubber), 실리콘 등과 같은 수지 재질, 탄성이 있는 고무 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 개폐 부재(1372)는 상기 파일롯(1370)의 하면 중심 영역에 삽입되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 솔레노이드 구동부(1300)가 동작하지 않을 경우(전원이 Off 상태), 상기 코어 샤프트(1320)와 상기 플런저(1330) 사이에는 인력이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 개폐 부재(1372)는 탄성 부재(1360)의 탄성력에 의해 유체 유로(1103)의 상부 끝단과 접하며 탄성 변형할 수 있고, 솔레노이드 밸브(2000)는 폐쇄될 수 있다.
상기 솔레노이드 구동부(1300)가 동작하여 상기 코어 샤프트(1320)가 자화될 경우(전원이 On 상태), 상기 플런저(1330)는 상부 방향으로 이동하여 파일롯(1370) 하부의 개폐 부재(1372)는 유체 유로(1103)의 상부 끝단과 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 솔레노이드 밸브(2000)는 개방되어 유체가 유체 유로(1103)를 거쳐서 배출구(1102)를 통해 배출될 수 있다.
전류가 차단되면, 공급 압에 의해 플런저(1330)와 파일롯(1370)이 모두 하방으로 이동한 상태로 유지한다. 이에 따라 상기 파일롯(1370) 내부의 관통 유로(1371)는 차단된 상태를 유지하게 된다.
전류가 공급되면, 상기 솔레노이드 구동부(1300)가 구동하며, 이에 따라 상기 플런저(1330)가 수직 업 방향으로 이동하며, 이에 따라 플런저(1330)의 하부 댐퍼(1220)와 상기 파일롯(1370)이 이격되며, 상기 파일롯(1370)의 관통 유로(1371)를 통해 유체가 이동하게 되며, 이동한 유체는 상기 배출구(1102)를 통해 배출될 수 있다. 여기서, 상기 유체 유입구(1101)로 유입되는 유체의 압력보다 유체 배출구(1102)로 배출되는 유체의 압력이 낮다. 이후, 플런저(1330)가 파일롯(1370)과 함께 완전하게 상승하면, 유체 유입구(1101)로 유입되는 유체는 파일롯(1370)의 관통 유로(1371) 및 유체 유로(1103)를 통해 동시에 배출되고, 유체 유입구(1101)로 유입되는 유체의 압력과 유체 유로(1103)로 배출되는 유체의 압력은 동일할 수 있다.
상기 하우징(1100)은 유체 유입구(1101), 배출구(1102) 또는 코어 샤프트(1320) 하측에 오링(1327)을 구비할 수 있다. 상기 오링(1327)은 상기 하우징(1100)의 내부 개폐 공간(R10, 도 3)의 둘레에 배치된 링 형상의 홈(R5)에 배치되며, 상기 플런저(1330)의 이동에 따라 하우징(1100)과 커버부재(1400) 사이의 유체 유동을 차단할 수 있다. 상기 오링(1327)은 단일 링 또는 이중 링으로 구현될 수 있다.
상기 플런저(1330)는 상기 코어 샤프트(1320)의 중공(R1) 내에 배치될 수 있다. 상기 중공(R1)은 하부가 개방될 수 있다. 상기 코어 샤프트(1320)의 중공(R1)의 내측 중앙에는 오목한 리세스(1326, 도 9)가 배치되며, 상기 리세스(1326)를 기준으로 상기 상측 내측 홈(R2)의 중앙을 정렬시켜 줄 수 있다.
도 4 내지 도 10과 같이, 발명의 실시 예는 상기 플런저(1330)의 내측에 복수의 댐퍼(1210,1220)를 구비할 수 있다. 발명의 실시 예는 플런저(1330)의 일측 또는 상면에 복수의 댐퍼(1210,1220) 중 어느 하나와 탄성 부재(1360)를 구비하며, 타측 또는 하부에 다른 댐퍼를 구비할 수 있다. 상기 플런저(1330)는 복수의 댐퍼(1210,1220)가 별도로 결합 또는 분리될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 또한 플런저(1330)는 탄성 부재(1360)가 일측 댐퍼의 내측 또는 외측에서 결합 또는 분리될 수 있는 구조를 가질 수 있다.
상기 플런저(1330)는 상부에 상부 댐퍼(1210) 및 탄성부재(1360)를 포함하거나 이들과 결합될 수 있다. 상기 플런저(1330)는 하부에 하부 댐퍼(1220) 및 파일롯(1370)를 포함하거나 이들과 결합될 수 있다.
실시 예에 의하면, 솔레노이드 작동시 플런저(1330)와 코어 사프트(1320)의 접촉에 따른 작동 소음이 발생하며, 소음 감소를 위해 플런저(1330)의 상부에 별도로 결합되는 상부 댐퍼(1210)를 구비할 수 있다. 이러한 상부 댐퍼(1210)는 플런저(1330)로부터 결합 또는 분리할 수 있다.
실시 예에 의하면, 솔레노이드 작동시 플런저(1330)의 수직 상/하 방향으로 이동시 압축 또는 복원되는 탄성 부재(1360)를 상기 상부 댐퍼(1210)의 내측에 구비할 수 있다.
실시 예에 의하면, 솔레노이드 작동시 플런저(1330)와 파일롯(1370) 사이의 개폐를 위해, 상기 플런저(1330)의 하부에 하부 댐퍼(1220)를 상기 파일롯(1370) 상에 대응되도록 결합시켜 줄 수 있다. 상기 하부 댐퍼(1220)는 상기 플런저(1330)의 하부로부터 결합 또는 분리할 수 있다.
상기 상부 댐퍼(1210)와 상기 하부 댐퍼(1220)는 물리적으로 분리되고, 공간적으로 이격될 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)와 상기 하부 댐퍼(1220)는 수직 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 하부 댐퍼(1220)와 상기 탄성 부재(1360)가 배치된 영역은 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 다른 예로서, 상기 상부 댐퍼(1210)과 상기 하부 댐퍼(1220)는 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 플런저(1330)는 상측 내부 홈(R2) 및 상기 상측 내부 홈(R2)의 외측 둘레에 배치된 상부 댐퍼 홈(R3)을 구비할 수 있다. 상기 상측 내부 홈(R3)에는 상기 탄성 부재(1360)가 삽입될 수 있다. 상기 내부 홈(R2)은 상기 플런저(1330)의 상면에서 소정의 제1 깊이(D0)로 형성되며, 그 직경(D1,D2)은 상기 탄성 부재(1360)의 외경보다 클 수 있다. 상기 상측 내부 홈(R2)은 상부 직경(D2)이 하부 직경(D1)보다 더 클 수 있다. 상기 상측 내부 홈(R2)의 직경(D1,D2)은 중간 유로(R4)부터 상부로 갈수록 점차 커질 수 있다. 이러한 상측 내부 홈(R2)의 구조는 상기 탄성 부재(1360)의 삽입을 용이하게 하고, 상기 상측 내부 홈(R2)의 하부에서 상기 탄성 부재(1360)를 지지하거나 유동을 최소화하며, 상기 상측 내부 홈(R2)의 상부에서 상기 탄성 부재(1360)의 유동을 가능하게 하여, 상기 탄성 부재(1360)가 커버하는 범위를 크게 제공하고 복원 방향이 용이하게 될 수 있다. 상기 상측 내부 홈(R2)은 상기 하부 댐퍼 홈(R6)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 탄성 부재(1360)이 상기 플런저(1330)의 상부 내측에 수납되는 형태로 결합됨으로써, 상기 플런저(1330)의 상/하 이동과 상기 탄성 부재(1360)의 압축/복원이 거의 동시에 진행될 수 있어, 전력 소모를 줄여줄 수 있다.
상기 탄성 부재(1360)는 상부 또는 하부 방향으로 탄성 변형 가능하게 제공될 수 있다. 일례로, 상기 탄성 부재(1360)는 코일 스프링 등을 포함할 수 있다. 인가되는 구동력에 의해 상기 플런저(1330)가 상부로 이동할 경우, 상기 탄성 부재(1360)는 압축하여 유체 유로(1103)를 개방할 수 있다. 또한, 구동력이 인가되지 않을 경우, 상기 탄성 부재(1360)는 복원되고 상기 플런저(1330)와 결합한 파일롯(1370)를 하부 방향으로 밀어내 유체 유로(1103)를 폐쇄할 수 있다.
여기서, 상기 상측 내부 홈(R2)은 상기 중간 유로(R4)와 연결될 수 있다. 상기 중간 유로(R4)는 상부 댐퍼 홈(R3)의 하부에서 상기 상부 댐퍼 홈(R3)과 이격될 수 있다. 상기 중간 유로(R4)는 상기 플런저(1330)의 서로 다른 측면으로 관통되고 상기 상측 내부 홈(R2)의 하부에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 중간 유로(R4)는 수평한 좌/우 또는 앞/뒤 방향으로 관통될 수 있으며, 상기 중간 유로(R4)의 일단 높이와 타단의 높이는 상기 플런저(1330)의 상면에서 동일하거나 다를 수 있다. 상기 중간 유로(R4)는 플런저(1330)의 주변 내압을 맞추기 위해 형성될 수 있으며, 수분이 발생될 경우 유출될 수 있는 유로로 제공될 수 있다.
상기 상부 댐퍼(1210)는 내부가 관통된 개구부(13)를 갖는 링 형상으로 제공될 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)는 상기 상부 댐퍼 홈(R3)에 결합될 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)는 둘레에 적어도 하나의 제1압입 돌기(12)를 구비하며, 상기 제1압입 돌기(12)는 상기 상부 댐퍼(1210)가 결합될 때, 상기 상부 댐퍼 홈(R3)에 의해 압입될 수 있다. 상기 제1압입 돌기(12)는 상기 상부 댐퍼(1210)의 외주면에 링 형상으로 돌출될 수 있고, 1개의 링 또는 2개 이상의 링 형상으로 배치될 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)의 내주면은 돌기가 없는 평평한 곡면으로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1압입 돌기(12)는 상기 상부 댐퍼(1210)의 내주변에 링 형상으로 돌출될 수 있고, 1개 또는 2개 이상의 링 형상으로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1압입 돌기(12)는 상기 상부 댐퍼(1210)의 내주면 및 외주면 각각에 1개의 링 또는 2개 이상의 링으로 제공될 수 있다. 상기 제1압입 돌기(12)는 나사 선 형태로 돌출될 수 있다.
상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 외경은 상기 상부 댐퍼(1210)의 외경보다 작을 수 있어, 상기 상부 댐퍼(1210)가 압입될 수 있다. 상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 내경은 상기 상부 댐퍼(1210)의 내경보다 클 수 있어, 상기 상부 댐퍼(1210)가 밀착될 수 있다. 이에 따라 상부 댐퍼(1210)의 이탈을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 상부 댐퍼(1210)는 수직 방향으로 제1개구 홈(11)을 구비하며, 상기 제1개구 홈(11)은 1개 또는 2개 이상일 수 있다. 예컨대, 2개 이상의 제1개구 홈(11)은 상기 상부 댐퍼(1210)가 압입될 때, 공기가 유입 또는 유출되는 통로로 사용될 수 있다.
상기 상부 댐퍼(1210)는 볼록한 곡면을 갖는 상부(14)를 구비할 수 있으며, 상기 볼록한 곡면를 갖는 상부(14)는 상기 코어 샤프트(1320)의 내면에 접촉될 때, 접촉 소음을 억제시켜 줄 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)의 상부(14)는 하부 보다 더 넓은 폭으로 제공되며, 상기 상부 댐퍼(1210)의 삽입을 제한하는 폭으로 제공될 수 있다. 실시예에 따른 곡면 형상의 상부(14)를 갖는 상부 댐퍼(1210)는 소음 감소를 위한 댐퍼 면적을 확보하면서도 플런저 면적(자기력발생 면적)을 확보할 수 있어 솔레노이드 흡입력 증대가 가능한 특별한 기술적 효과가 있다. 또한 곡면형 상부(14)에 의해 수평 방향 변형이 가능하여 접촉 면적 및 접촉시간이 늘어남에 따라 동일한 충격량 대비 작동 소음이 감소함과 아울러 플런저(1330)의 이동거리를 확보함과 동시에 자기력 발생 면적인 플런저 면적을 확보할 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
상기 상부 댐퍼 홈(R3)은 탑뷰에서 볼 때 링 형상으로 제공될 수 있다. 상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 제2 깊이(D3)는 상기 상부 댐퍼(1210)의 하단보다 더 낮은 깊이로 제공될 수 있다. 즉, 상기 플런저(1330)의 상면에서 상부 댐퍼(1210)의 하단까지의 길이(D4)는 상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 제2 깊이(D3)보다 작을 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)의 두께는 3mm 내지 6mm의 범위 또는 4mm 내지 5mm 범위로 제공될 수 있다. 상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 제2 깊이(D3)는 상기 탄성 부재(1360)가 삽입되는 상측 내부 홈(R2)의 제1 깊이(D0)보다 작을 수 있으며, 예컨대 상기 상측 내부 홈(R2)의 제1 깊이(D0)의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 70% 범위 또는 30% 내지 60% 범위로 형성되어, 플런저(1330)의 강성 저하를 방지할 수 있다.
도 7 및 도 13과 같이, 상기 상부 댐퍼(1210)가 상기 상부 댐퍼 홈(R3)에 삽입되면, 제1개구 홈(11)이 상부에 노출될 수 있다. 상기 제1개구 홈(11)은 상기 링 형상의 제1압입 돌기(12) 및 상부(14)의 외측을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1 개구 홈(11)이 상부에 개방되므로, 상기 상부 댐퍼(1210)의 삽입 시 내압을 제거할 수 있고, 상기 상부 댐퍼(1210)가 삽입되는 홈(R3) 내부와 플런저(1330)의 외측 공간의 압력은 동일할 수 있다. 이에 따라 상부 댐퍼(1210)의 이탈을 억제시켜 줄 수 있다.
도 7, 도 8의 (B) 및 도 10과 같이, 상기 플런저(1330)는 하부 댐퍼 홈(R6)을 구비하며, 상기 하부 댐퍼 홈(R6)은 상기 파일롯(1370)이 삽입된 공간 상부에 배치될 수 있다. 상기 하부 댐퍼 홈(R6)은 오목한 리세스로 형성될 수 있으며, 상기 하부 댐퍼(1220)가 삽입 및 결합되고, 분리될 수 있다. 상기 하부 댐퍼(1220)는 외주면에 제2압입 돌기(22)가 배치될 수 있다. 상기 제2압입 돌기(22)는 1개의 링 형상 또는 2개 이상의 링 형상으로 제공될 수 있다. 상기 제2압입 돌기(22)는 나사선 형태로 제공될 수 있다.
상기 제1 압입 돌기(12)의 개수는 상기 제2 압입 돌기(22)의 개수보다 많을 수 있다. 또한 상기 상부 댐퍼 홈(R3)의 제2 깊이(D3)는 상기 하부 댐퍼 홈(R6)의 제3 깊이보다 클 수 있다. 상기 하부 댐퍼 홈(R6)의 제3 깊이는 상기 파일롯(1370)의 상면 위치에서의 깊이일 수 있다.
상기 하부 댐퍼(1220)의 제2압입 돌기(22)의 외경은 상기 하부 댐퍼 홈(R6)의 내경보다 클 수 있어, 상기 하부 댐퍼(1220)가 하부 댐퍼 홈(R6)에 압입될 수 있다. 이에 따라 하부 댐퍼(1220)의 이탈을 방지할 수 있다. 상기 하부 댐퍼(1220)의 상면(23)은 플랫하며, 그 둘레는 곡면 형상으로 제공되어, 하부 댐퍼 홈(R6)에 삽입이 용이하며 더 깊은 깊이까지 댐퍼를 삽입시켜 줄 수 있다.
상기 하부 댐퍼(1220)는 외측에 제2 개구 홈(21)를 구비하며, 상기 제2 개구 홈(22)는 상기 하부 댐퍼(1220)의 외측 하면에서 상면까지 연장되며, 유체가 지나는 유로로 제공될 수 있다. 상기 제2 개구 홈(22)은 상기 제2 압입 돌기(22)를 관통하여 형성될 수 있고, 하부 댐퍼(1220)의 둘레에 1개 또는 2개 이상으로 배치될 수 있다. 상기 제2 개구 홈(21)는 상기 하부 댐퍼(1220)의 하부에 노출되므로, 상기 하부 댐퍼(1220)의 삽입 시 내압을 제거할 수 있고, 상기 하부 댐퍼(1220)가 삽입되는 홈(R6) 내부와 플런저(1330)의 외측 공간의 압력은 동일할 수 있다. 이에 따라 하부 댐퍼(1220)의 이탈을 억제시켜 줄 수 있다.
상기 상부 댐퍼(1210)의 외경은 상기 하부 댐퍼(1220)의 외경보다 클 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)의 내경은 상기 하부 댐퍼(1220)의 외경보다 클 수 있다. 상기 상부 댐퍼(1210)의 두께는 상기 하부 댐퍼(1220)의 두께보다 클 수 있다.
여기서, 상기 하부 댐퍼 홈(R6)의 입구 측 둘레에 이탈 방지용 돌기(P1)가 배치될 수 있다. 상기 이탈 방지용 돌기(P1)는 하부 댐퍼 홈(R6)의 중심 방향으로 돌출되며, 1개 또는 복수를 포함하거나, 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 이탈 방지용 돌기(P1)는 상기 하부 댐퍼(1220)의 하부 단차진 홈(C1)과 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 하부 댐퍼(1220)는 이탈 방지용 돌기(P1)에 의해 하부 방향으로의 이탈이 방지될 수 있다.
기존에는 플런저(1330) 내에 인서트 사출 방식으로 댐퍼를 상부에서 하부까지 일체로 형성시켜 주고 있어, 인서트 사출 방식에 의해 플런저(1330)의 표면 도금이 용이하지 않고, 또한 도금이 벗겨지거나 비 도금 영역에서 부식이 발생되는 문제가 있다. 발명의 실시 예는 플런저(1330)의 상/하부에 별도로 분리된 댐퍼(1210,1220)를 각각 결합시켜 줌으로써, 플런저(1330)의 표면을 미리 도금할 수 있고, 인서트 사출 방식에 따른 비 도금 영역이 존재하지 않고, 도금이 벗겨지는 문제를 차단할 수 있다. 또한 별도로 분리된 댐퍼(1210,1220)를 각각 결합 또는 분리, 또는 교체가 용이할 수 있다.
또한 상기 탄성 부재(1360)를 플런저(1330)의 상부에 배치함으로써, 플런저(1330)의 하부 주변 영역의 공간을 줄여줄 수 있다. 예컨대, 기존에는 플런저(1330)의 하부 주변 예컨대, 파일롯 캡(1380)과 파일롯 캡(1380) 사이에 탄성 부재를 더 배치함으로써, 결합 공정이 복잡하고 파일롯 캡(1380)의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
실시예는 플런저(1330)를 감싸는 가이드 부재(1340)를 포함할 수 있다. 상기 가이드 부재(1340)는 비자성체로 형성될 수 있다. 상기 가이드 부재(1340)는 내부가 관통된 중공(1341) 형상을 포함할 수 있다. 상기 가이드 부재(1340)의 중공(1341)은 상기 가이드 부재(1340)의 중심 영역에 형성될 수 있고, 상기 중공(1341)은 상기 플런저(1330)의 삽입을 위한 관통 홀일 수 있다. 상기 가이드 부재(1340)는 상기 플런저(1330)의 이동을 가이드 할 수 있으며, 도 2와 같이, 플런저(1330)의 상측, 상기 가이드 부재(1340)의 내측 또는 외측으로 유체가 이동될 수 있다.
발명의 실시 예는 플런저(1330)의 하부 둘레에 파일롯 캡(1380) 및 플런저 가이드(1390) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 12와 같이, 상기 플런저 가이드(1390)는 중공형의 가이드 바디(1391)와, 상측 걸림부(1393), 내측으로 라운드 경사진 복수의 내측 돌출부(1392)와, 복수의 내측 돌출부(1392) 사이에 배치되는 유체 유동 관통부(1390F)와, 가이드 리세스(1390R)를 포함할 수 있다.
상기 플런저 가이드(1390)의 상측 걸림부(1393)는 상기 코어 확장부(1322)의 내측 결합 홈(1322C)에 견고히 결합될 수 있다. 상기 플런저 가이드(1390)의 내측 돌출부(1392)는 복수개가 외측에서 내측 방향으로 절곡되며, 도 11과 같이 상기 파일롯 캡(1380) 및 플런저(1330)의 하부를 견고하게 가이드 및 지지할 수 있다. 또한 플런저 가이드(1390)과 파일롯 캡(1380) 사이의 둘레에 기존에 배치된 탄성 부재(1360)를 제거해 줌으로써, 플런저 가이드(1390)의 사이즈가 줄어들 수 있고, 보다 견고하게 파일롯 캡(1380)의 하부를 지지할 수 있다.
상기 플런저 가이드(1390)의 유체 유동 관통부(1390F)는 하우징(1100)의 유입구(1101)와 대응되는 위치에 위치됨으로써 유입되는 유체의 유동을 방해하지 않으면서 플런저 이탈을 방지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다. 실시예에서 플런저 가이드(1390)의 플런저 돌기(1390P)가 코어 확장부(1322)의 내측 리세스(1322R)에 결합됨으로써 플런저 가이드(1390)의 유체 유동 관통부(1390F)가 하우징의 유체 유입구(1101)와 축방향으로 일치하도록 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 상기 플런저 가이드(1390)가 플런저(1330) 및 파일롯 캡(1380)의 하부를 견고하게 가이드하고 외측을 지지함에 따라 솔레노이드 밸브로서의 안정적인 성능 구현이 가능한 기술적 효과가 있다. 또한 실시예는 보다 작은 사이즈의 플런저 가이드(1390)를 구비함으로써, 유입되는 유체의 유동을 방해하지 않으면서 플런저의 이탈을 방지할 수 있는 복합적 특별한 기술적 효과가 있다.
도 4 내지 도 6과 같이, 상기 코어 샤프트(1320)는 상기 플런저(1330)의 상부에 배치된 코어 바디(1321), 및 상기 코어 바디(1321)의 하부 둘레에서 외측으로 절곡된 코어 확장부(1322)를 포함할 수 있다. 상기 코어 바디(1321)는 원 형상의 상부 돌기(1325)를 포함하며, 내측 하부는 상기 플런저(1330)이 삽입될 수 있는 중공(R1)이 배치될 수 있다. 도 11과 같이, 상기 코어 확장부(1322)는 내측 둘레에 결합 홈(1322C) 및 내측 일부에 내측 리세스(1322R)를 포함할 수 있다. 상기 코어 확장부(1322)의 결합 홈(1322C)은 링 형상으로 형성될 수 있고, 도 12에 도시된 상기 플런저 가이드(1390)의 상측 걸림부(1393)이 결합되어 상/하 이탈을 방지할 수 있고, 상기 내측 리세스(1322R)는 상기 플런저 가이드(1390)의 플런저 돌기(1390P)와 결합되어 회전을 방지할 수 있다. 이에 따라 상기 플런저 가이드(1390)가 상기 코어 샤프트(1320)로부터 상하 이탈되거나 회전되는 것을 방지할 수 있다. 또한 코어 샤프트(1320)는 외측 둘레 일부에 배치된 코어 리세스(1320R)가 도 4와 같이 커버 부재(1400)의 내측 커버 돌기에 형합되므로, 회전이 방지될 수 있다.
도 4 및 도 7과 같이, 상기 플런저(1330)는 하부 유로(R0)를 포함할 수 있다. 상기 하부 유로(R0)는 상기 파일롯(1370)이 삽입되는 공간과 연결되며, 상기 플런저(1330)의 좌/우 방향으로 관통되거나, 앞/뒤 방향으로 관통될 수 있다. 상기 하부 유로(R0)는 같은 수평한 직선 상에 배치되거나, 서로 다른 측면을 향해 더 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 플런저(1330)의 하부 둘레에 2개 이상 또는 3개 이상이 형성될 수 있다.
상기 하부 유로(R0)의 일단은 상기 중간 유로(R4)의 일단과 같은 수직한 직선 상에 배치되거나, 서로 다른 수직 직선 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 유로(R0)의 타단은 상기 중간 유로(R4)의 타단과 같은 수직한 직선 상에 배치되거나, 서로 다른 수직 직선 상에 배치될 수 있다. 상기 하부 유로(R0)는 상기 파일롯(1370)이 삽입될 때, 유체를 외부로 배출하는 기능을 수행하거나, 외부 유체가 파일롯(1370)의 주변으로 유입된 후 상기 하부 댐퍼(1220)를 갖는 플런저(1330)가 수직 업 방향으로 이동할 때, 관통 유로(1371)로 유체가 이동하는 경로로 사용될 수 있다.
상기 플런저(1330)는 하부 외주면(1330S)이 상부 외주면보다 단차진 형태로 제공될 수 있다. 즉, 하부 외주면(1330S)의 직경이 상부 외주면의 직경보다 더 작을 수 있다.
상기 파일롯 캡(1380)의 하단 내측부(1381)는 상기 플런저(1330)의 하부 외주면(1330S)에서 상기 플런저(1330)의 하부 둘레로 절곡될 수 있다. 상기 파일롯 캡(1380)의 하단 내측부(1381)은 상기 파일롯의 하부 외주면(1330S)와 대면할 수 있다. 상기 플런저(1330)의 외주면 하부는 단차진 구조로, 상기 파일롯 캡(1380)의 하단 내측부(1381)과 대면할 수 있으며, 이동이 제한하거나 탄성 부재(1360)에 의한 압축 하중을 증대시켜 줄 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 연료전지용 솔레노이드 밸브에서는 탄성부재가 장착되는 위치가 플런저(1330)의 상부에 고정됨에 따라 스프링의 압축 또는 복원력이 플런저(1330)에 직접적으로 영향을 주므로, 솔레노이드 밸브에서 전력소모가 증대되는 문제를 해결할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 탄성 부재(1360)가 상기 플런저(1330)의 상부에 배치됨에 따라, 별도의 구조물 없이 탄성 부재(1360)의 압축과 복원을 플런저(1330)의 수직 이동에 따라 제어할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브에의 전력소모를 절감할 수 있고 구조를 간단하게 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다. 예를 들어, 내부 기술에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브에서는 플런저의 하부 외측 둘레에 탄성부재가 장착되는 위치가 고정됨에 따라 스프링의 압축과 복원을 위해 이를 지지하기 위한 구조물이 필요하는 문제가 있으며, 또한 플런저(1330)의 이동 방향에 대해 간접적으로 압축 하중이 작용하므로, 플런저(1330)의 이동에 따른 전력 소모가 증가될 수 있는 문제가 있다. 또한 기존에는 플런저의 하부 외측 스프링의 압축하중이 필요이상으로 커지는 경우, 솔레노이드 밸브에서는 전력소모가 증대되는 문제가 있다. 예를 들어, 전력소모에 있어서 솔레노이드 밸브가 2W이상 전력을 지속적으로 소모하는 경우 기술적 문제가 발생하며, 전력소모를 최소화하는 것이 필요하다.
도 15는 실시예에 따른 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)가 장착된 차량(3000)의 사시도이다.
도 15를 참조하면, 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(2000)는 수소 공급부를 포함하는 수소 공급 장치에 적용될 수 있고, 상기 수소 공급 장치는 차량(3000)에 장착될 수 있다. 상기 수소 공급 장치는 상술한 수소 탱크, 상기 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000), 상기 수소 탱크와 상기 솔레노이드 밸브(2000)의 유입구(1101)를 연결하는 제1 배관(미도시), 상기 솔레노이드 밸브(2000)의 배출구(1102)와 상기 연료전지 스택을 연결하는 제2 배관(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 수소 탱크로부터 수소는 상기 제1 배관을 통해 상기 연료전지용 솔레노이드 밸브(2000)에 제공될 수 있고, 상기 수소는 상기 솔레노이드 밸브(2000)를 유동한 이후 상기 제2 배관을 통해 소정의 공급 밸브를 거쳐서 상기 연료전지 스택에 제공될 수 있다. 상기 수소 공급 장치는 도 14와 같이 연료전지를 동력원으로 하는 차량(3000) 뿐만 아니라 연료전지를 기반으로 하는 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있다
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 유체가 유입되는 유입구, 상기 유체가 유동하는 유체 유로 및 상기 유체를 배출하는 배출구를 포함하는 하우징;
상기 하우징 상에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하도록 이동되는 플런저;
상기 플런저의 상부 내측에 결합된 탄성 부재;
상기 플런저 하부에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하며 관통 유로를 갖는 파일롯;
상기 파일롯과 상기 플런저가 내측에 배치되는 코어 샤프트;
상기 플런저의 상부에 결합된 링 형상의 상부 댐퍼; 및
상기 플런저의 하부에 상기 파일롯과 대면하도록 결합되며 상기 상부 댐퍼로부터 물리적으로 분리된 하부 댐퍼;를 포함하며,
상기 상부 댐퍼는 외측 상단에서 하단까지 수직 방향으로 개구된 제1 개구 홈을 포함하며,
상기 플런저는, 제1 깊이를 갖고 상기 탄성 부재가 삽입되는 상측 내부 홈; 상기 상부 댐퍼가 삽입되며 상기 상측 내부 홈의 둘레에 제2 깊이를 갖는 상부 댐퍼 홈; 및 상기 하부 댐퍼가 삽입되는 하부 댐퍼 홈;을 포함하는,
연료전지용 솔레노이드 밸브. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 상부 내측 홈은 링 형상을 가지며,
상기 상부 댐퍼는 외주면에 돌출된 복수의 제1 압입 돌기; 및 상부에 볼록한 곡면을 갖는 상부를 더 포함하는 연료전지용 솔레노이드 밸브. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 플런저는 상기 탄성 부재가 삽입된 상기 상측 내부 홈에서 서로 반대측 외주면까지 관통되는 중간 유로, 및 상기 파일롯이 결합되는 공간에서 서로 반대측 외주면까지 관통되는 하부 유로를 포함하는 연료전지용 솔레노이드 밸브. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 크며,
상기 탄성 부재가 삽입되는 상기 상측 내부 홈은 상부 직경이 하부 직경보다 더 큰 연료전지용 솔레노이드 밸브. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 플런저의 하부 외주면에 배치되고 상기 파일롯의 하측 둘레까지 절곡된 파일롯 캡; 및
상기 코어 샤프트의 하부 내측에 결합되며 상기 파일롯 캡을 감싸는 플런저 가이드를 포함하며,
상기 플런저 가이드는 상기 파일롯 하부로 돌출되는 복수의 내측 돌출부를 포함하는 연료전지용 솔레노이드 밸브. - 유체가 유입되는 유입구, 상기 유체가 유동하는 유체 유로 및 상기 유체를 배출하는 배출구를 포함하는 하우징;
상기 하우징 상부에 배치된 커버 부재;
상기 하우징과 상기 커버 부재 사이에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하도록 이동되는 플런저;
상기 커버 부재 내측에 배치되고 상기 플런저를 수직 방향으로 왕복 이동시켜 주기 위한 솔레노이드 구동부;
상기 플런저 하부에 배치되며 상기 유체 유로를 개폐하며 관통 유로를 갖는 파일롯;
상기 파일롯과 상기 플런저가 내측에 배치되는 코어 샤프트;
상기 플런저의 상부에 결합된 상부 댐퍼 및 탄성 부재; 및
상기 플런저의 하부에 상기 파일롯과 대면하도록 결합되며 상기 상부 댐퍼로부터 물리적으로 분리된 하부 댐퍼를 포함하며,
상기 상부 댐퍼는 링 형상을 갖고 상기 하부 댐퍼와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치되며,
상기 상부 댐퍼는 외측 상단에서 하단까지 수직 방향으로 개구된 제1 개구 홈을 포함하며,
상기 플런저는, 제1 깊이를 갖고 상기 탄성 부재가 삽입되는 상측 내부 홈; 상기 상부 댐퍼가 삽입되며 상기 상측 내부 홈의 둘레에 제2 깊이를 갖는 상부 댐퍼 홈; 및 상기 하부 댐퍼가 삽입되는 하부 댐퍼 홈;을 포함하는,
연료 공급장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220017812A KR102474106B1 (ko) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220017812A KR102474106B1 (ko) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102474106B1 true KR102474106B1 (ko) | 2022-12-06 |
Family
ID=84407273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220017812A KR102474106B1 (ko) | 2022-02-10 | 2022-02-10 | 상하 댐퍼를 갖는 연료전지용 솔레노이드 밸브 및 이를 포함하는 연료 공급장치 |
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| KR (1) | KR102474106B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170065826A (ko) * | 2015-12-04 | 2017-06-14 | 주식회사 만도 | 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 |
| KR20180037649A (ko) * | 2016-10-04 | 2018-04-13 | 주식회사 유니크 | 연료 차단 밸브 |
-
2022
- 2022-02-10 KR KR1020220017812A patent/KR102474106B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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