KR20160020670A - Cooling water injection device for fuel cell car - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device for effectively injecting cooling water while minimizing bubbles when injecting the cooling water in the flow path of a fuel cell stack. The present invention has a structure capable of generating a vacuum (negative pressure) by using pressurized air as power and can facilitate the cooling water injected while minimizing fine bubbles by implementing the cooling water injection device of an ejector structure consisting of a nozzle, a venturi or a nozzle, a venturi diffuser, etc. The simple structure and easy handling of the present invention makes it easy to be used in general repair shops.

Description

연료전지차량의 냉각수 주입장치{Cooling water injection device for fuel cell car}Technical Field [0001] The present invention relates to a cooling water injection device for a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지차량의 냉각수 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지스택의 유로에 냉각수 주입 시 기포발생을 최소화하면서 냉각수를 효과적으로 주입할 수 있는 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cooling water injecting apparatus for a fuel cell vehicle, and more particularly, to a cooling water injecting apparatus for injecting cooling water into a flow path of a fuel cell stack with minimum bubble generation.

일반적으로 연료전지차량의 스택은 1 또는 2셀당 하나의 냉각수 층을 가지고 있고, 하나의 냉각수 층은 다시 수십 개의 냉각유로를 포함하게 된다. Generally, the stack of the fuel cell vehicle has one coolant layer per one or two cells, and one coolant layer again contains dozens of coolant channels.

보통 스택이 100∼500개의 셀로 구성되므로 스택 내부에는 매우 많은 냉각유로가 존재한다. Usually, since the stack is composed of 100 to 500 cells, there are many cooling channels inside the stack.

이러한 냉각유로는 그 단면적이 매우 작을 뿐만 아니라 일반적으로 2㎟ 이하의 크기로 되어 있기 때문에 높은 점도를 가지는 냉각수를 스택 내부의 냉각유로에 모두 주입하는 것은 단순히 중력을 이용한 주입으로는 매우 어렵고, 유로(채널) 내부에 많은 기포가 발생하게 된다. Since the cooling channel has a very small cross-sectional area and is generally 2 mm 2 or less in size, it is very difficult to inject cooling water having a high viscosity into the cooling channel inside the stack simply by gravity, A large number of bubbles are generated in the inside of the channel.

따라서, 원활하고 빠른 냉각수 주입을 위해 별도의 장치가 요구된다. Therefore, a separate apparatus is required for smooth and rapid cooling water injection.

연료전지차량의 냉각수 주입 시 냉각유로에 기포가 발생하는 경우 냉각수 부족 현상, 국부적인 과열발생 문제가 일어날 수 있다. When air bubbles are generated in the cooling channel during the injection of the cooling water of the fuel cell vehicle, a shortage of cooling water and local overheating may occur.

예를 들면, 스택 내부에 기포가 과다하게 발생하는 경우 기포 내부의 공기로 인해 냉각수가 정량보다 적게 주입된다. For example, when bubbles are generated excessively inside the stack, cooling water is injected less than a predetermined amount due to air inside the bubbles.

이로 인해 냉각수 주입 후 스택 운전 중에 냉각수의 흐름 및 진동 등으로 인해 기포가 빠져나오면 냉각수가 부족해지게 되고, 스택이 과열될 수 있으며, 공기주입으로 인해 냉각수 펌프가 파손될 수 있다. As a result, when bubbles are released due to the flow of cooling water and vibration during the stack operation after the cooling water is injected, the cooling water becomes insufficient, the stack may overheat, and the cooling water pump may be broken due to the air injection.

또한, 기포가 남아 있는 부분은 냉각수에 의한 열전달이 되지 않아 해당 부위에 과열이 발생할 수 있으며, 이로 인해 MEA 또는 분리판에 핀홀이 발생하여 스택이 손상될 수 있다. In addition, the portion where the bubbles remain is not transferred by the cooling water, and overheating may occur at the corresponding portion, which may result in pinholes in the MEA or separator, which may damage the stack.

따라서, 냉각수 주입 과정에서 스택 내부에 기포가 발생하지 않도록 주입할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to inject the cooling water so as not to generate air bubbles in the stack.

일 예로서, 스택에 냉각수를 주입할 때, 냉각수 주입구 외 다른 포트에서 진공 또는 음압을 발생시켜 스택 내부의 공기를 제거하며 냉각수를 주입하는 경우 냉각유로 내부에 기포가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. For example, when cooling water is injected into the stack, vacuum or negative pressure is generated at a port other than the cooling water injection port to remove air inside the stack, thereby minimizing the occurrence of bubbles in the cooling flow path when cooling water is injected.

해당 작업에서 진공펌프를 사용하는 경우 냉각수 주입이 용이하나, 진공(음압) 발생장치의 부피가 매우 크고 가격이 높은 단점이 있어 공장단위에서는 적용이 가능하나, 일반 정비소에서 해당 장치를 갖추기는 매우 어렵다. In case of using vacuum pump in the work, it is easy to inject cooling water. However, since the vacuum (sound pressure) generator is very bulky and the price is high, it is applicable at the factory, but it is very difficult to equip it at a general workshop .

도 7은 연료전지 시스템의 냉각루프 구성의 일 예를 나타낸다. 7 shows an example of a cooling loop configuration of a fuel cell system.

스택(100)과 라디에이터(110) 사이에 냉각수 유로(120)가 연결되고, 이러한 냉각수 유로(120)상에는 이온제거기(130), 냉각수 펌프(140) 등이 설치된다. A cooling water flow path 120 is connected between the stack 100 and the radiator 110 and an ion remover 130 and a cooling water pump 140 are installed on the cooling water flow path 120.

여기서, 미설명 부호 150은 라디에이터 서비스 포트를 나타낸다. Here, the reference numeral 150 denotes a radiator service port.

일반적으로 연료전지 시스템(PEMFC, 고분자 전해질 연료전지)의 냉각유로는 매우 작은 단면적을 가지는 수많은 채널들(1000∼10000 단위 이상)로 구성되어 있다. Generally, the cooling channel of a fuel cell system (PEMFC, polyelectrolyte fuel cell) is constituted by a large number of channels (1000 to 10,000 units or more) having a very small cross-sectional area.

또한, 냉각수로 사용되는 에틸렌 글리콜이나 프로필렌 글리콜의 경우 물에 비해 동점도가 높아 단순 중력을 통해 해단 채널들 내부로 주입하는 과정에서 채널 내부에 기포 및 국부적으로 냉각수가 주입되지 않은 부위가 발생하기 쉽다. In addition, ethylene glycol or propylene glycol used as cooling water has a higher kinematic viscosity than water, and therefore, a region where air bubbles and local cooling water are not injected are likely to be generated in the channels in the process of injecting into the channels through simple gravity.

그리고, 통상적으로는 라디에이터의 냉각수 주입포트를 통해 냉각수를 주입하는 경우가 많다. In many cases, cooling water is usually injected through the cooling water injection port of the radiator.

도 8은 종래의 진공펌프를 이용한 냉각수 주입방법을 나타내는 개략도이다. 8 is a schematic view showing a cooling water injection method using a conventional vacuum pump.

도 8에 도시한 바와 같이, 라디에이터(110)의 라디에이터 서비스 포트(150)의 일측에 냉각수 리저버(160)가 연결되어 냉각수 주입이 이루어지고, 상기 라디에이터 서비스 포트(150)의 다른 일측에는 진공펌프(170)가 연결되어 스택 유로 내의 공기(가스)를 제거하게 된다. 8, the cooling water reservoir 160 is connected to one side of the radiator service port 150 of the radiator 110 to inject cooling water. On the other side of the radiator service port 150, a vacuum pump 170 are connected to remove air (gas) in the stack flow path.

따라서, 진공펌프를 가동시켜 라디에이터 서비스 포트에서 음압(진공)을 발생시켜 스택 내부 잔존 공기를 최소화하고, 이렇게 진공을 유지한 상태에서 냉각수를 주입한다. Accordingly, the vacuum pump is operated to generate negative pressure (vacuum) in the radiator service port to minimize the air remaining in the stack, and the cooling water is injected while maintaining the vacuum.

그러나, 진공펌프를 갖추어야 하는 비용이 높아 시설 구축 비용이 증가하는 문제가 있다. However, there is a problem that the cost of installing the vacuum pump is high, and the cost of constructing the facility is increased.

그리고, 보통 필드에서 냉각수 주입 및 보충 방법의 경우, 드레인 홀을 이용하여 냉각수를 제거하고, 중력을 이용하여 냉각수를 주입하며, 냉각수 펌프를 구동시켜 연료전지 스택 내 기포를 제거하면서 냉각수를 추가 주입하는 방법으로 수행된다. In the case of the cooling water injection and replenishment method in the normal field, the cooling water is removed by using the drain hole, the cooling water is injected by gravity, and the cooling water pump is driven to remove the air bubbles in the fuel cell stack, .

그러나, 이 방법은 스택 내 기포 제거가 충분히 되지 않으며, 냉각수 정량 주입이 되지 않을 우려가 많고, 냉각수 주입에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. However, this method has a disadvantage in that bubble removal in the stack is not sufficient, there is a possibility that the injection of cooling water can not be performed, and cooling water injection takes much time.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 10-2009-0020172호와 한국공개특허 10-2012-0063918호에 개시되어 있다.
BACKGROUND ART [0002] Techniques that serve as the background of the present invention are disclosed in Korean Patent Laid-Open Nos. 10-2009-0020172 and 10-2012-0063918.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가압공기를 동력으로 하여 진공(음압)을 발생시킬 수 있는 구조로서, 노즐, 벤튜리 또는 노즐, 벤튜리 디퓨저 등으로 구성되는 이젝터 구조의 냉각수 주입장치를 구현함으로써, 연료전지 스택의 냉각수 유로에 냉각수를 주입하는 과정에서 발생할 수 있는 미세한 기포를 최소화하면서 냉각수 주입을 용이하게 할 수 있음은 물론, 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 취급이 용이하여 일반 정비업소 등에서 부담없이 사용할 수 있는 연료전지차량의 냉각수 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an ejector structure having a structure capable of generating vacuum (negative pressure) by using the pressurized air as a power and comprising a nozzle, venturi or nozzle, venturi diffuser, By implementing the cooling water injecting device, cooling water can be easily injected while minimizing minute bubbles that may occur during the process of injecting cooling water into the cooling water flow path of the fuel cell stack, and the structure is simple, the price is low, and the handling is easy And to provide a cooling water injecting device for a fuel cell vehicle which can be freely used in general maintenance shops and the like.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치는 다음과 같은 장점이 있다. In order to achieve the above object, the cooling water injection device of the fuel cell vehicle provided in the present invention has the following advantages.

상기 냉각수 주입장치는 스택 유로 내에 냉각수 주입 시 구동유체를 이용하여 연료전지 시스템 냉각유로 내부의 공기를 흡입하는 수단으로서, 연료전지 시스템의 냉각유로측 또는 라디에이터 서비스 포트측과 연결되는 아래쪽의 공기 흡입구와 대기 중으로 통하는 앞쪽의 공기 배출구를 가지면서 내부에는 서로 직각을 이루는 수직의 흡입측 유로와 수평의 배출측 유로가 형성되어 있는 이젝터와, 상기 이젝터의 뒷쪽에서 배출측 유로의 내부에 구동유체를 공급하는 구동유체 공급부를 포함하는 구조로 이루어진다. The cooling water injecting device includes means for sucking air inside the fuel cell system cooling flow passage using a driving fluid when injecting cooling water into the stacking flow passage and includes a lower air inlet port connected to a cooling flow path side of the fuel cell system or a radiator service port side An ejector having a vertical suction-side flow passage and a horizontal discharge-side flow passage orthogonally intersecting each other while having a front air discharge port communicating with the atmosphere, and a driving fluid supply device for supplying a driving fluid from the rear side of the ejector to the inside of the discharge- And a driving fluid supply unit.

따라서, 상기 냉각수 주입장치는 구동유체 공급과 함께 연료전지 시스템 내부에 음압 또는 진공을 발생시킨 상태에서 냉각수를 주입함으로써, 냉각수 주입과정에서 발생할 수 있는 미세한 기포를 최소화할 수 있는 특징이 있다. Therefore, the cooling water injecting apparatus is characterized in that fine bubbles that may occur during the cooling water injecting process can be minimized by injecting cooling water in a state in which negative pressure or vacuum is generated in the fuel cell system together with the driving fluid supply.

여기서, 상기 이젝터의 배출측 유로는 안쪽에서 바깥쪽으로 차례로 배치되는 벤튜리부와 디퓨저부로 구성될 수 있다. Here, the discharge-side flow path of the ejector may include a venturi portion and a diffuser portion that are sequentially disposed from the inside to the outside.

그리고, 상기 구동유체 공급부의 일 예로서는 구동유체 공급기 또는 시설공기 라인을 직접 연결할 수 있는 이젝터 뒷쪽의 홀 구조로 이루어질 수 있으며, 다른 예로서 이젝터의 뒷쪽에 공기 배출구와 나란하게 설치됨과 더불어 구동유체 공급기 또는 시설공기 라인을 연결할 수 있도록 된 노즐로 이루어질 수 있다. As an example of the driving fluid supply unit, a hole in the rear of the ejector may be directly connected to the driving fluid supply unit or the facility air line. In another example, the driving fluid supply unit may be disposed in parallel with the air discharging port on the rear side of the ejector, And a nozzle connected to the facility air line.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 이젝터의 공기 배출구로부터 배출라인이 연장 형성되는 동시에 이때의 배출라인에는 체크밸브가 설치될 수 있고, 또 상기 이젝터의 공기 흡입구와 공기 배출구에는 연료전지 시스템측과 환기구측에 각각 연결가능한 어댑터를 각각 가지는 플렉시블관이 각각 연결될 수 있다.
As a preferred embodiment of the present invention, a discharge line is extended from the air discharge port of the ejector, and a check valve may be installed in the discharge line at this time, and the air intake port and the air discharge port of the ejector, A flexible tube having an adapter capable of being connected to each of the flexible tubes can be connected, respectively.

본 발명에서 제공하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치는 다음과 같은 장점이 있다. The cooling water injection device of the fuel cell vehicle provided in the present invention has the following advantages.

첫째, 연료전지 시스템의 냉각수 주입작업을 원활하게 하며, 쉽고 빠르게 정량의 냉각수를 주입할 수 있다. First, the cooling water injection operation of the fuel cell system is smoothly performed, and a predetermined amount of cooling water can be injected easily and quickly.

둘째, 구조가 단순하여 가격이 저렴하며 고장이 적다. Second, the structure is simple, the price is low, and the failure is small.

셋째, 크기가 작아 장치의 설치 및 제거작업이 용이하며 휴대와 보관이 간편하다. Third, the device is easy to install and remove because of its small size and easy to carry and store.

넷째, 구동유체로 일반적인 정비소에서 보유한 가압공기, 가압/고압가스 등을 구동유체로 사용하여 보급이 용이하다(캔형 압축공기 등을 사용할 경우 보급 및 휴대가 매우 용이하다). Fourth, it is easy to supply by using pressurized air, pressurized / high-pressure gas, etc., held in a general workshop as a driving fluid, as a driving fluid (it is very easy to supply and carry when using canned compressed air, etc.).

다섯째, 작동 과정에서 연료전지 시스템 내로 이물질이 유입되지 않아 냉각수의 오염을 방지할 수 있다.
Fifth, foreign matter does not flow into the fuel cell system during the operation, so that contamination of the cooling water can be prevented.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 여러 실시예를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 설치상태에 대한 일 예를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 설치상태에 대한 다른 예를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 사용상태에 대한 일 예를 나타내는 개략도
도 5는 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 사용상태에 대한 다른 예를 나타내는 개략도
도 6은 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 사용상태에 대한 또 다른 예를 나타내는 개략도
도 7은 연료전지 시스템의 냉각루프 구성의 일 예를 나타내는 개략도
도 8은 종래의 진공펌프를 이용한 냉각수 주입방법을 나타내는 개략도Figs. 1A and 1B are cross-sectional views showing various embodiments of a cooling water injection apparatus according to the present invention
2 is a cross-sectional view showing an example of an installation state of the cooling water injection device according to the present invention
3 is a cross-sectional view showing another example of the installation state of the cooling water injection device according to the present invention
4 is a schematic view showing an example of a use state of the cooling water injection device according to the present invention.
5 is a schematic view showing another example of the use state of the cooling water injection apparatus according to the present invention
6 is a schematic view showing still another example of the use state of the cooling water injection apparatus according to the present invention
7 is a schematic view showing an example of a cooling loop configuration of a fuel cell system
8 is a schematic view showing a cooling water injection method using a conventional vacuum pump

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 여러 실시예를 나타내는 단면도이다. 1A and 1B are sectional views showing various embodiments of a cooling water injection apparatus according to the present invention.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수 주입장치는 노즐, 벤튜리 또는 노즐, 벤튜리, 디퓨저 등으로 구성된 이젝터 구조를 가지는 냉각수 주입 보조장치로서, 이러한 냉각수 주입장치는 일반 차량 및 연료전지 시스템 A/S 센터 내에 비치된 가압공기 또는 가압가스를 구동유체로 이용할 수 있으며, 이때의 구동유체를 이용하여 연료전지 시스템 냉각유로 내부의 공기를 흡입(석션)하고, 계속해서 연료전지 시스템 내부에 음압 또는 진공을 발생시킨 상태에서 냉각수를 주입하여 냉각수 주입과정에서 냉각채널 내부에 발생할 수 있는 기포를 최소화할 수 있는 방식으로 이루어진다. As shown in FIGS. 1A and 1B, the cooling water injection device is an auxiliary cooling water injection device having an ejector structure composed of a nozzle, a Venturi or a nozzle, a Venturi, a diffuser, etc., The pressurized air or the pressurized gas provided in the system A / S center can be used as the driving fluid. The driving fluid is used to suck (suck) the air inside the fuel cell system cooling channel, The cooling water is injected in a state where negative pressure or vacuum is generated so as to minimize bubbles that may occur in the cooling channel during the cooling water injection process.

이를 위하여, 상기 냉각수 주입장치는 아래쪽의 공기 흡입구(10)와 앞쪽의 공기 배출구(11)를 가지는 이젝터(14)를 포함하며, 이러한 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)는 연료전지 시스템의 냉각유로측이나 라디에이터 서비스 포트측에 연결될 수 있게 되는 한편, 공기 배출구(11)는 배출라인 등을 통해 환기구로 연결되거나 대기 중으로 노출될 수 있게 된다. The cooling water injector includes an ejector 14 having a lower air inlet 10 and a front air outlet 11. The air inlet 10 of the ejector 14 serves to cool the fuel cell system The air outlet 11 can be connected to the ventilation hole through the exhaust line or the like or can be exposed to the atmosphere.

그리고, 상기 이젝터(14)의 내부에는 서로 직각을 이루는 수직의 흡입측 유로(12)와 수평의 배출측 유로(13)가 형성되고, 이때의 흡입측 유로(12)는 공기 흡입구(10)와, 배출측 유로(13)는 공기 배출구(11)와 각각 연통될 수 있게 된다. A vertical suction-side flow passage 12 and a horizontal discharge-side flow passage 13 are formed in the ejector 14 at right angles to each other. The suction-side flow passage 12 at this time is connected to the air inlet 10 , And the discharge side flow passage 13 can communicate with the air discharge port 11, respectively.

이에 따라, 공기 흡입구(10)로 들어온 연료전지 시스템 내의 공기는 흡입측 유로(12)와 배출측 유로(13)를 경유한 후에 공기 배출구(11)를 통해 이젝터를 빠져나갈 수 있게 된다. Accordingly, the air in the fuel cell system that has entered the air inlet 10 can escape from the ejector through the air outlet 11 after passing through the inlet-side flow path 12 and the discharge-side flow path 13.

특히, 상기 이젝터(14)의 공기 배출구(11)는 단면이 축소되다가 확장되는 구조를 이루는 안쪽의 벤튜리부(13a)와 뒷쪽의 디퓨저부(13b)가 차례로 배치된 형태로 이루어지게 된다. Particularly, the air outlet 11 of the ejector 14 has an inner venturi portion 13a and a rear diffuser portion 13b, which are structured such that the cross section thereof is reduced and expanded.

이에 따라, 벤튜리부(13a)와 디퓨저부(13b)를 흐르는 구동유체의 흐름에 의해 흡입측 유로(12)로부터의 공기가 벤튜리부(13a)와 디퓨저부(13b)로 유도될 수 있게 된다. This allows the air from the suction side flow path 12 to be guided to the venturi portion 13a and the diffuser portion 13b by the flow of the driving fluid flowing through the venturi portion 13a and the diffuser portion 13b.

한편, 상기 이젝터(14)의 공기 배출구(11)는 제조원가를 낮추기 위하여 디퓨저 등을 삭제할 수 있으며, 노즐 대신 배관(일반배관, 상용 에어건 팁 또는 캔형 압축공기의 분사 팁 등)을 적용할 수도 있다. Meanwhile, the air outlet 11 of the ejector 14 may be removed from the diffuser or the like in order to lower the manufacturing cost, and a pipe (general piping, commercial air gun tip, or injection tip of canned compressed air, etc.) may be applied instead of the nozzle.

또한, 상기 이젝터(14)의 뒷쪽에서 배출측 유로(13)의 내부에 구동유체를 공급하는 수단으로 구동유체 공급부(15)가 마련된다. A driving fluid supply unit 15 is provided as means for supplying a driving fluid to the inside of the discharge side flow path 13 from the rear side of the ejector 14. [

본 발명에서 구동유체 공급부(15)는 홀 구조와 노즐 방식의 두가지 타입을제공한다. In the present invention, the driving fluid supply part 15 provides two types of hole structure and nozzle structure.

예를 들면, 상기 구동유체 공급부(15)는 이젝터(14)의 후단쪽에 연결 설치되는 노즐(19)로 이루어질 수 있으며, 이렇게 설치되는 노즐(19)은 이젝터(14)에 있는 공기 배출구(11)와 동축선상에서 나란하게 연통될 수 있게 된다. For example, the driving fluid supply unit 15 may include a nozzle 19 connected to the rear end of the ejector 14, and the nozzle 19 installed in the ejector 14 may be connected to the air outlet 11 of the ejector 14, So that they can communicate with each other in parallel on the coaxial line.

즉, 노즐(19)로부터 분사되는 구동유체가 곧바로 공기 배출구(11)로 보내질 수 있게 된다. That is, the driving fluid injected from the nozzle 19 can be directly sent to the air outlet 11. [

이러한 노즐(19)에는 A/S 센터 등에 비치된 에어건(24)을 연결하여 사용할 수 있게 되며, 에어건(24)의 팁을 노즐 뒷쪽에 연결한 다음에 에어건 조작을 통해 가압공기 또는 가스 등의 구동유체를 노즐(19)을 통해 분사할 수 있게 된다. The tip of the air gun 24 is connected to the rear side of the nozzle, and then air or gas such as pressurized air or the like is driven through operation of the air gun So that the fluid can be injected through the nozzle 19.

여기서, 상기 에어건(24)의 팁이 연결되는 노즐(19)의 후단부 내경에는 기밀을 위한 고무패킹 등의 탄성부재(25)가 장착될 수 있게 된다. Here, an elastic member 25 such as a rubber packing for hermetic sealing can be mounted on the inner diameter of the rear end of the nozzle 19 to which the tip of the air gun 24 is connected.

또한, 상기 노즐(19)에는 일반 정비소 등의 시설공기 라인(17)을 연결하여 사용할 수 있게 되며, 이때에는 노즐측과 피팅, 커넥터 등을 통해 연결할 수 있게 된다. Also, the nozzle 19 can be connected to a facility air line 17 such as a general garage, and at this time, the nozzle 19 can be connected to the nozzle 19 through a fitting, a connector, and the like.

한편, 상기 구동유체 공급부(15)는 이젝터(14)의 후단쪽에 형성되는 홀(18)로 이루어질 수 있으며, 이렇게 형성되는 홀(18)은 이젝터(14)에 있는 공기 배출구(11)와 동축선상으로 나란하게 형성될 수 있게 된다. The driving fluid supply unit 15 may include a hole 18 formed at the rear end of the ejector 14. The hole 18 may be formed in a shape coaxial with the air outlet 11 of the ejector 14. [ As shown in FIG.

이러한 홀(18)에는 A/S 센터 등에 비치된 에어건(24)을 연결하여 사용할 수 있게 되며, 에어건(24)의 팁을 홀(18)에 연결한 다음에 에어건 조작을 통해 가압공기 또는 가스 등의 구동유체를 공기 배출구(11) 내부로 분사할 수 있게 된다. The tip of the air gun 24 is connected to the hole 18 and then air or gas such as pressurized air is supplied through the operation of the air gun. So that the driving fluid can be injected into the air outlet 11.

여기서, 상기 에어건(24)의 팁이 연결되는 홀(18)의 내경에는 기밀을 위한 고무패킹 등의 탄성부재(25)가 장착될 수 있게 된다. Here, an elastic member 25 such as a rubber packing for airtightness can be mounted on the inner diameter of the hole 18 to which the tip of the air gun 24 is connected.

또한, 상기 홀(18)에는 일반 정비소 등의 시설공기 라인(17)을 연결하여 사용할 수 있게 되며, 이때에는 홀측과 피팅, 커넥터 등을 통해 연결할 수 있게 된다. Also, the facility air line 17 such as a general garage can be connected to the hole 18, and at this time, it can be connected to the hall side through a fitting, a connector, or the like.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 설치상태에 대한 여러 예를 나타내는 단면도이다. FIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views showing various examples of the installation state of the cooling water injecting apparatus according to the present invention.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 라디에이터의 라디에이터 서비스 포트(150)를 통한 냉각수 주입 시 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)를 연료전지 시스템의 냉각유로, 예를 들면 라디에이터에 있는 라디에이터 서비스 포트(150)에 연결하고, 이젝터(14)의 뒷쪽에 설치되어 있는 노즐(19)을 통해 가압된 구동유체를 공급한다. 2 and 3, when the cooling water is injected through the radiator service port 150 of the radiator, the air inlet 10 of the ejector 14 is connected to a cooling channel of the fuel cell system, for example, a radiator service in the radiator Port 150 and supplies the pressurized driving fluid through the nozzle 19 provided on the rear side of the ejector 14. [

물론, 상기 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)와 라디에이터 서비스 포트(130) 간의 연결부위는 냉각수 주입장치에 의해 발생한 진공을 유지할 수 있도록 기밀이 유지될 수 있는 구조, 예를 들면 라디에이터 서비스 포트에 기밀유지용 캡을 적용하는 등의 구조를 적용할 수 있다. Of course, the connecting portion between the air inlet 10 of the ejector 14 and the radiator service port 130 may have a structure that can be kept airtight so as to maintain the vacuum generated by the cooling water injecting device, for example, And a cap for sealing the airtightness can be applied.

상기 노즐(19)을 통해 분사되는 구동유체는 이젝터(14)의 공기 배출구(11)로 빠르게 흐르게 되고, 이와 동시에 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)를 통해 스택 내에서 배출되는 잔류가스가 흡입측 유로(12)와 배출측 유로(13)를 거쳐 빠져나가게 된다. The driving fluid injected through the nozzle 19 flows rapidly to the air outlet 11 of the ejector 14 and simultaneously the residual gas discharged through the air inlet 10 of the ejector 14 is sucked Side flow path 12 and the discharge-side flow path 13, respectively.

여기서, 상기 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)는 라디에이터 서비스 포트(150)의 캡 부분에 직접 설치할 수도 있고, 커넥터, 피팅 등을 통해 연결할 수도 있다. Here, the air inlet 10 of the ejector 14 may be installed directly on the cap portion of the radiator service port 150, or may be connected through a connector, a fitting, or the like.

그리고, 이젝터(14)로부터 연장되는 배출라인(20)에는 밸브(미도시)나 체크밸브(21)를 설치하여, 구동유체 공급 중단 시에 외부 가스나 공기의 역류를 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable to provide a valve (not shown) or a check valve 21 in the discharge line 20 extending from the ejector 14 so as to prevent backflow of the external gas or air when the supply of the driving fluid is interrupted Do.

즉, 외부 가스나 공기가 이젝터를 통해 연료전지 시스템의 냉각유로로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 또 노즐 입구에도 체크밸브(미도시)를 설치하여 구동유체의 역류를 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. That is, it is possible to prevent the external gas or air from flowing into the cooling channel of the fuel cell system through the ejector, and to prevent the reverse flow of the driving fluid by providing a check valve (not shown) desirable.

또한, 상기 이젝터(14)의 공기 흡입구(10)와 공기 배출구(11)에는 연료전지 시스템측과 환기구측에 각각 연결가능한 어댑터(22a,22b)를 각각 가지는 플렉시블관(23a,23b)이 각각 연결될 수 있게 된다. Flexible pipes 23a and 23b having adapters 22a and 22b connectable to the fuel cell system side and the ventilation port side are respectively connected to the air inlet 10 and the air outlet 11 of the ejector 14 .

예를 들면, 이젝터 공기 흡입구와 같은 냉각수 주입장치의 흡입유체 입구(연료전지 시스템측과의 연결부)는 작업의 편의와 냉각수 누설을 방지하기 위해 연료전지 시스템의 냉각수 서비스 포트와의 연결에 적합한 어댑터(22a,22b)와 직접 또는 플렉시블관(23a,23b)을 통해 연결될 수 있으며, 또한 작업과정에서 발생할 수 있는 냉각수 증기를 외부로 배출하는 배기배관과 피팅이나 어댑터와 직접 또는 플렉시블한 배관을 통해 연결될 수 있다. For example, a suction fluid inlet (connection with the fuel cell system side) of a cooling water injection device such as an ejector air inlet port is connected to an adapter (not shown) suitable for connection with the cooling water service port of the fuel cell system 22a, 22b, respectively, or through the flexible pipes 23a, 23b, and can also be connected to the exhaust pipe for discharging the cooling water vapor, which may occur during the work process, to the fittings or adapters directly or through a flexible pipe have.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 냉각수 주입장치의 사용상태에 대한 여러 예를 나타내는 개략도이다. 4 to 6 are schematic views showing various examples of the use state of the cooling water injecting apparatus according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 라디에이터 서비스 포트(150)의 캡을 탈거하고, 냉각수 주입장치, 즉 이젝터(14)를 라디에이터 서비스 포트(150)에 연결한다. 4, first, the cap of the radiator service port 150 is removed, and the cooling water injection device, that is, the ejector 14 is connected to the radiator service port 150.

다음, 상기 이젝터(14)의 노즐에 시설공기 등으로부터 제공되는 가압공기, 즉 구동유체를 주입하고, 이를 통해 연료전지 시스템의 냉각수 주입라인에는 진공(음압)이 발생한다. Next, pressurized air, that is, driving fluid supplied from the facility air or the like is injected into the nozzle of the ejector 14, and vacuum (negative pressure) is generated in the cooling water injection line of the fuel cell system.

다음, 가압공기 주입을 멈추었을 때 체크밸브(21)로 인해 외부 공기는 연료전지 시스템 냉각유로 및 라디에이터(110) 내부로 침투하지 못하고, 이젝터 내부에는 진공(음압)이 유지된 상태가 되면서 냉각수 주입 시에 발생하는 연료전지 시스템의 냉각유로 내의 공기를 빨아들여 공기 배출구를 통해 배출시키는 방식으로 제거할 수 있게 된다. Next, when the pressurized air injection is stopped, external air can not penetrate into the fuel cell system cooling flow path and the radiator 110 due to the check valve 21, and vacuum (negative pressure) is maintained in the ejector, It is possible to remove the air in the cooling channel of the fuel cell system, which is generated at the time of disconnection, through the air outlet.

다음, 냉각수 주입라인을 통해 냉각수를 주입하고, 정량의 냉각수가 주입되면 라디에이터 캡을 닫는다. Next, the cooling water is injected through the cooling water injection line, and the radiator cap is closed when a predetermined amount of cooling water is injected.

위와 같은 과정에서 냉각수 주입을 돕기 위하여 연료전지 시스템의 냉각수 펌프(140)를 구동시킬 수 있다. The cooling water pump 140 of the fuel cell system can be driven to assist the cooling water injection in the above process.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 이젝터(14)의 공기 흡입구로부터 연장되는 플렉시블관(23a)을 어댑터(미도시)를 이용하여 라디에이터 서비스 포트(150)에 연결하여 사용하는 예를 보여준다. 5, an example is shown in which a flexible tube 23a extending from the air inlet of the ejector 14 is connected to the radiator service port 150 by using an adapter (not shown).

이렇게 플렉시블관(150)을 연결하여 사용함으로써 사용상의 편의를 높일 수 있게 된다. By using the flexible tube 150 in connection with this, it is possible to enhance convenience in use.

도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 냉각수가 주입되는 라디에이터 서비스 포트(150) 이외의 다른 곳에 이젝터(14)를 연결하여 사용하는 예를 보여준다. As shown in FIG. 6, here, an example is shown in which the ejector 14 is connected to a place other than the radiator service port 150 into which cooling water is injected.

즉, 이젝터(14)의 공기 흡입구로부터 연장되는 플렉시블관(23a)을 연료전지 시스템의 냉각유로, 예를 들면 스택(100) 후단에서 연장되는 배기측 냉각유로에 설치된 포트(180)에 연결하고, 냉각유로에 잔류하는 공기나 냉각수 주입작업 시에 발생할 수 있는 냉각수 증기를 외부로 제거할 수 있게 된다. That is, the flexible tube 23a extending from the air intake port of the ejector 14 is connected to the port 180 provided in the cooling channel of the fuel cell system, for example, the exhaust-side cooling channel extending from the rear end of the stack 100, The remaining air in the cooling passage and the cooling water vapor that may be generated during the cooling water injection operation can be removed to the outside.

이와 같이, 본 발명에서 제공하는 냉각수 주입장치는 스택에 냉각수를 주입할 때, 냉각수 주입구 또는 다른 포트에서 진공 또는 음압을 발생시켜서 스택 내부의 공기를 제거하는 방식을 이용한 것으로서, 종래의 복잡한 구조 및 고가의 진공(음압) 발생장치를 대신하여, 간단하고 경제적인 이젝터 구조의 진공(음압) 발생장치를 적용함으로써, 냉각수 주입 과정에서 발생할 수 있는 기포를 최소화하면서 연료전지 시스템의 냉각수 주입작업을 원활하게 할 수 있고, 쉽고 빠르게 정량의 냉각수를 주입할 수 있다.
As described above, the cooling water injecting apparatus of the present invention uses a method of removing air in the stack by generating vacuum or negative pressure at a cooling water inlet or another port when injecting cooling water into the stack, A vacuum (sound pressure) generator of a simple and economical ejector structure is applied in place of the vacuum (sound pressure) generator of the fuel cell system, thereby facilitating the cooling water injection operation of the fuel cell system while minimizing bubbles And a fixed amount of cooling water can be injected easily and quickly.

10 : 공기 흡입구 11 : 공기 배출구
12 : 흡입측 유로 13 : 배출측 유로
13a : 벤튜리부 13b : 디퓨저부
14 : 이젝터 15 : 공급유체 공급부
16 : 구동유체 공급기 17 : 시설공기 라인
18 : 홀 19 : 노즐
20 : 배출라인 21 : 체크밸브
22a,22b : 어댑터 23a,23b : 플렉시블관
24 : 에어건 25 : 탄성부재
100 : 스택 110 : 라디에이터
120 : 냉각수 유로 130 : 이온제거기
140 : 냉각수 펌프 150 : 라디에이터 서비스 포트
160 : 냉각수 리저버 170 : 진공펌프
180 : 포트10: air inlet 11: air outlet
12: Suction-side flow path 13:
13a: Venturi portion 13b: Diffuser portion
14: Ejector 15: Feeding fluid supply part
16: drive fluid supply 17: facility air line
18: hole 19: nozzle
20: exhaust line 21: check valve
22a, 22b: adapters 23a, 23b: flexible tube
24: Air gun 25: Elastic member
100: Stack 110: Radiator
120: cooling water flow path 130: ion eliminator
140: Cooling water pump 150: Radiator service port
160: Cooling water reservoir 170: Vacuum pump
180: Port

Claims (6)

스택 유로 내에 냉각수 주입 시 구동유체를 이용하여 연료전지 시스템 냉각유로 내부의 공기를 흡입하는 수단으로서,
연료전지 시스템의 냉각유로측 또는 라디에이터 서비스 포트측과 연결되는 아래쪽의 공기 흡입구와 대기 중으로 통하는 앞쪽의 공기 배출구를 가지면서 내부에는 서로 직각을 이루는 수직의 흡입측 유로와 수평의 배출측 유로가 형성되어 있는 이젝터;
상기 이젝터의 뒷쪽에서 배출측 유로의 내부에 구동유체를 공급하는 구동유체 공급부;
를 포함하며, 구동유체 공급과 함께 연료전지 시스템 내부에 음압 또는 진공을 발생시킨 상태에서 냉각수를 주입할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.
Means for sucking air inside the cooling channel of the fuel cell system by using a driving fluid when injecting cooling water into the stacking channel,
A vertical intake-side flow passage and a horizontal exhaust-side flow passage, which are perpendicular to each other, are formed in the interior of the fuel cell system, with a lower air intake port connected to the cooling channel side or the radiator service port side of the fuel cell system and a front- An ejector;
A driving fluid supply unit for supplying a driving fluid to the inside of the discharge side flow path from the rear side of the ejector;
And the cooling water can be injected in a state in which a negative pressure or a vacuum is generated in the fuel cell system together with the driving fluid supply.
청구항 1에 있어서,
상기 이젝터의 배출측 유로는 안쪽에서 바깥쪽으로 차례로 배치되는 벤튜리부와 디퓨저부로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.
The method according to claim 1,
Wherein the discharge-side flow path of the ejector is composed of a venturi portion and a diffuser portion that are sequentially disposed from the inside to the outside.
청구항 1에 있어서,
상기 구동유체 공급부는 구동유체 공급기 또는 시설공기 라인을 직접 연결할 수 있는 이젝터 뒷쪽의 홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.
The method according to claim 1,
Wherein the driving fluid supply unit comprises a hole in the rear side of the ejector that can directly connect the driving fluid supply unit or the facility air line.
청구항 1에 있어서,
상기 구동유체 공급부는 이젝터의 뒷쪽에 공기 배출구와 나란하게 설치됨과 더불어 구동유체 공급기 또는 시설공기 라인을 연결할 수 있도록 된 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.
The method according to claim 1,
Wherein the driving fluid supply unit comprises a nozzle arranged in parallel to an air discharge port on a rear side of the ejector and connected to a driving fluid supply unit or an installation air line.
청구항 1에 있어서,
상기 이젝터의 공기 배출구로부터 배출라인이 연장 형성되고, 상기 배출라인에는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.
The method according to claim 1,
Wherein a discharge line is extended from an air discharge port of the ejector, and a check valve is installed in the discharge line.
청구항 1에 있어서,
상기 이젝터의 공기 흡입구와 공기 배출구에는 연료전지 시스템측과 환기구측에 각각 연결가능한 어댑터를 각각 가지는 플렉시블관이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 냉각수 주입장치.The method according to claim 1,
Wherein a flexible tube having an adapter connectable to a fuel cell system side and an air vent side respectively is connected to the air inlet and the air outlet of the ejector.
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