KR20110100557A - 차량용 가스 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 가스를 사용하는 차량 또는 산업기기에 공급되는 가스의 압력 및 유량을 안정적으로 조절하기 위한 차량용 가스 조절 밸브를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명은 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부와; 상기 기어부와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능 하도록 회전 작동되는 축부와; 상기 축부의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 상기 축부의 회전력을 전달받는 조절부; 및 상기 기어부와 축부 및 조절부가 각각 장착되도록 마련된 밸브 하우징을 포함하여 구성된다.

Description

차량용 가스 조절 밸브{Gas Control Valve for Vehicle}

본 발명은 가스를 사용하는 기기 또는 차량에 장착하여 가스량을 제어할 수 있는 차량용 가스 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 가스를 필요로 하는 기기 또는 차량에는 가스량 조절을 위한 가스 밸브가 설치된다.

상기 가스 조절 밸브는 공급되는 가스의 안정적인 조절을 위해 다양한 안전장치와 부수적으로 유량 또는 압력을 제어하기 위한 부속 장치를 포함하여 출시되고 있는 추세이다.

예를 들자면 연료전지 차량(FCEV)에는 기존의 가솔린 및 디젤 차량과 같이 휘발유 또는 경유 대신에 수소가 차량의 엔진룸에 탑재된 스택(Stack)에 공급된다.

상기 수소는 차량에서 요구하는 유량에 따라서 안정적으로 공급되는 것이 가장 바람직하며, 이를 효과적으로 실시할 수 있는 가스 조절 밸브의 필요성이 대두 되었다.

본 발명의 목적은 저유량과 고유량이 각각 독립적으로 조절 가능한 차량용 가스 조절 밸브를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브는 밸브 하우징과; 상기 밸브 하우징 내부에 배치되는 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부와; 상기 기어부와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능 하도록 회전 작동되는 축부; 및 상기 축부의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 상기 축부의 회전력을 전달받는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 축부는 기어부와 치합되고, 조절부를 향해 연장 배치된 제1 회전축과; 상기 제1 회전축의 하단에 교차 되게 배치되는 제2 회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 회전축에는, 양단에 조절부와 구름(Rolling) 접촉되는 회전 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 회전 부재는 베어링 또는 롤러 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 조절부는 원주 방향을 따라서 경사지게 배치된 안내부를 갖는 조절판과; 상기 조절판의 하측에 배치되고, 상기 조절판과 연동하여 승, 하강 되면서 가스량을 조절하는 조절 밸브와; 상기 조절판의 하측에 배치되고, 상기 조절판을 탄지하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안내부는 조절판의 상부에서 하부로 갈수록 경사진 제1 안내부와; 상기 제1 안내부와 서로 마주보게 배치되는 제2 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2 안내부에는 경사진 경사면 중에서 가장 높은 위치에 위치된 최고점과; 가장 낮은 위치에 위치된 최저점을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조절판에는 최저점과 이웃하여 상기 조절판의 바닥면에 수평 하게 배치된 제3 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 안내부는 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 조절 밸브는 회전 부재가 최고점에 위치해 있을 때, 상기 조절 밸브가 클로즈 상태로 위치되고, 상기 회전 부재가 최저점 또는 제3 안내부상에 위치될 경우에 오픈 상태로 위치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2 안내부는 경사진 기울기가 각각 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 조절 밸브는 밸브 하우징에 개구된 개구홀에 삽입 배치되는 밸브 바디와; 상기 밸브 바디에 마련되는 단턱부와; 상기 밸브 바디에 삽입되고, 조절판과 단턱부 사이에 배치되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 바디는 직경이 일정하게 유지되는 제1 밸브 바디와; 상기 제1 밸브 바디의 상측에서부터 단턱부까지 연장 배치된 제2 밸브 바디를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 밸브 바디는 상측으로 갈수록 직경이 증가 되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 하우징에는 가스의 공급 또는 해제를 위해 구비된 제1 솔레노이드 밸브와; 기어부 고장시, 조절부를 통해 미공급된 가스가 리턴되도록 구비된 제2 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링은 조절판 하강시 탄성 압축 변형되면서, 밸브 바디를 하측 방향으로 탄지시켜 가스 공급을 차단하고, 상기 조절판 승강시에는 원상태로 복귀되면서, 밸브 바디가 상측 방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 하우징에는 모터의 작동 상태를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로

상기 기어부에는 모터 에러 발생시 축부를 강제 회전시켜 가스 공급을 차단하기 위한 복귀 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복귀 부재는 토션 스프링을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브는 밸브 하우징과; 상기 밸브 하우징 내부에 구비된 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부와; 상기 기어부와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능 하도록 회전 작동되는 축부; 및 상기 축부의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 저유량과 고유량의 가스량 제어가 가능하도록 저유량 조절부와, 고유량 조절부가 구비된 조절부를 포함하여 구성된다.

상기 저유량 조절부와 고유량 조절부는, 길이 방향 상에 개구된 제1 슬롯홀과, 제2 슬롯홀을 각각 갖는 제1,2 밸브 헤드와; 상기 제1,2 밸브 헤드의 하측으로 연장되고, 하측으로 갈수록 직경이 가변 되는 제1,2 밸브 바디를 더 포함하여 구성된다.

상기 제1 밸브 바디의 직경과, 제2 밸브 바디의 직경은 서로 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 슬롯홀의 길이는 제1 슬롯홀의 길이에 비해 상대적으로 길게 이루어진 것이 바람직하다.

상기 제1, 2 밸브 헤드에는 하측에 단턱부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 단턱부에는, 저유량 조절부와 고유량 조절부 작동시 탄성 압축되는 스프링이 삽입 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 슬롯홀과 제2 슬롯홀 사이에는 지지핀이 수평 상태로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 조절부는, 저유량 조절부와, 고유량 조절부가 각각 삽입되는 밸브판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브는 가스의 공급 및 조절이 안정적으로 이루어지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브는 저유량과 고유량의 가스량 제어가 안정적으로 이루어지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브는 모터 고장시에도 안정적으로 밸브 구동을 제어되면서 차량의 안정성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 사시도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브에 구비된 축부 및 조절부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브에 구비된 조절판의 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브에 구비된 조절판의 종 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브에 구비된 조절판의 사시도.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 작동 상태도.
도 9는 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 다른 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 다른 실시예에 구비된 저유량 조절부와 고유량 조절부를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 다른 실시예에 따른 작동 상태도를 도시한 도면.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 본 발명의 밸브 하우징에 대해 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 밸브 하우징(400)은 가스의 공급 또는 해제를 위해 구비된 제1 솔레노이드 밸브(410)가 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 기어부(100) 고장시, 가스가 리턴 되도록 구비된 제2 솔레노이드 밸브(420)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 하우징(400)은 알루미늄을 이용하여 다이캐스팅 공법에 의해 제작되는 것이 바람직하나, 다른 공법으로 제작되는 것도 가능함을 밝혀 둔다.

상기 밸브 하우징(400)에는 도면 대비 상부에 제어부(500)가 구비된다. 상기 제어부(500)의 상세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명의 기어부와 축부 및 조절부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 기어부(100)는 모터(101)에서 발생된 회전력을 전달받는 제1 기어(110)가 마련된다. 상기 제1 기어(110)는 축부(200)와 연결된 제2 기어(120)와 치합된다.

상기 축부(200)는 조절부(300)를 향해 연장 배치된 제1 회전축(210)이 마련된다. 상기 제1 회전축(210)은 제2 기어(120)의 중앙에 연결 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 회전축(210)은 하단에 수직으로 직교되는 제2 회전축(220)이 배치된다.

상기 제2 회전축(220)은 횡 방향으로 연장 배치된 길이가 후술할 조절판(310)의 지름 보다는 작은 길이를 갖는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기 제2 회전축(220)은 양단에 회전 부재(222)가 설치되고, 상기 회전 부재(222)가 상기 조절판(310)에서 회전 작동되기 때문에, 조절판(310)의 내측에서 회전 가능한 지름을 갖는 것이 바람직하다.

상기 제2 회전축(220)은, 제1 회전축(210)의 단부에 끼움 결합 되거나, 상기 제1 회전축(210)에 제2 회전축(220)이 삽입 결합 되는 것도 가능하다.

상기 회전 부재(222)는 베어링 또는 롤러 중의 어느 하나를 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 안내부(320)(상세한 설명은 후술하기로 함)와 구름(Rolling) 접촉되면서 작동되기 위해 베어링을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 베어링과 유사한 기능을 하는 다른 부재로의 대처도 가능함을 밝혀 둔다.

본 발명의 조절부에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하면, 조절부(300)는 조절판(310)의 내측 원주 방향을 따라서 하측으로 경사지게 배치된 안내부(320)를 갖는다.

상기 안내부(320)는 조절판(310)의 상부에서 하부로 갈수록 원주 방향을 따라서 경사지게 이루어진 제1 안내부(322)가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조절판(310)에는 제1 안내부(322)와 서로 마주보는 위치에 제2 안내부(324)가 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2 안내부(322,324)는 서로 동일한 폭을 갖도록 이루어지고, 회전 부재(222)의 폭 보다는 넓은 폭을 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.

이로 인해 회전 부재(222)가 상기 제1,2 안내부(322,324)의 상면을 따라서 이동시에 상기 회전 부재(222)의 안정적인 이동이 가능해진다.

상기 제1,2 안내부(322,324)는 경사진 기울기가 상부에서 하부로 갈수록 급격한 경사를 갖지 않고, 완만한 경사를 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기 회전 부재(222)가 제1,2 안내부(322,324)의 경사진 상면을 따라 이동되면서, 후술할 조절 밸브(330)의 승, 하강이 이루어질 때, 회전 부재(222)의 이동량과 동일하게 상기 조절 밸브(330)의 승, 하강을 실시하여 가스량을 조절하기 위해서이다.

상기 제1,2 안내부(322,324)에는 경사진 경사면 중에서 가장 높은 위치에 위치된 최고점(322a, 324a)과, 가장 낮은 위치에 위치된 최저점(322b,324b)을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 회전 부재(222)가 최고점(322a, 324a)에 위치될 경우에는 후술할 조절 밸브(330)가 클로즈 상태로 위치되고, 최저점(322b,324b)에 위치될 경우에는 조절 밸브(330)가 오픈 상태로 위치된다.

상기 제1,2 안내부(322,324)는 조절판(310)의 내측 원주면의 전 구간에 걸쳐서 배치되지 않는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 가스의 안정적인 공급 및 해제를 위해 경사 구간이 미 형성된 구간을 필요로 하기 때문이다.

상기 제1 안내부(322)의 최저점(322b) 구간에서부터 제2 안내부(324)의 최고점(324a) 구간 및 제2 안내부(324)의 최저점(324b) 구간에서부터 제1 안내부(322)의 최고점(322a) 구간에는 별도의 경사 구간이 배치되지 않는 제3 안내부(326)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 안내부(326)는 상기 조절판(310)의 바닥면과 동일한 기울기를 갖는것을 특징으로 한다. 즉, 수평 하게 배치된다.

또한, 상기 제3 안내부(326)는 서로 마주보게 배치된다.

상기 조절판(310)의 하측에는 상기 조절판(310)과 연동하여 승, 하강 되면서 가스량을 조절하는 조절 밸브(330)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 조절 밸브(330)는 밸브 하우징(400)에 개구된 개구홀에 삽입 배치되는 밸브 바디(332)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 바디(332)는 직경이 일정하게 유지되는 구간을 갖는 제1 밸브 바디(332a)가 구비되고, 상기 제1 밸브 바디의 상측으로 갈수록 직경이 증가되는 제 2 밸브 바디(332b)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 바디(332)에는 제2 밸브 바디(332b)의 상측에 단턱부(334)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 단턱부(334)에는 스프링(336)이 삽입 배치된다.

상기 스프링(336)은 조절판(310) 하강시 탄성 압축 변형되면서, 밸브 바디(332)를 하측 방향으로 탄지시켜 가스 공급을 차단하고, 상기 조절판(310) 승강시에는 원상태로 복귀되면서, 밸브 바디(332)가 상측 방향으로 이동되는 기능을 한다.

상기 조절판(310)의 하측에는, 상기 조절판(310)을 탄지하는 탄성 부재(340)가 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 하우징(400)에는 모터(101)의 작동 상태를 제어하기 위한 제어부(500)를 더 포함하여 구성된다.

상기 기어부(100)에는 모터(101) 에러 발생시 축부(200)를 강제 회전시켜 가스 공급을 차단하기 위한 복귀 부재(130)를 더 포함한다.

상기 복귀 부재(130)는 토션 스프링을 사용하는 것이 바람직하나, 이와 유사한 작용을 하는 다름 부재로의 대체도 가능함을 밝혀 둔다.

본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 다른 실시예에 의한 구성은 밸브 하우징(4000)이 마련된다.

상기 밸브 하우징(4000)의 내부에 구비된 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부(1000)가 구비된다.

또한, 상기 기어부(1000)와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능하도록 회전 작동되는 축부(2000)가 마련된다.

상기 축부(2000)는 기어부(1000)와 치합되는 제1 회전축(2100)과, 상기 제1 회전축(2100)의 하단에 직교되게 배치되는 제2 회전축(2200)이 구비된다.

상기 제2 회전축(2200)에는 양단에 베어링이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 축부(2000)의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 저유량과 고유량의 가스량 제어가 가능하도록 저유량 조절부(3100)와, 고유량 조절부(3200)를 갖는 조절부(3000)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 저유량 조절부(3100)와 고유량 조절부(3200)는, 길이방향에 개구된 제1 슬롯홀(3112)과, 제2 슬롯홀(3212)을 각각 갖는 제1,2 밸브 헤드(3110,3210)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 슬롯홀(3112)은 L1의 길이를 갖고, 제2 슬롯홀(3212)은 L2의 길이를 갖는 것을 특징으로 하다. 여기서 L1 및 L2는 저유량 조절부(3100)와 고유량 조절부(3200)가 길이 방향으로 작동되는 작동거리에 해당된다.

상기 제2 슬롯홀(3212)의 길이 L2는 제1 슬롯홀(3112)의 길이 L1에 비해 상대적으로 길게 이루어지는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 저유량 조절부(3100)는 저유량의 가스량을 조절하기 위한 작동거리를 갖고, 고유량 조절부(3200)는 상기 저유량 조절부(3100)의 가스량에 비해 상대적으로 많은 양의 가스량을 조절하기 위한 작동거리를 갖기 때문이다.

따라서, 상기 고유량 조절부(3200)의 작동거리는 저유량 조절부(3100)의 작동거리에 비해 2배 정도 많은 작동거리를 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.

저유량 조절부(3100)와 고유량 조절부(3200)는 밸브 하우징(4000)에서 상, 하 방향으로 직선 왕복 운동 가능하도록 직립 상태로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2 밸브 헤드(3110,3210)의 하측으로 연장되고, 하측으로 갈수록 직경이 가변 되는 제1,2 밸브 바디(3120,3220)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 밸브 바디(3120)의 직경과, 제2 밸브 바디(3220)의 직경은 서로 다른 직경을 갖는다.

왜냐하면, 상기 제1 밸브 바디(3120)는 저유량의 가스를 공급시키기 위한 직경을 갖고, 제2 밸브 바디(3220)는 고유량의 직경을 공급시키기 위한 직경을 갖기 위해서이다.

따라서, 각각의 직경에 따라 공급되는 가스량은 상이하게 조절되며, 상기 저유량 조절부(210)와 고유량 조절부(3200)가 상, 하 방향으로 작동되면서 직경 차이에 따라 공급되는 가스의 량을 조절하기 위해서이다.

또한, 제1 밸브 바디(3120)의 직경과 제2 밸브 바디(3220)의 직경에 대한 구체적인 치수에 대해 특별히 한정하지는 않으며, 공급되는 가스량에 따라 가변 가능함을 밝혀 둔다.

상기 제2 슬롯홀(3212)의 길이는 제1 슬롯홀(3112)의 길이에 비해 상대적으로 길게 이루어진다. 왜냐하면, 제2 슬롯홀(3212)를 갖는 고유량 조절부(3200)가 저유량 조절부(3100)에 비해 상대적으로 많은 유량의 이동이 이루어지기 때문이다.

상기 제1,2 슬롯홀(3112,3212)은 저유량 조절부(3100)와, 고유량 조절부(3200)가 각각 상, 하 방향으로 승, 하강 되는 작동 거리를 의미한다.

상기 제1, 2 밸브 헤드(3110,3210)에는 하측에 단턱부(3002)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 단턱부(3002)에는, 저유량 조절부(3100)와 고유량 조절부(3200) 작동시 탄성 압축되는 스프링(3004)이 삽입 배치되는 것이 바람직하다. 상기 스프링(3004)은 앞서 설명된 탄성 부재(340)와 동일한 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1 슬롯홀(3112)과 제2 슬롯홀(3212) 사이에는 지지핀(3006)이 수평 상태로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 조절부(3000)는 저유량 조절부(3100)와, 고유량 조절부(3200)가 각각 하부 내측에 삽입되는 밸브판(3300)을 더 포함한다.

상기 밸브판(3300)은 앞서 설명된 조절판(310)과 유사한 구성을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 제2 회전축(2200)과 접촉되는 상부 내측에 대해 도면에서는 미도시 하였으나, 앞서 설명된 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1,2 안내부(322,324)와 제3 안내부(326)를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 하부는 내측으로 구비된 단턱에 스프링(3004)의 상부와 지지핀(3006)의 양단이 탄지 되면서 초기 밀폐된 상태가 유지된다.

보다 상세하게는, 지지핀(3006)이 스프링(3004) 내부에 삽입되게 배치되고, 상기 지지핀(3006)은 밸브판(3300)의 하측에 밀착 배치되는 것이 바람직하다.

상기 밸브판(3000)은 축부(2000)의 하측에 배치된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 가스 조절 밸브의 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2 또는 도 7을 참조하면, 조절 밸브(330)는 최초에 클로즈 상태로 유지된다.

상기 상태는 회전 부재(222)가 제1,2 안내부(322,324)의 최고점(322a,324a)에 위치한 상태를 말한다.

상기 상태에서는 회전 부재(222)와 조절판(310)의 두께에 해당되는 만큼 탄성 부재(340)를 탄성 압축시키고, 스프링(336) 또한 하측 방향으로 탄지되면서 조절 밸브(330) 전체는 개구부를 클로즈시킨다.

제2 밸브 바디(332b)는 상기 개구부와 선 접촉 상태로 유지되면서 유입된 가스가 상기 개구부를 통해 하측으로 이동되는 것을 차단한다.

조절 밸브가 오픈 작동되는 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 제어부(500)는 모터(102)의 작동 상태를 제어하여 모터축을 회전시킨다. 상기 모터축의 회전력은 치합된 제1 기어(110)를 거쳐서, 제2 기어(120)로 전달된다.

상기 제2 기어(120)와 결합된 제1 회전축(210)은 일 방향으로 회전되고, 제2 회전축(220)에 구비된 회전 부재(222)가 이와 연동하여 회전된다.

회전 부재(222)는 제1,2 안내부(322,324)의 경사진 기울기를 따라서 최저점(322b, 324b) 또는 제3 안내부(326)로 이동된다.

탄성 부재(340)는 회전 부재(222)의 이동과 함께, 압축상태에서 서서히 해제(Release)되고, 상기 조절판(310)을 상측으로 밀어올린다.

상기 조절판(310)이 상부로 이동되면서, 압축 상태의 스프링(336) 또한 해제되고, 상기 조절판(310)에 결합된 조절 밸브(330)는 개구부에서 소정 간격 이격 된다.

즉, 조절 밸브(330)의 제2 밸브 바디(332b)가 개구부에서 이격되면서, 상기 제2 밸브 바디(332b)의 직경 변화에 따라서 개구부로 이동되는 가스량이 상대적으로 변화되고, 제1 밸브 바디(332b)가 개구부에 위치될 때에는 균일하게 가스가 개구부로 이동된다.

상기 조절 밸브(330)는 모터(101)의 작동 상태에 따라서, 원하는 가스량을 정확하게 공급시킬 수 있다.

예를 들어, 현재 상태(오픈상태)에서 공급되는 가스량을 반 정도 감소시키기 위해서는, 회전 부재(222)의 위치를 제1,2 안내부(322,324) 구간에서의 중간에 위치되도록 제어부(500)가 모터(101)의 작동 상태를 제어하여 제1 회전축(210)을 회전시키면 된다.

이를 상세히 설명하면, 제2 회전축(220)이 회전되고, 회전 부재(222)는 제3 안내부(326)에서 제1,2 안내부(322,324)의 경사진 기울기를 따라 상측으로 이동되다가 중간에 위치한다.

그러면, 조절판(310)이 하측 방향으로 소정간격 하향 되면서, 탄성 부재(340)는 이에 비례하여 압축되고, 스프링(336)이 제1 회전축(210)의 회전 각도 만큼 압축된다.

따라서, 밸브 바디(332)에 구비된 제1 밸브 바디(332a)는 개구부를 향해 하강 되면서 가스의 이동을 부분적으로 제한한다.

위와 같이 제1 회전축(210)이 회전시 복귀 부재(130)는 회전 방향의 반대방향으로 상기 제1 회전축(210)을 회전시키려는 토션력이 상기 복귀 부재(130)에 저장된다.

만약, 모터(101)에서 에러(Error)가 발생 될 경우에는, 복귀 부재(130)에 의해 제1 회전축(210)이 초기 클로즈 위치로 강제 회전되면서, 가스 공급을 안정적으로 차단한다.

예를 들어, 연료전지 차량에 공급되는 수소 가스는 차량 주행시에만 스택으로 공급되는 것이 바람직하다. 그런데, 차량이 갑작스럽게 고장 나거나, 위에서 설명한 바와 같이, 모터(101)에서 에러가 발생 되면 복귀 부재(130)에 의해 원위치 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

도면을 참조하여 클로즈 상태를 먼저 설명한다.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 저유량 조절부(3100)와, 고유량 조절부(3200)는 최초 클로즈된 상태로 위치된다.

상기 상태에서는, 밸브 하우징(400)에 구비된 저유량 개구부(4002)와 고유량 개구부(4004)에 제1,2 밸브 바디(3120,3220)가 밀착된 상태로 유지되면서 가스의 이동은 이루어지지 않는다.

이때, 스프링(3002)은 단턱부(3002)와 지지핀(3006) 사이에 탄지 되면서, 상기 단턱부(3002)를 하측으로 누르는 힘이 작용하여 위와 같이 1,2 밸브 바디(3120,3220)가 저유량 개구부(4002)와 고유량 개구부(4004)에 밀착되게 위치된다.

저유량 조절부와, 고유량 조절부가 오픈 작동되는 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 11을 참조하면, 저유량 조절부(3100)와 고유량 조절부(3200) 모두를 오픈시켜 고유량의 가스를 연료전지 차량의 스택으로 공급시키기 위해서는 모터에서 발생된 구동력이 기어부(1000)를 경유하여 축부(2000)로 전달된다.

제1 회전축(2100)이 회전되면서, 제2 회전축(2200)은 동시에 동일 방향으로 회전되고, 회전 부재(2220)는 조절판(3300)의 내주면을 따라서 하측으로 회전 이동된다.

상기 회전 부재(2220)가 조절판(3000)의 하측에 위치되면서, 압축 상태로 위치한 스프링(3004, 3002)의 스프링력이 해제된다.

이와 동시에, 저유량 개구부(4002)와 고유량 개구부(4004)에 밀착되게 위치해 있던 제1,2 밸브 바디(3120,3220)는 상부로 이동된다.

상기 저유량 조절부(3100)는 지지핀(3006)이 상부로 이동되면서, 상기 저유량 조절부(3100) 전체를 상측으로 이동시킨다.

또한, 고유량 조절부(3200)는 지지핀(3006)이 제2 슬롯홀(3212)의 길이 방향 상측으로 이동된 상태에서, 스프링(3002)의 스프링력에 의해 상기 지지핀(3006)이 제2 밸브 헤드(3210)를 상부로 이동시킨다.

상기 지지핀(3006)은 양단이 제1,2 슬롯홀(3112,3212)에 각각 삽입 배치되어 있기 때문에, 지지핀(3006)의 승, 하강에 따라 제1 밸브 헤드(3110) 또는 제2 밸브 헤드(3210)도 연동하여 승, 하강 된다.

또한, 상기 제2 슬롯홀(3212)의 길이가 제1 슬롯홀(3112)의 길이에 비해 길게 이루어져 있기 때문에, 상기 저유량 조절부(3100)가 먼저 오픈 작동된 후에 고유량 조절부(3200)의 오픈 작동이 이루어지게 된다.

따라서, 제1,2 밸브 바디(3120,3220)는 저유량 개구부(4002)와 고유량 개구부(4004)에서 이격되고, 많은 양의 가스가 밸브 하우징(4000)의 통로부(4002)를 통해 연료전지 차량의 스택으로 공급된다.

클로즈에 따른 작동 관계는 오픈 작동 관계의 반대 순서로 이루어지므로 상세한 설명은 생략한다.

100 : 기어부 200 : 축부
210 : 제1 회전축 220 : 제2 회전축
222 : 회전 부재 300 : 조절부
310 : 조절판 320 : 안내부
322 : 제1 안내부 324 : 제2 안내부
322a, 324a : 최고점 322b, 324b : 최저점
330 : 조절 밸브 332 : 밸브 바디
334 : 단턱부 336 : 스프링
340 : 탄성 부재 410, 420 : 제1,2 솔레노이드 밸브
500 : 제어부 1000 : 기어부
2000 : 축부 3000 : 조절부
3100 : 저유량 조절부 3200 : 고유량 조절부
3110, 3210 : 제1,2 밸브헤드 3120, 3220 : 제1,2 밸브 바디
3300 : 밸브판

Claims (27)

1. 밸브 하우징;
   상기 밸브 하우징 내부에 배치되는 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부;
   상기 기어부와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능 하도록 회전 작동되는 축부; 및
   상기 축부의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 상기 축부의 회전력을 전달받는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 축부는
   기어부와 치합되고, 조절부를 향해 연장 배치된 제1 회전축;
   상기 제1 회전축의 하단에 교차 되게 배치되는 제2 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 회전축에는,
   양단에 조절부와 구름(Rolling) 접촉되는 회전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 회전 부재는 베어링 또는 롤러 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 조절부는
   원주 방향을 따라서 경사지게 배치된 안내부를 갖는 조절판;
   상기 조절판의 하측에 배치되고, 상기 조절판과 연동하여 승, 하강 되면서 가스량을 조절하는 조절 밸브;
   상기 조절판의 하측에 배치되고, 상기 조절판을 탄지하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 안내부는
   조절판의 상부에서 하부로 갈수록 경사진 제1 안내부;
   상기 제1 안내부와 서로 마주보게 배치되는 제2 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제1,2 안내부에는 경사진 경사면 중에서 가장 높은 위치에 위치된 최고점과;
   가장 낮은 위치에 위치된 최저점을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
8. 제6 항 또는 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절판에는
   최저점과 이웃하여 상기 조절판의 바닥면에 수평 하게 배치된 제3 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제3 안내부는 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
10. 제7항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 밸브는
    회전 부재가 최고점에 위치해 있을 때, 상기 조절 밸브가 클로즈 상태로 위치되고,
    상기 회전 부재가 최저점 또는 제3 안내부상에 위치될 경우에 오픈 상태로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
11. 제6 항에 있어서,
    상기 제1,2 안내부는 경사진 기울기가 각각 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
12. 제5 항에 있어서,
    상기 조절 밸브는
    밸브 하우징에 개구된 개구홀에 삽입 배치되는 밸브 바디;
    상기 밸브 바디에 마련되는 단턱부;
    상기 밸브 바디에 삽입되고, 조절판과 단턱부 사이에 배치되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 밸브 바디는
    직경이 일정하게 유지되는 제1 밸브 바디;
    상기 제1 밸브 바디의 상측에서부터 단턱부까지 연장 배치된 제2 밸브 바디를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 밸브 바디는 상측으로 갈수록 직경이 증가 되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는
    가스의 공급 또는 해제를 위해 구비된 제1 솔레노이드 밸브;
    기어부 고장시, 조절부를 통해 미공급된 가스가 리턴되도록 구비된 제2 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
16. 제12 항에 있어서,
    상기 스프링은
    조절판 하강시 탄성 압축 변형되면서, 밸브 바디를 하측 방향으로 탄지시켜 가스 공급을 차단하고,
    상기 조절판 승강시에는 원상태로 복귀되면서, 밸브 바디가 상측 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
17. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는
    모터의 작동 상태를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
18. 제1 항에 있어서,
    상기 기어부에는
    모터 에러 발생시 축부를 강제 회전시켜 가스 공급을 차단하기 위한 복귀 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 복귀 부재는 토션 스프링을 사용하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
20. 모터에서 발생된 회전력을 전달받는 기어부;
    상기 기어부와 연결되고, 기어부의 회전력을 전달받아 가스량 제어가 가능 하도록 회전 작동되는 축부;
    상기 축부의 하측에 승, 하강 가능하게 배치되고, 저유량과 고유량의 가스량 제어가 가능하도록 저유량 조절부와, 고유량 조절부가 구비된 조절부; 및
    상기 기어부와 축부 및 조절부가 각각 장착 되도록 마련된 밸브 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
21. 제20 항에 있어서,
    상기 저유량 조절부와 고유량 조절부는,
    길이 방향 상에 개구된 제1 슬롯홀과, 제2 슬롯홀을 각각 갖는 제1,2 밸브 헤드;
    상기 제1,2 밸브 헤드의 하측으로 연장되고, 하측으로 갈수록 직경이 가변 되는 제1,2 밸브 바디를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 바디의 직경과, 제2 밸브 바디의 직경은 서로 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
23. 제21 항에 있어서,
    상기 제2 슬롯홀의 길이는 제1 슬롯홀의 길이에 비해 상대적으로 길게 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
24. 제21 항에 있어서,
    상기 제1, 2 밸브 헤드에는 하측에 단턱부가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
25. 제24 항에 있어서,
    상기 단턱부에는,
    저유량 조절부와 고유량 조절부 작동시 탄성 압축되는 스프링이 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
26. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 슬롯홀과 제2 슬롯홀 사이에는 지지핀이 수평 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.
27. 제20 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    저유량 조절부와, 고유량 조절부가 각각 삽입되는 밸브판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 조절 밸브.

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