KR102588077B1 - 차량용 스택의 공기제어 밸브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치는 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되고, 상기 에어펌프로부터 유입되는 공기를 상기 스택 측으로 제공하기 위한 제1 유로와, 상기 스택으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로를 포함하는 밸브 하우징; 및 상기 밸브 하우징 내에 구비되고, 일측이 상기 밸브 하우징에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 하나를 선택적으로 개폐하는 밸브;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 스택의 공기제어 밸브장치{Air control valve device for vehicle stack}
본 발명은 공기 차단 밸브(ACV) 및 공기압 제어 밸브(APC)가 통합된 차량용 스택의 공기제어 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되어 차량 시동의 ON/OFF 여부에 따라 공기 유입라인과 공기 배출라인을 선택적으로 개폐해줌으로써, 스택으로 제공되는 공기의 양 및 스택에서 배출되는 공기의 양을 동시에 제어할 수 있는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 수소공급장치 및 공기공급장치에서 각각 공급된 수소와 산소의 산화 환원 반응을 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 것으로, 전기 에너지를 생산하는 연료전지 스택 및 이를 냉각시키기 위한 냉각 시스템 등을 포함하고 있다.
연료전지 스택의 애노드(Anode)측에는 수소가 공급되고, 애노드에서 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막과 분리판을 통하여 캐소드(Cathode)로 이동한다. 캐소드에서는 애노드로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하며, 이러한 전자의 흐름으로부터 전기 에너지가 발생한다.
이와 같이, 스택은 공기를 제공받아 전기화학반응을 수행하기 때문에 스택의 공기제어 밸브 시스템에는 스택 내부에 잔존하는 공기를 차단하기 위한 공기 차단 밸브(ACV: Air Cut-off Valve)와, 스택 내부의 압력을 제어하기 위한 공기압 제어 밸브(APC: Air Pressure Control valve)가 설치될 수 있다.
즉, 종래 기술에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 에어펌프(10)와 스택(20) 사이에 ACV(40)가 설치되어 스택(20)으로 제공되는 공기의 양을 제어하고, 스택(20)과 머플러(30) 사이에 APC(50)가 설치되어 스택(20)으로부터 배출되는 공기의 양을 제어하는 것이다. 그러나, 이러한 구조는 ACV(40)와 APC(50)를 별개로 제조한 후 공기제어 시스템에 각각 설치해야 하기 때문에 제품의 설치 면적 및 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
공개특허공보 10-2020-0118289 (2020.10.15 공개)
본 발명의 과제는 스택의 공기 차단 밸브(ACV) 및 공기압 제어 밸브(APC)를 통합시킴으로써 공기제어 밸브 시스템의 간소화 및 제조 비용의 절감을 도모할 수 있는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치는 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되고, 상기 에어펌프로부터 유입되는 공기를 상기 스택 측으로 제공하기 위한 제1 유로와, 상기 스택으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로를 포함하는 밸브 하우징; 및 상기 밸브 하우징 내에 구비되고, 일측이 상기 밸브 하우징에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 하나를 선택적으로 개폐하는 밸브;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸브에 의하여 상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 개방 또는 차폐될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 상부 및 하부에 각각 구비된 볼 밸브(ball valve) 형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 회전 액추에이터에 의하여 양방향으로 회전 가능하게 제공되며, 차량 시동의 ON/OFF 여부에 따라 회전 구동하여 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 동시에 개방하거나 동시에 차폐할 수 있다.
또한, 상기 밸브는 상기 회전 액추에이터의 회전축에 결합되어 상기 회전 액추에이터와 연동하고, 일측에 상기 제1 유로를 개폐하기 위한 개구가 형성된 제1 밸브바디와, 상기 제1 밸브바디의 하부에 결합되어 상기 회전 액추에이터와 연동하고, 일측에 상기 제2 유로를 개폐하기 위한 개구가 형성된 제2 밸브바디를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸브 하우징은 격벽에 의하여 제1 밸브 하우징과 제2 밸브 하우징으로 구획되며, 상기 제1 유로는 상기 제1 밸브 하우징 내에 제공되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 밸브 하우징 내에 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 밸브 하우징은 상기 에어펌프로부터 공기가 유입되는 제1 유입포트와, 상기 제1 유입포트로부터 유입된 공기를 상기 스택으로 배출하는 제1 배출포트를 포함하고, 상기 제2 밸브 하우징은 상기 스택으로부터 배출되는 공기가 유입되는 제2 유입포트와, 상기 제2 유입포트로부터 유입된 공기를 외부로 배출하는 제2 배출포트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 밸브 하우징과 상기 제2 밸브 하우징을 연통시키기 위한 바이패스 유로를 더 포함할 수 있다.
또한, 일측이 상기 제1 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되고 타측이 상기 제2 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되는 파이프를 포함하고, 상기 바이패스 유로는 상기 파이프 내에 제공될 수 있다.
또한, 상기 차량의 시동이 OFF되면 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 차폐되고, 상기 바이패스 유로는 개방될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치는 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되고, 상기 에어펌프로부터 유입되는 공기를 상기 스택 측으로 제공하기 위한 제1 유로와, 상기 스택으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로를 포함하는 밸브 하우징; 및 상기 밸브 하우징 내에 구비되고, 일측이 상기 밸브 하우징에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 동시에 개방하거나 동시에 차폐하는 밸브;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 볼 밸브 형상의 제1 밸브바디와 제2 밸브바디를 구비한 하나의 밸브만으로 공기 차단 밸브(ACV) 및 공기압 제어 밸브(APC)의 기능을 구현할 수 있으므로, 스택의 공기제어 밸브 시스템을 간소화할 수 있다. 즉, ACV 및 APC를 일체로 모듈화 시킴으로써 공기제어 밸브 시스템에 사용되는 부품을 단순화 및 소형화시킬 수 있다.
또한, 볼 밸브를 이용하여 밸브 하우징의 유로를 컨트롤하기 때문에 유압이나 기를 이용한 기타 밸브에 비하여 보다 정밀하게 스택측 압력을 제어할 수 있으며, 이로 인하여 차량의 연비 향상을 도모할 수 있다.
또한, ACV 및 APC가 일체화된 밸브를 구비함에 따라, ACV 및 APC를 각각 제조한 후 설치하지 않아도 되므로 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
아울러, ACV 및 APC의 일체화를 통해 설치 면적 및 무게를 줄일 수 있으며, 이로 인해 차량의 주행거리 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치의 사시도이다.
도 3는 도 2에 도시된 공기제어 밸브장치의 다른 방향의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 공기제어 밸브장치의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 공기제어 밸브장치의 단면도이다.
도 6은 도 5에서 밸브와 포트를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 7은 차량 시동의 ON/OFF에 따른 제1 유로와, 제2 유로, 및 바이패스 유로의 개도량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 2의 공기제어 밸브장치가 설치된 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스택의 공기제어 밸브장치의 사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 공기제어 밸브장치의 다른 방향의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 공기제어 밸브장치의 분해 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 공기제어 밸브장치의 단면도이며, 도 6은 도 5에서 밸브와 포트를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 차량용 스택의 공기제어 밸브장치(100)는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 액추에이터를 구동하는 방식으로 운행하는 수소차량에 설치되는 것으로서, 밸브 하우징(110) 및 밸브(120)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 공기제어 밸브장치(100)는 에어펌프(10)와 연료전지의 스택(20) 사이에 배치되어 차량 시동의 ON/OFF 여부에 따라 공기 유입라인(L1)과 공기 배출라인(L2)을 선택적으로 개폐해 줌으로써, 스택(20)으로 제공되는 공기의 양 및 스택(20)에서 배출되는 공기의 양을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
이하 본 실시예에서는 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)가 차폐된 상태, 즉 차량의 시동이 OFF되어 스택(20)측으로 공기가 유입되지 않는 상태를 기초로 설명하기로 한다.
밸브 하우징(110)은 에어펌프(10)와 연료전지의 스택(20) 사이에 배치되고, 에어펌프(10)로부터 유입되는 공기를 스택(20) 측으로 제공하기 위한 제1 유로(110a)와, 스택(20)으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로(110b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 밸브 하우징(110)은 다양한 부품들을 설치할 수 있도록 내부에 수용 공간이 형성될 수 있으며, 이 수용 공간이 제1 유로(110a)와 제2 유로(110b)를 형성할 수 있다. 그리고, 제1 유로(110a)는 공기 유입라인(L1)과 연결되고 제2 유로(110b)는 공기 배출라인(L2)과 연통 가능하게 연결될 수 있다.
밸브 하우징(110)은 후술되는 제1 밸브바디(121)를 내부에 구비한 제1 밸브 하우징(111)과, 제2 밸브바디(122)를 내부에 구비한 제2 밸브 하우징(112)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 밸브 하우징(110)은 격벽(113)에 의하여 제1 밸브 하우징(111)과 제2 밸브 하우징(112)으로 구획될 수 있으며, 제1 유로(110a)는 제1 밸브 하우징(111) 내에 제공되고 제2 유로(110b)는 제2 밸브 하우징(112) 내에 제공될 수 있다.
밸브 하우징(110)은 복수의 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 밸브 하우징(111)은 에어펌프(10)로부터 공기가 유입되는 제1 유입포트(111a)와, 제1 유입포트(111a)로부터 유입된 공기를 스택(20)으로 배출하는 제1 배출포트(111b)를 포함할 수 있다. 즉, 에어펌프(10)에서 제공되는 공기는 제1 유입포트(111a)로 유입된 이후 제1 밸브 하우징(111) 내의 제1 유로(110a)를 지나 제1 배출포트(111b)를 통해 스택(20) 측으로 공급될 수 있다.
제2 밸브 하우징(112)은 스택(20)으로부터 배출되는 공기가 유입되는 제2 유입포트(112a)와, 제2 유입포트(112a)로부터 유입된 공기를 외부로 배출하는 제2 배출포트(112b)를 포함할 수 있다. 즉, 스택(20)에서 배출되는 공기는 제2 유입포트(112a)로 유입된 이후 제2 밸브 하우징(112) 내의 제2 유로(110b)를 지나 제2 배출포트(112b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
밸브(120)는 밸브 하우징(110) 내에 구비되고, 일측이 밸브 하우징(110)에 회전 가능하게 결합되어 제1 유로(110a)와 제2 유로(110b) 중 적어도 하나를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들어, 밸브(120)는 상부 및 하부에 각각 구비된 볼 밸브(ball valve) 형상으로 제공될 수 있다. 그리고, 밸브 하우징(110)의 일측에는 밸브(120)에 구동력을 제공하는 회전 액추에이터(130)가 설치되어 있어, 밸브(120)는 회전 액추에이터(130)로부터 구동력을 제공받아 양방향으로 회전할 수 있다.
구체적으로, 밸브(120)는 제1 밸브 하우징(111)의 제1 유로(110a)에 설치된 제1 밸브바디(121)와, 제2 밸브 하우징(112)의 제2 유로(110b)에 설치된 제2 밸브바디(122)를 포함할 수 있다.
제1 밸브바디(121)는 회전 액추에이터(130)의 회전축에 결합되어 회전 액추에이터(130)와 연동하고, 일측에 제1 유로(110a)를 개폐하기 위한 개구(121a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 밸브바디(121)의 개구(121a)가 제1 유입포트(111a)와 마주하게 배치되면, 제1 유로(110a)가 개방되어 에어펌프(10)로부터 제공되는 공기는 제1 유입포트(111a)를 통해 유입되어 제1 밸브바디(121) 및 제1 배출포트(111b)를 지나 스택(20) 측으로 배출될 수 있다. 반대로, 제1 밸브바디(121)의 일면이 제1 유입포트(111a)와 마주하게 배치되면, 제1 밸브바디(121)에 의하여 제1 유로(110a)가 차폐되어 에어펌프(10)로부터 제공되는 공기는 스택(20) 측으로 공급되지 못하게 된다. 즉, 제1 밸브바디(121)는 스택(20)측으로 제공되는 공기의 양을 제어하기 위한 공기 차단 밸브(ACV: Air Cut-off Valve)의 역할을 할 수 있다.
제2 밸브바디(122)는 제1 밸브바디(121)의 하부에 결합되어 회전 액추에이터(130)와 연동하고, 일측에 제2 유로(110b)를 개폐하기 위한 개구(122a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 밸브바디(122)의 개구(122a)가 제2 유입포트(112a)와 마주하게 배치되면, 제2 유로(110b)가 개방되어 스택(20)으로부터 배출되는 공기는 제2 유입포트(112a)를 통해 유입되어 제2 밸브바디(122) 및 제2 배출포트(112b)를 지나 밸브 하우징(110) 외부로 배출될 수 있다. 반대로, 제2 밸브바디(122)의 일면이 제2 유입포트(112a)와 마주하게 배치되면, 제2 밸브바디(122)에 의하여 제2 유로(110b)가 차폐되어 스택(20)으로부터 배출되는 공기는 외부로 배출되지 못하게 된다. 즉, 제2 밸브바디(122)는 스택(20)에서 배출되는 공기의 양을 제어함으로써 스택(20)의 공기 압력을 제어하기 위한 공기압 제어 밸브(APC: Air Pressure Control valve)의 역할을 할 수 있다.
이와 같이, 제1 밸브바디(121)와 제2 밸브바디(122)를 구비한 하나의 밸브(120)만으로 공기 차단 밸브(ACV) 및 공기압 제어 밸브(APC)의 기능을 구현할 수 있으므로, 스택(20)의 공기제어 밸브(120) 시스템을 간소화하고 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, ACV 및 APC의 일체화를 통해 설치 면적 및 무게를 줄일 수 있으며, 이로 인해 차량의 주행거리 향상을 도모할 수 있다.
한편, 밸브(120)에 의한 제1 유로(110a)와 제2 유로(110b)의 개방 또는 차폐는 동시에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 차량 시동의 ON/OFF 여부에 따라 밸브(120)는 회전 구동하여 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)를 동시에 개방하거나 동시에 차폐할 수 있다. 즉, 차량의 시동이 OFF된 상태에서 ON 상태로 변경되면 밸브(120)는 일측으로 회전하여 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)를 개방할 수 있다. 반대로 차량의 시동이 ON된 상태에서 OFF 상태로 변경되면 밸브(120)는 타일측으로 회전하여 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)를 차폐할 수 있다.
본 발명에 따르면, 밸브 하우징(110)은 제1 밸브 하우징(111)과 제2 밸브 하우징(112)을 연통시키기 위한 바이패스 유로(110c)를 더 포함할 수 있다. 이러한 바이패스 유로(110c)는 밸브 하우징(110)의 일측에 연결된 파이프(114) 라인을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 밸브 하우징(110)은 일측이 제1 밸브 하우징(111)에 연통 가능하게 결합되고 타측이 제2 밸브 하우징(112)에 연통 가능하게 결합되는 중공의 파이프(114)를 포함하고, 바이패스 유로(110c)는 파이프(114)의 내에 제공될 수 있다.
이러한 바이패스 유로(110c) 또한 밸브(120)에 의하여 선택적으로 차폐될 수 있는데, 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)와는 반대로 차폐가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 차량의 시동이 OFF되면 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)는 차폐되고, 바이패스 유로(110c)는 개방될 수 있다. 이는 차량의 시동이 OFF 되어 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)가 동시에 차폐되는 경우, 제1 밸브바디(121)나 제2 밸브바디(122)측으로 압력 부하가 가해져 밸브(120)가 변형될 수 있기 때문이다. 즉, 바이패스 유로(110c)를 통해 제1 밸브바디(121) 및 제2 밸브바디(122)사이의 압력의 균형을 맞추어 줌으로써 밸브(120)부재의 변형으로 인한 차폐효율 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 7은 차량 시동의 ON/OFF에 따른 제1 유로와, 제2 유로, 및 바이패스 유로의 개도량을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 주차 상태와 같이 차량의 시동이 OFF된 경우에는 밸브(120)부재에 의하여 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)는 완전히 차폐되어 개도량이 0%이며, 바이패스 유로(110c)는 완전히 개방되어 개도량이 100%인 것을 확인할 수 있다. 이 상태에서 주행상태가 되어 차량의 시동이 ON 되면 밸브(120)가 일방향으로 회전하게 되어 제1 유로(110a)는 개방되며 100%의 개도량을 이루고, 바이패스 유로(110c)는 차폐되며 0%의 개도량을 이루게 된다. 이때, 제2 유로(110b)는 제1 유로(110a)와는 다르게 개도량이 서서히 증가하다 감소하는 것을 알 수 있는데, 이는 스택(20)의 애노드 측과 캐소드 측 사이의 적절한 차압을 형성하기 위함이다. 여기서, 제2 유로(110b)의 개도량은 제2 밸브바디(122)의 개구(122a)의 크기를 제어함으로써 구현할 수 있다.
도 8은 도 2의 공기제어 밸브장치가 설치된 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하여 본 발명에 따른 공기제어 밸브장치(100)가 설치된 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템의 동작을 개략적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저, 차량의 시동이 OFF 상태에서 ON 상태가 되어 주행을 시작하면, 공기제어 밸브장치(100)의 밸브(120)는 밸브 하우징(110) 내에서 일방향으로 회전하여 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)가 개방된다. 이러한 제1 유로(110a)의 개방으로 인해 공기제어 밸브장치(100)는 공기 유입라인(L1)과 연통 가능한 상태가 되어 에어펌프(10)로부터 제공되는 공기를 제공받아 스택(20)으로 공급할 수 있게 된다. 따라서, 스택(20)에서는 수소와 산소의 결합으로 인한 전기화학반응이 활발히 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 제2 유로(110b)의 개방으로 인해 공기제어 밸브장치(100)는 공기 배출라인(L2)과 연통 가능한 상태가 되므로, 스택(20)에서 반응에 사용되지 않은 공기는 공기제어 밸브장치(100) 및 공기 배출라인(L2)을 지나 차량의 머플러(30) 측으로 배출될 수 있다.
즉, 차량용 스택의 공기제어 밸브 시스템에서 공기는 에어펌프(10) → 공기제어 밸브장치(100)의 제1 유로(110a) → 스택(20) → 스택(20) → 공기제어 밸브장치(100)의 제2 유로(110b) 순으로 이동하며, 스택(20)에서 전기화학반응을 이룬 후 공기 배출라인(L2)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
반대로 차량의 시동이 ON 상태에서 OFF 상태가 되면, 공기제어 밸브장치(100)의 밸브(120)는 밸브 하우징(110) 내에서 타방향으로 회전하며 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)를 차폐한다. 이러한 제1 유로(110a) 및 제2 유로(110b)의 차폐로 인하여 공기가 스택(20)으로 제공되지 못하게 되므로, 주행을 하지 않을 때 스택(20)에서 불필요한 반응이 발생하여 스택(20)의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량용 스택의 공기제어 밸브장치(100)는 볼 밸브(120) 형상의 제1 밸브바디(121)와 제2 밸브바디(122)를 구비한 하나의 밸브(120)만으로 공기 차단 밸브(ACV) 및 공기압 제어 밸브(APC)의 기능을 구현할 수 있으므로, 스택(20)의 공기제어 밸브(120) 시스템을 간소화할 수 있다. 즉, ACV 및 APC를 일체로 모듈화 시킴으로써 공기제어 밸브 시스템에 사용되는 부품을 단순화 및 소형화시킬 수 있다.
또한, 볼 밸브를 이용하여 밸브 하우징(110)의 유로(110a, 110b)를 컨트롤하기 때문에 유압이나 기를 이용한 기타 밸브에 비하여 보다 정밀하게 스택(20)측 압력을 제어할 수 있으며, 이로 인하여 차량의 연비 향상을 도모할 수 있다.
또한, ACV 및 APC가 일체화된 밸브(120)를 구비함에 따라, ACV 및 APC를 각각 제조한 후 설치하지 않아도 되므로 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
아울러, ACV 및 APC의 일체화를 통해 설치 면적 및 무게를 줄일 수 있으며, 이로 인해 차량의 주행거리 향상을 도모할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 에어펌프
20: 스택
110: 밸브 하우징
110a: 제1 유로
110b: 제2 유로
110c: 바이패스 유로
111: 제1 밸브 하우징
112: 제2 밸브 하우징
113: 격벽
114: 파이프
120: 밸브
121: 제1 밸브바디
122: 제2 밸브바디
130: 회전 액추에이터

Claims (11)

  1. 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되고, 상기 에어펌프로부터 유입되는 공기를 상기 스택 측으로 제공하기 위한 제1 유로와, 상기 스택으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로를 포함하는 밸브 하우징; 및
    상기 밸브 하우징 내에 구비되고, 일측이 상기 밸브 하우징에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 하나를 선택적으로 개폐하는 밸브;를 포함하고,
    상기 밸브 하우징은 격벽에 의하여 제1 밸브 하우징과 제2 밸브 하우징으로 구획되며,
    상기 제1 유로는 상기 제1 밸브 하우징 내에 제공되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 밸브 하우징 내에 제공되고,
    상기 밸브 하우징에는 공기가 유입되는 유입포트 및 공기가 유출되는 유출포트가 형성되고,
    상기 제1 밸브 하우징과 상기 제2 밸브 하우징을 연통시키기 위한 바이패스 유로를 더 포함하고,
    일측이 상기 제1 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되고 타측이 상기 제2 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되는 파이프를 포함하고, 상기 바이패스 유로는 상기 파이프 내에 제공되며,
    상기 파이프의 일측 및 타측은 상기 유입포트 및 상기 유출포트와 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브에 의하여 상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 개방 또는 차폐되는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 상부 및 하부에 각각 구비된 볼 밸브(ball valve) 형상으로 제공되는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 회전 액추에이터에 의하여 양방향으로 회전 가능하게 제공되며, 차량 시동의 ON/OFF 여부에 따라 회전 구동하여 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 동시에 개방하거나 동시에 차폐하는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 회전 액추에이터의 회전축에 결합되어 상기 회전 액추에이터와 연동하고, 일측에 상기 제1 유로를 개폐하기 위한 개구가 형성된 제1 밸브바디와,
    상기 제1 밸브바디의 하부에 결합되어 상기 회전 액추에이터와 연동하고, 일측에 상기 제2 유로를 개폐하기 위한 개구가 형성된 제2 밸브바디를 포함하는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밸브 하우징은 상기 에어펌프로부터 공기가 유입되는 제1 유입포트와, 상기 제1 유입포트로부터 유입된 공기를 상기 스택으로 배출하는 제1 배출포트를 포함하고,
    상기 제2 밸브 하우징은 상기 스택으로부터 배출되는 공기가 유입되는 제2 유입포트와, 상기 제2 유입포트로부터 유입된 공기를 외부로 배출하는 제2 배출포트를 포함하는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 시동이 OFF되면 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 차폐되고, 상기 바이패스 유로는 개방되는 차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
  11. 에어펌프와 연료전지의 스택 사이에 배치되고, 상기 에어펌프로부터 유입되는 공기를 상기 스택 측으로 제공하기 위한 제1 유로와, 상기 스택으로부터 배출되는 공기를 제공받아 외부로 배출하기 위한 제2 유로를 포함하는 밸브 하우징; 및
    상기 밸브 하우징 내에 구비되고, 일측이 상기 밸브 하우징에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 동시에 개방하거나 동시에 차폐하는 밸브;를 포함하고,
    상기 밸브 하우징은 격벽에 의하여 제1 밸브 하우징과 제2 밸브 하우징으로 구획되며,
    상기 제1 유로는 상기 제1 밸브 하우징 내에 제공되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 밸브 하우징 내에 제공되고,
    상기 밸브 하우징에는 공기가 유입되는 유입포트 및 공기가 유출되는 유출포트가 형성되고,
    상기 제1 밸브 하우징과 상기 제2 밸브 하우징을 연통시키기 위한 바이패스 유로를 더 포함하고,
    일측이 상기 제1 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되고 타측이 상기 제2 밸브 하우징에 연통 가능하게 결합되는 파이프를 포함하고, 상기 바이패스 유로는 상기 파이프 내에 제공되며,
    상기 파이프의 일측 및 타측은 상기 유입포트 및 상기 유출포트와 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 스택의 공기제어 밸브장치.
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