KR20170022764A - Apparatus for preventing over pressure in fuel cell of hydrogen feed system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료 전지용 수소 공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 라인에서 수소의 압력을 조절하는 과압 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrogen supply system for a fuel cell, and more particularly, to an overpressure prevention apparatus and method for regulating the pressure of hydrogen in a hydrogen supply line for supplying hydrogen to a fuel cell.
일반적으로 수소 연료 전지 자동차는 연료 전지로부터 생산된 전기로 구동되는 전기자동차이다.Generally, a hydrogen fuel cell vehicle is an electric powered electric vehicle produced from a fuel cell.
수소 연료 전지 자동차는 수소 연료로부터 전기를 만들면서 모터를 돌려 차량을 달리도록, 연료 전지의 본체인 스택(stack)과 그 스택 주위에 운전에 필요한 주변 보조기기(Balance of Plant, BOP)들을 구비한다.A hydrogen fuel cell vehicle has a stack as a main body of the fuel cell and a balance of plant (BOP) necessary for operation around the stack so as to turn the motor and run the vehicle while generating electricity from the hydrogen fuel .
주변 보조기기는 수소 연료 공급시스템(fuel processing system), 공기, 가습, 배기, 열회수, 재순화 등의 장치로 구성된다.The peripheral auxiliaries consist of a fuel processing system, air, humidification, exhaust, heat recovery, and re-enrichment.
특히, 수소 연료 공급시스템은 수소 저장원의 수소를 연료 전지인 스택에 공급하는 이젝터, 이젝터와 스택 사이에 연결된 수소 공급 라인, 수소 공급 라인에 설치된 압력 조절기, 스택에 연결된 가습기, 가습기로부터 이젝터까지 연결된 수소 재순환 라인, 벤트 시스템(vent system)을 포함한다.Particularly, the hydrogen fuel supply system includes an ejector for supplying the hydrogen of the hydrogen storage source to the fuel cell stack, a hydrogen supply line connected between the ejector and the stack, a pressure regulator installed in the hydrogen supply line, a humidifier connected to the stack, A hydrogen recycle line, and a vent system.
압력 조절기는 예컨대 릴리프 밸브[당 업계에서는 통상적으로 "압력 릴리프 밸브" 또는 "PRV(Pressure Relief Valve)" 라고도 함]이다.The pressure regulator is, for example, a relief valve (commonly known in the art as a "pressure relief valve" or "PRV (Pressure Relief Valve)").
수소 공급 라인을 통해 스택으로 공급되는 수소의 공급 압력이 과도하게 상승되지 않도록, 릴리프 밸브는 압력을 조절한다. 스택으로 주입되는 수소의 압력은 정상 압력일 수도 있으나, 밸브 스프링의 탄성력을 초과하는 일정 압력(cracking pressure) 또는 그 이상 일 수 있다. 이 경우, 밸브 개방이 이루어지고, 수소의 압력은 낮아진다. 밸브 개방 이후 수소의 압력이 정상 압력으로 복귀되면, 밸브 차단이 이루어진다.The relief valve regulates the pressure so that the supply pressure of the hydrogen supplied to the stack through the hydrogen supply line is not excessively raised. The pressure of the hydrogen injected into the stack may be a normal pressure, but may be a cracking pressure or higher that exceeds the elasticity of the valve spring. In this case, the valve is opened and the hydrogen pressure is lowered. When the pressure of the hydrogen returns to the normal pressure after the valve is opened, the valve is shut off.
종래 기술에 따른 릴리프 밸브는 밸브 스프링이 밸브 하우징의 내벽면에 접촉하고 있는 경우가 있다. 액체 맺힘 현상 또는 빙점 이하의 저온에서 액체의 결빙에 의해 밸브 스프링이 밸브 하우징의 내벽면에 달라붙는 문제가 있다.In the relief valve according to the related art, the valve spring is in contact with the inner wall surface of the valve housing. There is a problem that the valve spring sticks to the inner wall surface of the valve housing due to liquid condensation or freezing of the liquid at a low temperature below the freezing point.
이로써, 종래 기술에서는 밸브 스프링과 연결된 포펫(poppet)이 개방되지 않아 수소의 토출 압력이 크게 높아지게 되고, 이에 따라 고압에서도 밸브의 작동이 제대로 이루어지지 않게 된다는 문제점을 내포하고 있다.Accordingly, in the conventional art, the poppet connected to the valve spring is not opened, so that the discharge pressure of the hydrogen is greatly increased, and thus the operation of the valve is not properly performed even at a high pressure.
그리고 추가적으로 릴리프 밸브를 더 설치하는 경우에는 릴리프 밸브의 크기가 비대해져서 밸브 설치상 공간 확보의 문제점이 발생된다.Further, when the relief valve is additionally provided, the size of the relief valve is enlarged, thereby causing a problem of securing a space for installing the valve.
또한, 스택으로 공급되는 수소의 압력 제한에 대한 안전 장치인 릴리프 밸브가 미 작동할 경우, 스택이 손상되는 문제점을 발생시킨다.Further, when the relief valve, which is a safety device against the pressure restriction of hydrogen supplied to the stack, is not operated, the stack is damaged.
또한, 릴리프 밸브에 전기적 센서를 설치하는 경우, 센서 설치에 따른 회로 구성 및 설치 공간이 요구되는 단점이 있다. In addition, when an electrical sensor is mounted on the relief valve, there is a disadvantage that a circuit configuration and an installation space are required for installation of the sensor.
그리고, 종래 기술에서는 수소 공급 라인 상에 릴리프 밸브를 두 개 이상 장착할 경우, 차량의 조립 라인에서 밸브 개수만큼의 작업이 필요하고, 센서류와 같은 전장 부품을 장착할 경우 그 부품 개수만큼의 작업이 요구되며, 이로 인해 작업 시간 및 소요 인력이 증가하게 된다는 문제점도 내포하고 있다.When two or more relief valves are mounted on the hydrogen supply line in the prior art, it is necessary to perform the operation as many as the number of valves in the assembly line of the vehicle. In the case of mounting electric parts such as sensors, And thus, there is a problem that the working time and manpower are increased.
따라서, 릴리프 밸브의 작동 신뢰성을 증대시키는 이중안전구조를 구현하면서도, 밸브 크기를 과도하게 증대시키지 않으면서, 스택 손상 전에 릴리프 밸브의 작동 불량을 미연에 파악할 수 있는 수단에 대한 연구 개발이 시급한 실정이다.
Therefore, it is urgently required to research and develop a means capable of grasping the malfunction of the relief valve before the stack damage, without increasing the valve size excessively, while realizing a double safety structure for increasing the operating reliability of the relief valve .
본 발명의 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 외측 포펫의 내부에 내측 포펫을 구비하여, 밸브 미 작동 문제, 스택 손상 문제, 밸브 크기의 과도한 증가 문제를 해소할 수 있도록 한 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an internal poppet for an internal poppet that is provided with an internal poppet inside the external poppet so as to eliminate the problem of valve inoperability, And an overpressure prevention device and method of the battery hydrogen supply system.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치는, 연료 전지에 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템의 수소 공급 라인에 설치되며, 상기 수소 공급 라인의 수소가 유입되는 제 1 밸브홀을 구비하는 베이스 블록; 상기 베이스 블록의 상부에 배치되며, 상기 제 1 밸브홀과 상호 연결되는 포펫 탑재 영역을 케이싱 내부에 구비하는 밸브 케이싱; 상기 제 1 밸브홀에 지지되도록 상기 포펫 탑재 영역에 배치되며, 상기 제 1 밸브홀과 상호 연결되는 제 2 밸브홀을 포펫 저부에 구비하는 외측 포펫; 및 상기 제 2 밸브홀에 지지되며, 상기 외측 포펫의 내부에 배치되는 내측 포펫;을 포함하며, 상기 외측 포펫의 작동 불능에 따라 상기 외측 포펫의 내부에 배치된 상기 내측 포펫이 상기 외측 포펫의 제 2 밸브홀을 개방한다.In order to achieve the above object, there is provided an over-pressure prevention apparatus for a hydrogen supply system for a fuel cell according to the present invention, which is installed in a hydrogen supply line of a hydrogen supply system for supplying hydrogen to a fuel cell, A base block having a first valve hole; A valve casing disposed in an upper portion of the base block and having a poppet mounting area interconnected with the first valve hole in a casing; An outer poppet disposed at the poppet mounting region to be supported by the first valve hole and having a second valve hole interconnected with the first valve hole at a poppet bottom; And an inner poppet which is supported by the second valve hole and is disposed inside the outer poppet, wherein the inner poppet disposed inside the outer poppet is in contact with the inner poppet of the outer poppet, 2 Open the valve hole.
상기 베이스 블록은 상기 밸브 케이싱의 상기 수소를 수소 배출 라인을 통해 배출시키도록, 상기 제 1 밸브홀로부터 이격되어 있고, 상기 베이스 블록의 두께 방향으로 관통되어 있는 벤트홀을 더 포함한다. The base block further includes a vent hole spaced from the first valve hole so as to discharge the hydrogen of the valve casing through the hydrogen discharge line and penetrate in the thickness direction of the base block.
상기 밸브 케이싱은 상기 포펫 탑재 영역과 상기 벤트홀을 상호 연결시키도록 상기 밸브 케이싱의 내부에 형성되어 있는 수소 배출 영역을 더 포함한다.The valve casing further includes a hydrogen discharge area formed inside the valve casing to interconnect the poppet mounting area and the vent hole.
상기 외측 포펫은 상기 제 1 밸브홀에 안착될 수 있도록 상기 제 2 밸브홀의 외측에서 일체형으로 돌출되어 있는 중공 헤드부와, 상기 중공 헤드부와 상기 제 1 밸브홀 사이의 틈새를 실링하기 위하여 상기 중공 헤드부에 설치되어 있는 외측 실링부재와, 상기 외측 실링부재의 위쪽을 기준으로 상기 중공 헤드부의 외측에 일체형으로 형성되어 있는 외측 스프링 받침부와, 상기 외측 스프링 받침부와 상기 제 2 밸브홀 사이를 기준으로 상기 중공 헤드부의 상면에서 수직 방향으로 연장되어 있고, 상기 내측 포펫을 상기 외측 포펫의 내부에 배치시키기 위한 수용공간의 외벽이 되는 중공 몸체부, 및 상기 중공 몸체부의 상단에 나사 결합되고, 상기 수소를 상기 외측 포펫의 밖으로 배출시키기 위하여 배출구가 형성되어 있는 커버를 포함한다.Wherein the outer poppet includes a hollow head portion integrally protruding from the outside of the second valve hole so as to be seated in the first valve hole, An outer spring receiving portion formed integrally on the outer side of the hollow head portion with reference to the upper side of the outer sealing member; and an outer spring receiving portion formed between the outer spring receiving portion and the second valve hole A hollow body portion extending in a vertical direction from an upper surface of the hollow head portion as a reference and serving as an outer wall of a receiving space for disposing the inner poppet in the inside of the outer poppet, And a cover in which a discharge port is formed to discharge hydrogen out of the outer poppet.
상기 외측 포펫은, 상기 외측 포펫을 상기 제 1 밸브홀 쪽으로 밀착시키도록, 상기 외측 스프링 받침부와 상기 밸브 케이싱의 내표면 사이에 배치되어 있는 외측 스프링을 포함한다.The outer poppet includes an outer spring disposed between the outer spring receiving portion and the inner surface of the valve casing so as to bring the outer poppet into close contact with the first valve hole.
상기 외측 포펫은 상기 배출구 쪽으로 유입되는 수소의 압력으로 진동하는 진동판에 의해 음향이 발생되도록, 상기 배출구에 설치되어 있는 알람장치를 더 포함한다.The external poppet further includes an alarm device installed at the outlet so that sound is generated by a diaphragm vibrating with pressure of hydrogen flowing into the outlet.
상기 내측 포펫은 상기 외측 포펫의 상기 중공 몸체부의 내경보다 작고 상기 커버의 상기 배출구의 구멍 사이즈보다 큰 직경을 가지며, 상기 제 2 밸브홀에 안착되는 내측 헤드부와, 상기 내측 헤드부와 상기 제 2 밸브홀 사이의 틈새를 실링하기 위하여 상기 내측 헤드부에 설치되어 있는 내측 실링부재와, 상기 내측 실링부재의 위쪽을 기준으로 상기 내측 헤드부의 외측에 일체형으로 형성되어 있는 내측 스프링 받침부, 및 상기 내측 헤드부의 직경보다 작은 직경으로 상기 내측 헤드부의 상면 중심에서 수직 방향으로 연장된 샤프트부를 포함한다.Wherein the inner poppet has an inner head portion that is smaller than the inner diameter of the hollow body portion of the outer poppet and has a diameter larger than the hole size of the outlet port of the cover and is seated in the second valve hole, An inner sealing member provided on the inner head portion to seal the gap between the valve holes, an inner spring receiving portion integrally formed on the outer side of the inner head portion with respect to the upper side of the inner sealing member, And a shaft portion extending in the vertical direction from the center of the upper surface of the inner head portion at a diameter smaller than the diameter of the head portion.
상기 내측 포펫은 상기 내측 포펫을 상기 제 2 밸브홀 쪽으로 밀착시키도록, 상기 내측 스프링 받침부와 상기 커버 사이에 배치되어 있는 내측 스프링을 포함한다.And the inner poppet includes an inner spring disposed between the inner spring receiving portion and the cover so as to bring the inner poppet into close contact with the second valve hole.
상기 내측 스프링은 상기 외측 스프링에 비하여 상대적으로 큰 탄성력을 발휘하도록 제작되어 있다.The inner spring is designed to exert a relatively large elastic force as compared with the outer spring.
본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 방법은 연료 전지에 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템의 수소 공급 라인에 설치되며, 외측 스프링의 탄성력과 상기 수소의 압력에 대응하여 제 1 밸브홀을 개폐하는 외측 포펫과, 상기 외측 포펫의 내부에서 내측 스프링의 탄성력과 상기 수소의 압력에 대응하여 상기 외측 포펫의 제 2 밸브홀을 개폐하는 내측 포펫을 구비한 과압 방지 장치에 의한 것으로서, 상기 수소의 압력이 제 1 밸브홀 및 상기 제 2 밸브홀에 전달되는 단계; 상기 외측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소의 압력에 의해 상기 외측 포펫이 상기 제 1 밸브홀을 개방하는 단계; 상기 외측 포펫의 작동 불능에 따라 상기 내측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소에 의해 상기 내측 포펫이 상기 외측 포펫의 상기 제 2 밸브홀을 개방하는 단계; 및 상기 제 2 밸브홀을 경유한 수소가 상기 외측 포펫에 마련된 알람장치를 경유하여 음향을 발생하는 단계;를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preventing overpressure of a hydrogen supply system for a fuel cell, the hydrogen supply system including a hydrogen supply line for supplying hydrogen to a fuel cell, And an inner poppet which opens and closes the second valve hole of the outer poppet in accordance with the elastic force of the inner spring and the pressure of the hydrogen inside the outer poppet. The pressure of the hydrogen being transferred to the first valve hole and the second valve hole; Opening the first valve hole by the outer poppet by the pressure of the hydrogen exceeding the elastic force of the outer spring; The inner poppet opening the second valve hole of the outer poppet by the hydrogen exceeding the elastic force of the inner spring in accordance with the operation failure of the outer poppet; And generating hydrogen through the second valve hole via the alarm device provided in the outer poppet.
본 발명에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치는, 외측 포펫의 내부에 내측 포펫이 구비되어 있는바, 기본적인 외측 포펫의 작동 불능 상태로 인해 비상 상황이 발생하더라도, 내측 포펫이 수소를 배출시킬 수 있도록 작동하여, 밸브 작동에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.In the over-pressure preventing device for a hydrogen supply system for a fuel cell according to the present invention, an inner poppet is provided inside an outer poppet. Even if an emergency occurs due to an inoperable state of a basic outer poppet, So that the reliability of the valve operation can be ensured.
또한, 본 발명에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 방법은, 외측 포펫과 내측 포펫에 의한 이중안전구조를 통해서 연료 전지의 본체인 스택(stack)에 대한 확실한 과압보호를 통해 수택 손상을 최소화 할 수 있으며, 스택의 수명 증대에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the overpressure prevention method of the hydrogen supply system for a fuel cell according to the present invention minimizes the damage to the housing through the double safety structure of the outer poppet and the inner poppet through reliable overpressure of the stack, which is the main body of the fuel cell And it has an effect of greatly contributing to an increase in the lifetime of the stack.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 외측 포펫 및 외측 스프링의 부분 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 내측 포펫 및 내측 스프링의 정면도.
도 5 및 도 6는 도 1에 도시된 과압 방지 장치의 작동을 설명하기 위한 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 과압 방지 장치에 의한 과압 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is a perspective view of an overpressure prevention device of a hydrogen supply system for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in Fig.
3 is a partial cross-sectional view of the outer poppet and the outer spring shown in Fig.
Fig. 4 is a front view of the inner poppet and the inner spring shown in Fig. 2; Fig.
5 and 6 are sectional views for explaining the operation of the overpressure prevention device shown in Fig.
7 is a flowchart for explaining an overpressure prevention method by the overpressure prevention device shown in FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises " and / or "comprising" when used in this specification is taken to specify the presence or absence of one or more other components, steps, operations and / Or add-ons. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an overpressure prevention device for a hydrogen supply system for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 연료 전지에 수소를 공급하기 위한 수소 공급 시스템의 수소 공급 라인에 설치되는 과압 방지 장치이다.Referring to FIG. 1, the present embodiment is an overpressure prevention device installed in a hydrogen supply line of a hydrogen supply system for supplying hydrogen to a fuel cell.
구체적으로, 본 실시예에 따른 과압 방지 장치는 당 업계에서 통상적으로 스택(STACK)이라고 불리우는 연료 전지로 수소와 공기를 공급하여 그 수소와 공기의 전기 화학적인 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 연료 전지 시스템에 적용된다.Specifically, the overpressure prevention device according to the present embodiment is a fuel cell that supplies hydrogen and air to a fuel cell, which is generally called a stack (STACK), and converts the electrochemical reaction energy of hydrogen and air directly into electric energy Battery system.
더욱 구체적으로, 본 실시예에 의한 과압 방지 장치는 연료 전지로 수소를 공급할 때, 그 수소의 압력을 조절하기 위한 것이다. 예컨대, 수소 공급 시스템은 별도 저장된 수소와 연료 전지에서 배출되는 미반응 수소를 이젝터로 믹싱하고, 그 믹싱된 수소를 수소 공급 라인(미 도시)을 통해 연료 전지로 재 공급하는 수소 재순환 시스템에 적용 가능하다.More specifically, the overpressure prevention device according to the present embodiment is for regulating the pressure of hydrogen when supplying hydrogen to the fuel cell. For example, the hydrogen supply system can be applied to a hydrogen recirculation system that mixes separately stored hydrogen and unreacted hydrogen discharged from the fuel cell with an ejector, and supplies the mixed hydrogen to the fuel cell through a hydrogen supply line (not shown) Do.
이때, 과압 방지 장치는 수소 공급 라인을 통해 연료 전지로 공급되는 수소의 공급 압력이 과도하게 상승될 때 그 상승된 압력을 조절하는 기본적인 기능을 제공한다. 또한, 과압 방지 장치는 기본적인 기능을 담당하는 과압 방지 장치 내의 제 1 밸브홀이 외측 포펫의 오작동 또는 고장 등의 이유로 폐쇄되어 압력을 조절하는 것이 불가능한 상황이 발생되는 경우에도 이중안전구조를 실현하도록 되어 있다. 즉, 본 실시예의 과압 방지 장치는 상기와 같은 불가능 상황에서도 외측 포펫의 내부에 배치된 내측 포펫이 상기 제 1 밸브홀과 상호 연결된 제 2 밸브홀을 개방시켜서 그 상승된 압력을 조절하는 기능을 한다.At this time, the overpressure prevention device provides a basic function of regulating the elevated pressure when the supply pressure of the hydrogen supplied to the fuel cell through the hydrogen supply line is excessively increased. In addition, the overpressure prevention device realizes a double safety structure even in a situation where it is impossible to control the pressure by closing the first valve hole in the overpressure prevention device for performing basic functions due to malfunction or failure of the outside poppet have. That is, in the overpressure prevention device of the present embodiment, the inner poppet disposed inside the outer poppet also functions to open the second valve hole interconnected with the first valve hole to adjust the elevated pressure, .
이를 위한 구성으로서 본 실시예에 따른 과압 방지 장치는 분해 조립이 가능하게 제작되고, 수소 공급 라인에 인가되는 극한 압력 및 온도 등의 환경에서도 견고한 작동 성능을 보장할 수 있는 재질로 제작되어 있는 베이스 블록(10), 밸브 케이싱(20)을 포함한다.The overpressure prevention device according to the present embodiment is constructed so as to be disassembled and assembled and is made of a material capable of ensuring robust operating performance even in an environment of extreme pressure and temperature applied to a hydrogen supply line. (10), and a valve casing (20).
도 2는 도 1에 도시된 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in Fig.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 과압 방지 장치는 밸브 케이싱(20)의 내부에 배치된 외측 포펫(30), 외측 스프링(40), 내측 포펫(50), 내측 스프링(60)을 포함한다.2, the overpressure prevention device according to the present embodiment includes an
베이스 블록(10)은 수소 공급 라인 상에 설치되도록 판 형태의 몸체를 갖는다. 또한, 베이스 블록(10)은 수소 공급 라인의 개구부(미 도시)에 복수의 볼트 및 볼트 구멍을 이용하여 체결된다.The
베이스 블록(10)은 몸체의 두께 방향으로 관통되어 있는 제 1 밸브홀(11)을 구비한다. 여기서, 제 1 밸브홀(11)은 수소 공급 라인의 개구부를 통해서 수소 공급 라인과 상호 연결된다.The
또한, 베이스 블록(10)은 벤트홀(12)을 구비한다. 벤트홀(12)은 밸브 케이싱(20)의 수소를 수소 배출 라인을 통해 배출시키는 역할을 담당한다. 벤트홀(12)은 제 1 밸브홀(11)로부터 베이스 블록(10)의 길이 방향을 따라 이격되어 있고, 상기 베이스 블록(10)의 두께 방향으로 관통되어 있다. 이러한 벤트홀(12)은 수소 배출 라인의 연결 배관 부재(미 도시)에 상호 연결된다.Further, the
밸브 케이싱(20)은 수소 공급 라인의 수소 압력이 정상적인 공급 압력 이상이 될 경우, 상기 수소 공급 라인으로부터 수소를 유입 받은 후, 벤트홀(12) 쪽으로 유입 받은 수소를 배출시킬 수 있는 구조물이다.The
이를 위해 밸브 케이싱(20)은 케이싱 상부 및 케이싱 상부와 연결된 케이싱 측부가 폐쇄되어 있고, 케이싱 저부가 개방된 구조물이다.To this end, the
또한, 밸브 케이싱(20)의 저부의 외측에는 복수의 볼트 구멍을 갖는 플랜지가 일체형으로 형성되어 있다. 밸브 케이싱(20)은 플랜지, 볼트 구멍 및 체결볼트를 통해서 베이스 블록(10)에 분해 조립 가능하게 결합된다.A flange having a plurality of bolt holes is integrally formed on the outer side of the bottom of the
베이스 블록(10)과 밸브 케이싱(20)은 제작 편의성을 위해서 분해 조립 가능하게 결합될 뿐, 설계 변경을 통해서 일체형으로도 제작될 수도 있다.The
특히, 밸브 케이싱(20)은 그의 내부 일측에 형성된 포펫 탑재 영역(21)과, 내부 타측에 형성된 수소 배출 영역(22)를 구비한다.Particularly, the
포펫 탑재 영역(21)은 제 1 밸브홀(11)과 상호 연결되어 있다. 포펫 탑재 영역(21)은 외측 포펫(30), 외측 스프링(40), 내측 포펫(50), 내측 스프링(60)의 설치 위치로 사용된다. 여기서, 포펫 탑재 영역(21)의 내부 구조물은 외측 스프링(40)의 측부가 포펫 탑재 영역(21)의 내부 구조물의 내표면과 비접촉될 수 있도록 설계되어 있어서, 외측 포펫(30)의 오작동을 미연에 방지할 수 있다.The poppet mounting area (21) is interconnected with the first valve hole (11). The
또한, 밸브 케이싱(20)의 상부에는 포펫 탑재 영역(21) 쪽으로 유지 보수 또는 수리를 위하여 밸브 케이싱(20)의 상부를 개방시킬 수 있는 캡(29)이 더 마련되어 있다.A
수소 배출 영역(22)은 포펫 탑재 영역(21)과 벤트홀(12)을 상호 연결시키는 역할을 담당한다. 또한, 수소 배출 영역(22)을 감싸고 있는 밸브 케이싱(20)의 측벽은 엘보 형상 또는 곡선 관부재 형상 등과 같은 유선형 구조로서 수소의 유동 경로를 자연스럽게 변경시켜 신속하게 배출시킬 수 있도록 되어 있다. 이러한 유선형 구조에 의해서 포펫 탑재 영역(21)의 수소는 수소 배출 영역(22)에서 곡선 형태로 유동하여 벤트홀(12) 쪽으로 원활하게 배출될 수 있다.The
외측 포펫(30)은 내측 포펫(50)을 포펫 내부에 설치하기 위한 중공형 구조물이면서 밸브 개방 수단이다.The
외측 포펫(30)은 제 1 밸브홀(11)에 지지되도록 포펫 탑재 영역(21)에 배치된다. 또한, 외측 포펫(30)은 제 1 밸브홀(11)과 상호 연결되도록 포펫 저부에 형성된 제 2 밸브홀(31)을 구비한다.The outer poppet (30) is disposed in the poppet mounting area (21) so as to be supported by the first valve hole (11). The
외측 스프링(40)은 밸브 케이싱(20)의 상부(예: 케이싱 천장)에 지지되어서, 외측 포펫(30)에 탄성력을 제공한다. 외측 스프링(40)은 외측 포펫(30)의 외부를 비접촉 형태로 감싸도록 형성된다.The
내측 포펫(50)은 제 2 밸브홀(31)에 지지되도록 외측 포펫(30)의 내부에 배치된다. 내측 포펫(50)의 외측 또는 내측 스프링(60)의 외측에 해당하는 부위는 외측 포펫(30)의 중공 몸체부(36)의 내주면에 비접촉 상태로 놓여 있어서, 액체 맺힘 현상 또는 빙점 이하의 저온에서 액체의 결빙에 의해 내측 스프링(60)이 외측 포펫(30)의 중공 몸체부(36)의 내주면에 달라붙지 않고 신뢰성 있는 밸브 개방을 구현할 수 있다.The inner poppet (50) is disposed inside the outer poppet (30) to be supported by the second valve hole (31). A portion corresponding to the outer side of the
이렇게 내측 포펫(50)이 외측 포펫(30)의 내부에 구비되는 구조는 밸브 크기가 과도하게 비대해지는 문제를 해소할 수 있다.The structure in which the
내측 스프링(60)은 외측 포펫(30)의 상부인 커버(39)에 지지되어서, 내측 포펫(50)에 탄성력을 제공한다. 내측 스프링(60)은 내측 포펫(50)의 외부를 비접촉 형태로 감싸도록 형성된다.The
내측 스프링(60)은 외측 스프링(40)에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지고 있다. 이때, 내측 스프링(60)은 통상적으로 스프링 탄성력을 증대시킬 수 있는 제작 방법을 통해서, 외측 스프링(40)에 비하여 상대적으로 큰 탄성력을 발휘하도록 제작되어 있다.The
도 3은 도 2에 도시된 외측 포펫 및 외측 스프링의 부분 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 내측 포펫 및 내측 스프링의 정면도이다.FIG. 3 is a partial sectional view of the outer poppet and the outer spring shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a front view of the inner poppet and the inner spring shown in FIG.
도 3을 참조하면, 외측 포펫(30)은 제 2 밸브홀(31)의 외측에서 일체형으로 돌출되어 있는 중공 헤드부(32)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
중공 헤드부(32)는 그의 내부에 형성된 제 2 밴브홀(31)에 의해서 중공 단면을 갖는다.The
중공 헤드부(32)의 외형 형상은 중심선(CL)을 기준으로 원추형의 단면 형태로 형성된다. 이러한 단면 형태는 중공 헤드부(32)의 중심선(CL)이 앞서 설명한 베이스 블록의 제 1 밸브홀의 중심에 자연스럽게 일치되는 셀프 얼라인먼트(self-alignment) 기능을 발휘한다.The outer shape of the
또한, 중공 헤드부(32)의 외표면에는 베이스 블록의 제 1 밸브홀에 용이하게 안착 또는 분리될 수 있도록 경사면 및 단턱이 형성되어 있다.An inclined surface and a step are formed on the outer surface of the
외측 실링부재(33)는 중공 헤드부(32)와 베이스 블록의 제 1 밸브홀 사이의 틈새를 실링하기 위하여 중공 헤드부(32)에 설치된다.The outer sealing
외측 실링부재(33)는 오-링(o-ring), 쿼드-링(quad-ring), 가스켓(gasket) 등과 같은 기밀 유지수단으로서 이루어진다.The outer sealing
외측 스프링 받침부(34)는 외측 실링부재(33)의 위쪽을 기준으로 중공 헤드부(32)의 외측에 일체형으로 형성되어 있다. 외측 스프링 받침부(34)는 중공 헤드부(32)의 외주 방향을 따라 돌출된 원형 디스크 형상을 갖는다.The outer
이런 외측 스프링 받침부(34)의 상표면에는 외측 스프링(40)을 안착시킬 수 있는 링형 홈(35)이 형성되어 있다. 외측 스프링(40)은 링형 홈(35)의 외측벽에 의해 외측 포펫(30)으로부터 쉽게 이탈되지 않게 된다.On the upper surface of the outer
중공 몸체부(36)는 외측 스프링 받침부(34)와 제 2 밸브홀(31) 사이를 기준으로 중공 헤드부(32)의 상면에서 수직 방향으로 연장되어 있다. 이러한 중공 몸체부(36)는 도 4에 도시된 내측 포펫(50)을 외측 포펫(30)의 내부에 배치시키기 위한 수용공간의 외벽이다. 또한, 중공 몸체부(36)의 상단의 내주면에는 암나사가 형성되어 있다.The
커버(39)는 링형상의 판부재로 제작되어 있다. 커버(39)의 외주면에는 수나사가 형성되어 있다. 커버(39)는 중공 몸체부(36)의 상부를 마감하는 수단이다.The
커버(39)는 중공 몸체부(36)의 상단, 즉 중공 몸체부(36)의 상단 내주면에 나사 결합된다. 커버(39)의 중심에는 외측 포펫(30)의 수용공간으로 유입된 수소를 외측 포펫(30)의 밖으로 배출시키기 위하여 배출구(38)가 형성되어 있다.The
커버(39)의 배출구(38)는 도 2에 도시된 알람장치(70)의 설치 위치로도 사용된다. 만일 알람장치(70)가 배출구(38)에 설치되지 않는 경우라면, 외측 포펫(30)의 수용공간의 수소는 곧바로 외측 포펫(30)의 밖으로 배출된다.The
또한, 알람장치(70)가 배출구(38)에 설치되는 경우라면, 수용공간의 수소는 알람장치(70)의 진동판 사이 틈새를 통해서 배출된다. 알람장치(70)는 진동판을 진동시켜 비프음 또는 경고음 등과 같은 음향을 발생시키는 역할을 한다. 예컨대, 알람장치(70)는 경고음 발생용 휘슬(whistle)일 수 있으나, 압력 작용으로 소리를 발생시키는 기계 장치일 경우, 휘슬로만 한정되지 않을 수 있다.Further, if the
예컨대, 알람장치(70)는 배출구(38) 쪽으로 유입된 후 외측 포펫(30)의 밖으로 배출되는 수소의 압력으로 진동하는 진동판에 의해 음향이 발생되도록 구성되어 있다. 알람장치(70)는 배출구(38)에 설치되며, 이때 나사 결합, 용접과 같은 기계적 장착 수단에 의해 고정될 수 있다.For example, the
이러한 알람장치(70)는 외측 포펫(30)의 미 작동 상태에서 내측 포펫(50)이 작동하는 해당 비상 상황을 운전자 또는 사용자에게 알려서 점검을 받게 할 수 있는 효과를 발휘한다.The
또한, 알람장치(70)는 수소의 배출로 인해 작동되는 기계식 음향 발생장치이므로, 센서 또는 센서와 관련된 회로를 구성함에 발생되는 문제점을 해소할 수 있고, 전자식 경보기에 비하여 과압 방지 장치의 제작을 용이하게 하고, 제작 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.Further, since the
외측 스프링(40)은 외측 포펫(30)에 장착된다. 예컨대, 외측 스프링(40)은 탄성력으로 외측 포펫(30), 커버(39), 내측 포펫(50) 및 내측 스프링(60)을 이동시킬 수 있는 탄성력을 갖는다. 외측 스프링(40)은 외측 포펫(30)의 베이스 블록의 제 1 밸브홀 쪽으로 밀착시키는 역할을 한다.The
도 4를 참조하면, 내측 포펫(50)은 도 3의 제 2 밸브홀(31)에 안착되는 내측 헤드부(51)를 포함한다.Referring to Fig. 4, the
내측 헤드부(51)는 도 3에 도시된 외측 포펫(30)의 중공 몸체부(36)의 내경보다 작고 커버(39)의 배출구(38)의 구멍 사이즈보다 큰 직경을 갖는다.The
내측 헤드부(51)는 내부가 채워진 원추형의 단면 형태로 형성된다. 내측 헤드부(51)도 외측 포펫(30)의 제 2 밸브홀(31)의 중심선(CL)에 자연스럽게 일치되는 셀프 얼라인먼트 기능을 발휘한다.The
내측 실링부재(52)는 내측 헤드부(51)와 제 2 밸브홀(31) 사이의 틈새를 실링하는 역할을 담당한다. 내측 실링부재(52)는 내측 헤드부(51)에 설치되는데, 예컨대, 내측 헤드부(51)의 외표면 중에서 경사면과 단턱이 이루는 곳의 실링부재 설치홈에 설치된다.The
내측 스프링 받침부(53)는 내측 실링부재(52)의 위쪽을 기준으로 내측 헤드부(51)의 외측에 일체형으로 돌출되게 형성되어 있다. 내측 스프링 받침부(53)의 상면에도 내측 스프링(60)을 안착시킬 수 있는 링형 홈(미 도시)이 형성되어 있다.The inner
내측 스프링(60)도 도 3의 구조와 유사하게 내측 스프링 받침부의 링형 홈의 외측벽에 의해 내측 포펫(50)으로부터 쉽게 이탈되지 않게 된다.The
샤프트부(54)는 내측 헤드부(51)의 직경보다 작은 직경으로 내측 헤드부(51)의 상면 중심에서 수직 방향으로 연장되어 있다. 샤프트부(54)와 내측 헤드부(51)가 연결된 지점에는 보강부(55)가 더 마련되어 있다. 보강부(55)는 내측 헤드부(51)로부터 샤프트부(54)까지 점차적으로 직경이 줄어드는 단면을 가지고 있다. 이러한 보강부(55)의 외부에는 경사면이 형성된다. 이러한 보강부(55)는 샤프트부(54)와 내측 헤드부(51) 사이의 구조적 강성과 내구성을 증대시키는 역할을 담당한다.The
내측 스프링(60)은 내측 포펫(50)에 장착된다. 예컨대, 내측 스프링(60)은 탄성력으로 내측 포펫(50)을 외측 포펫(30)의 제 2 밸브홀(31) 쪽으로 밀착시키는 역할을 한다. 이러한 내측 스프링(60)은 내측 스프링 받침부(53)와 외측 포펫의 커버(39) 사이에 배치된다.The
특히, 내측 스프링(60)은 수소의 압력 증가에 따라 외측 포펫(30)이 내측 포펫(50)보다 먼저 개방되도록, 외측 스프링(40)에 비하여 상대적으로 큰 탄성력을 발휘하도록 제작되어 있다.Particularly, the
이하, 본 실시예에 따른 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치의 작동에 따른 과압 방지 방법을 설명하고자 한다.Hereinafter, the overpressure prevention method according to the operation of the overpressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell according to the present embodiment will be described.
도 5 및 도 6는 도 1에 도시된 과압 방지 장치의 작동을 설명하기 위한 단면도이고, 도 7은 도 1에 도시된 과압 방지 장치에 의한 과압 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 and 6 are sectional views for explaining the operation of the overpressure prevention device shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a flowchart for illustrating an overpressure prevention method by the overpressure prevention device shown in FIG.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제 1 밸브홀(11)은 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 제 2 밸브홀(31)은 제 1 밸브홀(11)의 내측 또는 상부에서 직렬로 배치되어 상대적으로 작은 직경을 갖는다. 제 1 밸브홀(11) 및 제 2 밸브홀(31)에 연결된 수소 공급 라인(F)에는 연료 전지로 공급할 정상 주입 압력의 수소가 유동한다.2 and 5, the
이러한 정상 주입 압력은 외측 스프링(40) 또는 내측 스프링(60)의 탄성력에 비하여 작다. 따라서, 수소 공급 라인(F)의 수소는 벤트 시스템 쪽으로 배출되지 않고 연료 전지로만 공급된다.This normal injection pressure is smaller than the elastic force of the
수소 공급 라인(F) 내의 압력이 정상 주입 압력 이상으로 증가(예: 과압 발생)되면, 외측 포펫(30)은 도 2의 상태에서 도 5의 상태로 된다.When the pressure in the hydrogen supply line F is increased beyond the normal injection pressure (for example, overpressure occurs), the
즉, 상대적으로 약한 탄성력을 갖는 외측 스프링(40)이 먼저 압축된다. 외측 포펫(30)이 이동하고, 제 1 밸브홀(11)이 개방된다.That is, the
수소는 외측 포펫(30)의 외측 실링부재(33)와 제 1 밸브홀(11) 사이의 틈새를 통해 밸브 케이싱(20)의 내부로 유동한 후, 벤트홀(12)를 통해 수소 배출 라인을 통해 배출된다.The hydrogen flows into the interior of the
그 결과, 수소 공급 라인(F) 내의 압력이 감소되어 다시 정상 주입 압력에 이르게 되면 제 1 밸브홀(11)은 다시 도 2와 같은 상태로 폐쇄된다.As a result, when the pressure in the hydrogen supply line F is reduced to reach the normal injection pressure again, the
이렇게 기본적인 수소 공급시의 과압 발생은 외측 포펫(30)의 개폐로 조절될 수 있다.The overproduction of hydrogen during the basic hydrogen supply can be controlled by opening and closing the
다만, 외측 포펫(30)이 도 6과 같이 작동 불능 상태가 되는 경우가 있다. 이런 경우에는 제 1 밸브홀(11)이 개방되지 못하고, 수소의 압력이 증가되는 비상 상황이 발생될 수 있다.However, there is a case where the
이러한 비상 상황에서는 작동 불능 상태의 외측 포펫(30)의 내부에 마련된 내측 포펫(50)이 제 2 밸브홀(31)을 개방하여, 역시 벤트홀(12)을 통해 수소의 배출이 이루어지고, 과압이 방지된다.In this emergency situation, the
이와 같은 일련의 과정은 도 7에 도시된 바와 같은 과압 방지 방법에 해당한다.This series of processes corresponds to the overpressure prevention method as shown in FIG.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 과압 방지 방법은 수소의 압력이 제 1 밸브홀 및 상기 제 2 밸브홀에 전달되는 단계(S10)와, 상기 외측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소의 압력에 의해 상기 외측 포펫이 상기 제 1 밸브홀을 개방하는 단계(S20)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the overpressure prevention method according to the present embodiment includes a step (S10) in which the pressure of hydrogen is transmitted to the first valve hole and the second valve hole, and the pressure of the hydrogen exceeding the elastic force of the outer spring And opening the first valve hole by the outer poppet (S20).
이러한 단계(S10, S20)는 연료 전지를 보호하기 위한 기본적인 안전 장치의 작동일 수 있다.These steps S10 and S20 may be the operation of the basic safety device for protecting the fuel cell.
앞서 언급한 비상 상황에서는, 외측 포펫의 작동 불능에 따라 상기 내측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소에 의해 상기 내측 포펫이 상기 외측 포펫의 상기 제 2 밸브홀을 개방하는 단계(S30)와, 상기 제 2 밸브홀을 경유한 수소가 상기 외측 포펫에 마련된 알람장치를 경유하여 음향을 발생하는 단계(S40)가 진행될 수 있다.(S30) in which the inner poppet opens the second valve hole of the outer poppet by the hydrogen exceeding the elastic force of the inner spring in accordance with the operation failure of the outer poppet in the above-mentioned emergency situation, The step S40 may be performed in which the hydrogen via the two valve holes generates sound via the alarm device provided in the outer poppet.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention, but are intended to be illustrative, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. It is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents, which fall within the scope of the present invention as claimed.
10 : 베이스 블록 11 : 제 1 밸브홀
12 : 벤트홀 20 : 밸브 케이싱
30 : 외측 포펫 40 : 외측 스프링
50 : 내측 포펫 60 : 내측 스프링
70 : 알람장치10: base block 11: first valve hole
12: Vent hole 20: Valve casing
30: outer poppet 40: outer spring
50: inner poppet 60: inner spring
70: Alarm device
Claims (10)
상기 베이스 블록의 상부에 배치되며, 상기 제 1 밸브홀과 상호 연결되는 포펫 탑재 영역을 케이싱 내부에 구비하는 밸브 케이싱;
상기 제 1 밸브홀에 지지되도록 상기 포펫 탑재 영역에 배치되며, 상기 제 1 밸브홀과 상호 연결되는 제 2 밸브홀을 포펫 저부에 구비하는 외측 포펫; 및
상기 제 2 밸브홀에 지지되며, 상기 외측 포펫의 내부에 배치되는 내측 포펫;을 포함하며,
상기 외측 포펫의 작동 불능에 따라 상기 외측 포펫의 내부에 배치된 상기 내측 포펫이 상기 외측 포펫의 제 2 밸브홀을 개방하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
A base block installed in a hydrogen supply line of a hydrogen supply system for supplying hydrogen to the fuel cell and having a first valve hole into which hydrogen of the hydrogen supply line flows;
A valve casing disposed in an upper portion of the base block and having a poppet mounting area interconnected with the first valve hole in a casing;
An outer poppet disposed at the poppet mounting region to be supported by the first valve hole and having a second valve hole interconnected with the first valve hole at a poppet bottom; And
And an inner poppet supported by the second valve hole and disposed inside the outer poppet,
The inner poppet disposed inside the outer poppet opens the second valve hole of the outer poppet in accordance with the failure of operation of the outer poppet
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 밸브 케이싱의 상기 수소를 수소 배출 라인을 통해 배출시키도록, 상기 제 1 밸브홀로부터 이격되어 있고, 상기 베이스 블록의 두께 방향으로 관통되어 있는 벤트홀을 더 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
The apparatus as claimed in claim 1,
Further comprising a vent hole spaced from the first valve hole so as to discharge the hydrogen of the valve casing through the hydrogen discharge line, the vent hole being penetrated in the thickness direction of the base block
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 포펫 탑재 영역과 상기 벤트홀을 상호 연결시키도록 상기 밸브 케이싱의 내부에 형성되어 있는 수소 배출 영역을 더 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
3. The valve apparatus according to claim 2,
And a hydrogen discharge area formed in the valve casing to interconnect the poppet mounting area and the vent hole
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 제 1 밸브홀에 안착될 수 있도록 상기 제 2 밸브홀의 외측에서 일체형으로 돌출되어 있는 중공 헤드부와,
상기 중공 헤드부와 상기 제 1 밸브홀 사이의 틈새를 실링하기 위하여 상기 중공 헤드부에 설치되어 있는 외측 실링부재와,
상기 외측 실링부재의 위쪽을 기준으로 상기 중공 헤드부의 외측에 일체형으로 형성되어 있는 외측 스프링 받침부와,
상기 외측 스프링 받침부와 상기 제 2 밸브홀 사이를 기준으로 상기 중공 헤드부의 상면에서 수직 방향으로 연장되어 있고, 상기 내측 포펫을 상기 외측 포펫의 내부에 배치시키기 위한 수용공간의 외벽이 되는 중공 몸체부, 및
상기 중공 몸체부의 상단에 나사 결합되고, 상기 수소를 상기 외측 포펫의 밖으로 배출시키기 위하여 배출구가 형성되어 있는 커버를 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
[2] The apparatus according to claim 1,
A hollow head portion integrally protruding from the outside of the second valve hole so as to be seated in the first valve hole;
An outer sealing member provided on the hollow head portion for sealing a gap between the hollow head portion and the first valve hole,
An outer spring receiving portion formed integrally on the outer side of the hollow head portion with reference to an upper side of the outer sealing member,
A hollow body portion extending in a vertical direction from an upper surface of the hollow head portion as a reference between the outer spring receiving portion and the second valve hole and serving as an outer wall of a receiving space for disposing the inner poppet inside the outer poppet, , And
And a cover screwed to the upper end of the hollow body part and having a discharge port formed therein for discharging the hydrogen out of the outer poppet
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 외측 포펫을 상기 제 1 밸브홀 쪽으로 밀착시키도록, 상기 외측 스프링 받침부와 상기 밸브 케이싱의 내표면 사이에 배치되어 있는 외측 스프링을 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
[5] The apparatus of claim 4,
And an outer spring disposed between the outer spring receiving portion and the inner surface of the valve casing so as to bring the outer poppet into close contact with the first valve hole
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 배출구 쪽으로 유입되는 수소의 압력으로 진동하는 진동판에 의해 음향이 발생되도록, 상기 배출구에 설치되어 있는 알람장치를 더 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
[5] The apparatus of claim 4,
And an alarm device installed at the discharge port so as to generate sound by a diaphragm vibrating with the pressure of hydrogen flowing into the discharge port
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 외측 포펫의 상기 중공 몸체부의 내경보다 작고 상기 커버의 상기 배출구의 구멍 사이즈보다 큰 직경을 가지며, 상기 제 2 밸브홀에 안착되는 내측 헤드부와,
상기 내측 헤드부와 상기 제 2 밸브홀 사이의 틈새를 실링하기 위하여 상기 내측 헤드부에 설치되어 있는 내측 실링부재와,
상기 내측 실링부재의 위쪽을 기준으로 상기 내측 헤드부의 외측에 일체형으로 형성되어 있는 내측 스프링 받침부, 및
상기 내측 헤드부의 직경보다 작은 직경으로 상기 내측 헤드부의 상면 중심에서 수직 방향으로 연장된 샤프트부를 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
6. The internal combustion engine according to claim 5,
An inner head portion having a diameter smaller than an inner diameter of the hollow body portion of the outer poppet and larger than a hole size of the discharge port of the cover,
An inner sealing member provided on the inner head portion to seal a gap between the inner head portion and the second valve hole,
An inner spring bearing portion integrally formed on the outer side of the inner head portion with respect to the upper side of the inner sealing member,
And a shaft portion extending in a direction perpendicular to the center of the upper surface of the inner head portion at a diameter smaller than the diameter of the inner head portion
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 내측 포펫을 상기 제 2 밸브홀 쪽으로 밀착시키도록, 상기 내측 스프링 받침부와 상기 커버 사이에 배치되어 있는 내측 스프링을 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
8. The internal poppet as claimed in claim 7,
And an inner spring disposed between the inner spring receiving portion and the cover so as to bring the inner poppet into close contact with the second valve hole
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 외측 스프링에 비하여 상대적으로 큰 탄성력을 발휘하도록 제작되어 있는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 장치.
9. The internal combustion engine according to claim 8,
And is designed to exhibit a relatively large elastic force as compared with the outer spring
The over-pressure prevention device of the hydrogen supply system for a fuel cell.
상기 수소의 압력이 제 1 밸브홀 및 상기 제 2 밸브홀에 전달되는 단계;
상기 외측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소의 압력에 의해 상기 외측 포펫이 상기 제 1 밸브홀을 개방하는 단계;
상기 외측 포펫의 작동 불능에 따라 상기 내측 스프링의 탄성력을 초과하는 상기 수소에 의해 상기 내측 포펫이 상기 외측 포펫의 상기 제 2 밸브홀을 개방하는 단계; 및
상기 제 2 밸브홀을 경유한 수소가 상기 외측 포펫에 마련된 알람장치를 경유하여 음향을 발생하는 단계;를 포함하는 것
인 연료 전지용 수소 공급 시스템의 과압 방지 방법.An outer poppet installed in the hydrogen supply line of the hydrogen supply system for supplying hydrogen to the fuel cell and opening / closing the first valve hole corresponding to the elastic force of the outer spring and the hydrogen pressure; And an inner poppet that opens and closes the second valve hole of the outer poppet in response to the elastic force of the hydrogen spring and the pressure of the hydrogen,
The pressure of the hydrogen being transferred to the first valve hole and the second valve hole;
Opening the first valve hole by the outer poppet by the pressure of the hydrogen exceeding the elastic force of the outer spring;
The inner poppet opening the second valve hole of the outer poppet by the hydrogen exceeding the elastic force of the inner spring in accordance with the operation failure of the outer poppet; And
And generating hydrogen through the second valve hole via the alarm device provided in the outer poppet
A method for preventing overpressure of a hydrogen supply system for a fuel cell.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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