KR102654535B1 - 수소탱크의 차압 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 주행 중 전방에서 불어오는 저온 주행풍을 직접 복수의 수소탱크로 고르게 분배하여 흐르게 하거나, 배기라인을 흐르는 배기공기를 직접 복수의 수소탱크로 고르게 분배하여 흐르게 하여, 복수의 수소탱크 간의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 함으로써, 복수의 수소탱크 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있도록 한 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

수소탱크의 차압 방지 장치{Device for preventing differential pressure of hydrogen tanks}

본 발명은 수소탱크의 차압 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량에 탑재되는 복수개의 수소탱크 간에 차압이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 수소탱크의 차압 방지 장치에 관한 것이다.

수소 연료전지 차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기(산소)를 공급하는 공기(산소)공급장치 등을 포함한다.

도 1을 참조하면, 상기 수소공급장치의 일 구성으로서 연료전지 스택에 대한 수소 공급원인 수소탱크(10)가 연료전지 차량의 후방 소정 위치(예를 들어, 리어 서스펜션 근처)에 탑재되고 있다.

바람직하게는, 상기 수소탱크(10)는 도 1에서 보듯이 수소 연료의 충분한 충전 및 공급을 위하여 복수개의 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)로 구성되고, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)는 차량의 전후방향을 따라 나란히 배열된다.

이때, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 저부는 차량의 언더커버에 의하여 감싸여져 보호된다.

한편, 연료전지 차량의 전방 공간(예를 들어, 내연기관 차량의 엔진룸) 및 실내공간의 플로어 하부공간 등에는 발열부품(20)이 장착된다.

예를 들어, 상기 발열부품은 연료전지 차량의 전방 공간(예를 들어, 내연기관 차량의 엔진룸)에 장착되는 연료전지 스택 및 연료전지 스택에서 생산된 전력을 기반으로 구동하는 주행용 모터, 그리고 연료전지 스택에서 생산된 전기가 충전되도록 실내공간의 플로어 하부공간에 장착되는 배터리 모듈 등을 들 수 있다.

상기와 같은 수소탱크 및 발열부품 배치 구조로 인하여 다음과 같은 문제점이 발생되고 있다.

차량의 주행 중 전방으로부터 불어오는 저온 주행풍(예, 약 5 ℃ ~ 35 ℃)이 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승되어 고온 주행풍(예, 약 36 ℃ ~ 80 ℃)으로 전환된 후 제1수소탱크(11)에 먼저 닿고, 제1수소탱크(11)를 지나면서 고온 주행풍의 온도가 점차 하강되면서 순차적으로 제2수소탱크(12)와 제3수소탱크(13)에 닿게 됨으로써, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 간의 온도 편차가 발생하게 된다.

즉, 상기 제1수소탱크(11)의 온도(T1)가 가장 높고, 제2수소탱크(12)의 온도(T2)가 그 다음으로 높으며, 제3수소탱크(13)의 온도(T3)가 가장 낮게 되는 온도 편차가 발생하게 된다.

이에, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 내에 충전된 수소가 점차 소모되는 동시에 각 수소탱크의 온도가 점차 낮아지더라도, 제1수소탱크(11)의 온도가 가장 높은 상태이므로 온도 하강속도가 가장 늦게 된다.

이와 같이, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 간의 온도 편차가 발생하면, 각 수소탱크 간의 차압 발생으로 인한 내부 리크 및 소음이 발생하는 문제점이 따르게 된다.

예를 들어, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 출구에 장착된 솔레노이드 밸브(미도시됨)가 연료전지 스택으로의 수소 공급을 위해 열림 작동될 때, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)가 연통되는 상태가 되므로, 상기와 같이 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 간의 온도 편차가 발생하여 각 수소탱크(11,12,13) 간에 차압이 발생하면, 각 수소탱크로의 수소가 이동하는 내부 리크 현상 및 내부 리크로 인한 소음이 발생하는 문제점이 따르게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 연료전지 차량의 주행 중 전방에서 불어오는 저온 주행풍을 직접 복수의 수소탱크로 고르게 분배하여 흐르게 하거나, 배기라인을 흐르는 배기공기를 직접 복수의 수소탱크로 고르게 분배하여 흐르게 하여, 복수의 수소탱크 간의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 함으로써, 복수의 수소탱크 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있도록 한 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1구현예는: 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 장착된 제1수소탱크 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수개의 수소탱크 간의 온도 편차 및 차압 발생을 방지하기 위한 수소탱크의 차압 방지 장치에 있어서, 상기 복수개의 수소탱크의 저부를 받쳐주는 언더커버에 제1수소탱크로 저온 주행풍을 집중 안내하는 주행풍 가이드 장치를 설치하되, 상기 주행풍 가이드 장치는 언더커버에 회전 가능하게 장착되어 주행풍에 의하여 열림 작동되는 개폐판과, 개폐판의 회전축과 언더커버 간에 연결되어 개폐판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 복수개의 수소탱크는 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 전후로 나란히 장착되는 제1 내지 제3수소탱크를 포함하되, 상기 제3수소탱크의 후방 차체패널에는 주행풍 배출장치가 더 설치되되, 이 주행풍 배출장치는 후방 차체패널에 회전 가능하게 장착되어 배출되는 주행풍에 의하여 열림 작동되는 배출판과, 배출판의 회전축과 후방 차체패널 간에 연결되어 배출판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2구현예는: 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 장착된 복수개의 수소탱크 간의 온도 편차 및 차압 발생을 방지하기 위한 수소탱크의 차압 방지 장치에 있어서, 상기 복수개의 수소탱크의 양측부에 각 수소탱크로 주행풍을 안내하는 주행풍 분배관을 장착하여, 주행풍이 주행풍 분배관을 통하여 각 수소탱크로 고르게 분배되도록 하되, 상기 주행풍 분배관은: 전후로 관통된 구조로 구비되어 상기 복수개의 수소탱크의 양측부에 배치되는 메인 분배관과; 상기 메인 분배관으로부터 복수개의 수소탱크로 각각 분기되는 분기 분배관; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 복수개의 수소탱크는 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 전후로 나란히 장착되는 제1 내지 제3수소탱크를 포함하되, 상기 주행풍 분배관은 전후로 관통된 구조로 구비되어 상기 제1 내지 제3수소탱크의 양측부에 배치되는 메인 분배관과, 메인 분배관으로부터 제1 내지 제3수소탱크로 각각 분기되는 분기 분배관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제1수소탱크의 전면부에는 주행풍을 차단하는 차폐막이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐막의 전면부에는 주행풍을 메인 분배관쪽으로 방향 전환하여 안내하는 방향 전환 가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3구현예는: 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 전후 방향으로 나란히 장착되는 제1 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수개의 수소탱크 간의 온도 편차 및 차압 발생을 방지하기 위한 수소탱크의 차압 방지 장치에 있어서, 연료전지 스택의 배기가스 파이프에 연결되어 상기 복수개의 수소탱크의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관; 상기 배기가스 분배관에 회전 가능하게 장착되어 배기가스 압력에 의하여 복수개의 수소탱크 중 제2수소탱크를 향하여 열림 작동되는 안내판; 및 다수의 유량 분배홀이 관통된 파이프 형태로서, 상기 배기가스 분배관 간에 연결되어 상기 안내판을 통과한 배기가스를 각 유량 분배홀을 통해 상기 복수개의 수소탱크 중 제2수소탱크를 향하여 안내하는 유량 분배파이프; 을 포함하고, 상기 복수개의 수소탱크 중 제1수소탱크가 발열부품을 경유한 고온 주행풍에 의하여 온도 상승될 때, 상기 안내판 및 유량 분배파이프를 통과한 고온 배기가스에 의하여 상기 제2수소탱크 및 제3수소탱크의 온도도 함께 상승되도록 한 것을 특징으로 하는 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 안내판의 회전축과 배기가스 분배관 간에는 안내판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링이 연결된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4구현예는: 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 전후 방향으로 나란히 장착되는 제1 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수개의 수소탱크 간의 온도 편차 및 차압 발생을 방지하기 위한 수소탱크의 차압 방지 장치에 있어서, 연료전지 스택의 배기가스 파이프에 연결되어 상기 제1 내지 제3수소탱크의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관; 상기 배기가스 분배관으로부터 제2수소탱크 및 제3수소탱크를 향하여 분기되는 배기가스 분기관; 을 포함하고, 상기 제1수소탱크가 발열부품을 경유한 고온 주행풍에 의하여 온도 상승될 때, 상기 배기가스 분기관을 통과한 고온 배기가스에 의하여 상기 제2수소탱크 및 제3수소탱크의 온도도 함께 상승되도록 한 것을 특징으로 하는 수소탱크의 차압 방지 장치를 제공한다.

특히, 본 발명의 제4구현예에 따른 차압 방지 장치는 상기 배기가스 분기관 내에 회전 가능하게 장착되어 배기가스 압력에 의하여 제2수소탱크 및 제3수소탱크를 향하여 열림 작동되는 안내판과, 상기 배기가스 분배관의 말단부에 장착되어 제어기의 제어신호에 의하여 개폐되는 온/오프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 안내판의 회전축과 배기가스 분기관 간에는 안내판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링이 연결된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1 내지 제3수소탱크의 외곽이 탱크 밀폐체로 감싸여지는 경우, 상기 배기가스 분배관으로부터 분기된 배기가스 분기관을 제1수소탱크를 향하게 형성하고, 상기 탱크 밀폐체의 후부에 배가스가스 토출구를 형성하여, 배기가스가 제1 내지 제3수소탱크 순으로 고르게 흐르도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 연료전지 차량의 주행 중 전방에서 불어오는 저온 주행풍을 직접 복수의 수소탱크로 고르게 분배하여 흐르게 함으로써, 제1 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수의 수소탱크 간의 온도를 일정하게 유지시키는 동시에 복수의 수소탱크 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 발열부품을 경유한 고온 주행풍에 의하여 가장 앞쪽의 제1수소탱크 온도가 제2 및 제3수소탱크의 온도에 비하여 상승하더라도, 고온의 배기가스를 제1수소탱크 뒤쪽의 제2 및 제3수소탱크쪽으로 향하도록 하여 제2 및 제3수소탱크의 온도를 제1수소탱크의 온도 수준으로 상승하게 함으로써, 복수의 수소탱크 간에 온도 편차 및 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 연료전지 차량에 복수의 수소탱크가 탑재된 위치 및 수소탱크 간의 온도 편차가 발생하는 것을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도,
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

제1실시예

첨부한 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 측단면도이다.

본 발명의 제1실시예는 저온 주행풍을 제1수소탱크(고온 주행풍에 의하여 제2 및 제3수소탱크에 비하여 온도가 가장 높게 상승됨)로 집중 안내하여 복수의 수소탱크 간의 온도를 균일하게 해줌으로써, 각 수소탱크 간의 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

도 2를 참조하면, 연료전지 스택에 대한 수소 공급원으로서 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)를 포함하는 복수의 수소탱크(10)가 연료전지 차량의 후방 소정 위치(예를 들어, 리어 서스펜션 근처)에 탑재되고, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 저부는 차량의 언더커버(30)에 의하여 감싸여져 보호된다.

차량의 주행 중 전방으로부터 불어오는 저온 주행풍(예, 약 5 ℃ ~ 35 ℃)이 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승되어 고온 주행풍(예, 약 36 ℃ ~ 80 ℃)으로 전환된 후 제1수소탱크(11)에 먼저 닿고, 제1수소탱크(11)를 지나면서 고온 주행풍의 온도가 점차 하강되면서 순차적으로 제2수소탱크(12)와 제3수소탱크(13)에 닿게 됨으로써, 상기 제1수소탱크(11)의 온도(T1)가 가장 높고, 제2수소탱크(12)의 온도(T2)가 그 다음으로 높으며, 제3수소탱크(13)의 온도(T3)가 가장 낮게 되는 온도 편차가 발생하게 된다.

이러한 각 수소탱크(11,12,13) 간의 온도 편차를 방지하기 위하여 상기 언더커버(30)에 제1수소탱크(11)로 저온 주행풍을 집중 안내하는 주행풍 가이드 장치(100)가 설치된다.

상기 주행풍 가이드 장치(100)는 언더커버(30)에 회전 가능하게 장착되어 주행풍에 의하여 열림 작동되는 개폐판(102)과, 개폐판(102)의 회전축과 언더커버(30) 간에 연결되어 개폐판(102)의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(104)으로 구성된다.

또한, 상기 제3수소탱크(13)의 후방 차체패널에는 주행풍 배출장치(110)가 더 설치되되, 이 주행풍 배출장치(110)는 후방 차체패널에 회전 가능하게 장착되어 배출되는 주행풍에 의하여 열림 작동되는 배출판(112)과, 배출판(112)의 회전축과 후방 차체패널 간에 연결되어 배출판(112)의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(114)으로 구성된다.

따라서, 차량의 주행 중 전방으로부터 불어오는 저온 주행풍(예, 약 5 ℃ ~ 35 ℃)으로 인하여 상기 주행풍 가이드 장치(100)의 개폐판(102)이 열리게 되고, 저온 주행풍이 제1수소탱크(11)로 집중 안내된 다음, 제2수소탱크(12)와 제3수소탱크(13)를 경유한 후, 주행풍의 배출 압력으로 열림 작동되는 배출판(112)을 통하여 외부로 빠져나가게 된다.

이때, 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승된 고온 주행풍으로 인하여 상기 제1수소탱크(11)의 온도(T1)가 가장 높아진 상태이고, 제2수소탱크(12)의 온도(T2)가 그 다음으로 높으며, 제3수소탱크(13)의 온도(T3)가 가장 낮은 상태가 되더라도, 위와 같이 주행풍 가이드 장치(100)의 개폐판(102)이 열려서 저온 주행풍이 제1수소탱크(11)로 집중 안내된 다음, 제2수소탱크(12)와 제3수소탱크(13)를 차례로 경유하게 됨으로써, 제1수소탱크(11)의 온도가 빠르게 낮아지게 되고, 제2 및 제2수소탱크(12,13)의 온도는 더디게 낮아지게 되어, 결국 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 간의 온도를 균일한 수준으로 만들어줄 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의하면 복수의 수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제2실시예

첨부한 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도이다.

본 발명의 제2실시예는 발열체 부품을 통과하여 고온이 된 고온 주행풍을 제1 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수의 수소탱크에 고르게 분배하여 복수의 수소탱크 간의 온도를 균일하게 해줌으로써, 각 수소탱크 간의 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부에 각 수소탱크(11,12,13)로 주행풍을 각각 안내하는 주행풍 분배관(200)을 장착하여, 고온 주행풍이 주행풍 분배관(200)을 통하여 각 수소탱크(11,12,13)로 고르게 분배되도록 한다.

상기 주행풍 분배관(200)은 전후로 관통된 구조로 구비되어 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부에 배치되는 메인 분배관(202)과, 메인 분배관(202)으로부터 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)로 각각 분기되는 분기 분배관(204)으로 구성된다.

특히, 상기 제1수소탱크(11)의 전면부에는 고온 주행풍이 제1수소탱크(11)에 먼저 닿지 않도록 고온 주행풍 차단하는 차폐막(210)이 설치되고, 이 차폐막(210)의 전면부에는 고온 주행풍을 양쪽 메인 분배관(202)의 입구쪽으로 방향 전환하여 안내하는 방향 전환 가이드(212)가 돌출 형성된다.

따라서, 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승된 고온 주행풍이 차폐막(210)에 막혀 제1수소탱크(11)로 직접 흐르지 않게 되고, 상기 방향 전환 가이드(212)에 의하여 양쪽 메인 분배관(202)의 입구로 흐르게 된다.

연이어, 고온 주행풍이 메인 분배관(202)을 통해 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)로 각각 분기된 분기 분배관(204)을 경유한 후, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)로 고르게 분배되어 흐르게 된다.

이에, 고온 주행풍이 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 중 하나에 집중적으로 닿지 않고, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 마다 고르게 닿게 됨에 따라, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도가 함께 상승하게 되고, 결국 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도를 균일한 수준으로 맞추어주는 효과를 얻을 수 있게 되므로, 복수의 수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제3실시예

첨부한 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도이다.

본 발명의 제3실시예는 고온 주행풍에 의하여 제1수소탱크(11)의 온도가 제2 및 제3수소탱크(12,13)에 비하여 상승된 상태에서 고온 배기가스를 이용하여 제2 및 제3수소탱크(12,13)의 온도를 제1수소탱크(11)의 온도 수준으로 높여주도록 함으로써, 결과적으로 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도가 균일하게 조절되도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 연료전지 스택의 배기가스 파이프(40)에 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관(300)이 연결된다.

또한, 상기 배기가스 분배관(300)에 배기가스 압력에 의하여 제2수소탱크(12)를 향하여 열림 작동되는 안내판(302)이 회전 가능하게 장착된다.

바람직하게는, 상기 안내판(302)의 회전축과 배기가스 분배관(300) 간에는 안내판(302)의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(304)이 연결된다.

특히, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관(300)은 차체 폭방향으로 배열되는 유량 분배파이프(310)에 의하여 연통 가능하게 연결되는 바, 이 유량 분배파이프(310)는 다수의 유량 분배홀(312)이 관통된 파이프 형태로서 상기 배기가스 분배관(300) 간에 연결되어 상기 안내판(302)을 통과한 배기가스를 각 유량 분배홀(312)을 통해 제2수소탱크(12)를 향하여 안내하는 역할을 한다.

따라서, 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승된 고온 주행풍으로 인하여 상기 제1수소탱크(11)의 온도가 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도에 비하여 높아질 때, 연료전지 스택의 배기가스 파이프(40)로부터 배출되는 고온의 배기가스(예, 미반응 수소 퍼지가스 등)가 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관(300)으로 흐르게 된다.

연이어, 상기 안내판(302)이 배기가스 압력에 의하여 열리는 동시에 배기가스가 차체 폭방향으로 배열된 유량 분배파이프(310)로 들어간 후, 유량 분배파이프(310)에 형성된 다수의 유량 분배홀(312)을 통해 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)를 향하여 흐르게 된다.

이에, 상기 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도가 고온 배기가스에 의하여 상승하게 된다.

이와 같이, 상기 제1수소탱크(11)가 발열부품(20)을 경유한 고온 주행풍에 의하여 온도 상승될 때, 상기 안내판(302) 및 유량 분배파이프(310)를 통과한 고온 배기가스에 의하여 상기 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도도 함께 상승되도록 함으로써, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도를 균일한 수준으로 맞추어줄 수 있게 되어, 결국 복수의 수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제4실시예

첨부한 도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도이다.

본 발명의 제4실시예는 제3실시예와 같이 고온 주행풍에 의하여 제1수소탱크(11)의 온도가 제2 및 제3수소탱크(12,13)에 비하여 상승된 상태에서 고온 배기가스를 이용하여 제2 및 제3수소탱크(12,13)의 온도를 제1수소탱크(11)의 온도 수준으로 높여주도록 함으로써, 결과적으로 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도가 균일하게 조절되도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 연료전지 스택의 배기가스 파이프(40)에 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관(400)이 연결된다.

또한, 상기 배기가스 분배관(400)에는 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)를 향하여 각각 분기되는 배기가스 분기관(410)이 연결된다.

이때, 상기 배기가스 분기관(410) 내에는 배기가스 압력에 의하여 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)를 향하여 열림 작동되는 안내판(412)이 회전 가능하게 장착된다.

바람직하게는, 상기 안내판(412)의 회전축과 배기가스 분기관(410) 간에는 안내판(412)의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링(414)이 연결된다.

특히, 상기 배기가스 분배관(400)의 말단부에는 제어기의 제어신호에 의하여 개폐되는 온/오프 밸브(420)가 장착된다.

바람직하게는, 상기 온/오프 밸브(420)는 상기 제1수소탱크(11)의 온도가 제2 내지 제3수소탱크(12,13)의 온도보다 높거나(예를 들어, 약 2 ℃ 이상), 제2수소탱트(12)의 온도가 제3수소탱크(13)의 온도보다 높으면(예를 들어, 약 2 ℃ 이상), 제어기의 제어 신호에 의하여 일정 시간 동안 닫힘 작동된다.

따라서, 상기 발열부품(20)을 경유하여 온도가 상승된 고온 주행풍으로 인하여 상기 제1수소탱크(11)의 온도가 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도에 비하여 높아질 때, 연료전지 스택의 배기가스 파이프(40)로부터 배출되는 고온의 배기가스(예, 미반응 수소 퍼지가스 등)가 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 양측부로 연장되는 배기가스 분배관(400)으로 흐르게 된다.

연이어, 상기 안내판(412)이 배기가스 압력에 의하여 열리는 동시에 배기가스가 배기가스 분기관(410)을 통과하여 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)를 향하여 흐르게 된다.

이때, 상기 온/오프 밸브(420)가 일정 시간 동안 닫힘 상태로 유지됨에 따라, 배기가스가 외기로 배출되지 않고, 배기가스 분기관(410)을 통과하여 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)를 향하여 집중적으로 흐르게 된다.

이에, 상기 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도가 고온 배기가스에 의하여 상승하게 된다.

이와 같이, 상기 제1수소탱크(11)가 발열부품(20)을 경유한 고온 주행풍에 의하여 온도 상승될 때, 상기 배기가스 분기관(410)를 통과한 고온 배기가스에 의하여 상기 제2수소탱크(12) 및 제3수소탱크(13)의 온도도 함께 상승되도록 함으로써, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도를 균일한 수준으로 맞추어줄 수 있게 되어, 결국 복수의 수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제5실시예

첨부한 도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 수소탱크의 차압 방지 장치를 도시한 평단면도이다.

본 발명의 제5실시예는 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 외곽이 탱크 밀폐체(500)로 완전히 감싸여져 보호되는 경우, 배기가스를 이용하여 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도를 균일하게 맞추어줄 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 외곽이 탱크 밀폐체(500)로 감싸여진 경우, 연료전지 스택의 배기가스 파이프(40)에 연결되는 배기가스 분배관(510)을 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 일측 또는 양측으로 연장 배열시키고, 배기가스 분배관(510)에 제1수소탱크(11)를 향하는 배기가스 분기관(520)을 연결하며, 또한 상기 탱크 밀폐체(500)의 후부에 배기가스의 외부 배출을 위한 배기가스 토출구(530)를 형성한다.

이에, 상기 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차가 발생하더라도, 상기 배기가스 분기관(520)을 통하여 고온의 배기가스가 제1수소탱크(11)를 거쳐 제2 및 제3수소탱크(12,13)를 경유한 후, 배가스가스 토출구(530)로 빠져나가도록 함으로써, 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13) 순으로 고르게 접촉하는 고온 배기 가스에 의하여 제1 내지 제3수소탱크(11,12,13)의 온도가 균일하게 조절될 수 있ㄱ고, 따라서 복수의 수소탱크(11,12,13) 간에 온도 편차로 인한 차압이 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 기존의 차압 발생으로 인한 수소탱크 내부 리크 및 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

10 : 수소탱크
11 : 제1수소탱크
12 : 제2수소탱크
13 : 제3수소탱크
20 : 발열부품
30 : 언더커버
40 : 배기가스 파이프
100 : 주행풍 가이드 장치
102 : 개폐판
104 : 리턴스프링
110 : 주행풍 배출장치
112 : 배출판
114 : 리턴스프링
200 : 주행풍 분배관
202 : 메인 분배관
204 : 분기 분배관
210 : 차폐막
212 : 방향 전환 가이드
300 : 배기가스 분배관
302 : 안내판
304 : 리턴스프링
310 : 유량 분배파이프
312 : 유량 분배홀
400 : 배기가스 분배관
410 : 배기가스 분기관
412 : 안내판
414 : 리턴스프링
420 : 온/오프 밸브
500 : 탱크 밀폐체
510 : 배기가스 분배관
520 : 배기가스 분기관
530 : 배기가스 토출구

Claims (11)

1. 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 장착된 제1수소탱크 내지 제3수소탱크를 포함하는 복수개의 수소탱크 간의 온도 편차 및 차압 발생을 방지하기 위한 수소탱크의 차압 방지 장치에 있어서,
   상기 복수개의 수소탱크의 저부를 받쳐주는 언더커버에 제1수소탱크로 저온 주행풍을 집중 안내하는 주행풍 가이드 장치를 설치하되,
   상기 주행풍 가이드 장치는:
   상기 언더커버에 회전 가능하게 장착되어 주행풍에 의하여 열림 작동되는 개폐판과;
   상기 개폐판의 회전축과 언더커버 간에 연결되어 개폐판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링;
   으로 구성되고,
   상기 복수개의 수소탱크는 연료전지 차량의 후방 소정 위치에 전후로 나란히 장착되는 제1 내지 제3수소탱크를 포함하되, 상기 제3수소탱크의 후방 차체패널에는 주행풍 배출장치가 더 설치되고, 이 주행풍 배출장치는 후방 차체패널에 회전 가능하게 장착되어 배출되는 주행풍에 의하여 열림 작동되는 배출판과, 배출판의 회전축과 후방 차체패널 간에 연결되어 배출판의 닫힘 방향으로 탄성복원력을 제공하는 리턴스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 수소탱크의 차압 방지 장치.
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