KR20190109802A

KR20190109802A - 밸브 장치

Info

Publication number: KR20190109802A
Application number: KR1020180031309A
Authority: KR
Inventors: 이병승; 박정희; 오새한
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-27
Also published as: KR102474369B1

Abstract

밸브 장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ)공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.

Description

밸브 장치 {VALVE DEVICE}

본 발명의 예시적인 실시 예는 밸브 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 공기 제어 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지 시스템은 연료전지에 의한 수소와 산소(공기 중의 산소)의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 일종의 발전 시스템이다. 예를 들면, 연료전지 시스템은 연료전지 차량에 채용되며, 전기 모터와 같은 전기 동력 구동원을 구동시키는데 사용하고 있다.

연료전지 시스템은 공기극과 연료극으로 이루어진 단위 연료전지들의 전기 발생 집합체인 스택과, 연료전지의 공기극으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급계와, 연료전지의 연료극으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급계와, 스택의 운전온도 및 냉각 제어를 위한 물관리 장치를 구비하고 있다.

이와 같은 연료전지 시스템에서 공기 공급 계는 외부공기를 흡입 및 압축하여 압축공기를 연료전지의 공기극으로 공급하기 위한 공기 압축기와, 공기 압축기로부터 공급되는 공기를 적정 습도를 유지할 수 있게 가습하는 가습기를 구비하고 있다.

여기서, 가습기는 연료전지들의 공기극으로부터 배출되는 배출공기 중의 수분을 이용하여 공기 압축기로부터 공급되는 공급공기를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지들의 공기극으로 공급한다.

한편, 연료전지 차량의 시동 정지 시, 연료전지 시스템의 운전이 정지할 때, 스택의 캐소드 입출구를 통해 공기가 유입되면 스택의 열화속도가 빨라지는 등 스택의 내구성이 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 공기 공급 계는 스택의 캐소드 입출구 측 공기통로를 차단시키는 공기 차단 밸브를 구비하고 있다.

그리고, 공기 공급 계는 연료전지 시스템의 운전 시, 가습기로부터 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하며, 차압 증가를 방지하기 위한 압력조절 밸브를 구비하고 있다.

따라서, 종래 기술에 따른 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에서는 공기차단 밸브와 압력조절 밸브를 공기 유동 경로에 각각 별개로 구성함에 따라, 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 불리하다는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들은 연료전지 시스템의 운전 조건에 따라 스택을 유출입하는 공기를 선택적으로 차단하면서, 스택으로부터 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있는 공기차단 및 압력조절 통합형의 밸브 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ)공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부와, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 폐쇄부에 의해 각각 폐쇄되고, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 폐쇄될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되며, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 개방부에 의해 개방될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때, 상기 제1 및 제2 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 및 제2 개방부는 2θ의 열림 각을 갖고, 상기 제3 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제4 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 갖고, 상기 제3 개방부는 θ의 열림 각을 가지며, 상기 제4 개방부는 2θ의 열림 각을 가질 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치는, 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 것으로서, ⅰ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되고, 내부 중심에 제1 바이패스 홀을 가진 제1 격벽이 형성되며, 공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 형성하는 밸브 하우징과, ⅱ) 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심에 제2 바이패스 홀을 가지며 상기 제1 격벽과 밀착하는 제2 격벽이 형성되며, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀을 동시에 개방하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 폐쇄하고, 상기 제1 및 제3 밸브 홀을 동시에 개방하고 상기 제2 및 제4 밸브 홀을 동시에 폐쇄하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 개방하는 밸브 바디를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제2 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개방하는 제1 개방부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 제2 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각 및 상기 제1 폐쇄부의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부를 형성하며, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 크고 상기 제1 개방부 보다 작은 열림 각을 가지며 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개방하는 제2 개방부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제1 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상호 바이패스 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 및 제3 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 통하여 바이패스 라인을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 동시에 개방되고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 동시에 개방되며, 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상기 제1 및 제2 격벽에 의해 폐쇄될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여, 상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치에 있어서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때, 상기 제1 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 개방부는 5θ의 열림 각을 갖고, 상기 제2 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제2 개방부는 4θ의 열림 각을 가질 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예는 공기차단 밸브 구조 및 압력조절 밸브 구조를 일체화 함으로써, 연료전지 시스템에서 공기 공급 계통의 구성을 단순화시킬 수 있으며, 전체 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 유리하고, 공기 공급 계통을 컴팩트 하게 구현할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...부", " "...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템에 적용될 수 있다.

상기 연료전지 시스템은 수소와 공기의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 생산하는 일종의 발전 시스템이다. 이러한 연료전지 시스템은 예를 들어 상기한 전기 에너지로서 전기 모터를 구동시키는 연료전지 차량에 구성될 수 있다.

상기 연료전지 시스템은 단위 연료전지들의 집합체인 연료전지 스택(1)(이하에서는 편의 상 "스택"이라고 한다)과, 스택(1)으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 계와, 스택(1)으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급 계를 기본적으로 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 공기 공급 계에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 공기 공급 계는 외부공기의 이물질을 걸러주는 필터와, 외부공기의 흡입 소음을 억제하는 소음기와, 외부공기를 흡입 및 압축하여 압축공기를 스택으로 공급하기 위한 공기 압축기와, 공기 압축기에서 배출되는 공기를 냉각하는 에어쿨러와, 에어쿨러로부터의 공기를 적정 습도를 가지도록 가습하여 스택으로 공급하는 가습기를 포함할 수 있다.

상기에서와 같은 공기 공급 계의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 연료전지 시스템용 공기 공급 시스템의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 공기 공급 계는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입시키며, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기를 공기 배출 경로(9)를 통해 배출할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 공기 공급 계에서 스택(1)으로 공급되거나 그 스택(1)으로부터 배출되는 공기의 유량 및 압력 등을 제어하기 위한 것이다.

상기 밸브 장치(100)는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단할 수 있다. 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 개방할 수 있다. 그리고 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치(100)는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단하면서 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있는 공기차단 및 압력조절 통합형 밸브 구조체로 이루어진다.

본 발명의 보호범위가 상기와 같이 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 채용되는 공기차단 및 압력조절 밸브에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 복수 개의 유로를 동시에 개폐시킬 수 있는 다양한 종류 및 용도의 밸브 장치라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 밸브 장치(100)는 기본적으로, 밸브 하우징(10)과 밸브 바디(30)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 밸브 하우징(10)은 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비된다. 상기 밸브 하우징(10)은 공기 공급 계통에서 공기 공급 경로(3)와 연결되는 제1 밸브 홀(11), 스택(1)의 공기 유입부(5)와 연결되는 제2 밸브 홀(12), 공기 배출 경로(9)와 연결되는 제3 밸브 홀(13), 그리고 스택(1)의 공기 배출부(7)와 연결되는 제4 밸브 홀(14)을 형성하고 있다.

여기서, 상기 밸브 하우징(10)의 둘레 방향이 360도 일 때, 상기 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)은 밸브 하우징(10)의 중심을 기준으로, 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 5, 7, 9 참조)으로 형성된다.

그리고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)은 밸브 하우징(10)의 다른 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 5, 7, 9 참조)으로 형성된다.

상기 밸브 바디(30)는 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 구비된다. 상기 밸브 바디(30)는 이의 개방 단이 밸브 하우징(10)의 개방 단을 통해 삽입되어 그 밸브 하우징(10)의 폐쇄 단에 위치하도록 밸브 하우징(10)의 내부에 삽입될 수 있다.

상기 밸브 바디(30)는 예를 들어 모터를 포함하는 액추에이터(A)에 의해 회전될 수 있다. 상기 밸브 바디(30)는 이의 외주 면이 밸브 하우징(10)의 내주 면에 밀착되면서 액추에이터(A)에 의해 회전될 수 있다. 그리고 상기 밸브 바디(30)의 내부 중심은 격벽(31)에 의해 폐쇄되어 있다.

상기 밸브 바디(30)는 밸브 하우징(10)의 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 동시에 개폐하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 동시에 개폐하며, 제1 내지 제4 밸브 홀(11, 12, 13, 14)의 개방 시 제3 밸브 홀(13)을 일부 폐쇄할 수 있다.

이러한 밸브 바디(30)는 격벽(31)을 중심으로 일측 구간에, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)를 각각 형성하고, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 형성하고 있다.

그리고, 상기 밸브 바디(30)는 격벽(31)을 중심으로 다른 일측 구간에, 제3 밸브 홀(13)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부(43)와, 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부(44)와, 제3 밸브 홀(13)의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부(53)와, 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부(54)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀(11, 12, 13, 14)의 열림 각이 θ(예를 들면, 60도)일 때, 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제1 및 제2 개방부(51, 52)는 2θ(120도)의 열림 각을 갖는다(도 5, 7 9 참조).

상기 제3 폐쇄부(43)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제4 폐쇄부(44)는 2θ(120도)의 닫힘 각을 갖고, 제3 개방부(53)는 θ(60도)의 열림 각을 가지며, 제4 개방부(54)는 2θ(120도)의 열림 각을 갖는다(도 5, 7, 9 참조).

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)은 밸브 바디(30)의 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)에 의해 각각 폐쇄된다.

그리고, 상기 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)은 밸브 바디(30)의 제3 폐쇄부(43)에 의해 폐쇄되며, 제4 밸브 홀(14)은 제4 폐쇄부(44)에 의해 폐쇄된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 폐쇄부(41, 42)를 통해 각각 폐쇄하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 폐쇄부(43, 44)을 통해 각각 폐쇄함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기를 차단할 수 있다.

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기가 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기가 공기 배출 경로(9)를 통해 배출되는 것을 차단할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)에 대한 공기의 유입 및 배출을 차단함으로써, 연료전지 스택(1)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 정지 시에 개별 셀의 개회로 전압을 낮은 상태로 유지시킬 수 있게 됨으로써 시동 COD(Cathode Oxygen Depletion)의 기능 축소를 도모할 수 있는 장점도 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전(정상 운전) 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제1 밸브 홀(11)은 밸브 바디(30)의 제1 개방부(51)에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀(12)은 제2 개방부(52)에 의해 개방된다.

그리고, 상기 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)은 밸브 바디(30)의 제3 개방부(53)에 의해 개방되고, 제4 밸브 홀(14)은 제4 개방부(54)에 의해 개방된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 통해 각각 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 개방부(53, 54)를 통해 각각 개방함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입할 수 있고, 공기 배출부(7)를 통해 유출되는 공기를 배출할 수 있다.

즉, 본 발명의 실 시예에서는 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입시킬 수 있고, 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되는 공기를 공기 배출 경로(9)를 통해 배출할 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(11, 12)을 제1 및 제2 개방부(51, 52)를 통해 각각 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 제3 및 제4 개방부(53, 54)를 통해 각각 개방한 상태에서, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 통하여 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(30)의 회전에 의하여 밸브 하우징(10)의 제3 밸브 홀(13)을 밸브 바디(30)의 제4 폐쇄부(44)를 통해 일부 폐쇄한다.

여기서, 상기 제4 폐쇄부(44)는 제4 밸브 홀(14)의 열림 각보다 큰 닫힘 각(예를 들면 120도)을 가지므로, 밸브 바디(30)가 액추에이터(A)에 의해 설정된 각도로 회전함에 따라, 제3 밸브 홀(13)의 일부를 폐쇄할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 스택(1)의 공기 배출부(7)로부터 유출되며, 제3 및 제4 밸브 홀(13, 14)을 통해 배출되는 공기의 압력을 제4 폐쇄부(44)를 통해 제3 밸브 홀(13)의 일부 폐쇄하며 조절함으로써, 공기 공급 계통의 차압 증가를 방지할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 장치(100)에 의하면, 공기 공급 계통의 공기차단 및 압력조절 통합형 밸브 구조체로서, 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 스택(1)의 공기 유입부(5) 및 공기 배출부(7)를 차단하면서 연료전지 시스템의 운전 시, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입하며, 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 공기차단 밸브 구조 및 압력조절 밸브 구조를 일체화 함으로써, 연료전지 시스템에서 공기 공급 계통의 구성을 단순화시킬 수 있으며, 전체 연료전지 시스템의 패키지 측면에서 유리하고, 공기 공급 계통을 컴팩트 하게 구현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)는 전기 실시 예에서와 같이 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상의 밸브 하우징(110)과, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 밸브 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 구비되는 밸브 바디(130)를 포함한다.

상기 밸브 하우징(110)은 전기 실시 예에서와 같은 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)을 형성하고 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서 상기 밸브 하우징(110)의 내부 중심에는 제1 바이패스 홀(115)을 가진 제1 격벽(117)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 밸브 바디(130)는 내부 중심에 제2 바이패스 홀(133)을 가진 제2 격벽(135)을 형성하고 있다. 여기서 상기 제2 격벽(135)은 밸브 하우징(110)의 제1 격벽(117)과 밀착 가능하게 배치될 수 있다. 이에 상기 제1 격벽(117)의 제1 바이패스 홀(115)은 밸브 바디(130)의 회전에 의해 제2 격벽(135)의 제2 바이패스 홀(133)과 선택적으로 연결(개방)되거나 폐쇄될 수 있다.

여기서, 상기 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)는 예를 들어, 밸브 바디(130)의 적어도 일부를 분리하고 그 분리된 부분들을 밸브 하우징(110)에 회전 가능한 결합체로서 결합(예를 들면, 키 결합 등)할 수 있다.

그리고, 상기 제1 격벽(117)과 제2 격벽(135)은 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)의 일부를 절단(절개)하거나 홀, 슬롯 등을 가공하여 상호 밀착되게 결합할 수도 있다.

이와 같은 상기 밸브 하우징(110)과 밸브 바디(130)의 결합 구조는 원통 형상의 고정체에 다른 원통 형상의 회전체를 결합하면서 고정체의 일부와 회전체의 일부가 밀착되게 하는 공지 기술의 결합 방식을 채용할 수 있으므로, 본 명세서에서는 어느 특정한 결합 방식으로 한정하지 않고, 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서 밸브 하우징(110)의 둘레 방향이 360도 일 때, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)은 밸브 하우징(110)의 중심을 기준으로, 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 14, 16, 18 참조)으로 형성된다. 그리고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)은 밸브 하우징(110)의 다른 일측 구간에서 서로 마주하며(예를 들면, 120도 간격), 60도의 열림 각(도 14, 16, 18 참조)으로 형성된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브 바디(130)는 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)을 동시에 개방하며, 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 폐쇄할 수 있다.

상기 밸브 바디(130)는 제1 및 제3 밸브 홀(111, 113)을 동시에 개방하고, 제2 및 제4 밸브 홀(112, 114)을 동시에 폐쇄하며, 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 개방하고, 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)의 개방 시 제3 밸브 홀(113)을 일부 폐쇄할 수 있다.

이러한 밸브 바디(130)는 제2 격벽(135)을 중심으로 일측 구간에, 제2 밸브 홀(112)의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부(141)를 형성하고, 제1 폐쇄부(141)를 제외한 나머지 부분으로 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 동시에 개방하는 제1 개방부(151)를 형성하고 있다.

그리고, 상기 밸브 바디(130)는 제2 격벽(135)을 중심으로 다른 일측 구간에, 제4 밸브 홀(114)의 열림 각 및 제1 폐쇄부(141)의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부(142)를 형성하며, 제2 폐쇄부(142)를 제외한 나머지 부분으로 제4 밸브 홀(114)의 열림 각보다 크고 제1 개방부(151) 보다 작은 열림 각을 가지며 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 동시에 개방하는 제2 개방부(152)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀(111, 112, 113, 114)의 열림 각이 θ(예를 들면, 60도)일 때, 제1 폐쇄부(141)는 θ(60도)의 닫힘 각을 가지며, 제1 개방부(151)는 5θ(300도)의 열림 각을 갖고, 제2 폐쇄부(142)는 2θ(120도)의 닫힘 각을 가지며, 제2 개방부(152)는 4θ(240도)의 열림 각을 갖는다((도 14, 16, 18 참조).

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 닫힘 상태를 도시한 도면이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 차량의 운행 종료 시, 즉 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제1 밸브 홀(111)은 밸브 바디(130)의 제1 개방부(151)에 의해 개방되고, 제2 밸브 홀(112)은 제1 폐쇄부(141)에 의해 폐쇄된다. 그리고 상기 밸브 하우징(110)의 제3 밸브 홀(113)은 제2 개방부(152)에 의해 개방되고, 제4 밸브 홀(114)은 제2 폐쇄부(142)에 의해 폐쇄된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 제2 밸브 홀(112)을 제1 폐쇄부(141)를 통해 폐쇄하고, 제4 밸브 홀(114)을 제2 폐쇄부(142)을 통해 폐쇄함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)를 통해 배출되는 공기를 차단할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 제2 밸브 홀(112)을 제1 폐쇄부(141)를 통해 폐쇄하고, 제4 밸브 홀(114)을 제2 폐쇄부(142)을 통해 폐쇄함과 동시에, 제1 밸브 홀(111)을 제1 개방부(151)를 통해 개방하고, 제3 밸브 홀(113)을 제2 개방부(152)를 통해 개방할 수 있다. 이 때, 상기 밸브 하우징(110) 및 밸브 바디(130)에 있어 제1 및 제2 격벽(117, 135)의 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)은 상호 바이패스 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제3 밸브 홀(111, 113)은 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)을 통하여 바이패스 라인(161)을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 공기 공급 경로(3)를 통해 스택(1)의 공기 유입부(5)로 유입되며 공기 배출부(7)로부터 공기 배출 경로(9)를 통해 배출되는 공기를 차단한 상태에서, 공기 공급 경로(3)를 통해 공급되는 공기를 바이패스 라인(161)을 통해 외부(예를 들면, 배기 계통)로 배출할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기 바이패스 라인(161)을 통해 공기를 배기 계통으로 바이패스 배출함에 따라, 그 배기 계통으로 배출되는 배기공기 중의 수소 농도를 저감시킬 수 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 열림 상태를 도시한 도면이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전(정상 운전) 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)은 제1 개방부(151)에 의해 동시에 개방되고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)은 제2 개방부(152)에 의해 동시에 개방된다. 이 때, 제1 및 제2 바이패스 홀(115, 133)은 제1 및 제2 격벽(117, 135)에 의해 폐쇄된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 제1 개방부(151)를 통해 동시에 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 제2 개방부(152)를 통해 동시에 개방함으로써, 스택(1)의 공기 유입부(5)로 공기를 유입할 수 있고, 공기 배출부(7)를 통해 유출되는 공기를 배출할 수 있다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치의 압력 조절 상태를 도시한 도면이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 제1 및 제2 밸브 홀(111, 112)을 제1 개방부(151)를 통해 동시에 개방하고, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 제2 개방부(152)를 통해 동시에 개방 상태에서, 제3 및 제4 밸브 홀(113, 114)을 통하여 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에서는 연료전지 시스템의 운전 시, 액추에이터(A)를 통한 밸브 바디(130)의 회전에 의하여, 밸브 하우징(110)의 제3 밸브 홀(113)을 밸브 바디(130)의 제2 폐쇄부(142)를 통해 일부 폐쇄한다.

여기서, 상기 제2 폐쇄부(142)는 제4 밸브 홀(114)의 열림 각 및 제1 폐쇄부(141)의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각(예를 들면 120도)을 가지므로, 밸브 바디(130)가 액추에이터(A)에 의해 설정된 각도로 회전함에 따라, 제3 밸브 홀(113)의 일부를 폐쇄할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 장치(200)의 나머지 구성 및 작용 효과는 전기 실시 예에서와 같으므로, 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 연료전지 스택
3: 공기 공급 경로
5: 공기 유입부
7: 공기 배출부
9: 공기 배출 경로
10, 110: 밸브 하우징
11, 12, 13, 14, 111, 112, 113, 114: 제1 내지 제4 밸브 홀
30, 130: 밸브 바디
31: 격벽
41, 42, 43, 44: 제1 내지 제4 폐쇄부
51, 52, 53, 54: 제1 내지 제4 개방부
115: 제1 바이패스 홀
117: 제1 격벽
133: 제2 바이패스 홀
135: 제2 격벽
141: 제1 폐쇄부
142: 제2 폐쇄부
151: 제1 개방부
152: 제2 개방부
161: 바이패스 라인
100, 200: 밸브 장치
A: 액추에이터

Claims

연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 밸브 장치로서,
공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 가지며, 한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되는 밸브 하우징; 및
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심이 격벽에 의해 폐쇄되며, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개폐하고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개폐하는 밸브 바디;
를 포함하는 밸브 장치.
제1 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시, 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제1 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 및 제2 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제1 및 제2 개방부를 형성하며,
상기 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제3 폐쇄부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제4 폐쇄부와, 상기 제3 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 열림 각을 가진 제3 개방부와, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 큰 열림 각을 가진 제4 개방부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제3 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 및 제2 폐쇄부에 의해 각각 폐쇄되고,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 폐쇄부에 의해 폐쇄되며, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제4 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되며,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제3 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제4 개방부에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제5 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제4 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때,
상기 제1 및 제2 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 및 제2 개방부는 2θ의 열림 각을 갖고,
상기 제3 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제4 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 갖고,
상기 제3 개방부는 θ의 열림 각을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 구성되는 밸브 장치로서,
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 구비되고, 내부 중심에 제1 바이패스 홀을 가진 제1 격벽이 형성되며, 공기 공급 경로와 연결되는 제1 밸브 홀, 연료전지 스택의 공기 유입 측과 연결되는 제2 밸브 홀, 공기 배출 경로와 연결되는 제3 밸브 홀, 그리고 연료전지 스택의 공기 배출 측과 연결되는 제4 밸브 홀을 형성하는 밸브 하우징; 및
한쪽이 개방되고 다른 한쪽이 폐쇄된 원통 형상으로 상기 밸브 하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고, 내부 중심에 제2 바이패스 홀을 가지며 상기 제1 격벽과 밀착하는 제2 격벽이 형성되며, 상기 제1 내지 제4 밸브 홀을 동시에 개방하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 폐쇄하고, 상기 제1 및 제3 밸브 홀을 동시에 개방하고 상기 제2 및 제4 밸브 홀을 동시에 폐쇄하며 상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 개방하는 밸브 바디;
를 포함하는 밸브 장치.
제8 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 개방 시, 상기 제3 밸브 홀을 일부 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 밸브 바디.
제8 항에 있어서,
상기 밸브 바디는,
상기 제2 격벽을 중심으로 일측 구간에, 상기 제2 밸브 홀의 열림 각에 상응하는 닫힘 각을 가진 제1 폐쇄부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 홀을 동시에 개방하는 제1 개방부를 형성하며,
상기 제2 격벽을 중심으로 다른 일측 구간에, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각 및 상기 제1 폐쇄부의 닫힘 각보다 큰 닫힘 각을 가진 제2 폐쇄부를 형성하며, 상기 제4 밸브 홀의 열림 각보다 크고 상기 제1 개방부 보다 작은 열림 각을 가지며 상기 제3 및 제4 밸브 홀을 동시에 개방하는 제2 개방부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제10 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 정지 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 개방되고, 상기 제2 밸브 홀은 상기 제1 폐쇄부에 의해 폐쇄되며,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 개방되고, 상기 제4 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 폐쇄되며,
상기 제1 및 제2 격벽의 상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상호 바이패스 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제1 및 제3 밸브 홀은,
상기 제1 및 제2 바이패스 홀을 통하여 바이패스 라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제11 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제1 및 제2 밸브 홀은 상기 제1 개방부에 의해 동시에 개방되고, 상기 제3 및 제4 밸브 홀은 상기 제2 개방부에 의해 동시에 개방되며,
상기 제1 및 제2 바이패스 홀은 상기 제1 및 제2 격벽에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제13 항에 있어서,
상기 연료전지 시스템의 운전 시, 외부로 배출되는 공기의 압력을 조절하기 위해, 상기 밸브 바디의 회전에 의하여,
상기 제3 밸브 홀은 상기 제2 폐쇄부에 의해 일부 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 밸브 홀의 열림 각이 θ일 때,
상기 제1 폐쇄부는 θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제1 개방부는 5θ의 열림 각을 갖고,
상기 제2 폐쇄부는 2θ의 닫힘 각을 가지며, 상기 제2 개방부는 4θ의 열림 각을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.