KR20030030532A - Dual head pump for fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A dual head pump for a fuel cell vehicle is provided to allow the head pump to simultaneously supply, to the fuel reformer, two types of fuels at an appropriate mixture ratio. CONSTITUTION: A dual head pump comprises a rotating shaft(7); a first pump(9) and a second pump(11) mounted to the shaft, wherein the first pump has an inlet port(13) connected to a methanol(a) and the second pump has an inlet port(15) connected to a water(b); a manifold(25) formed integrally with the outlet ports of the first and second pumps; a static mixer for mixing the fuel and water discharged from the manifold; and a check valve(29) for supplying the fuel and water mixed by the static mixer to a fuel reformer, and preventing back flow of the mixed fuel and water.

Description

연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프 {dual head pump for fuel cell vehicle}Dual head pump for fuel cell vehicle

본 발명은 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지 차량에서 연료와 물을 연료 개질기로 공급하는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a dual head pump for a fuel cell vehicle, and more particularly, to a dual head pump for a fuel cell vehicle for supplying fuel and water to a fuel reformer in a fuel cell vehicle.

연료 전지가 탑재된 자동차, 즉 연료 전지 차량은 대체 에너지와 새로운 동력 시스템으로 주행하는 차종이다.Fuel cell vehicles, that is, fuel cell vehicles, are models that drive on alternative energy and new power systems.

연료 전지의 기본적인 구조는 전기 분해 구조이며, 물을 전기 분해하면 수소와 산소가 생기는데, 이 역반응을 이용하여 수소와 산소의 화학반응으로 전기와 물을 만들어 내는 것이 연료전지의 원리이다.The basic structure of a fuel cell is an electrolysis structure. When water is electrolyzed, hydrogen and oxygen are produced. The principle of a fuel cell is to generate electricity and water through a chemical reaction between hydrogen and oxygen using this reverse reaction.

이 연료 전지의 구조는 배터리와 유사하나 배터리와 같이 에너지를 소모하는 것이 아니라, 연료로서 수소를 소비한다.The structure of this fuel cell is similar to that of a battery, but consumes hydrogen as fuel, not as energy.

현재, 연료 전지 차량의 연료로는 메탄올이 주로 사용되고 있는데, 액체 연료인 메탄올에서 수소를 만들어내는 방식이라 배기가스에 대한 염려 없이 깨끗하게 사용할 수 있다.Currently, methanol is mainly used as a fuel of a fuel cell vehicle, and since hydrogen is generated from methanol, which is a liquid fuel, it can be used cleanly without worrying about exhaust gas.

무엇보다도 구조가 비교적 단순하여 낮은 이용으로 완성 될 수 있다는 장점을 가지고 있다.First of all, the structure is relatively simple and can be completed with low use.

이처럼 연료 전지 차량은 메탄올과 물이라는 다른 성질의 두 가지 원료를 사용하게 되는 데 현재 내연기관 차량에 사용되는 연료 펌프는 한 가지 연료만을 공급할 수 있기 때문에 연료 전지 차량에 그대로 적용될 수 없다.As such, the fuel cell vehicle uses two raw materials of different properties such as methanol and water. The fuel pump used in the internal combustion engine vehicle can supply only one fuel, and thus cannot be applied to the fuel cell vehicle.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로서, 연료와 물을 동시에 연료 개질기로 공급할 수 있는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a dual head pump for a fuel cell vehicle capable of simultaneously supplying fuel and water to a fuel reformer.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프는 모터 및 동력원에 의하여 회전하는 샤프트,In order to realize this, the dual head pump for a fuel cell vehicle according to the present invention includes a shaft that rotates by a motor and a power source,

이 샤프트에 일정 간격으로 장착되어 구동되며 각각 연료와 물에 그 흡입구가 연결되는 제1,2펌프,First and second pumps which are mounted and driven at regular intervals on the shaft and whose inlets are connected to fuel and water,

이 제1,2펌프 각각의 배출구에 일체로 구비되는 메니폴드,A manifold provided integrally with each of the first and second pump outlets,

이 메니폴드에서 배출되는 연료와 물을 혼합하는 스테틱 믹서,Static mixer, which mixes fuel and water discharged from this manifold,

이 스테틱 믹서에서 혼합된 혼합액이 연료 개질기로 공급되고 그 역류를 차단하는 체크 밸브를 포함하고 있다.The mixed liquid mixed in the static mixer is supplied to the fuel reformer and includes a check valve to block the reverse flow.

여기서, 제1,2펌프는 외접 기어 펌프로 구성되어 있다. 또한 이 제1,2펌프에서 서로 외접하는 각각의 기어 비를 다르게 할 경우 연료 개질기로 공급되는 연료와 물의 혼합비를 조절할 수 있다.Here, the 1st, 2nd pump is comprised by an external gear pump. In addition, when the gear ratios that circumscribe each other in the first and second pumps are different, the mixing ratio of fuel and water supplied to the fuel reformer can be adjusted.

이와 같이 본 발명의 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프는 하나의 샤프트로 제1,2펌프를 구동하고, 이 제1,2펌프의 각 흡입구를 연료와 물에 연결하며, 흡입된 연료와 물을 메니폴드와 스테틱 믹서를 통하여 혼합하여 연료 개질기로 공급하므로, 하나의 연료만을 공급하는 종래기술의 내연기관용 연료 펌프와는 달리, 두 가지 연료를 동시에 연료 개질기로 공급하는 연료 전지 차량의 연료 공급 펌프로 적절하게 사용될 수 있다.As such, the dual head pump for a fuel cell vehicle of the present invention drives the first and second pumps with one shaft, connects each inlet of the first and second pumps to fuel and water, and transfers the sucked fuel and water to the manifold. Since it is mixed through the static mixer and fed to the fuel reformer, unlike the conventional fuel pump for internal combustion engines supplying only one fuel, the fuel supply pump of the fuel cell vehicle that supplies both fuels to the fuel reformer at the same time is appropriately provided. Can be used.

도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프의 사시도.1 is a perspective view of a dual head pump for a fuel cell vehicle according to the present invention.

도 2는 도 1에 적용되는 기어 펌프의 작동 상태도.2 is an operating state diagram of the gear pump applied to FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

a : 메탄올 b : 물a: methanol b: water

7 : 샤프트 9,11 : 제1,2펌프7: shaft 9,11: 1st, 2nd pump

13,15 : 흡입구 17, 19 : 기어13,15: inlet 17, 19: gear

23 : 배출구 25 : 메니폴드23: outlet 25: manifold

27 : 스테틱 믹서 29 : 체크 밸브27: static mixer 29: check valve

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.Advantages and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 헤드 펌프의 사시도로서, 연료(실시 예에서는 메탄올로 명명하지만, 메탄올에만 한정되지는 않고 가솔린, 디젤 등을 포함한다)와 물이라는 두 가지의 액체를 흡입 및 혼합하여 연료 개질기(미도시)로 공급할 수 있도록 구성되어 있다.1 is a perspective view of a dual head pump according to the present invention, in which the two liquids, fuel (named methanol in the embodiment, but not limited to methanol, include gasoline, diesel, etc.) and water are inhaled and mixed. It is configured to be supplied to a fuel reformer (not shown).

먼저, 판상의 베이스(1)에 브래킷(3)이 수직으로 설치되어 있고, 이 브래킷(3)에는 모터(5)가 장착되어 있다. 이 모터(5)는 샤프트(7)를 회전시키는 수단이므로 실제 차량에서는 다른 동력원에 연결되는 밸트 풀리나 스프로킷 등으로 대치될 수 있다.First, the bracket 3 is vertically provided in the plate-shaped base 1, and the motor 5 is attached to this bracket 3. Since the motor 5 is a means for rotating the shaft 7, in the actual vehicle, it can be replaced by a belt pulley or a sprocket connected to another power source.

샤프트(7)는 듀얼 헤드 펌프에서 동력 전달을 담당하는 부분으로서 메탄올(a)과 물(b)을 흡입하여 공급하는 제1,2펌프(9,11)를 구동시킬 수 있는 충분한 길이로 형성된다.The shaft 7 is formed to have a sufficient length to drive the first and second pumps 9 and 11 that suck and supply methanol (a) and water (b) as a part for power transmission in the dual head pump. .

제1,2펌프(9,11)는 샤프트(7) 상에 일정한 간격을 유지하면서 설치된다. 이 제1,2펌프(9,11)의 각 흡입구(13,15)는 각각 메탄올(a)과 물(b)에 연결된다.The first and second pumps 9 and 11 are installed at regular intervals on the shaft 7. Each of the inlets 13 and 15 of the first and second pumps 9 and 11 is connected to methanol a and water b, respectively.

이 제1,2펌프(9,11)는 다양한 타입으로 구성될 수 있으나, 여기서는 도 2에 도시된 바와 같이 외접 기어 타입의 것을 예시하고 있다.The first and second pumps 9 and 11 may be configured in various types, but the external gear type is illustrated here as illustrated in FIG. 2.

이 제1,2펌프(9,11)는 공지된 바와 같이 외접하는 2개의 기어(17,19)와 이를 내장하는 하우징(21)으로 구성되어, 흡입구(13,15)로 메탄올(a)과 물(b)을 흡입하여 배출구(23)로 압송한다.The first and second pumps 9 and 11 are constituted by two gears 17 and 19 which are externally circumscribed and a housing 21 which houses the same. The water (b) is sucked into the outlet 23.

여기서, 한 기어(17)는 하우징(21)에 회전 가능하게 지지되고, 다른 기어(19)는 샤프트(7)의 구동으로 회전할 수 있도록 샤프트(7)에 연결되어서 하우징(21)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 즉, 샤프트(7)에는 제1,2펌프(9,11)의 기어(19,19)가 같이 회전시킬 수 있도록 장착되어 있다.Here, one gear 17 is rotatably supported by the housing 21, and the other gear 19 is rotatably connected to the shaft 7 so as to be rotated by the drive of the shaft 7. Is supported. That is, the gears 7 and 19 of the first and second pumps 9 and 11 are attached to the shaft 7 so as to rotate together.

따라서, 제1펌프(9)의 기어(17,19)와 제2펌프의 기어(17,19)의 비를 다르게 한 경우, 메탄올(a)과 물(b)의 흡입 및 혼합 비율을 필요에 따라 다르게 할 수 있다.Therefore, when the ratio of the gears 17 and 19 of the first pump 9 and the gears 17 and 19 of the second pump is different, the suction and mixing ratio of methanol (a) and water (b) is necessary. You can do it differently.

이러한 제1,2펌프(9,11)의 배출구(23,23)에는 메탄올(a)과 물(b)을 같이 모으는 메니폴드(25)가 일체로 구비되어 있다.The outlets 23 and 23 of the first and second pumps 9 and 11 are integrally provided with a manifold 25 which collects methanol (a) and water (b) together.

또한, 메니폴드(25)의 일측에는 스테틱 믹서(27)가 구비되어 있다. 이 스테틱 믹서(27)는 매니폴드(25)를 경유한 메탄올(a)과 물(b)이 압송되면서 저절로 혼합되게 한다.In addition, a static mixer 27 is provided on one side of the manifold 25. This static mixer 27 causes methanol (a) and water (b) to pass through the manifold 25 to be mixed by themselves.

즉, 스테틱 믹서(27)는 다양한 타입이 가능하며, 메탄올(a)과 물(b)이 압송되면서 혼합되는 스크류 타입이 적용될 수 있다.That is, the static mixer 27 may be of various types, and a screw type in which methanol (a) and water (b) are mixed while being pressed may be applied.

이 스테틱 믹서(27)와 연료 개질기(미도시) 사이에는 체크 밸브(29)가 구비되어 혼합된 메탄올(a)과 물(b)이 역류하는 것을 차단시킨다.A check valve 29 is provided between the static mixer 27 and a fuel reformer (not shown) to block backflow of the mixed methanol (a) and water (b).

상술한 바와 같이 구성되는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프는 모터(5)의 구동에 따라 메탄올(a)과 물(b)을 연료 개질기로 압송하게 되는 데, 이 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The dual head pump for a fuel cell vehicle configured as described above is configured to pump methanol (a) and water (b) into a fuel reformer according to the driving of the motor 5. This process will be described in detail as follows.

모터(5)의 구동에 따라 샤프트(7)가 회전한다.The shaft 7 rotates in accordance with the driving of the motor 5.

이 샤프트(7)에 장착된 제1,2펌프(9,11)의 기어(19,19)가 동시에 구동된다.Gears 19 and 19 of the first and second pumps 9 and 11 mounted on the shaft 7 are simultaneously driven.

따라서, 이 기어(19,19)에 치합되어 있는 다른 기어(17,17)도 회전하게 된다.Therefore, the other gears 17 and 17 meshed with the gears 19 and 19 also rotate.

이 두 쌍의 각 기어(17,19)가 회전함에 따라 메탄올(a)과 물(b)은 제1,2펌프 (9,11) 각각의 흡입구(13,15)를 통하여 흡입되어 그 배출구(23,23)로 압송된다.As the two pairs of gears 17 and 19 rotate, methanol a and water b are sucked through the inlets 13 and 15 of the first and second pumps 9 and 11, respectively. 23, 23).

이 메탄올(a)과 물(b)은 메니폴드(25)와 스테틱 믹서(27)를 경유하면서 서로균일한 밀도로 혼합된다.This methanol (a) and water (b) are mixed in uniform density with each other via the manifold 25 and the static mixer 27.

이렇게 혼합된 메탄올(a)과 물(b)은 체크 밸브(29)를 통하여 연료 개질기로 공급되어, 연료 전지 차량의 연료로 사용된다.The methanol (a) and water (b) thus mixed are supplied to the fuel reformer through the check valve 29 and used as fuel of the fuel cell vehicle.

이와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프는 하나의 샤프트로 2개의 펌프를 구동하고, 이 두 개의 펌프의 각 흡입구를 연료(예, 메탄올, 가솔린, 디젤)와 물에 독립적으로 연결하여, 흡입된 연료와 물을 메니폴드와 스테틱 믹서를 통하여 혼합하여, 연료 개질기로 공급하므로, 하나의 연료만을 공급하는 종래기술의 내연기관용 연료 펌프와 달리, 두 가지 연료를 동시에 적절한 혼합비로 공급할 수 있다.As such, the dual head pump for a fuel cell vehicle according to the present invention drives two pumps with one shaft, and independently connects each inlet of the two pumps to fuel (eg, methanol, gasoline, diesel) and water, Since the aspirated fuel and water are mixed through the manifold and the static mixer and supplied to the fuel reformer, unlike the conventional fuel pump for the internal combustion engine supplying only one fuel, the two fuels can be simultaneously supplied at an appropriate mixing ratio.

Claims (4)

회전하는 샤프트,Rotary shaft, 상기 샤프트에 일정 간격으로 장착되어 같이 구동되며 각각 연료와 물에 그 흡입구가 연결되는 제1,2펌프,First and second pumps mounted on the shaft at regular intervals and driven together and connected to the inlets of fuel and water, respectively; 상기 제1,2펌프 각각의 배출구에 일체로 구비되는 메니폴드,A manifold integrally provided at the outlets of the first and second pumps, 상기 메니폴드에서 배출되는 상기 연료와 물을 혼합하는 스테틱 믹서,Static mixer for mixing the fuel and water discharged from the manifold, 상기 스테틱 믹서에서 혼합된 상기 연료와 물이 연료 개질기로 공급되고 그 역류를 차단시키는 체크 밸브를 포함하는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프.And a check valve for supplying the fuel and water mixed in the static mixer to a fuel reformer and blocking the backflow thereof. 청구항 1에 있어서, 상기 제1펌프는 외접 기어 펌프로 구성됨을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프.The dual head pump of claim 1, wherein the first pump comprises an external gear pump. 청구항 1에 있어서, 상기 제2펌프는 외접 기어 펌프로 구성됨을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프.The dual head pump of claim 1, wherein the second pump comprises an external gear pump. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 제1,2펌프 각각의 기어 비는 상기 연료 개질기로 공급되는 연료와 물의 혼합비를 결정하는 연료 전지 차량용 듀얼 헤드 펌프.The dual head pump of claim 2 or 3, wherein a gear ratio of each of the first and second pumps determines a mixing ratio of fuel and water supplied to the fuel reformer.
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