KR20150097921A - Water drain valve for prevention of freezing - Google Patents

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KR20150097921A
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심효섭
권부길
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현대자동차주식회사
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Abstract

Provided is a condensate discharge valve for preventing a fuel cell system from freezing, which is capable of stably discharging condensate being discharged from an anode of a fuel cell stack to the outside by preventing the system from freezing due to cold external air while driving under a low temperature condition such as during the winter season. The present invention may include: a valve body which has a relatively low thermal conductivity than a heat delivering unit; at least one heater attached to the outside of the valve body; and the heat delivering unit which contacts the heater, being inserted into the valve body, wherein the discharge valve delivers the heat generated by the heater to the inside of the valve body and at the same time minimizes heat radiation.

Description

연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브 {Water drain valve for prevention of freezing}Technical Field [0001] The present invention relates to a condensate discharge valve for preventing freezing of a fuel cell system,

본 발명은 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브 내에서 응축수의 결빙을 방지하기 위한 결빙방지용 응축수 배출밸브에 관한 것이다.
The present invention relates to a condensate discharge valve for preventing freezing of a fuel cell system, and more particularly to a condensate discharge valve for preventing freezing of condensed water in a valve.

일반적으로 연료전지 시스템은 크게 발전을 하는 연료전지 스택과, 수소와 공기의 공급 및 스택에서 발생한 열의 냉각 등에 관련된 운전을 위한 부품으로 구성된다. Generally, a fuel cell system is composed of a fuel cell stack that generates a large amount of electricity, and components for operation related to supply of hydrogen and air, and cooling of heat generated in the stack.

연료전지 스택은 공기 중의 산소와 연료인 수소를 공급받아 전기를 발생시키는데, 발전시 스택의 공기극에서는 수소와 산소의 전기화학적인 반응에 의해 수분이 생성되고, 이렇게 생성된 수분의 일부가 농도차에 의해 전해질막을 통해 스택의 연료극으로 이동하게 된다.The fuel cell stack generates electricity by receiving oxygen in the air and hydrogen as fuel. At the time of power generation, water is produced by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the air electrode of the stack. To the fuel electrode of the stack through the electrolyte membrane.

연료극으로 이동된 수분은 가스와 함께 연료극 내를 순환하게 되는데, 이들 중 일부가 응축되어 연료극 외부로 배출되게 되며 별도의 리저버에 응축수로서 저장된다.The water moved to the fuel electrode circulates in the fuel electrode together with the gas. Some of them are condensed and discharged to the outside of the fuel electrode, and are stored in the separate reservoir as condensed water.

만약 연료극의 응축수가 원활하게 외부로 배출되지 못할 경우 스택 내부까지 응축수가 넘쳐서 수소가 흘러 이동하는 분리판 유로를 막게 된다. 그 결과, 연료전지 스택의 출력 저하가 발생하고 차량 운행에 심각한 영향을 미치게 된다. 따라서 적절한 제어를 통하여 스택 외부로 응축수를 배출해 주어야 한다. If the condensate of the fuel electrode can not be discharged to the outside smoothly, the condensed water overflows to the inside of the stack, thereby blocking the flow path of the separator plate through which the hydrogen flows. As a result, the output of the fuel cell stack is lowered and the vehicle operation is seriously affected. Therefore, it is necessary to discharge condensate out of the stack through appropriate control.

특히, 외기온이 낮은 동절기에는 응축수 배출밸브와 같이 응축수 배출시스템을 구성하는 구성품의 동결에 의하여 연료극의 배출부가 막히는 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 경우에도 플로딩(Flooding)이 초래될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 구조가 적용되어야 한다.  Particularly, during the winter months when the outdoor temperature is low, the discharge portion of the anode may be clogged by the freezing of the components constituting the condensed water discharge system such as a condensate discharge valve. In such a case, flooding may occur, The structure to be applied should be applied.

즉, 연료전지 시스템의 리저버에는 일정 수위로 저장된 응축수를 배출시키기 위한 응축수 배출밸브가 연결되어 구성되는데, 이러한 응축수 배출밸브는 리저버가 연료극의 배출부에 연결되어 있기 때문에 응축수 배출밸브의 동결에 의해 플로딩 현상이 초래될 수 있다.That is, the reservoir of the fuel cell system is constructed by connecting a condensate discharge valve for discharging the condensed water stored at a certain level. Since the condensate discharge valve is connected to the discharge portion of the fuel electrode, The loading phenomenon may be caused.

종래에는 응축수 배출밸브를 제작시 금속성 소재인 알루미늄을 이용하여 내부에 유로를 형성한 밸브 바디를 구성하고, 저온 환경에서 밸브 내부가 얼지 않도록 하기 위하여 밸브 외측 또는 밸브 내부에 히터를 구성하였다. Conventionally, in manufacturing a condensate discharge valve, a valve body in which a flow path is formed using aluminum, which is a metallic material, is constructed, and a heater is provided outside the valve or inside the valve to prevent the valve from freezing in a low temperature environment.

밸브 외측에 히터를 구성할 경우 히터와 밸브 내부에서 동결을 방지하기 위한 위치까지의 거리가 멀어지기 때문에 열전달 면에서 효율이 떨어지는 부분이 있어 밸브 내부에 링(Ring) 형상의 히터를 적용하여 열전달 효과를 극대화하고자 한 것이다. When the heater is formed outside the valve, the distance from the heater to the position for preventing freezing in the valve is distant, so there is a part where the efficiency on the heat transfer surface deteriorates. Thus, a ring type heater is applied inside the valve, .

그러나 이러한 종래의 응축수 배출밸브는 밸브 바디의 소재가 금속류이기 때문에 열전달이 잘 이루어지는 반면 외부로도 열을 빼앗기기 쉬운 구조이며, 또한 링 타입의 히터가 밸브 바디 내부에 배치되기 때문에 히터에 고장이 발생한 경우 히터 교체가 용이하지 않은 문제점이 있고 밸브 바디의 제한된 공간상에 구성해야 하기 때문에 히터 용량 또한 제한되는 문제점이 있다.
However, such a conventional condensate discharge valve has a structure in which the valve body is made of a metal, so that heat transfer is good and the heat is easily absorbed to the outside. Moreover, since a ring type heater is disposed inside the valve body, There is a problem that replacement of the heater is not easy and there is a problem that the heater capacity is also limited because it must be configured in a limited space of the valve body.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 동절기 등과 같은 저온 조건에서 주행 중 외부의 차가운 공기에 의해 결빙되는 것을 방지함으로써 연료전지 스택의 연료극에서 배출되는 응축수를 안정적으로 외부로 배출시킬 수 있는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to prevent freezing of cold air from outside by cold air during running under low temperature conditions such as in the winter season and thereby to stably discharge condensate discharged from the fuel electrode of the fuel cell stack And an object thereof is to provide a condensate discharge valve for preventing freezing of a fuel cell system.

이에 본 발명에서는, 연료전지 시스템의 응축수 배출밸브로서, 하기 열전달부 대비 상대적으로 열전도성이 낮은 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 외부에 부착되는 적어도 하나의 히터; 상기 밸브 바디의 내부에 삽입된 형태로 상기 히터와 접촉하는 열전달부;로 구성되는 밸브 바디부를 포함하여 구성됨으로써 상기 히터가 발생한 열을 상기 밸브 바디 내부까지 전달하는 동시에 방열을 최소화할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a condensate discharge valve for a fuel cell system, comprising: a valve body having a relatively low thermal conductivity as compared to a heat transfer portion below; At least one heater attached to the outside of the valve body; And a heat transfer part in contact with the heater in the form of being inserted into the valve body. Accordingly, heat generated by the heater can be transferred to the inside of the valve body and heat radiation can be minimized The present invention provides a condensed water discharge valve for preventing freezing of a fuel cell system.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 열전달부는 중앙에 배출포트가 형성된 몸체부와 이 몸체부의 외측으로 연장되게 형성된 적어도 하나의 아암으로 구성되며, 상기 아암은 히터와 직접적으로 접촉하게 된다.According to an embodiment of the present invention, the heat transfer part includes a body part having a discharge port formed at the center and at least one arm extending outwardly from the body part, and the arm is in direct contact with the heater.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 히터는 밸브 바디의 외부에 부착되는 발열 가능한 히터부재와, 상기 밸브 바디와 더불어 상기 히터부재를 둘러싸서 외부 노출을 최소화시키는 히터 하우징으로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heater may include a heatable heater member attached to the outside of the valve body, and a heater housing surrounding the heater member and minimizing external exposure, together with the valve body.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 밸브 바디는 열전도성이 낮은 플라스틱 계열의 소재로 이루어지고, 상기 열전달부는 열전도성이 높은 금속 계열의 소재로 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, the valve body is made of a plastic material having a low thermal conductivity, and the heat transfer part is made of a metal material having high thermal conductivity.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 응축수 배출밸브는, 상기 밸브 바디부의 상부에 연결되게 구성되며 전원 인가시 전자기력을 발생시키는 솔레노이드부; 상기 솔레노이드부와 밸브 바디부 사이에 구성되며 상기 전자기력에 의해 작동하는 밸브 개폐부;를 포함하여 구성되며, 상기 밸브 개폐부를 구성하는 다이아프램이 상기 밸브 바디부의 내부에 형성된 열전달부의 배출포트에 개폐가능하게 연결된다.
According to an embodiment of the present invention, the condensate discharge valve includes a solenoid unit connected to an upper portion of the valve body and generating an electromagnetic force when power is applied thereto; A diaphragm constituting the valve opening / closing part is openable and closable to a discharge port of a heat transfer part formed inside the valve body part, and a valve opening / closing part which is formed between the solenoid part and the valve body part and operated by the electromagnetic force, .

본 발명에 따른 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브는 동절기 등과 같은 저온 조건에서 주행 중 외부의 차가운 공기에 의해 내부의 응축수가 결빙되는 것을 방지함으로써 응축수를 안정적으로 배출시키고, 그 결과 연료전지 시스템의 효율적이고 안정적인 운전을 가능하게 한다.
The condensed water discharge valve for preventing frost formation of the fuel cell system according to the present invention stably discharges the condensed water by preventing the condensed water in the inside from being frozen by the cold air outside during running under low temperature conditions such as the winter season, Thereby enabling efficient and stable operation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브를 나타낸 외부 사시도
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 응축수 배출밸브의 밸브 바디부를 나타낸 투영도1 is an external perspective view of a condensed water discharge valve for preventing ice formation of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are cross-sectional views illustrating a condensed-water discharge valve for preventing ice formation of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention
4 is a perspective view of a valve body of a condensed water discharge valve according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 연료전지 시스템에서 외부의 차가운 공기에 의해 응축수 배출밸브가 결빙되는 것을 방지하여 스택 연료극의 응축수를 안정적으로 배출시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 연료극의 응축수를 외부로 배출하는 응축수 배출밸브가 주행 중 외부의 차가운 공기에 의해 결빙되는 것을 방지하여 응축수를 안정적으로 배출시킴으로써 결과적으로 연료전지 시스템의 효율적이고 안정적인 운전을 도모할 수 있도록 한다.A condensed water discharge valve for discharging the condensed water of the fuel electrode to the outside is provided for preventing the condensed water discharge valve from being frozen by the external cold air in the fuel cell system to stably discharge the condensed water of the stacked fuel electrode. Thereby preventing condensation from being stably discharged. As a result, efficient and stable operation of the fuel cell system can be achieved.

이에 본 발명에서는 연료전지 스택의 연료극 응축수가 흘러 이동하는 응축수 배출밸브 내부의 유로 주변의 열전달 효율을 높이는 동시에 외부로의 열 방출을 최소화하고, 또한 밸브 내부에 전달되는 열 발생을 위한 히터의 공간 제약을 최소화하고 일반적인 히터의 적용을 가능하도록 한다.Accordingly, in the present invention, the efficiency of heat transfer around the flow path inside the condensed water discharge valve through which the fuel electrode condensate flows in the fuel cell stack is minimized while minimizing the heat discharge to the outside, So that the general heater can be applied.

잘 알려진 바와 같이, 열은 금속에서는 잘 전달되지만 플라스틱에서는 상대적으로 잘 전달되지 않는다. As is well known, heat is well transmitted in metals but not in plastics.

본 발명에서는 이러한 재료 간에 성질 차이를 이용하여 응축수 배출밸브의 밸브 바디부를 이종 재질로 구성한다.In the present invention, the valve body portion of the condensate discharge valve is made of a different material by using a property difference between these materials.

응축수 배출밸브 내에서 결빙 방지가 가장 필요한 부분은 밸브 바디부의 배출포트와 다이아프램이 맞닿는 부분이다. 이 부분이 차가운 외기온에 의하여 결빙되면 밸브 개폐가 정상적으로 이루어지지 않게 되며, 그 원인은 다음과 같다. The most necessary part of the condensate discharge valve to prevent freezing is the portion where the discharge port of the valve body and the diaphragm meet. If this part is frozen due to cold outside temperature, valve opening and closing will not be done normally.

상기 다이아프램은 일반적으로 고무 소재를 이용하여 구성하는데, 차가운 외기에 의하여 경화되면 그 유연성이 떨어져 밸브 구동에 방해가 된다. 그리고, 다이아프램과 밸브 바디부의 배출포트가 맞닿는 부분에 물이 있는 상태에서 결빙이 발생하게 되면, 고착된 부분에서 발생되는 힘에 의하여 밸브가 정상적으로 구동하지 않을 수 있다. The diaphragm is generally made of a rubber material. When the diaphragm is cured by the cool outside air, the diaphragm is not flexible and hinders valve driving. If freezing occurs in the state where the diaphragm is in contact with the discharge port of the valve body part, the valve may not be driven normally due to the force generated in the fixed part.

이러한 문제점을 해결하기 위해 히터가 필요하고, 그 구성 방식에 따라 열전달 효과가 달라질 수 있다.In order to solve such a problem, a heater is required, and the heat transfer effect may vary depending on the construction method.

이에 본 발명에서는 밸브 바디부를 플라스틱과 금속의 이중 재료를 이용하여서, 결빙을 방지하기 위한 부분에 대해서는 금속성 소재를 적용하고, 그 외 부분에 대해서는 플라스틱 소재를 적용한다. Therefore, in the present invention, the valve body is made of a double material made of plastic and metal, a metallic material is applied to a part for preventing freezing, and a plastic material is applied to the other parts.

사출 공법을 이용하여 부품(밸브 바디부)을 제작함으로써 금속과 플라스틱 소재를 하나의 부품으로 일체화하여 성형하며, 구체적으로 금속성 소재에 해당하는 부품(열전달부)을 사출 공정 전에 금형 내 지정된 곳에 위치시킨 뒤 플라스틱 소재의 사출 성형을 진행함으로써 이종 재질로 이루어진 하나의 밸브 바디부를 성형할 수 있다. The parts (valve body) of injection molding method are used to make the metal and plastic materials as a single part, and the parts (heat transfer part) corresponding to the metallic material are placed in designated positions in the mold before the injection process By performing the injection molding of the rear plastic material, one valve body part made of different materials can be formed.

한편, 히터는 밸브 바디의 외부에 배치하되, 금속성 소재로 이루어진 부품(열전달부)에 접촉시켜 밸브 바디의 내부로 열전달이 이루어질 수 있도록 한다. On the other hand, the heater is disposed outside the valve body, and the heater is brought into contact with a component (heat transfer portion) made of a metallic material so that heat transfer can be performed inside the valve body.

밸브 바디는 단열소재인 플라스틱으로 구성되기 때문에 밸브 바디 내부에 금속성 열전달부를 통해 밸브 바디 내부로 전달되는 열은 종래 기술 대비 외부로 빼앗기지 않고 효과적으로 전달될 수 있다. Since the valve body is made of plastic, which is a heat insulating material, the heat transferred to the inside of the valve body through the metallic heat transfer portion in the valve body can be effectively transmitted to the outside of the valve body.

이러한 본 발명의 응축수 배출 밸브에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the condensed water discharge valve of the present invention, the following effects can be obtained.

1) 기존 시스템 대비 더 적은 소모 전력으로 밸브 내부에 결빙을 방지할 수 있으며, 따라서 히터를 소형화함이 가능하다.1) It is possible to prevent icing inside the valve with less power consumption compared to the existing system, and thus it is possible to downsize the heater.

2) 종래 링 형상의 히터와 같이 전용 히터가 필요하지 않기 때문에, 저렴한 일반 히터를 적용할 수 있으며, 그에 따라 히터 가격을 절감 가능하다.2) Since a conventional heater like a ring-shaped heater does not need a dedicated heater, an inexpensive general heater can be applied, and the heater price can be reduced accordingly.

3) 차량 운전 중에 밸브가 결빙되는 것을 방지함으로써 동절기에 연료극의 응축수 배출 불량에 따른 플로딩(Flooding) 발생을 방지할 수 있으며, 따라서 연료전지 스택의 출력 저하 방지할 수 있다.3) By preventing the valve from being frozen during operation of the vehicle, it is possible to prevent flooding due to defective discharge of the condensed water in the fuel electrode during the winter season, thereby preventing the output of the fuel cell stack from lowering.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 응축수 배출밸브를 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a condensed water discharge valve according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 응축수 배출밸브의 외부 사시도이고, 도 2 및 도 3은 응축수 배출밸브의 단면도이고, 도 4는 밸브 바디부의 투영도이다.FIG. 1 is an external perspective view of a condensate discharge valve, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of a condensate discharge valve, and FIG. 4 is a projection view of a valve body portion.

도 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 배출밸브는 크게 밸브 바디부(100), 솔레노이드부(200), 및 밸브 개폐부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.1 to 3, the condensate discharge valve of the fuel cell system according to the present invention may include a valve body 100, a solenoid 200, and a valve opening / closing part 300.

상기 밸브 바디부(100)는 기본적으로 연료전지 스택의 연료극에서 배출되는 응축수를 유입시킬 수 있는 유입포트(113)와, 이 유입포트(113)와 유체이동 가능하게 연결되며 응축수를 배출시킬 수 있는 배출포트(123)를 구비한다.The valve body 100 basically includes an inlet port 113 through which condensed water discharged from a fuel electrode of the fuel cell stack can be introduced, a valve body 110 connected to the inlet port 113 in a fluid- And has a discharge port 123.

그리고, 밸브 바디부(100)는 내부로의 열전달 효율을 증대하는 동시에 외부로의 방열을 최소화하기 위해, 상대적으로 열전도성이 낮은 소재로 이루어진 밸브 바디(110)와 상대적으로 열전도성이 높은 소재로 이루어진 열전달부(120)로 구성된다.In order to increase heat transfer efficiency to the inside of the valve body 100 and to minimize heat radiation to the outside, the valve body 110 is formed of a valve body 110 made of a material having relatively low thermal conductivity and a material having relatively high thermal conductivity And a heat transfer part 120 formed thereon.

일례로, 밸브 바디부(100)는 유입포트(113)를 가지며 플라스틱 계열의 소재로 이루어진 밸브 바디(110)와 배출포트(123)를 가지며 금속 계열의 소재로 이루어진 열전달부(120)로 구성되고, 상기 밸브 바디(110)의 하부에는 응축수 배출을 위한 관로를 지닌 밸브 플레이트(130)가 연결되게 구성된다.For example, the valve body 100 includes a valve body 110 having an inlet port 113 and a discharge port 123 formed of a plastic material, and a heat transfer section 120 made of a metal-based material And a valve plate 130 having a conduit for discharging condensed water is connected to the lower portion of the valve body 110.

그리고 상기 밸브 바디(110)의 외측에는 전원 인가시 발열 가능한 히터(140)가 좌우 양측에 각각 부착된다.A heater 140, which can generate heat when the power is applied, is attached to both sides of the valve body 110.

상기 히터(140)는 밸브 바디(110)의 외부에 부착되는 발열 가능한 히터부재(141)와, 상기 밸브 바디(110)와 더불어 상기 히터부재(141)를 둘러싸서 외부 노출을 최소화시키는 히터 하우징(142)으로 구성되며, 상기 히터부재(141)로는 전기를 인가받아 열에너지를 발생시키는 PTC 히터 등이 사용될 수 있다.The heater 140 includes a heater member 141 attached to the outside of the valve body 110 and a heater housing 140 surrounding the heater member 141 to minimize external exposure, 142, and the heater member 141 may be a PTC heater that generates electricity by receiving electricity.

상기 열전달부(120)는 밸브 바디(110)의 내부에 배치된 형태로 구성되어서 밸브 바디(110)의 외측에 부착된 히터(140)에서 발생하는 열을 밸브 바디(110)의 내부까지 전달가능하게 한다.The heat transfer part 120 is disposed inside the valve body 110 so that the heat generated from the heater 140 attached to the outside of the valve body 110 can be transferred to the inside of the valve body 110 .

여기서 밸브 바디부(100)는 열전달부(120)를 인서트로 이용한 인서트 사출 성형을 통해 성형 가능하며, 중앙에 배출포트(123)를 갖는 열전달부(120)의 외측으로 밸브 바디(110)가 일체로 성형된다.The valve body 100 may be formed by insert injection molding using the heat transfer part 120 as an insert and the valve body 110 may be integrally formed on the outside of the heat transfer part 120 having the discharge port 123 at the center thereof. .

구체적으로, 상기 열전달부(120)는 중앙에 응축수를 위한 배출포트(123)가 형성된 몸체부(121)와 이 몸체부(121)의 외측에서 돌출되어 방사상으로 연장되게 형성된 두 개의 아암(122)으로 구성되며, 상기 각 아암(122)은 밸브 바디(110)의 외주면까지 연장되어 히터부재(141)와 직접적으로 접촉하게 형성된다.Specifically, the heat transfer part 120 includes a body part 121 having a discharge port 123 for the condensed water at its center, two arms 122 protruding from the outer side of the body part 121 and extending radially, Each of the arms 122 extends to the outer circumferential surface of the valve body 110 and is in direct contact with the heater member 141.

따라서 밸브 바디부(100)는 밸브 바디(110)의 외부에 장착된 히터(140)에서 발생한 열을 유체가 흘러가는 밸브 바디(110)의 내부로 효율적으로 전달되게 할 수 있다.Accordingly, the valve body 100 can efficiently transmit heat generated from the heater 140 mounted on the outside of the valve body 110 to the inside of the valve body 110 through which the fluid flows.

한편, 솔레노이드부(200)는 전원을 인가받아 전자기력을 발생시키는 것으로, 밸브 바디부(100)의 상부에 연결되게 구성된다.The solenoid unit 200 is connected to an upper portion of the valve body 100 to generate an electromagnetic force by being supplied with power.

상기 솔레노이드부(200)는 밸브 바디(110)의 상부에 적층된 형태로 결합되는 슬리부(220)를 중앙에 두고 슬리브(220)의 외경 측으로 코일(230)을 내장하는 하우징(210)을 포함하여 구성된다.The solenoid unit 200 includes a housing 210 that houses the coil 230 on the outer diameter side of the sleeve 220 at the center of the sleeve 220 coupled to the valve body 110 in a stacked manner .

상기 슬리브(220)의 내측에는 코어(240)가 설치되며, 이 코어(240)는 하우징(210)의 상부에 관통하여서 고정되게 결합된다. 이때 코어(240)는 그 상단에 스냅링(251)과 너트부재(252)가 결합되어서 하우징(210)의 상부에 결합된다.A core 240 is disposed inside the sleeve 220. The core 240 penetrates the upper portion of the housing 210 and is fixedly coupled. At this time, the snap ring 251 and the nut member 252 are coupled to the upper portion of the housing 210 at the upper end thereof.

이러한 솔레노이드부(200)는 상기 코일(230)에 인가되는 전원에 의해 전자기력을 발생시킬 수 있게 된다.The solenoid unit 200 can generate an electromagnetic force by a power source applied to the coil 230.

또한, 밸브 개폐부(300)는 상기 솔레노이드부(200)에서 발생하는 전자기력에 의해 작동하여 밸브 바디부(100)의 배출포트(123)를 개폐하는 것으로, 솔레노이드부(200)와 밸브 바디부(100) 사이에 구성된다.The valve opening and closing part 300 is operated by the electromagnetic force generated by the solenoid part 200 to open and close the discharge port 123 of the valve body part 100. The solenoid part 200 and the valve body part 100 .

상기 밸브 개폐부(300)는 솔레노이드부(200)의 슬리브(220) 내측에 리턴스프링(320)을 개재한 상태로 코어(240)의 하측에 상하 이동가능하게 장착되는 플런저(310)를 포함하며, 이 플런저(310)의 하부에는 오링(321)을 통해 밸브 로드(330)가 결합되어 있다.The valve opening and closing part 300 includes a plunger 310 mounted on the lower side of the core 240 so as to be movable up and down with a return spring 320 interposed inside the sleeve 220 of the solenoid part 200, A valve rod 330 is coupled to the lower portion of the plunger 310 through an O-ring 321.

상기 밸브 로드(330)는 그 하단에 탄성체로 이루어진 다이아프램(240)이 결합되어 구성되고, 상기 다이아프램(340)은 플런저(310)의 상하 이동시 열전달부(120)의 배출포트(123)를 개폐하는 기능을 수행한다.The diaphragm 340 is connected to the discharge port 123 of the heat transfer part 120 when the plunger 310 moves up and down. And performs a function of opening and closing.

상기 다이아프램(340)은 그 중앙부가 열전달부(120)의 상단에 안착되게 적층 구성되어서 배출포트(123)를 닫고 있다가 솔레노이드부(200)에서 전자기력이 발생하여 플런저(310)가 상승 이동할 시 열전달부(120)에서 이격되면서 배출포트(123)를 개방하게 되고, 이때 밸브 바디(110)의 유입포트(113)를 통해 유입된 응축수가 상기 배출포트(123)를 통해 외부로 배출가능하게 된다.The diaphragm 340 is stacked so that its central portion is seated on the upper end of the heat transfer portion 120 to close the discharge port 123. When the electromagnetic force is generated in the solenoid portion 200 and the plunger 310 moves up The discharge port 123 is opened while being separated from the heat transfer part 120 and the condensed water flowing through the inlet port 113 of the valve body 110 can be discharged to the outside through the discharge port 123 .

이러한 다이아프램(340)은 그 가장자리부가 밸브 바디(110)의 내주면에 형성된 단차부(111)와 슬리브(220) 사이에 고정되게 밀착 지지된다. The diaphragm 340 is fixedly supported between the stepped portion 111 formed on the inner peripheral surface of the valve body 110 and the sleeve 220.

이와 같이 구성되는 응축수 배출밸브는 밸브 내부의 온도 상승에 의해 솔레노이드부(200)와 밸브 개폐부(300) 사이에서 팽창하는 공기를 외부로 배출하기 위해, 솔레노이드부(240)에 공기배출로(241)를 구성할 수 있다.The condensed water discharge valve thus constructed is provided with an air discharge passage 241 in the solenoid portion 240 for discharging the air expanding between the solenoid portion 200 and the valve opening and closing portion 300 to the outside by the temperature rise inside the valve, .

상기 공기배출로(241)는 밸브 내부의 온도 상승에 따른 공기 팽창으로 인해 발생할 수 있는 밸브의 동작 불량을 방지하기 위한 것으로, 솔레노이드부(200)의 코어(240)에 형성될 수 있다.The air discharge passage 241 is formed in the core 240 of the solenoid portion 200 to prevent malfunction of the valve due to the air expansion due to the temperature rise inside the valve.

이러한 응축수 배출밸브는 솔레노이드부(200)에 전원이 미인가되는 평상시에는 밸브 개폐부(300)의 플런저(310)가 리턴스프링(320)의 탄성력에 의해 지지되어 하측으로 이동된 상태(다이아프램(340)이 열전달부(120)의 상단에 밀착한 상태)를 유지하고, 이에 따라 다이아프램(340)은 열전달부(120)의 배출포트(123)를 닫은 상태를 유지한다.The condensed water discharge valve is a state in which the plunger 310 of the valve opening and closing part 300 is supported by the elastic force of the return spring 320 and is moved downward (diaphragm 340) when the solenoid part 200 is powered, And the diaphragm 340 maintains the closed state of the discharge port 123 of the heat transfer part 120. The discharge port 123 of the heat transfer part 120 is kept closed.

그리고 밸브 바디(110)의 유입포트(113)를 통해 유입되는 응축수를 배출하고자 하는 경우, 즉 응축수 배출밸브를 통해 스택의 연료극에서 유입되는 응축수를 외부로 배출하고자 하는 경우, 솔레노이드부(200)의 코일(230)에 전원이 인가되고, 이에 따라 코어(240)에서 발생되는 전자기력에 의해 플런저(310)가 리턴스프링(320)의 탄성력을 극복하며 코어(240) 측으로 상승 이동하게 된다.When it is desired to discharge the condensed water flowing through the inlet port 113 of the valve body 110, that is, to discharge the condensed water flowing from the fuel electrode of the stack to the outside through the condensed water discharge valve, The power is applied to the coil 230 so that the plunger 310 moves upward toward the core 240 by overcoming the elastic force of the return spring 320 by the electromagnetic force generated in the core 240.

상기 플런저(310)가 상승 이동함에 의해 다이아프램(340)은 열전달부(120)의 배출포트(123)를 개방하게 되고, 밸브 바디(110)의 유입포트(113)를 통해 유입되는 응축수는 상기 배출포트(123)를 통해 외부로 배출되게 된다.As the plunger 310 moves upward, the diaphragm 340 opens the discharge port 123 of the heat transfer part 120 and the condensed water flowing through the inlet port 113 of the valve body 110 flows into the discharge port 123 And is discharged to the outside through the discharge port 123.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

100 : 밸브 바디부 110 : 밸브 바디
113 : 유입포트 120 : 열전달부
121 : 몸체부 122 : 아암
123 : 배출포트 130 : 배출 플레이트
140 : 히터 141 : 히터부재
142 : 히터 하우징 200 : 솔레노이드부
210 : 하우징 220 : 슬리브
230 : 코일 240 : 코어
241 : 공기배출로 300 : 밸브 개폐부
310 : 플런저 320 : 리턴스프링
330 : 밸브 로드 340 : 다이아프램100: valve body part 110: valve body
113: inlet port 120: heat transfer section
121: body portion 122:
123: exhaust port 130: exhaust plate
140: heater 141: heater member
142: heater housing 200: solenoid part
210: housing 220: sleeve
230: coil 240: core
241: Air exhaust path 300: Valve opening / closing part
310: plunger 320: return spring
330: valve rod 340: diaphragm

Claims (5)

연료전지 시스템의 응축수 배출밸브로서,
하기 열전달부 대비 상대적으로 열전도성이 낮은 밸브 바디;
상기 밸브 바디의 외부에 부착되는 적어도 하나의 히터;
상기 밸브 바디의 내부에 삽입된 형태로 상기 히터와 접촉하는 열전달부;
로 구성되는 밸브 바디부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브.
1. A condensate discharge valve for a fuel cell system,
A valve body having a relatively low thermal conductivity relative to the heat transfer portion;
At least one heater attached to the outside of the valve body;
A heat transfer part in contact with the heater inserted into the valve body;
And a valve body portion including the valve body portion.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달부는 중앙에 배출포트가 형성된 몸체부와 이 몸체부의 외측으로 연장되게 형성된 적어도 하나의 아암으로 구성되며, 상기 아암은 히터와 직접적으로 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브.
The method according to claim 1,
Wherein the heat transfer part comprises a body part having a discharge port formed at the center thereof and at least one arm extending outwardly of the body part, and the arm is in direct contact with the heater. valve.
청구항 1에 있어서,
상기 히터는 밸브 바디의 외부에 부착되는 발열 가능한 히터부재와, 상기 밸브 바디와 더불어 상기 히터부재를 둘러싸서 외부 노출을 최소화시키는 히터 하우징으로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브.
The method according to claim 1,
Wherein the heater comprises a heatable heater member attached to the outside of the valve body and a heater housing surrounding the heater member to minimize external exposure.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브 바디는 플라스틱 계열의 소재로 이루어지고, 상기 열전달부는 금속 계열의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브.
The method according to claim 1,
Wherein the valve body is made of a plastic material, and the heat transfer part is made of a metal-based material.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브 바디부의 상부에 연결되게 구성되며 전원 인가시 전자기력을 발생시키는 솔레노이드부;
상기 솔레노이드부와 밸브 바디부 사이에 구성되며 상기 전자기력에 의해 작동하는 밸브 개폐부;를 포함하여 구성되며,
상기 밸브 개폐부를 구성하는 다이아프램이 상기 밸브 바디부의 내부에 형성된 열전달부의 배출포트에 개폐가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 결빙방지용 응축수 배출밸브.
The method according to claim 1,
A solenoid unit connected to an upper portion of the valve body and generating an electromagnetic force when power is applied;
And a valve opening / closing unit configured between the solenoid unit and the valve body unit and operated by the electromagnetic force,
And a diaphragm constituting the valve opening / closing part is openably and closably connected to a discharge port of a heat transfer part formed inside the valve body part.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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