KR102474369B1 - Valve device - Google Patents

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이병승
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현대자동차 주식회사
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Abstract

밸브 장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ)공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.A valve device is disclosed. A valve device according to an exemplary embodiment of the present disclosure is configured in an air supply system of a fuel cell system, and includes i) a first valve hole connected to an air supply path and connected to an air inlet side of a fuel cell stack. A valve housing having a second valve hole, a third valve hole connected to the air discharge path, and a fourth valve hole connected to the air discharge side of the fuel cell stack, provided in a cylindrical shape with one side open and the other closed. and, ii) rotatably provided inside the valve housing in a cylindrical shape in which one side is open and the other side is closed, the inner center is closed by a partition wall, the first and second valve holes are simultaneously opened and closed, and the third and a valve body simultaneously opening and closing the fourth valve hole.

Description

밸브 장치 {VALVE DEVICE}Valve device {VALVE DEVICE}

본 발명의 예시적인 실시 예는 밸브 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 공기 제어 밸브 장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a valve device, and more particularly, to an air control valve device configured in an air supply system of a fuel cell system.

일반적으로, 연료전지 시스템은 연료전지에 의한 수소와 산소(공기 중의 산소)의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 일종의 발전 시스템이다. 예를 들면, 연료전지 시스템은 연료전지 차량에 채용되며, 전기 모터와 같은 전기 동력 구동원을 구동시키는데 사용하고 있다.In general, a fuel cell system is a kind of power generation system that generates electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen (oxygen in the air) by a fuel cell. For example, fuel cell systems are employed in fuel cell vehicles and are used to drive electric power sources such as electric motors.

연료전지 시스템은 공기극과 연료극으로 이루어진 단위 연료전지들의 전기 발생 집합체인 스택과, 연료전지의 공기극으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급계와, 연료전지의 연료극으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급계와, 스택의 운전온도 및 냉각 제어를 위한 물관리 장치를 구비하고 있다.The fuel cell system includes a stack, which is an electricity generating assembly of unit fuel cells composed of an air electrode and an anode, an air supply system for supplying air to the air electrode of the fuel cell, a hydrogen supply system for supplying hydrogen to the fuel electrode of the fuel cell, It is equipped with a water management device for controlling the operating temperature and cooling of the stack.

이와 같은 연료전지 시스템에서 공기 공급 계는 외부공기를 흡입 및 압축하여 압축공기를 연료전지의 공기극으로 공급하기 위한 공기 압축기와, 공기 압축기로부터 공급되는 공기를 적정 습도를 유지할 수 있게 가습하는 가습기를 구비하고 있다.In such a fuel cell system, the air supply system includes an air compressor for sucking in and compressing external air and supplying the compressed air to the cathode of the fuel cell, and a humidifier for humidifying the air supplied from the air compressor to maintain an appropriate humidity. are doing

여기서, 가습기는 연료전지들의 공기극으로부터 배출되는 배출공기 중의 수분을 이용하여 공기 압축기로부터 공급되는 공급공기를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지들의 공기극으로 공급한다.Here, the humidifier humidifies supply air supplied from an air compressor using moisture in exhaust air discharged from the cathodes of the fuel cells, and supplies the humidified air to the cathodes of the fuel cells.

한편, 연료전지 차량의 시동 정지 시, 연료전지 시스템의 운전이 정지할 때, 스택의 캐소드 입출구를 통해 공기가 유입되면 스택의 열화속도가 빨라지는 등 스택의 내구성이 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 공기 공급 계는 스택의 캐소드 입출구 측 공기통로를 차단시키는 공기 차단 밸브를 구비하고 있다.On the other hand, when the fuel cell vehicle starts or stops or the fuel cell system stops operating, if air flows in through the cathode inlet/outlet of the stack, the stack deterioration rate increases and the durability of the stack deteriorates. The supply system has an air shut-off valve that blocks the air passage on the cathode inlet and outlet side of the stack.

그리고, 공기 공급 계는 연료전지 시스템의 운전 시, 가습기로부터 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하며, 차압 증가를 방지하기 위한 압력조절 밸브를 구비하고 있다.In addition, the air supply system is provided with a pressure control valve for controlling the pressure of air discharged from the humidifier to the outside during operation of the fuel cell system and preventing an increase in differential pressure.

따라서, 종래 기술에 따른 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에서는 공기차단 밸브와 압력조절 밸브를 공기 유동 경로에 각각 별개로 구성함에 따라, 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 불리하다는 단점이 있다.Therefore, in the air supply system of the fuel cell system according to the prior art, since the air cut-off valve and the pressure control valve are separately configured in the air flow path, there is a disadvantage in terms of packaging of the fuel cell system.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background art section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art to which this technique belongs.

본 발명의 예시적인 실시 예들은 연료전지 시스템의 운전 조건에 따라 스택을 유출입하는 공기를 선택적으로 차단하면서, 스택으로부터 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있는 공기차단 및 압력조절 통합형의 밸브 장치를 제공하고자 한다.Exemplary embodiments of the present invention are intended to provide an air blocking and pressure control integrated valve device capable of adjusting the pressure of air discharged from a stack while selectively blocking air flowing in and out of a stack according to operating conditions of a fuel cell system. do.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ)공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.A valve device according to an exemplary embodiment of the present invention is configured in an air supply system of a fuel cell system, and includes i) a first valve hole connected to an air supply path and a second valve connected to an air inlet side of a fuel cell stack. A valve housing having a valve hole, a third valve hole connected to the air discharge path, and a fourth valve hole connected to the air discharge side of the fuel cell stack, and provided in a cylindrical shape with one side open and the other closed; ii) is rotatably provided inside the valve housing in a cylindrical shape in which one side is open and the other side is closed, the inner center is closed by a partition wall, and simultaneously opens and closes the first and second valve holes; It may include a valve body that simultaneously opens and closes the third and fourth valve holes.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄할 수 있다.Also, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body may partially close the third valve hole when the first to fourth valve holes are opened.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부를 형성할 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body has first and second closing angles corresponding to the opening angles of the first and second valve holes in one section with respect to the partition wall. A closed portion may be formed, and first and second opening portions having an opening angle greater than the opening angles of the first and second valve holes may be formed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부와, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부를 형성할 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body includes a third closing part having a closing angle corresponding to the opening angle of the third valve hole in another section around the partition wall, and the A fourth closed portion having a closing angle greater than the opening angle of the fourth valve hole, a third opening portion having an opening angle corresponding to the opening angle of the third valve hole, and an opening angle greater than the opening angle of the fourth valve hole It is possible to form a fourth opening with.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 폐쇄부에 의해 각각 폐쇄되고, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 폐쇄될 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, when the fuel cell system stops operating, the first and second valve holes are formed in the first and second closing portions due to rotation of the valve body. The third valve hole may be closed by the third closing part, and the fourth valve hole may be closed by the fourth closing part.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되며, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 개방부에 의해 개방될 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the first valve hole is opened by the first opening part by rotation of the valve body during operation of the fuel cell system, and the second valve hole is opened. The valve hole may be opened by the second opening part, the third valve hole may be opened by the third opening part, and the fourth valve hole may be opened by the fourth opening part.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄될 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, in order to adjust the pressure of air discharged to the outside during operation of the fuel cell system, the third valve hole is formed by rotation of the valve body. It can be partially closed by the fourth closure.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때, 상기 제1 및 제2 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 및 제2 개방부는 2θ의 열림 각을 갖고, 상기 제3 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제4 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 갖고, 상기 제3 개방부는 θ의 열림 각을 가지며, 상기 제4 개방부는 2θ의 열림 각을 가질 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, when the opening angle of the first to fourth valve holes is θ, the first and second closing parts have a closing angle of θ, and the first and second closing parts have a closing angle of θ. 2 openings have an opening angle of 2θ, the third closed portion has a closing angle of θ, the fourth closed portion has a closing angle of 2θ, the third opening has an opening angle of θ, and the fourth open portion has an opening angle of θ. The part may have an opening angle of 2θ.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되고, 내부 중심에 제1 바이패스 홀을 가진 제1 격벽이 형성되며, 공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 형성하는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심에 제2 바이패스 홀을 가지며 상기 제1 격벽과 밀착하는 제2 격벽이 형성되며, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀을 동시에 개방하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 폐쇄하고, 상기 제1 및 제3 밸브 홀을 동시에 개방하고 상기 제2 및 제4 밸브 홀을 동시에 폐쇄하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 개방하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.In addition, the valve device according to an embodiment of the present invention is configured in the air supply system of the fuel cell system, i) is provided in a cylindrical shape with one side open and the other side closed, and a first bypass hole in the inner center. A first partition wall having is formed, a first valve hole connected to the air supply path, a second valve hole connected to the air inlet side of the fuel cell stack, a third valve hole connected to the air discharge path, and a fuel cell stack. A valve housing forming a fourth valve hole connected to the air discharge side of the valve housing; A second partition wall having a pass hole and in close contact with the first partition wall is formed, simultaneously opening the first to fourth valve holes and closing the first and second bypass holes of the first and second partition walls; , A valve body that simultaneously opens the first and third valve holes, simultaneously closes the second and fourth valve holes, and opens the first and second bypass holes of the first and second partition walls. can

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄할 수 있다.Also, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body may partially close the third valve hole when the first to fourth valve holes are opened.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제2 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개방하는 제1 개방부를 형성할 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body forms a first closing portion having a closing angle corresponding to the opening angle of the second valve hole in one section around the second partition wall, , A first opening portion that simultaneously opens the first and second valve holes may be formed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제2 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각 및 상기 제1 폐쇄부의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부를 형성하며, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 크고 상기 제1 개방부 보다 작은 열림 각을 가지며 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개방하는 제2 개방부를 형성할 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the valve body has a greater closing angle than the opening angle of the fourth valve hole and the closing angle of the first closing part in the other section around the second partition wall. A second closing portion may be formed having an opening angle larger than that of the fourth valve hole and smaller than that of the first opening portion, and simultaneously opening the third and fourth valve holes.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제1 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상호 바이패스 연결될 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, the first valve hole is opened by the first opening part by rotation of the valve body, and the first valve hole is opened by the first opening part. The second valve hole is closed by the first closing portion, the third valve hole is opened by the second opening portion, the fourth valve hole is closed by the second closing portion, and the first and second valve holes are closed. The first and second bypass holes of the second barrier rib may be bypass-connected to each other.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 및 제3 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 통하여 바이패스 라인을 형성할 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the first and third valve holes may form a bypass line through the first and second bypass holes.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 동시에 개방되고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 동시에 개방되며, 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상기 제1 및 제2 격벽에 의해 폐쇄될 수 있다.Further, in the valve device according to an embodiment of the present invention, the first and second valve holes are simultaneously opened by the first opening part by rotation of the valve body during operation of the fuel cell system. , The third and fourth valve holes may be simultaneously opened by the second opening part, and the first and second bypass holes may be closed by the first and second partition walls.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄될 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, in order to adjust the pressure of air discharged to the outside during operation of the fuel cell system, the third valve hole is formed by rotation of the valve body. It may be partially closed by the second closure.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때, 상기 제1 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 개방부는 5θ의 열림 각을 갖고, 상기 제2 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제2 개방부는 4θ의 열림 각을 가질 수 있다.In addition, in the valve device according to an embodiment of the present invention, when the opening angle of the first to fourth valve holes is θ, the first closing part has a closing angle of θ, and the first opening part has an opening angle of 5θ. The second closed portion may have a closing angle of 2θ, and the second open portion may have an opening angle of 4θ.

본 발명의 예시적인 실시 예는 공기차단 밸브 구조 및 압력조절 밸브 구조를 일체화 함으로써, 연료전지 시스템에서 공기 공급 계통의 구성을 단순화시킬 수 있으며, 전체 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 유리하고, 공기 공급 계통을 컴팩트 하게 구현할 수 있다.Exemplary embodiments of the present invention can simplify the configuration of the air supply system in the fuel cell system by integrating the air shutoff valve structure and the pressure control valve structure, and are advantageous in terms of the package of the entire fuel cell system, and the air supply system can be implemented compactly.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects that can be obtained or predicted due to the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects expected according to an embodiment of the present invention will be disclosed within the detailed description to be described later.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.Since these drawings are for reference in explaining exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic cross-sectional view of a valve device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a combined perspective view showing a valve device according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing a valve device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views showing a closed state of the valve device according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views showing an open state of the valve device according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams showing the pressure control state of the valve device according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic cross-sectional view of a valve device according to another embodiment of the present invention.
11 is a combined perspective view showing a valve device according to another embodiment of the present invention.
12 is an exploded perspective view showing a valve device according to another embodiment of the present invention.
13 and 14 are views showing a closed state of the valve device according to another embodiment of the present invention.
15 and 16 are views showing an open state of the valve device according to another embodiment of the present invention.
17 and 18 are views showing a pressure control state of a valve device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

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.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.And, in the following detailed description, the names of the components are divided into first, second, etc. to classify them based on the relationship in which the components are the same, and the order is not necessarily limited in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...부", " "...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as "...unit", "...unit", and ""...means" described in the specification mean a comprehensive unit that performs at least one function or operation.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a valve device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the valve device 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to a fuel cell system.

상기 연료전지 시스템은 수소와 공기의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 생산하는 일종의 발전 시스템이다. 이러한 연료전지 시스템은 예를 들어 상기한 전기 에너지로서 전기 모터를 구동시키는 연료전지 차량에 구성될 수 있다.The fuel cell system is a kind of power generation system that produces electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and air. Such a fuel cell system may be configured in, for example, a fuel cell vehicle that drives an electric motor with the aforementioned electrical energy.

상기 연료전지 시스템은 단위 연료전지들의 집합체인 연료전지 스택(1)(이하에서는 편의 상 "스택"이라고 한다)과, 스택(1)으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 계와, 스택(1)으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 계를 기본적으로 포함하고 있다.The fuel cell system includes a fuel cell stack 1 (hereinafter referred to as a "stack" for convenience), an air supply system for supplying air to the stack 1, and a fuel cell stack 1, which is an assembly of unit fuel cells. It basically includes a hydrogen supply system for supplying hydrogen.

본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 공기 공급 계에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 공기 공급 계는 외부공기의 이물질을 걸러주는 필터와, 외부공기의 흡입 소음을 억제하는 소음기와, 외부공기를 흡입 및 압축하여 압축공기를 스택으로 공급하기 위한 공기 압축기와, 공기 압축기에서 배출되는 공기를 냉각하는 에어쿨러와, 에어쿨러로부터의 공기를 적정 습도를 가지도록 가습하여 스택으로 공급하는 가습기를 포함할 수 있다.The valve device 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to an air supply system of a fuel cell system. For example, the air supply system includes a filter for filtering out foreign substances in external air, a silencer for suppressing intake noise of external air, an air compressor for sucking and compressing external air and supplying compressed air to the stack, and air An air cooler cooling the air discharged from the compressor, and a humidifier humidifying the air from the air cooler to have an appropriate humidity and supplying the air to the stack may be included.

상기에서와 같은 공기 공급 계의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 연료전지 시스템용 공기 공급 시스템의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration of the air supply system as described above is composed of a configuration of an air supply system for a fuel cell system widely known in the art, a detailed description of the configuration will be omitted in the present specification.

여기서, 상기 공기 공급 계는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입시키며, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기를 공기 배출 경로(9)를 통해 배출할 수 있다.Here, the air supply system introduces the air supplied through the air supply path 3 into the air inlet 5 of the stack 1, and the air discharged from the air outlet 7 of the stack 1 It can be discharged through the air discharge path (9).

본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 공기 공급 계에서 스택(1)으로 공급되거나 그 스택(1)으로부터 배출되는 공기의 유량 및 압력 등을 제어하기 위한 것이다.The valve device 100 according to an embodiment of the present invention is for controlling the flow rate and pressure of air supplied to or discharged from the stack 1 in an air supply system of a fuel cell system.

상기 밸브 장치(100)는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단할 수 있다. 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 개방할 수 있다. 그리고 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.The valve device 100 may block the air inlet 5 and the air outlet 7 of the stack 1 when the operation of the fuel cell vehicle is finished, that is, when the operation of the fuel cell system is stopped. The valve device 100 may open the air inlet 5 and the air outlet 7 of the stack 1 during operation of the fuel cell system. Also, the valve device 100 may adjust the pressure of air discharged through the air outlet 7 of the stack 1 during operation of the fuel cell system.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단하면서 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있는 공기차단 및 압력조절 통합형 밸브 구조체로 이루어진다.Furthermore, the valve device 100 according to an embodiment of the present invention blocks the air inlet 5 and the air outlet 7 of the stack 1 when the fuel cell system stops operating, thereby reducing the energy consumption of the fuel cell system. It is composed of an air blocking and pressure regulating integrated valve structure capable of adjusting the pressure of air discharged through the air outlet 7 of the stack 1 during operation.

본 발명의 보호범위가 상기와 같이 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 채용되는 공기차단 및 압력조절 밸브에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 복수 개의 유로를 동시에 개폐시킬 수 있는 다양한 종류 및 용도의 밸브 장치라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.As described above, it should not be understood that the scope of protection of the present invention is limited to the air blocking and pressure control valves employed in the air supply system of the fuel cell system, and valves of various types and purposes capable of simultaneously opening and closing a plurality of passages. If it is a device, the technical idea of the present invention can be applied.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치(100)는 기본적으로, 밸브 하우징(10)과 밸브 바디(30)를 포함한다.The valve device 100 according to an embodiment of the present invention basically includes a valve housing 10 and a valve body 30.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.Figure 2 is a combined perspective view showing a valve device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing a valve device according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 밸브 하우징(10)은 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비된다. 상기 밸브 하우징(10)은 공기 공급 계통에서 공기 공급 경로(3)와 연결되는 제1 밸브 홀(11), 스택(1)의 공기 유입부(5)와 연결되는 제2 밸브 홀(12), 공기 배출 경로(9)와 연결되는 제3 밸브 홀(13), 그리고 스택(1)의 공기 배출부(7)와 연결되는 제4 밸브 홀(14)을 형성하고 있다.1 to 3, in the embodiment of the present invention, the valve housing 10 has a cylindrical shape with one side open and the other side closed. The valve housing 10 includes a first valve hole 11 connected to the air supply path 3 in the air supply system, a second valve hole 12 connected to the air inlet 5 of the stack 1, A third valve hole 13 connected to the air discharge path 9 and a fourth valve hole 14 connected to the air discharge unit 7 of the stack 1 are formed.

여기서, 상기 밸브 하우징(10)의 둘레 방향이 360도 일 때, 상기 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)은 밸브 하우징(10)의 중심을 기준으로, 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 5, 7, 9 참조)으로 형성된다.Here, when the circumferential direction of the valve housing 10 is 360 degrees, the first and second valve holes 11 and 12 face each other in one section based on the center of the valve housing 10 (eg For example, it is formed at 120 degree intervals) and an opening angle of 60 degrees (see FIGS. 5, 7 and 9).

그리고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)은 밸브 하우징(10)의 다른 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 5, 7, 9 참조)으로 형성된다.In addition, the third and fourth valve holes 13 and 14 face each other in the other side section of the valve housing 10 (for example, at intervals of 120 degrees) and have an opening angle of 60 degrees (Figs. 5, 7, and 9 reference) is formed.

상기 밸브 바디(30)는 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 구비된다. 상기 밸브 바디(30)는 이의 개방 단이 밸브 하우징(10)의 개방 단을 통해 삽입되어 그 밸브 하우징(10)의 폐쇄 단에 위치하도록 밸브 하우징(10)의 내부에 삽입될 수 있다.The valve body 30 has a cylindrical shape in which one side is open and the other side is closed, and is rotatably provided inside the valve housing 10 . The valve body 30 may be inserted into the valve housing 10 such that its open end is inserted through the open end of the valve housing 10 and positioned at the closed end of the valve housing 10 .

상기 밸브 바디(30)는 예를 들어 모터를 포함하는 액추에이터(A)에 의해 회전될 수 있다. 상기 밸브 바디(30)는 이의 외주 면이 밸브 하우징(10)의 내주 면에 밀착되면서 액추에이터(A)에 의해 회전될 수 있다. 그리고 상기 밸브 바디(30)의 내부 중심은 격벽(31)에 의해 폐쇄되어 있다.The valve body 30 may be rotated by an actuator A including, for example, a motor. The valve body 30 may be rotated by the actuator A while its outer circumferential surface is in close contact with the inner circumferential surface of the valve housing 10 . And the inner center of the valve body 30 is closed by the partition wall 31 .

상기 밸브 바디(30)는 밸브 하우징(10)의 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 동시에 개폐하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 동시에 개폐하며, 제1 내지 제4 밸브 홀(11, 12, 13, 14)의 개방 시 제3 밸브 홀(13)을 일부 폐쇄할 수 있다.The valve body 30 simultaneously opens and closes the first and second valve holes 11 and 12 of the valve housing 10, simultaneously opens and closes the third and fourth valve holes 13 and 14, and When the fourth valve holes 11, 12, 13, and 14 are opened, the third valve hole 13 may be partially closed.

이러한 밸브 바디(30)는 격벽(31)을 중심으로 일측 구간에, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)를 각각 형성하고, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 형성하고 있다.The valve body 30 has first and second closing parts 41 having closing angles corresponding to the opening angles of the first and second valve holes 11 and 12 in one section around the partition wall 31, 42) are formed, respectively, and first and second opening portions 51 and 52 having an opening angle greater than the opening angles of the first and second valve holes 11 and 12 are formed.

그리고, 상기 밸브 바디(30)는 격벽(31)을 중심으로 다른 일측 구간에, 제3 밸브 홀(13)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부(43)와, 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부(44)와, 제3 밸브 홀(13)의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부(53)와, 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부(54)를 형성하고 있다.In addition, the valve body 30 has a third closing part 43 having a closing angle corresponding to the opening angle of the third valve hole 13 in the other section around the partition wall 31, and a fourth valve a fourth closed portion 44 having a larger closing angle than the opening angle of the hole 14; a third opening portion 53 having an opening angle corresponding to the opening angle of the third valve hole 13; A fourth opening 54 having an opening angle greater than the opening angle of the valve hole 14 is formed.

여기서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀(11, 12, 13, 14)의 열림 각이 θ(예를 들면, 60도)일 때, 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제1 및 제2 개방부(51, 52)는 2θ(120도)의 열림 각을 갖는다(도 5, 7 9 참조).Here, when the opening angle of the first to fourth valve holes 11, 12, 13, and 14 is θ (eg, 60 degrees), the first and second closing portions 41 and 42 are θ ( 60 degrees), and the first and second openings 51 and 52 have an opening angle of 2θ (120 degrees) (see FIGS. 5 and 7 9 ).

상기 제3 폐쇄부(43)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제4 폐쇄부(44)는 2θ(120도)의 닫힘 각을 갖고, 제3 개방부(53)는 θ(60도)의 열림 각을 가지며, 제4 개방부(54)는 2θ(120도)의 열림 각을 갖는다(도 5, 7, 9 참조).The third closed portion 43 has a closing angle of θ (60 degrees), the fourth closed portion 44 has a closing angle of 2θ (120 degrees), and the third open portion 53 has a closing angle of θ (60 degrees). degree), and the fourth opening 54 has an opening angle of 2θ (120 degrees) (see FIGS. 5, 7, and 9).

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the valve device 100 according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the previously disclosed drawings and accompanying drawings.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.4 and 5 are views showing a closed state of the valve device according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)은 밸브 바디(30)의 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)에 의해 각각 폐쇄된다.4 and 5, first, in the embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell vehicle is finished, that is, when the operation of the fuel cell system is stopped, the valve housing is rotated by the valve body 30 through the actuator A. The first and second valve holes 11 and 12 of (10) are closed by the first and second closing parts 41 and 42 of the valve body 30, respectively.

그리고, 상기 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)은 밸브 바디(30)의 제3 폐쇄부(43)에 의해 폐쇄되며, 제4 밸브 홀(14)은 제4 폐쇄부(44)에 의해 폐쇄된다.And, the third valve hole 13 of the valve housing 10 is closed by the third closing part 43 of the valve body 30, and the fourth valve hole 14 is the fourth closing part 44 closed by

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)를 통해 각각 폐쇄하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 폐쇄부(43, 44)을 통해 각각 폐쇄함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기를 차단할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, the first and second valve holes 11 and 12 are closed through the first and second closing parts 41 and 42, respectively, and the third and second valve holes 11 and 12 are closed. By closing the fourth valve holes 13 and 14 through the third and fourth closing parts 43 and 44, respectively, the air is introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and passed through the air outlet 7. Exhaust air can be blocked.

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기가 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기가 공기 배출 경로(9)를 통해 배출되는 것을 차단할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the air supplied through the air supply path 3 can be blocked from entering the air inlet 5 of the stack 1, and the air outlet 7 of the stack 1 It is possible to block the air flowing out from being discharged through the air discharge path (9).

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)에 대한 공기의 유입 및 배출을 차단함으로써, 연료전지 스택(1)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the durability of the fuel cell stack 1 can be greatly improved by blocking the inflow and outflow of air to and from the stack 1 when the operation of the fuel cell system is stopped.

특히, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 정지 시에 개별 셀의 개회로 전압을 낮은 상태로 유지시킬 수 있게 됨으로써 시동 COD(Cathode Oxygen Depletion)의 기능 축소를 도모할 수 있는 장점도 있다.In particular, in the embodiment of the present invention, the open-circuit voltage of individual cells can be maintained in a low state when the fuel cell system is stopped, thereby reducing the function of starting COD (Cathode Oxygen Depletion).

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.6 and 7 are views showing an open state of the valve device according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전(정상 운전) 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제1 밸브 홀(11)은 밸브 바디(30)의 제1 개방부(51)에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀(12)은 제2 개방부(52)에 의해 개방된다.Referring to FIGS. 6 and 7 , in the embodiment of the present invention, the first valve of the valve housing 10 is rotated by the valve body 30 through the actuator A during operation (normal operation) of the fuel cell system. The hole 11 is opened by the first opening 51 of the valve body 30, and the second valve hole 12 is opened by the second opening 52.

그리고, 상기 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)은 밸브 바디(30)의 제3 개방부(53)에 의해 개방되고, 제4 밸브 홀(14)은 제4 개방부(54)에 의해 개방된다.And, the third valve hole 13 of the valve housing 10 is opened by the third opening 53 of the valve body 30, and the fourth valve hole 14 is the fourth opening 54 is opened by

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 통해 각각 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 개방부(53, 54)를 통해 각각 개방함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입할 수 있고, 공기 배출부(7)를 통해 유출되는 공기를 배출할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, during operation of the fuel cell system, the first and second valve holes 11 and 12 are opened through the first and second openings 51 and 52, respectively, and the third and second valve holes 11 and 12 are opened. 4 By opening the valve holes 13 and 14 through the third and fourth openings 53 and 54, air can be introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and the air outlet ( 7) through which the outgoing air can be discharged.

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입시킬 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기를 공기 배출 경로(9)를 통해 배출할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the air supplied through the air supply path 3 may be introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and discharged from the air outlet 7 of the stack 1. The air to be discharged through the air discharge path (9).

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.8 and 9 are diagrams showing the pressure control state of the valve device according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 통해 각각 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 개방부(53, 54)를 통해 각각 개방한 상태에서, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 통하여 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9 , in the embodiment of the present invention, the first and second valve holes 11 and 12 are opened through the first and second openings 51 and 52 during operation of the fuel cell system, respectively. open, and in a state in which the third and fourth valve holes 13 and 14 are open through the third and fourth opening portions 53 and 54, respectively, through the third and fourth valve holes 13 and 14 The pressure of the exhaust air can be adjusted.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)을 밸브 바디(30)의 제4 폐쇄부(44)를 통해 일부 폐쇄한다.Specifically, in the embodiment of the present invention, the third valve hole 13 of the valve housing 10 is opened by the rotation of the valve body 30 through the actuator A during operation of the fuel cell system. Partially closed through the fourth closure 44 of the.

여기서, 상기 제4 폐쇄부(44)는 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 닫힘 각(예를 들면 120도)을 가지므로, 밸브 바디(30)가 액추에이터(A)에 의해 설정된 각도로 회전함에 따라, 제3 밸브 홀(13)의 일부를 폐쇄할 수 있다.Here, since the fourth closing part 44 has a larger closing angle (for example, 120 degrees) than the opening angle of the fourth valve hole 14, the valve body 30 has an angle set by the actuator A As it rotates to , it is possible to close a part of the third valve hole 13 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되며, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 통해 배출되는 공기의 압력을 제4 폐쇄부(44)를 통해 제3 밸브 홀(13)의 일부 폐쇄하며 조절함으로써, 공기 공급 계통의 차압 증가를 방지할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the pressure of the air discharged from the air discharge unit 7 of the stack 1 and discharged through the third and fourth valve holes 13 and 14 is applied to the fourth closing unit 44. By partially closing and adjusting the third valve hole 13 through the , it is possible to prevent an increase in differential pressure in the air supply system.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)에 의하면, 공기 공급 계통의 공기차단 및 압력조절 통합형 밸브 구조체로서, 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단하면서 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입하며, 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.As described above, according to the valve device 100 according to an embodiment of the present invention, as an integrated air blocking and pressure regulating valve structure of an air supply system, when the operation of the fuel cell system is stopped, the air inlet of the stack 1 During operation of the fuel cell system while blocking the air outlet 5 and the air outlet 7, air is introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and the pressure of the air discharged through the air outlet 7 can be adjusted.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 공기차단 밸브 구조 및 압력조절 밸브 구조를 일체화 함으로써, 연료전지 시스템에서 공기 공급 계통의 구성을 단순화시킬 수 있으며, 전체 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 유리하고, 공기 공급 계통을 컴팩트 하게 구현할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the configuration of the air supply system in the fuel cell system can be simplified by integrating the structure of the air shutoff valve and the pressure control valve, which is advantageous in terms of the package of the entire fuel cell system, and the air supply system. can be implemented compactly.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.Figure 10 is a cross-sectional configuration schematically showing a valve device according to another embodiment of the present invention, Figure 11 is a combined perspective view showing a valve device according to another embodiment of the present invention, Figure 12 is another embodiment of the present invention It is an exploded perspective view showing the valve device according to the embodiment.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)는 전기 실시 예에서와 같이 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상의 밸브 하우징(110)과, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 구비되는 밸브 바디(130)를 포함한다.10 to 12, the valve device 200 according to another embodiment of the present invention is a valve housing 110 of a cylindrical shape in which one side is open and the other side is closed, as in the previous embodiment, and one side is It includes a valve body 130 rotatably provided inside the valve housing 110 in a cylindrical shape that is open and the other side is closed.

상기 밸브 하우징(110)은 전기 실시 예에서와 같은 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)을 형성하고 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서 상기 밸브 하우징(110)의 내부 중심에는 제1 바이패스 홀(115)을 가진 제1 격벽(117)이 형성되어 있다.The valve housing 110 forms first to fourth valve holes 111, 112, 113, and 114 as in the previous embodiment. In the embodiment of the present invention, a first partition 117 having a first bypass hole 115 is formed at the inner center of the valve housing 110 .

그리고, 상기 밸브 바디(130)는 내부 중심에 제2 바이패스 홀(133)을 가진 제2 격벽(135)을 형성하고 있다. 여기서 상기 제2 격벽(135)은 밸브 하우징(110)의 제1 격벽(117)과 밀착 가능하게 배치될 수 있다. 이에 상기 제1 격벽(117)의 제1 바이패스 홀(115)은 밸브 바디(130)의 회전에 의해 제2 격벽(135)의 제2 바이패스 홀(133)과 선택적으로 연결(개방)되거나 폐쇄될 수 있다.In addition, the valve body 130 forms a second partition wall 135 having a second bypass hole 133 at its inner center. Here, the second partition wall 135 may be disposed to be in close contact with the first partition wall 117 of the valve housing 110 . Accordingly, the first bypass hole 115 of the first partition wall 117 is selectively connected (opened) to the second bypass hole 133 of the second partition wall 135 by rotation of the valve body 130, or may be closed.

여기서, 상기 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)는 예를 들어, 밸브 바디(130)의 적어도 일부를 분리하고 그 분리된 부분들을 밸브 하우징(110)에 회전 가능한 결합체로서 결합(예를 들면, 키 결합 등)할 수 있다.Here, the valve housing 110 and the valve body 130, for example, separate at least a portion of the valve body 130 and combine the separated portions to the valve housing 110 as a rotatable assembly (for example, , key binding, etc.).

그리고, 상기 제1 격벽(117)과 제2 격벽(135)은 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)의 일부를 절단(절개)하거나 홀, 슬롯 등을 가공하여 상호 밀착되게 결합할 수도 있다.In addition, the first partition wall 117 and the second partition wall 135 may be tightly coupled to each other by cutting (cutting) parts of the valve housing 110 and the valve body 130 or processing holes, slots, and the like. .

이와 같은 상기 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)의 결합 구조는 원통 형상의 고정체에 다른 원통 형상의 회전체를 결합하면서 고정체의 일부와 회전체의 일부가 밀착되게 하는 공지 기술의 결합 방식을 채용할 수 있으므로, 본 명세서에서는 어느 특정한 결합 방식으로 한정하지 않고, 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The coupling structure of the valve housing 110 and the valve body 130 is a combination of known technologies in which a part of the fixed body and a part of the rotating body are brought into close contact while coupling another cylindrical rotating body to a cylindrical fixed body. Since the method can be employed, the present specification is not limited to any specific combination method, and a detailed description thereof will be omitted.

상기에서 밸브 하우징(110)의 둘레 방향이 360도 일 때, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)은 밸브 하우징(110)의 중심을 기준으로, 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 14, 16, 18 참조)으로 형성된다. 그리고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)은 밸브 하우징(110)의 다른 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 14, 16, 18 참조)으로 형성된다.In the above, when the circumferential direction of the valve housing 110 is 360 degrees, the first and second valve holes 111 and 112 face each other in one section based on the center of the valve housing 110 (for example, , 120 degrees apart), and an opening angle of 60 degrees (see FIGS. 14, 16, and 18). In addition, the third and fourth valve holes 113 and 114 face each other in the other section of the valve housing 110 (for example, at intervals of 120 degrees) and have an opening angle of 60 degrees (Figs. 14, 16, and 18 reference) is formed.

본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브 바디(130)는 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)을 동시에 개방하며, 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 폐쇄할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the valve body 130 simultaneously opens the first to fourth valve holes 111, 112, 113, and 114, and the first and second partition walls 117 and 135 are opened. The second bypass holes 115 and 133 may be closed.

상기 밸브 바디(130)는 제1 및 제3 밸브 홀(111, 113)을 동시에 개방하고, 제2 및 제4 밸브 홀(112, 114)을 동시에 폐쇄하며, 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 개방하고, 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)의 개방 시 제3 밸브 홀(113)을 일부 폐쇄할 수 있다.The valve body 130 simultaneously opens the first and third valve holes 111 and 113, simultaneously closes the second and fourth valve holes 112 and 114, and the first and second partition walls 117, 135) to open the first and second bypass holes 115 and 133, and to partially close the third valve hole 113 when the first to fourth valve holes 111, 112, 113 and 114 are opened. can

이러한 밸브 바디(130)는 제2 격벽(135)을 중심으로 일측 구간에, 제2 밸브 홀(112)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부(141)를 형성하고, 제1 폐쇄부(141)를 제외한 나머지 부분으로 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 동시에 개방하는 제1 개방부(151)를 형성하고 있다.The valve body 130 forms a first closing portion 141 having a closing angle corresponding to the opening angle of the second valve hole 112 in one section around the second partition wall 135, and A first opening portion 151 that opens the first and second valve holes 111 and 112 at the same time is formed with the remaining portion except for the closing portion 141 .

그리고, 상기 밸브 바디(130)는 제2 격벽(135)을 중심으로 다른 일측 구간에, 제4 밸브 홀(114)의 열림 각 및 제1 폐쇄부(141)의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부(142)를 형성하며, 제2 폐쇄부(142)를 제외한 나머지 부분으로 제4 밸브 홀(114)의 열림 각보다 크고 제1 개방부(151) 보다 작은 열림 각을 가지며 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 동시에 개방하는 제2 개방부(152)를 형성하고 있다.In addition, the valve body 130 has a larger closing angle than the opening angle of the fourth valve hole 114 and the closing angle of the first closing part 141 in the other section with the second partition wall 135 as the center. It forms the second closing part 142, and has an opening angle larger than the opening angle of the fourth valve hole 114 and smaller than the opening angle of the first opening part 151, except for the second closing part 142, and the third and a second opening 152 opening the fourth valve holes 113 and 114 at the same time.

여기서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)의 열림 각이 θ(예를 들면, 60도)일 때, 제1 폐쇄부(141)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제1 개방부(151)는 5θ(300도)의 열림 각을 갖고, 제2 폐쇄부(142)는 2θ(120도)의 닫힘 각을 가지며, 제2 개방부(152)는 4θ(240도)의 열림 각을 갖는다((도 14, 16, 18 참조).Here, when the opening angle of the first to fourth valve holes 111, 112, 113, and 114 is θ (for example, 60 degrees), the first closing part 141 is closed at θ (60 degrees). The first opening part 151 has an opening angle of 5θ (300 degrees), the second closed part 142 has a closing angle of 2θ (120 degrees), and the second opening part 152 has a closing angle of 2θ (120 degrees). It has an opening angle of 4θ (240 degrees) (see FIGS. 14, 16, and 18).

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the valve device 200 according to another embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the previously disclosed drawings and accompanying drawings.

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.13 and 14 are views showing a closed state of the valve device according to another embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제1 밸브 홀(111)은 밸브 바디(130)의 제1 개방부(151)에 의해 개방되고, 제2 밸브 홀(112)은 제1 폐쇄부(141)에 의해 폐쇄된다. 그리고 상기 밸브 하우징(110)의 제3 밸브 홀(113)은 제2 개방부(152)에 의해 개방되고, 제4 밸브 홀(114)은 제2 폐쇄부(142)에 의해 폐쇄된다.Referring to FIGS. 13 and 14 , in the embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell vehicle is finished, that is, when the operation of the fuel cell system is stopped, the valve body 130 rotates through the actuator A, The first valve hole 111 of the housing 110 is opened by the first open portion 151 of the valve body 130, and the second valve hole 112 is closed by the first closed portion 141. . Also, the third valve hole 113 of the valve housing 110 is opened by the second opening part 152 and the fourth valve hole 114 is closed by the second closing part 142 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 제2 밸브 홀(112)을 제1 폐쇄부(141)를 통해 폐쇄하고, 제4 밸브 홀(114)을 제2 폐쇄부(142)을 통해 폐쇄함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기를 차단할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, the second valve hole 112 is closed through the first closing part 141, and the fourth valve hole 114 is closed by the second closing part 142. ), it is possible to block air flowing into the air inlet 5 of the stack 1 and discharged through the air outlet 7.

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기가 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기가 공기 배출 경로(9)를 통해 배출되는 것을 차단할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the air supplied through the air supply path 3 can be blocked from entering the air inlet 5 of the stack 1, and the air outlet 7 of the stack 1 It is possible to block the air flowing out from being discharged through the air discharge path (9).

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브 홀(112)을 제1 폐쇄부(141)를 통해 폐쇄하고, 제4 밸브 홀(114)을 제2 폐쇄부(142)을 통해 폐쇄함과 동시에, 제1 밸브 홀(111)을 제1 개방부(151)를 통해 개방하고, 제3 밸브 홀(113)을 제2 개방부(152)를 통해 개방할 수 있다. 이 때, 상기 밸브 하우징(110) 및 밸브 바디(130)에 있어 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)은 상호 바이패스 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제3 밸브 홀(111, 113)은 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 통하여 바이패스 라인(161)을 형성할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, the second valve hole 112 is closed through the first closure part 141 and the fourth valve hole 114 is closed through the second closure part 142 and at the same time , The first valve hole 111 may be opened through the first opening 151 and the third valve hole 113 may be opened through the second opening 152 . At this time, in the valve housing 110 and the valve body 130, the first and second bypass holes 115 and 133 of the first and second partition walls 117 and 135 are bypass-connected to each other. That is, the first and third valve holes 111 and 113 may form the bypass line 161 through the first and second bypass holes 115 and 133 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 공기 공급 경로(3)를 통해 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)로부터 공기 배출 경로(9)를 통해 배출되는 공기를 차단한 상태에서, 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 바이패스 라인(161)을 통해 외부(예를 들면, 배기 계통)로 배출할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, when the operation of the fuel cell system is stopped, the air is introduced into the air inlet 5 of the stack 1 through the air supply path 3 and the air discharge path 9 from the air discharge unit 7. ), the air supplied through the air supply path 3 may be discharged to the outside (eg, an exhaust system) through the bypass line 161 in a state in which the air discharged through is blocked.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기 바이패스 라인(161)을 통해 공기를 배기 계통으로 바이패스 배출함에 따라, 그 배기 계통으로 배출되는 배기공기 중의 수소 농도를 저감시킬 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, as air is bypassed and discharged to the exhaust system through the bypass line 161, the hydrogen concentration in the exhaust air discharged to the exhaust system can be reduced.

도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.15 and 16 are views showing an open state of the valve device according to another embodiment of the present invention.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전(정상 운전) 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)은 제1 개방부(151)에 의해 동시에 개방되고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)은 제2 개방부(152)에 의해 동시에 개방된다. 이 때, 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)은 제1 및 제2 격벽(117, 135)에 의해 폐쇄된다.15 and 16 , in the embodiment of the present invention, the valve body 130 rotates through the actuator A during operation (normal operation) of the fuel cell system, so that the first and the second valve holes 111 and 112 are simultaneously opened by the first opening part 151 , and the third and fourth valve holes 113 and 114 are simultaneously opened by the second opening part 152 . At this time, the first and second bypass holes 115 and 133 are closed by the first and second partition walls 117 and 135 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 제1 개방부(151)를 통해 동시에 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 제2 개방부(152)를 통해 동시에 개방함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입할 수 있고, 공기 배출부(7)를 통해 유출되는 공기를 배출할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the first and second valve holes 111 and 112 are simultaneously opened through the first opening 151 during operation of the fuel cell system, and the third and fourth valve holes 113 , 114 through the second opening 152 at the same time, air can be introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and the air flowing out through the air outlet 7 can be discharged. can

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입시킬 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기를 공기 배출 경로(9)를 통해 배출할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the air supplied through the air supply path 3 may be introduced into the air inlet 5 of the stack 1 and discharged from the air outlet 7 of the stack 1. The air to be discharged through the air discharge path (9).

도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.17 and 18 are views showing a pressure control state of a valve device according to another embodiment of the present invention.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 제1 개방부(151)를 통해 동시에 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 제2 개방부(152)를 통해 동시에 개방 상태에서, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 통하여 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.17 and 18 , in the embodiment of the present invention, the first and second valve holes 111 and 112 are simultaneously opened through the first opening 151 during operation of the fuel cell system, and the third And while the fourth valve holes 113 and 114 are simultaneously opened through the second opening 152, the pressure of air discharged through the third and fourth valve holes 113 and 114 may be adjusted.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제3 밸브 홀(113)을 밸브 바디(130)의 제2 폐쇄부(142)를 통해 일부 폐쇄한다.Specifically, in the embodiment of the present invention, the third valve hole 113 of the valve housing 110 is opened by the rotation of the valve body 130 through the actuator A during operation of the fuel cell system. ) is partially closed through the second closure 142.

여기서, 상기 제2 폐쇄부(142)는 제4 밸브 홀(114)의 열림 각 및 제1 폐쇄부(141)의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각(예를 들면 120도)을 가지므로, 밸브 바디(130)가 액추에이터(A)에 의해 설정된 각도로 회전함에 따라, 제3 밸브 홀(113)의 일부를 폐쇄할 수 있다.Here, since the second closing part 142 has a larger closing angle (for example, 120 degrees) than the opening angle of the fourth valve hole 114 and the closing angle of the first closing part 141, the valve body ( 130) rotates at an angle set by the actuator A, it is possible to close a part of the third valve hole 113.

상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)의 나머지 구성 및 작용 효과는 전기 실시 예에서와 같으므로, 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the rest of the configuration and operational effects of the valve device 200 according to another embodiment of the present invention as described above are the same as in the previous embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

1: 연료전지 스택
3: 공기 공급 경로
5: 공기 유입부
7: 공기 배출부
9: 공기 배출 경로
10, 110: 밸브 하우징
11, 12, 13, 14, 111, 112, 113, 114: 제1 내지 제4 밸브 홀
30, 130: 밸브 바디
31: 격벽
41, 42, 43, 44: 제1 내지 제4 폐쇄부
51, 52, 53, 54: 제1 내지 제4 개방부
115: 제1 바이패스 홀
117: 제1 격벽
133: 제2 바이패스 홀
135: 제2 격벽
141: 제1 폐쇄부
142: 제2 폐쇄부
151: 제1 개방부
152: 제2 개방부
161: 바이패스 라인
100, 200: 밸브 장치
A: 액추에이터1: fuel cell stack
3: air supply path
5: air inlet
7: air outlet
9: air exhaust path
10, 110: valve housing
11, 12, 13, 14, 111, 112, 113, 114: first to fourth valve holes
30, 130: valve body
31: bulkhead
41, 42, 43, 44: first to fourth closing parts
51, 52, 53, 54: first to fourth openings
115: first bypass hole
117: first bulkhead
133: second bypass hole
135: second bulkhead
141: first closure
142: second closure
151: first opening
152: second opening
161: bypass line
100, 200: valve device
A: Actuator

Claims (15)

연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 밸브 장치로서,
공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징; 및
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디;
를 포함하는 밸브 장치.A valve device configured in an air supply system of a fuel cell system,
A first valve hole connected to the air supply path, a second valve hole connected to the air inlet side of the fuel cell stack, a third valve hole connected to the air discharge path, and a fourth valve hole connected to the air discharge side of the fuel cell stack. a valve housing having a valve hole and having a cylindrical shape with one side open and the other side closed; and
It is rotatably provided inside the valve housing in a cylindrical shape in which one side is open and the other side is closed, the inner center is closed by a partition wall, and the first and second valve holes are simultaneously opened and closed, and the third and second valve holes are opened and closed. a valve body simultaneously opening and closing the fourth valve hole;
A valve device comprising a. 제1 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시, 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 1,
The valve body,
A valve device characterized in that when the first to fourth valve holes are opened, the third valve hole is partially closed. 제1 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부를 형성하며,
상기 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부와, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 1,
The valve body,
First and second closing parts having closing angles corresponding to the opening angles of the first and second valve holes are formed in one section around the partition wall, and the opening angles are greater than the opening angles of the first and second valve holes. Forming first and second openings with
A third closing part having a closing angle corresponding to the opening angle of the third valve hole and a fourth closing part having a closing angle greater than the opening angle of the fourth valve hole in the other section around the partition wall; A valve device comprising: a third opening portion having an opening angle corresponding to the opening angle of the third valve hole; and a fourth opening portion having an opening angle greater than the opening angle of the fourth valve hole. 제3 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 폐쇄부에 의해 각각 폐쇄되고,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 3,
When the operation of the fuel cell system is stopped, by rotation of the valve body,
The first and second valve holes are closed by the first and second closing parts, respectively;
The valve device according to claim 1 , wherein the third valve hole is closed by the third closing part, and the fourth valve hole is closed by the fourth closing part. 제4 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되며,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 개방부에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 4,
During operation of the fuel cell system, by rotation of the valve body,
The first valve hole is opened by the first opening, and the second valve hole is opened by the second opening;
The valve device according to claim 1 , wherein the third valve hole is opened by the third opening part, and the fourth valve hole is opened by the fourth opening part. 제5 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 5,
During operation of the fuel cell system, in order to adjust the pressure of the air discharged to the outside, by the rotation of the valve body,
The valve device, characterized in that the third valve hole is partially closed by the fourth closing portion. 제3 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때,
상기 제1 및 제2 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 및 제2 개방부는 2θ의 열림 각을 갖고,
상기 제3 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제4 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 갖고,
상기 제3 개방부는 θ의 열림 각을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 3,
When the opening angle of the first to fourth valve holes is θ,
the first and second closed portions have a closing angle of θ, and the first and second opening portions have an opening angle of 2θ;
The third closure has a closing angle of θ, the fourth closure has a closing angle of 2θ,
The valve device, characterized in that the third opening has an opening angle of θ. 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 밸브 장치로서,
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되고, 내부 중심에 제1 바이패스 홀을 가진 제1 격벽이 형성되며, 공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 형성하는 밸브 하우징; 및
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심에 제2 바이패스 홀을 가지며 상기 제1 격벽과 밀착하는 제2 격벽이 형성되며, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀을 동시에 개방하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 폐쇄하고, 상기 제1 및 제3 밸브 홀을 동시에 개방하고 상기 제2 및 제4 밸브 홀을 동시에 폐쇄하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 개방하는 밸브 바디;
를 포함하는 밸브 장치.A valve device configured in an air supply system of a fuel cell system,
It is provided in a cylindrical shape with one side open and the other side closed, a first barrier rib having a first bypass hole is formed at the inner center, a first valve hole connected to an air supply path, and an air inlet side of a fuel cell stack. a valve housing having a second valve hole connected to the second valve hole, a third valve hole connected to the air discharge path, and a fourth valve hole connected to the air discharge side of the fuel cell stack; and
A second barrier rib is rotatably provided inside the valve housing in a cylindrical shape with one side open and the other closed, and having a second bypass hole at the inner center and in close contact with the first barrier rib, wherein the second barrier rib is formed. simultaneously opening the first to fourth valve holes, closing the first and second bypass holes of the first and second partition walls, simultaneously opening the first and third valve holes, and simultaneously opening the second and fourth valve holes; a valve body simultaneously closing the holes and opening the first and second bypass holes of the first and second partition walls;
A valve device comprising a. 제8 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시, 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 8,
The valve body,
A valve device characterized in that when the first to fourth valve holes are opened, the third valve hole is partially closed. 제8 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제2 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개방하는 제1 개방부를 형성하며,
상기 제2 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각 및 상기 제1 폐쇄부의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부를 형성하며, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 크고 상기 제1 개방부 보다 작은 열림 각을 가지며 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개방하는 제2 개방부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 8,
The valve body,
A first closing part having a closing angle corresponding to the opening angle of the second valve hole is formed in one section around the second partition wall, and a first opening part is formed to simultaneously open the first and second valve holes, ,
A second closing part having a closing angle greater than an opening angle of the fourth valve hole and a closing angle of the first closing part is formed in a section on the other side of the second partition wall, and the opening angle of the fourth valve hole is greater than the closing angle of the first closing part. A valve device characterized in that a second opening portion having an opening angle smaller than that of the first opening portion and simultaneously opening the third and fourth valve holes is formed. 제10 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제1 폐쇄부에 의해 폐쇄되며,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 폐쇄되며,
상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상호 바이패스 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 10,
When the operation of the fuel cell system is stopped, by rotation of the valve body,
The first valve hole is opened by the first open portion, and the second valve hole is closed by the first closed portion;
the third valve hole is opened by the second opening part, and the fourth valve hole is closed by the second closing part;
The valve device according to claim 1, wherein the first and second bypass holes of the first and second barrier ribs are bypass-connected to each other. 제11 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 밸브 홀은,
상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 통하여 바이패스 라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 11,
The first and third valve holes,
A valve device characterized in that a bypass line is formed through the first and second bypass holes. 제11 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 동시에 개방되고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 동시에 개방되며,
상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상기 제1 및 제2 격벽에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 11,
During operation of the fuel cell system, by rotation of the valve body,
the first and second valve holes are simultaneously opened by the first opening portion, and the third and fourth valve holes are simultaneously opened by the second opening portion;
The valve device, characterized in that the first and second bypass holes are closed by the first and second partition walls. 제13 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.According to claim 13,
During operation of the fuel cell system, in order to adjust the pressure of the air discharged to the outside, by the rotation of the valve body,
The valve device, characterized in that the third valve hole is partially closed by the second closing portion. 제10 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때,
상기 제1 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 개방부는 5θ의 열림 각을 갖고,
상기 제2 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제2 개방부는 4θ의 열림 각을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
According to claim 10,
When the opening angle of the first to fourth valve holes is θ,
The first closed portion has a closing angle of θ, the first open portion has an opening angle of 5θ,
The valve device according to claim 1, wherein the second closed portion has a closing angle of 2θ, and the second opening portion has an opening angle of 4θ.
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