KR20210115850A - 수소 공급 시스템 및 이에 사용되는 유량조절밸브 - Google Patents

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정명주
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Abstract

본 발명은 수소 공급 시스템에 관한 것으로, 연료전지 차량에 마련되는 제1수소탱크; 연료전지 차량에 마련되며, 제1수소탱크와 개별적으로 수소를 저장하는 제2수소탱크; 연료전지 차량에 마련되며, 제1수소탱크 및 제2수소탱크와 연결되는 매니폴드; 연료전지 차량에 구비되는 연료전지 스택과 매니폴드를 연결하는 수소공급라인; 및 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 제1수소탱크 및 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브;를 포함하는 것에 의하여, 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

수소 공급 시스템 및 이에 사용되는 유량조절밸브{SYSTEM FOR SUPPLYING HYDROGEN AND FLOW CONTROL VALVE USING THE SAME}
본 발명은 수소 공급 시스템 및 이에 사용되는 유량조절밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 수소 공급 시스템 및 이에 사용되는 유량조절밸브에 관한 것이다.
연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)은 연료전지 스택에서 산소와 수소의 전기 화학적인 반응으로 전기에너지를 생산하여 동력원으로 사용한다.
연료전지 차량은 연료와 공기를 외부에서 공급하여 전지의 용량에 관계없이 계속 발전할 수 있어, 효율이 높고 오염물질이 거의 배출되지 않는 이점으로 인해, 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
연료전지 차량에는 복수개의 수소탱크(예를 들어, 3개의 수소탱크)가 마련되고, 수소탱크에는 수소 저장 시스템의 수소 충전 라인을 따라 수소가 저장된다. 수소탱크에 저장된 수소는 수소 공급 라인을 따라 레귤레이터를 통해 감압된 후 연료전지 스택으로 공급되어 전기에너지를 생성하는데 사용된다.
한편, 복수개의 수소탱크 간의 압력 차이가 일정 이상 커지면, 연료전지 차량의 시동 오프(OFF)시 수소탱크의 압력을 유지시켜 주는 고압수소밸브(예를 들어, 솔레노이드밸브)의 기밀 성능이 약화되고, 수소 누설 위험성이 증가하는 문제점이 있고, 연료전지 차량의 재시동에는 복수개의 수소탱크 간의 차압에 의한 고압수소밸브의 채터링(chattering) 현상에 의해 이상 작동 소음이 발생하는 문제점이 있으므로, 각 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화할 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 각 수소탱크에 연결되는 배관의 길이 차이에 의해 수소탱크 간의 차압이 발생되고, 주행풍 및 햇빛 등에 의한 수소탱크 간의 내부 온도 편차에 의해 각 수소탱크 간의 압력 차이가 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명에 따른 실시예는 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 수소 공급 시스템 및 이에 사용되는 유량조절밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 실시예는 수소탱크 간의 압력 차이에 대응하여 각 수소탱크로부터 공급되는 수소 공급 유량을 가변시켜 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 기밀성을 향상시키고, 수소 누설 위험성을 낮출 수 있으며, 차압에 의한 밸브의 채터링 현상을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수소 공급 시스템은, 연료전지 차량에 마련되는 제1수소탱크; 연료전지 차량에 마련되며, 제1수소탱크와 개별적으로 수소를 저장하는 제2수소탱크; 연료전지 차량에 마련되며, 제1수소탱크 및 제2수소탱크와 연결되는 매니폴드; 연료전지 차량에 구비되는 연료전지 스택과 매니폴드를 연결하는 수소공급라인; 및 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 제1수소탱크 및 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브;를 포함한다.
이는, 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
즉, 복수개의 수소탱크 간의 압력 차이가 일정 이상 커지면, 수소탱크의 압력을 유지시켜 주는 고압수소밸브의 기밀 성능이 약화되고, 수소 누설 위험성이 증가하며, 고압수소밸브의 채터링(chattering) 현상에 의해 이상 작동 소음이 발생하는 문제점이 있으므로, 각 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화할 수 있어야 한다. 그러나, 기존에는 각 수소탱크에 연결되는 배관의 길이 차이에 의해 수소탱크 간의 차압이 발생되고, 주행풍 및 햇빛 등에 의한 수소탱크 간의 내부 온도 편차에 의해 각 수소탱크 간의 압력 차이가 발생하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 제1수소탱크 및 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량이 조절되도록 하는 것에 의하여, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이는, 수소탱크로부터 배출되는 수소의 유량을 조절하면 수소탱크의 압력을 조절할 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 제1수소탱크의 압력이 제1압력이고, 제2수소탱크의 압력이 상기 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면, 제1수소탱크로부터 배출되는 수소의 유량을 증가시킴으로써 제1수소탱크의 압력을 낮출 수 있으므로, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차를 최소화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 제1수소탱크로부터 매니폴드로 공급되는 수소의 유량만을 조절하거나, 제1수소탱크와 제2수소탱크로부터 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 모두 조절하거나, 제2수소탱크로부터 매니폴드로 공급되는 수소의 유량만을 조절하는 것이 가능하다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유량조절밸브가 제1수소탱크와 제3수소탱크의 압력차 또는, 제2수소탱크와 제3수소탱크의 압력차에 대응하여 복수개의 수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 것도 가능하다.
유량조절밸브는 수소탱크에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다.
바람직하게, 유량조절밸브는 매니폴드에 마련될 수 있다. 다르게는 유량조절밸브를 제1수소탱크와 매니폴드를 연결하는 제1연결라인, 및 제2수소탱크와 매니폴드를 연결하는 제2연결라인 중 적어도 어느 하나에 마련하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유량조절밸브는, 제1수소탱크 및 제2수소탱크와 연통되는 작동챔버가 형성된 챔버하우징, 제1수소탱크와 연결되는 제1공급유로가 형성된 제1밸브하우징, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 작동챔버의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재, 및 피스톤부재의 일단에 연결되며 제1밸브하우징의 내부에서 피스톤부재에 의해 이동하며 제1공급유로의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재를 포함한다.
바람직하게, 챔버하우징의 작동챔버는 피스톤부재에 의해 제1공간과 제2공간으로 구획되고, 제1수소탱크는 제1공간에 연통되고, 제2수소탱크는 제2공간에 연통될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수소 공급 시스템은 챔버하우징에 대한 피스톤부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유량조절밸브는, 제2수소탱크와 연결되는 제2공급유로가 형성된 제2밸브하우징, 및 피스톤부재의 다른 일단에 연결되며 제2밸브하우징의 내부에서 피스톤부재에 의해 이동하며 제2공급유로의 개도율을 조절하는 제2밸브부재를 포함할 수 있다.
이는, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력 차이에 대응하여, 제1수소탱크로부터 배출(매니폴드로 공급)되는 수소의 유량과, 제2수소탱크로부터 배출(매니폴드로 공급)되는 수소의 유량을 동시에 조절하기 위함이다.
이와 같이, 제1수소탱크와 제2수소탱크로부터 배출되는 수소의 유량을 동시에 조절하는 것에 의하여, 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력 편차를 보다 빠르고 정확하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 제1수소탱크의 압력이 제1압력이고, 제2수소탱크의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면, 제1밸브부재는 제1공급유로를 개방시키는 제1방향으로 이동하고, 제1수소탱크에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량이 증가한다.
더욱 바람직하게, 제1밸브부재가 제1방향으로 이동함과 동시에, 제2밸브부재는 제2공급유로를 차단하는 제1방향으로 이동하고, 제2수소탱크에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량이 감소한다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 제1수소탱크 및 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브는, 제1수소탱크 및 제2수소탱크와 연통되는 작동챔버가 형성된 챔버하우징; 제1수소탱크와 연결되는 제1공급유로가 형성된 제1밸브하우징; 제1수소탱크와 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 작동챔버의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재; 및 피스톤부재의 일단에 연결되며, 제1밸브하우징의 내부에서 피스톤부재에 의해 이동하며 제1공급유로의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 작동챔버는 피스톤부재에 의해 제1공간과 제2공간으로 구획되고, 제1수소탱크는 제1공간에 연통되고, 제2수소탱크는 제2공간에 연통된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 챔버하우징에 대한 피스톤부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2수소탱크와 연결되는 제2공급유로가 형성된 제2밸브하우징; 및 피스톤부재의 다른 일단에 연결되며, 제2밸브하우징의 내부에서 피스톤부재에 의해 이동하며 제2공급유로의 개도율을 조절하는 제2밸브부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1수소탱크의 압력이 제1압력이고, 제2수소탱크의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면, 제1밸브부재는 제1공급유로를 개방시키는 제1방향으로 이동하고, 제1수소탱크에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량이 증가한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1밸브부재가 제1방향으로 이동함과 동시에, 제2밸브부재는 제2공급유로를 차단하는 제2방향으로 이동하고, 제2수소탱크에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량이 감소한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 수소탱크 간의 압력 차이에 대응하여 각 수소탱크로부터 공급되는 수소 공급 유량을 가변시켜 수소탱크 간의 압력 차이를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기밀성을 향상시키고, 수소 누설 위험성을 낮출 수 있으며, 차압에 의한 밸브의 채터링 현상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템으로서, 유량조절밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템으로서, 유량조절밸브의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템으로서, 유량조절밸브의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템(10)은, 연료전지 차량(20)에 마련되는 제1수소탱크(210); 연료전지 차량(20)에 마련되며, 제1수소탱크(210)와 개별적으로 수소를 저장하는 제2수소탱크(220); 연료전지 차량(20)에 마련되며, 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220)와 연결되는 매니폴드(300); 연료전지 차량(20)에 구비되는 연료전지 스택과 매니폴드(300)를 연결하는 수소공급라인(24); 및 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220) 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브(700);를 포함한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템(10)은 연료전지 차량(20)(예를 들어, 승용차 또는 상용차)에 수소를 공급하기 위해 적용될 수 있으며, 수소 공급 시스템(10)이 적용되는 피대상체의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
연료전지 차량(20)에는 수소를 공급하는 충전노즐(102)이 연결되는 리셉터클(100)이 마련될 수 있다.
리셉터클(100)로서는 충전노즐(102)과 통상의 결합 구조(예를 들어, 암수 결합 구조)으로 연결(결합)될 수 있는 다양한 리셉터클(100)이 사용될 수 있으며, 리셉터클(100)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
또한, 연료전지 차량(20)에는 수소가 저장되는 복수개의 수소탱크(210,220,230)가 마련되고, 매니폴드(300)는 수소탱크(210,220,230)에 공통적으로 연결된다.
일 예로, 연료전지 차량(20)에는 제1수소탱크(210), 제2수소탱크(220), 및 제3수소탱크(230)가 마련될 수 있으며, 매니폴드(300)는 복수개의 수소탱크(210,220,230)와 공통적으로 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료전지 차량(20)에 4개 이상 또는 2개 이하의 수소탱크가 마련될 수 있으며, 수소탱크의 개수 및 배열 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
매니폴드(300)는 수소의 유동 경로를 분기 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 매니폴드(300)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 매니폴드(300)에는 수소공급라인(24)과 연결되는 제1포트(미도시), 복수개의 수소탱크(210,220,230)와 연결되는 제2포트(미도시) 내지 제4포트(미도시), 및 수소충전라인(22)과 연결되는 제5포트(미도시)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1수소탱크(210)는 제1연결라인(212)에 의해 매니폴드(300)에 연결되고, 제2수소탱크(220)는 제2연결라인(222)에 의해 매니폴드(300)에 연결되고, 제3수소탱크(230)는 제3연결라인(232)에 의해 매니폴드(300)에 연결될 수 있다.
수소 공급 시스템(10)은, 리셉터클(100)과 매니폴드(300)를 연결하는 수소충전라인(22)을 포함할 수 있다. 충전노즐(102)을 통해 리셉터클(100)에 공급된 수소는 수소충전라인(22)과 매니폴드(300)를 거쳐 각 수소탱크(210,220,230)에 충전된다.
또한, 수소 공급 시스템(10)은, 연료전지 차량(20)에 구비되는 연료전지 스택(600)과 매니폴드(300)를 연결하는 수소공급라인(24)을 포함한다.
수소공급라인(24)은 수소탱크(210,220,230)에 저장된 수소를 연료전지 스택(600)으로 공급하기 위해 마련된다.
보다 구체적으로, 수소공급라인(24)은 연료전지 차량(20)에 구비되는 연료전지 스택(600)과 매니폴드(300)를 연결하도록 구성되며, 수소탱크(210,220,230)에 저장된 수소는 매니폴드(300) 및 수소공급라인(24)을 거쳐 연료전지 스택(600)에 공급된다.
참고로, 연료전지 스택(600)은, 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 연료전지 스택(600)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(미도시), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(미도시), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구(미도시), 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)(미도시)을 포함한다.
보다 구체적으로, 연료전지 스택(600)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급된다.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다.
캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.
또한, 수소공급라인(24) 상에는 연료전지 스택(600)으로 공급되는 수소를 감압하는 레귤레이터(400), 및 연료전지 스택(600)으로 공급되는 수소의 공급량을 조절하는 수소공급장치(FPS : Fuel Processing System)(500)가 마련된다.
보다 구체적으로, 레귤레이터(400)는 매니폴드(300)와 연료전지 스택(600)의 사이에 배치되도록 수소공급라인(24)에 연결되고, 수소공급라인(24)을 따라 공급되는 고압(예를 들어, 700bar)의 수소는 레귤레이터(400)를 통과함에 따라 감압(예를 들어, 16bar)된 상태로 연료전지 스택(600)으로 공급될 수 있다.
수소공급장치(500)는 레귤레이터(400)와 연료전지 스택(600)의 사이에 배치되도록 수소공급라인(24)에 연결되고, 연료전지 스택(600)으로 공급되는 수소의 공급량을 조절한다. 또한, 연료전지 스택(600)으로의 수소 공급은 수소공급장치(500)에 의해 선택적으로 허용 또는 차단될 수 있다.
유량조절밸브(700)는 복수개의 수소탱크 간의 압력차에 대응하여 각 수소탱크에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절하기 위해 마련된다.
일 예로, 유량조절밸브(700)는 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220) 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절하기 위해 마련될 수 있다.
이하에서는 유량조절밸브(700)가 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 제1수소탱크(210)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 예를 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유량조절밸브(700)가 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 모두 조절하거나, 제2수소탱크(220)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량만을 단독적으로 조절하는 것도 가능하다. 다르게는, 유량조절밸브(700)가 제1수소탱크(210)와 제3수소탱크(230)의 압력차 또는, 제2수소탱크(220)와 제3수소탱크(230)의 압력차에 대응하여 복수개의 수소탱크 중 적어도 어느 하나(예를 들어, 제3수소탱크)에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 것도 가능하다.
이는, 수소탱크로부터 배출되는 수소의 유량(매니폴드로 공급되는 수소의 유량)을 조절하면 수소탱크의 압력을 조절할 수 있다는 것에 기인한 것이다. 예를 들어, 제1수소탱크(210)의 압력이 제1압력이고, 제2수소탱크(220)의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면, 제1수소탱크(210)로부터 배출(매니폴드로 공급)되는 수소의 유량을 증가시키는 것에 의하여, 제1수소탱크(210)의 압력을 낮출 수 있으므로, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차를 최소화할 수 있다. 다르게는, 제2수소탱크(220)로부터 배출되는 수소의 유량을 감소시켜 제2수소탱크(220)의 압력 저하를 늦추도록 하는 것에 의하여, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력 편차를 최소화하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 복수개의 수소탱크 간의 압력차를 최소화하는 것에 의하여, 각 수소탱크 간의 압력 편차에 따른 고압수소밸브의 기밀 성능 약화 및 수소 누설 위험성 증가를 억제하고, 고압수소밸브의 채터링 현상에 의한 작동 소음의 발생을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
유량조절밸브(700)는 수소탱크에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량을 조절 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 유량조절밸브(700)의 구조 및 작동 방식은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 유량조절밸브(700)는 매니폴드(300)의 내부(또는 외부)에 마련될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유량조절밸브(700)는, 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220)와 연통되는 작동챔버(712)가 형성된 챔버하우징(710), 제1수소탱크(210)와 연결되는 제1공급유로(722)가 형성된 제1밸브하우징(720), 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 작동챔버(712)의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재(730), 및 피스톤부재(730)의 일단에 연결되며 제1밸브하우징(720)의 내부에서 피스톤부재(730)에 의해 이동하며 제1공급유로(722)의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재(740)를 포함한다.
챔버하우징(710)은 내부에 작동챔버(712)가 형성된 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 챔버하우징(710)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 챔버하우징(710)의 작동챔버(712)는 피스톤부재(730)에 의해 제1공간(712a)과 제2공간(712b)으로 구획될 수 있으며, 제1수소탱크(210)는 제1공간(712a)에 연통되고, 제2수소탱크(220)는 제2공간(712b)에 연통된다.
일 예로, 제1수소탱크(210)에 연결되는 제1연통라인(211)은 제1공간(712a)과 연통되게 챔버하우징(710)의 일측(예를 들어, 도 2 기준으로 피스톤부재의 하부)에 연결될 수 있고, 제2수소탱크(220)에 연결되는 제2연통라인(221)은 제2공간(712b)과 연통되게 챔버하우징(710)의 다른 일측(예를 들어, 도 2 기준으로 피스톤부재의 상부)에 연결될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서 제1공간(712a)과 제2공간(712b)은 챔버하우징(710)에 대한 피스톤부재(730)의 이동에 대응하여 체적이 가변되는 공간으로 정의될 수 있다.
피스톤부재(730)는 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 작동챔버(712)의 내부에서 직선 이동하도록 마련된다.
일 예로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 피스톤부재(730)는 작동챔버(712)의 내부에 상하 방향을 따라 직선 이동 가능하게 마련될 수 있으며, 피스톤부재(730)를 기준으로 피스톤부재(730)의 상부에는 제1공간(712a)이 정의되고, 피스톤부재(730)의 하부에는 제2공간(712b)이 정의될 수 있다.
예를 들어, 제1수소탱크(210)의 압력이 제1압력(P1)이고, 제2수소탱크(220)의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력(P2)이 되면, 제1공간(712a)의 압력(P1)이 제2공간(712b)의 압력(P2)보다 높아지게 되므로, 피스톤부재(730)는 상부 방향으로 이동한다. 이와 반대로, 제1수소탱크(210)의 압력보다 제2수소탱크(220)의 압력이 높아지면, 제2공간(712b)의 압력이 제1공간(712a)의 압력보다 높아지게 되므로, 피스톤부재(730)는 하부 방향으로 이동한다.
제1밸브하우징(720)은 제1수소탱크(210)와 연결되는 제1공급유로(722)를 구비하며, 챔버하우징(710)에 인접하게 마련될 수 있다.
제1공급유로(722)는 제1밸브부재(740)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제1공급유로(722)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1공급유로(722)는 상하 방향으로 직선 이동하는 제1밸브부재(740)에 의해 선택적으로 개폐되거나 개도율이 조절될 수 있다.
제1밸브부재(740)는 피스톤부재(730)의 일단에 연결되며, 피스톤부재(730)의 직선 이동에 대응하여 제1밸브하우징(720)의 내부에서 직선 이동하며, 제1공급유로(722)의 개도율(opening ratio)을 조절하도록 마련된다.
여기서, 제1공급유로(722)의 개도율을 조절한다 함은, 제1공급유로(722)가 개방되는 정도(제1공급유로의 단면적)를 조절하는 것으로 정의되며, 제1공급유로(722)의 개도율을 조절함으로써, 제1공급유로(722)를 통과하는 수소의 유량을 조절할 수 있다.
일 예로, 도 2를 참조하면, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력이 동일(또는 유사)한 조건에서는, 제1밸브부재(740)가 미리 정해진 제1개도율로 제1공급유로(722)를 개방할 수 있다. 제1공급유로(722)가 제1개도율로 개방되면, 제1수소탱크(210)에 저장된 수소는 미리 정해진 유량(Q1)으로 매니폴드(300)에 공급될 수 있다.
반면, 도 3을 참조하면, 제1수소탱크(210)의 압력(P1)이 제2수소탱크(220)의 압력(P2)보다 커지면, 피스톤부재(730)가 상부 방향으로 이동함에 따라, 피스톤부재(730)에 연결된 제1밸브부재(740)는 제1개도율보다 큰 제2개도율로 제1공급유로(722)를 개방한다. 제1공급유로(722)가 제2개도율로 개방된 상태에서는 제1공급유로(722)가 제1개도율로 개방된 상태보다 매니폴드(300)에 공급되는 수소의 유량(Q2)이 증가(Q2 〉Q1)할 수 있다.
이와 같이, 제1수소탱크(210)의 압력(P1)이 제2수소탱크(220)의 압력(P2) 보다 높아지면, 제1수소탱크(210)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량이 증가되도록 하는 것에 의하여, 제1수소탱크(210)의 수소 사용량을 제2수소탱크(220)의 수소 사용량보다 증가시킬 수 있으므로, 제1수소탱크(210)의 압력을 제2수소탱크(220)의 압력에 대응되게 낮추는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수소 공급 시스템(10)은 챔버하우징(710)에 대한 피스톤부재(730)의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재(750)를 포함할 수 있다.
스프링부재(750)로서는 피스톤부재(730)의 직선 이동을 탄성적으로 지지 가능한 통상의 탄성부재가 사용될 수 있으며, 스프링부재(750)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력이 동일(또는 유사)한 조건에서, 스프링부재(750)는 제1밸브부재(740)가 미리 정해진 제1개도율로 제1공급유로(722)를 개방하는 위치로 이동하도록 탄성력을 제공할 수 있다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 유량조절밸브(700)가 매니폴드(300)의 내부에 장착되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 유량조절밸브(700)는 제1연결라인(212) 및 제2연결라인(222)(또는 제3연결라인) 중 적어도 어느 하나에 장착될 수 있으며, 제1연결라인(212) 및 제2연결라인(222)을 따라 공급되는 수소의 유량을 조절할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수소 공급 시스템으로서, 유량조절밸브의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 유량조절밸브(700)는, 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220)와 연통되는 작동챔버(712)가 형성된 챔버하우징(710), 제1수소탱크(210)와 연결되는 제1공급유로(722)가 형성된 제1밸브하우징(720), 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 작동챔버(712)의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재(730), 피스톤부재(730)의 일단에 연결되며 제1밸브하우징(720)의 내부에서 피스톤부재(730)에 의해 이동하며 제1공급유로(722)의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재(740), 제2수소탱크(220)와 연결되는 제2공급유로(722')가 형성된 제2밸브하우징(720'), 및 피스톤부재(730)의 다른 일단에 연결되며 제2밸브하우징(720')의 내부에서 피스톤부재(730)에 의해 이동하며 제2공급유로(722')의 개도율을 조절하는 제2밸브부재(740')를 포함할 수 있다.
이는, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력 차이에 대응하여, 제1수소탱크(210)로부터 배출(매니폴드로 공급)되는 수소의 유량과, 제2수소탱크(220)로부터 배출(매니폴드로 공급)되는 수소의 유량을 동시에 조절하기 위함이다.
이와 같이, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)로부터 배출되는 수소의 유량을 동시에 조절하는 것에 의하여, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력 편차를 보다 빠르고 정확하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
챔버하우징(710)의 작동챔버(712)는 피스톤부재(730)에 의해 제1공간(712a)과 제2공간(712b)으로 구획될 수 있으며, 제1수소탱크(210)는 제1공간(712a)에 연통되고, 제2수소탱크(220)는 제2공간(712b)에 연통될 수 있다.
피스톤부재(730)는 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력차에 대응하여 작동챔버(712)의 내부에서 직선 이동하도록 마련된다.
일 예로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 피스톤부재(730)는 작동챔버(712)의 내부에 좌우 방향을 따라 직선 이동 가능하게 마련될 수 있으며, 피스톤부재(730)를 기준으로 피스톤부재(730)의 좌측에는 제1공간(712a)이 정의되고, 피스톤부재(730)의 우측에는 제2공간(712b)이 정의될 수 있다.
예를 들어, 제1수소탱크(210)의 압력이 제1압력(P1)이고, 제2수소탱크(220)의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력(P2)이 되면, 제1공간(712a)의 압력(P1)이 제2공간(712b)의 압력(P2)보다 높아지게 되므로, 피스톤부재(730)는 우측 방향(도 5 기준)으로 이동한다. 이와 반대로, 제1수소탱크(210)의 압력보다 제2수소탱크(220)의 압력이 높아지면, 제2공간(712b)의 압력이 제1공간(712a)의 압력보다 높아지게 되므로, 피스톤부재(730)는 좌측 방향으로 이동한다.
바람직하게, 작동챔버(712)의 내부에는 복수개(예를 들어, 2개)의 피스톤부재(730)가 서로 연동 가능하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 복수개의 피스톤부재(730)가 작동챔버(712)의 내부에서 동시에 직선 이동하도록 하는 것에 의하여 피스톤부재(730)의 배치 상태를 안정적으로 유지하고 작동 안정성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제1밸브하우징(720)은 제1수소탱크(210)와 연결되는 제1공급유로(722)를 구비하며, 챔버하우징(710)의 일측부(예를 들어, 좌측)에 인접하게 마련될 수 있다.
제1공급유로(722)는 제1밸브부재(740)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제1공급유로(722)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1공급유로(722)는 좌우 방향으로 직선 이동하는 제1밸브부재(740)에 의해 선택적으로 개폐되거나 개도율이 조절될 수 있다.
제1밸브부재(740)는 피스톤부재(730)의 일단에 연결되며, 피스톤부재(730)의 직선 이동에 대응하여 제1밸브하우징(720)의 내부에서 직선 이동하며, 제1공급유로(722)의 개도율(opening ratio)을 조절하도록 마련된다.
제2밸브하우징(720')은 제2수소탱크(220)와 연결되는 제2공급유로(722')를 구비하며, 챔버하우징(710)의 다른 일측부(예를 들어, 우측)에 인접하게 마련될 수 있다.
제2공급유로(722')는 제2밸브부재(740')에 의해 선택적으로 개폐될 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제2공급유로(722')의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2공급유로(722')는 좌우 방향으로 직선 이동하는 제2밸브부재(740')에 의해 선택적으로 개폐되거나 개도율이 조절될 수 있다.
제2밸브부재(740')는 피스톤부재(730)의 일단에 연결되며, 피스톤부재(730)의 직선 이동에 대응하여 제2밸브하우징(720')의 내부에서 직선 이동하며, 제2공급유로(722')의 개도율을 조절하도록 마련된다.
바람직하게, 제1수소탱크(210)의 압력이 제1압력이고, 제2수소탱크(220)의 압력이 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면, 제1밸브부재(740)는 제1공급유로(722)를 개방시키는 제1방향으로 이동하고, 제1수소탱크(210)에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량이 증가한다. 더욱 바람직하게, 제1밸브부재(740)가 제1방향으로 이동함과 동시에, 제2밸브부재(740')는 제2공급유로(722')를 차단하는 제1방향으로 이동하고, 제2수소탱크(220)에서 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량이 감소한다.
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력이 동일(또는 유사)한 조건에서는, 제1밸브부재(740) 및 제2밸브부재(740')가 각각 미리 정해진 제1개도율로 제1공급유로(722) 및 제2공급유로(722')를 개방할 수 있다. 제1공급유로(722) 및 제2공급유로(722')가 제1개도율로 개방되면, 제1수소탱크(210) 및 제2수소탱크(220)에 저장된 수소는 미리 정해진 유량으로 매니폴드(300)에 공급될 수 있다.
반면, 도 5를 참조하면, 제1수소탱크(210)의 압력(P1)이 제2수소탱크(220)의 압력(P2)보다 커지면, 피스톤부재(730)가 우측 방향(제1방향)으로 이동함에 따라, 제1밸브부재(740)는 제1개도율보다 큰 제2개도율로 제1공급유로(722)를 개방하고, 제2밸브부재(740')는 제1개도율보다 작은 제3개도율로 제2공급유로(722')를 개방한다.
제1공급유로(722)가 제2개도율로 개방되고, 제2공급유로(722')가 제3개도율(제3개도율〈 제2개도율)된 상태에서는, 제1공급유로(722)를 통해 매니폴드(300)에 공급되는 수소의 유량(Q2)은 증가하고, 제2공급유로(722')를 통해 매니폴드(300)에 공급되는 수소의 유량(Q1)이 감소할 수 있다.
이와 같이, 제1수소탱크(210)의 압력(P1)이 제2수소탱크(220)의 압력(P2)보다 높아지면, 제1수소탱크(210)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량이 증가되도록 함과 동시에, 제2수소탱크(220)로부터 매니폴드(300)로 공급되는 수소의 유량이 감소되도록 하는 것에 의하여, 제1수소탱크(210)의 수소 사용량을 증가시키면서 제2수소탱크(220)의 수소 사용량을 감소시킬 수 있으므로, 제1수소탱크(210)와 제2수소탱크(220)의 압력 편차를 보다 빠르게 해소하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 수소 공급 시스템
20 : 연료전지 차량
22 : 수소충전라인
24 : 수소공급라인
100 : 리셉터클
102 : 충전노즐
210 : 제1수소탱크
211 : 제1연통라인
212 : 제1연결라인
220 : 제2수소탱크
221 : 제2연통라인
222 : 제2연결라인
230 : 제3수소탱크
232 : 제3연결라인
300 : 매니폴드
400 : 레귤레이터
500 : 수소공급장치
600 : 연료전지 스택
700 : 유량조절밸브
710 : 챔버하우징
712 : 작동챔버
712a : 제1공간
712b : 제2공간
720 : 제1밸브하우징
720' : 제2밸브하우징
722 : 제1공급유로
722' : 제2공급유로
730 : 피스톤부재
740 : 제1밸브부재
740' : 제2밸브부재
750 : 스프링부재

Claims (15)

  1. 연료전지 차량에 마련되는 제1수소탱크;
    상기 연료전지 차량에 마련되며, 상기 제1수소탱크와 개별적으로 수소를 저장하는 제2수소탱크;
    상기 연료전지 차량에 마련되며, 상기 제1수소탱크 및 상기 제2수소탱크와 연결되는 매니폴드;
    상기 연료전지 차량에 구비되는 연료전지 스택과 상기 매니폴드를 연결하는 수소공급라인; 및
    상기 제1수소탱크와 상기 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 상기 제1수소탱크 및 상기 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 상기 매니폴드로 공급되는 상기 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브;
    를 포함하는 수소 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절밸브는,
    상기 제1수소탱크 및 상기 제2수소탱크와 연통되는 작동챔버가 형성된 챔버하우징;
    상기 제1수소탱크와 연결되는 제1공급유로가 형성된 제1밸브하우징;
    상기 제1수소탱크와 상기 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 상기 작동챔버의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재; 및
    상기 피스톤부재의 일단에 연결되며, 상기 제1밸브하우징의 내부에서 상기 피스톤부재에 의해 이동하며 상기 제1공급유로의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재;
    를 포함하는 수소 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 작동챔버는 상기 피스톤부재에 의해 제1공간과 제2공간으로 구획되고,
    상기 제1수소탱크는 상기 제1공간에 연통되고, 상기 제2수소탱크는 상기 제2공간에 연통되는 수소 공급 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 챔버하우징에 대한 상기 피스톤부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함하는 수소 공급 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2수소탱크와 연결되는 제2공급유로가 형성된 제2밸브하우징; 및
    상기 피스톤부재의 다른 일단에 연결되며, 상기 제2밸브하우징의 내부에서 상기 피스톤부재에 의해 이동하며 상기 제2공급유로의 개도율을 조절하는 제2밸브부재;
    를 더 포함하는 수소 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1수소탱크의 압력이 제1압력이고, 상기 제2수소탱크의 압력이 상기 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면,
    상기 제1밸브부재는 상기 제1공급유로를 개방시키는 제1방향으로 이동하고, 상기 제1수소탱크에서 상기 매니폴드로 공급되는 상기 수소의 유량이 증가하는 수소 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1밸브부재가 상기 제1방향으로 이동함과 동시에,
    상기 제2밸브부재는 상기 제2공급유로를 차단하는 상기 제1방향으로 이동하고, 상기 제2수소탱크에서 상기 매니폴드로 공급되는 상기 수소의 유량이 감소하는 수소 공급 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 유량조절밸브는 상기 매니폴드에 마련되는 수소 공급 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1수소탱크와 상기 매니폴드를 연결하는 제1연결라인, 및 상기 제2수소탱크와 상기 매니폴드를 연결하는 제2연결라인을 포함하고,
    상기 유량조절밸브는 상기 제1연결라인 및 상기 제2연결라인 중 적어도 어느 하나에 마련되는 수소 공급 시스템.
  10. 제1수소탱크 및 제2수소탱크 중 적어도 어느 하나에서 매니폴드로 공급되는 수소의 유량을 조절하는 유량조절밸브로서,
    상기 제1수소탱크 및 상기 제2수소탱크와 연통되는 작동챔버가 형성된 챔버하우징;
    상기 제1수소탱크와 연결되는 제1공급유로가 형성된 제1밸브하우징;
    상기 제1수소탱크와 상기 제2수소탱크의 압력차에 대응하여 상기 작동챔버의 내부에서 직선 이동하는 피스톤부재; 및
    상기 피스톤부재의 일단에 연결되며, 상기 제1밸브하우징의 내부에서 상기 피스톤부재에 의해 이동하며 상기 제1공급유로의 개도율(opening ratio)을 조절하는 제1밸브부재;
    를 포함하는 유량조절밸브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 작동챔버는 상기 피스톤부재에 의해 제1공간과 제2공간으로 구획되고,
    상기 제1수소탱크는 상기 제1공간에 연통되고, 상기 제2수소탱크는 상기 제2공간에 연통되는 유량조절밸브.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 챔버하우징에 대한 상기 피스톤부재의 이동을 탄성적으로 지지하는 스프링부재를 포함하는 유량조절밸브.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2수소탱크와 연결되는 제2공급유로가 형성된 제2밸브하우징; 및
    상기 피스톤부재의 다른 일단에 연결되며, 상기 제2밸브하우징의 내부에서 상기 피스톤부재에 의해 이동하며 상기 제2공급유로의 개도율을 조절하는 제2밸브부재;
    를 더 포함하는 유량조절밸브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1수소탱크의 압력이 제1압력이고, 상기 제2수소탱크의 압력이 상기 제1압력보다 낮은 제2압력이 되면,
    상기 제1밸브부재는 상기 제1공급유로를 개방시키는 제1방향으로 이동하고, 상기 제1수소탱크에서 상기 매니폴드로 공급되는 상기 수소의 유량이 증가하는 유량조절밸브.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1밸브부재가 상기 제1방향으로 이동함과 동시에,
    상기 제2밸브부재는 상기 제2공급유로를 차단하는 제2방향으로 이동하고, 상기 제2수소탱크에서 상기 매니폴드로 공급되는 상기 수소의 유량이 감소하는 유량조절밸브.
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