KR20230008701A - 2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브 - Google Patents

2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브 Download PDF

Info

Publication number
KR20230008701A
KR20230008701A KR1020227036075A KR20227036075A KR20230008701A KR 20230008701 A KR20230008701 A KR 20230008701A KR 1020227036075 A KR1020227036075 A KR 1020227036075A KR 20227036075 A KR20227036075 A KR 20227036075A KR 20230008701 A KR20230008701 A KR 20230008701A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reducing valve
pressure reducing
downstream
shutter
safety device
Prior art date
Application number
KR1020227036075A
Other languages
English (en)
Inventor
디에고 보로니
자코모 모렐리
프란체스코 몬디넬리
레나토 산툴리
다비데 페로니
Original Assignee
오엠비 살레리 에스.피.에이. - 소시에타 베네피트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오엠비 살레리 에스.피.에이. - 소시에타 베네피트 filed Critical 오엠비 살레리 에스.피.에이. - 소시에타 베네피트
Publication of KR20230008701A publication Critical patent/KR20230008701A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20Excess-flow valves
    • F16K17/22Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F16K17/30Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/0402Control of fluid pressure without auxiliary power with two or more controllers mounted in series
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G05D16/103Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger the sensing element placed between the inlet and outlet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

연료 전지 차량 시스템을 위한 감압 밸브(6)는, 유입구(24), 유출구(28), 제1 스테이지 유닛(40), 제2 스테이지 유닛(60), 및 유입구(24)와 제1 스테이지 유닛(40) 사이에 작용하는 2차 안전 디바이스(200)를 포함한다. 2차 안전 디바이스(200)는, 가스 유동이 미리 설정된 임계 유동을 초과할 때, 유입구(24)와 제1 스테이지 유닛(40) 사이의 가스 유동을 하강시키거나 정지시키도록 구성된다.

Description

2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브
[0001] 본 발명은, 자동차들, 상업용 차량들, 물품들 및 사람을 수송하기 위한 차량들과 같은 보드 차량들(board vehicles) 상의 설치를 위해 설계되는, 연료 전지 차량 시스템들(fuel cell vehicle systems)을 위한 구성요소들의 섹터(sector)에 속한다. 특히, 탱크와 연료 전지 그룹 사이의 가스, 특히, 수소의 유동을 관리하기 위한 밸브는 본 발명의 대상이다.
[0002] 공지된 바와 같이, 연료 전지 차량 시스템은 최대 350바 또는 700바의 고압 수소를 저장하기 위한 탱크, 탱크에 적용되는 다기능 밸브(종종 OTV 밸브로서 지칭됨), OTV 밸브의 하류에 있는 감압 밸브(HPR 밸브로 지칭됨), HPR 밸브의 하류에 있는 추가의 2차 밸브들, 및 마지막으로 전류를 발생시키기 위한 연료 전지 그룹을 포함한다.
[0003] 탱크에서 수소를 저장하는 상승된 압력으로 인해, HPR 밸브의 역할은 필수적이며; 실제로, 수소가 상승된 압력들로 연료 전지 그룹으로 공급된다면, 탱크는 파괴될 위험이 있다. 따라서, 고압 수소가 연료 전지 그룹에 도달하는 것을 방지하기 위해 안전 시스템들을 또한 포함하는 것이 중요하다.
[0004] 이를 위해, 오늘날 공지된 HPR 밸브들은 안전 디바이스(PRV 밸브로 불림)를 포함하며, 이 안전 디바이스는, HPR 밸브 유출구에서 임계값보다 더 큰 압력을 검출할 때, 수소의 갑작스러운 방출을 허용한다.
[0005] 본 발명의 목적은, 안전성의 레벨을 추가적으로 증가시키는 감압 밸브를 획득하는 것이다.
[0006] 이러한 목적은 제1 항에 따른 감압 밸브에 의해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 추가의 유리한 실시예들을 식별한다.
[0007] 본 발명에 따른 감압 밸브의 특징들 및 이점들은, 첨부 도면들의 도면들에 따른, 비제한적인 예로써 주어진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 HPR 밸브를 포함하는 연료 전지 차량 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 2는 정상 작동의 구성에서 감압 밸브의 단면도를 예시한다.
도 3은 2차 안전 디바이스의 활성화의 구성에서 감압 밸브의 단면도를 나타낸다.
도 4는 감압 밸브의 일부의 확대를 도시하며, 2차 안전 디바이스는 비활성화의 구성에 있으며; 그리고
도 5는 감압 밸브의 일부의 확대를 도시하며, 2차 안전 디바이스는 활성화의 구성에 있다.
[0008] 첨부 표들의 도면들을 참조로 하여, 연료 전지 차량 시스템의 예는 1로 전체적으로 표시되며, 이 연료 전지 차량 시스템은,
- 예를 들어, 최대 350바 또는 700바의 고압 수소를 저장하기 위한 탱크(2);
- 바람직하게는, 추가의 안전 기능들을 가지는 것에 부가하여, 탱크(2)에 적용되고 그리고 재충전할 때 탱크로의 가스의 유입구 및 시스템을 사용할 때 가스의 유출구를 조절하도록 구성되는 다기능 또는 OTV 밸브(4);
- OTV 밸브(4)의 하류에 배열되고, 가스가 OTV 밸브(4)를 빠져나가는 상류 값(p1)으로부터 하류 값(p2)으로 압력을 감소시키도록 구성되는 감압 밸브 또는 HPR 밸브(6);
- 바람직하게는, HPR 밸브(6)의 하류에 배열되는 추가의 2차 밸브들(8); 및
- 수소를 변환함으로써 전류를 발생시키도록 구성되는 연료 전지 그룹(10)을 포함한다.
[0009] 명확화의 이유들로, 실시예에 따른 감압 밸브는 아래에서 설명될 것이며; 그러나, 본 발명은 또한 상이한 구성을 가지는 감소 밸브들에 적용가능하다.
[0010] HPR 밸브(6)는, 예를 들어, 금속 재료, 통상적으로 알루미늄의 단일 피스로 제조된, 밸브 본체(20), 밸브 본체(20)에 배열되는 제1 스테이지 유닛 또는 고압 스테이지 유닛(40), 및 제1 스테이지 유닛(40)의 하류에 있는 밸브 본체(20)에 배열되는 제2 스테이지 유닛 또는 저압 스테이지 유닛(60)을 포함한다.
[0011] HPR 밸브(6)는 제1 스테이지 유닛(40)의 상류의 밸브 본체(20)에 적용되는 유입구(24)를 가지는 유입구 본체(22) 및 제2 스테이지 유닛(60)의 하류의 밸브 본체(20)에 적용되는 유출구(28)를 가지는 유출구 본체(26)를 더 포함한다.
[0012] 밸브 본체(20)는 보정된 유입구 통로(30), 제1 스테이지 피스톤 챔버(32), 중간 통로(34), 제2 스테이지 피스톤 챔버(36), 및 유출구 통로(38)를 갖는다.
[0013] 제1 스테이지 유닛(40)은 제1 스테이지 피스톤(42), 탄성 추력 수단(44), 전방 개스킷(46), 및 후방 개스킷(48)을 포함한다. 개스킷들(46, 48)과 협력하는 제1 스테이지 피스톤(42)은, 제1 스테이지 피스톤 챔버(32)에 미끄럼가능하게 밀봉되게 수납된다.
[0014] 제1 스테이지 피스톤(42)은 유입구 통로(30)와 중간 통로(34) 사이에서 스플리터(splitter)로서 작용하도록 구성된다.
[0015] 제2 스테이지 유닛(60)은 제2 스테이지 피스톤(62), 탄성 추력 수단(64), 전방 개스킷(66), 및 후방 개스킷(68)을 포함한다. 내부 통로(70)는 제2 스테이지 피스톤(62)의 단부들 사이에 제조된다. 개스킷들(66, 68)과 협력하는 제2 스테이지 피스톤(62)은 제2 스테이지 피스톤 챔버(36)에 미끄럼가능하게 밀봉되게 수납된다.
[0016] 제2 스테이지 피스톤(62)은 중간 통로(34)와 내부 통로(70) 또는 유출구 통로(38) 사이에서 스플리터로서 작용하도록 구성된다.
[0017] HPR 밸브의 정상 작동의 구성에서, 유입구 통로(30)에 존재하는 가스의 압력에 의한 그리고 추력 수단(44)에 의한 제1 스테이지 피스톤(42) 상에서 이루어지는 개방 작용은, 저부 격실(54)에 존재하는 가스의 압력에 의한, 제1 스테이지 피스톤(42) 상에서 이루어지는 추력 수단(44)에 의해 이루어지는 폐쇄 작용에 의해 균형이 맞춰지며; 이러한 구성에서, 제1 피스톤(42)은 유입구 통로(30)와 중간 통로(34) 사이의 통로를 분할하여, 압력 강하를 유발시킨다.
[0018] 유사하게는, 이러한 구성에서, 중간 통로(34)에 존재하는 가스의 압력에 의한 그리고 추력 수단(64)에 의한 제2 스테이지 피스톤(62) 상에 이루어지는 개방 작용은, 유출구 통로(38)에 존재하는 압력에 의한 제2 스테이지 피스톤(62) 상에 이루어지는 폐쇄 작용에 의해 균형이 맞춰지며; 이러한 구성에서, 제2 스테이지 피스톤(62)은 중간 통로(34)와 내부 통로(70) 또는 유출구 통로(38) 사이의 통로를 분할하여, 추가의 압력 강하를 유발시킨다.
[0019] HPR 밸브(6)는, 상기 유출구 통로(38)에서의 가스의 압력이 미리 정해진 임계값을 초과할 때 유출구 통로(38)로부터의 가스의 갑작스런 빠짐을 이루도록 구성되는 1차 안전 디바이스(80)를 더 포함한다.
[0020] 예를 들어, 유출구 본체(26)에는 1차 안전 디바이스(80)의 셔터(shutter)(84)에 의해 폐쇄되는 유출구 통로(38)와 연통하는 안전 통로(82)가 제공된다. 상기 1차 안전 디바이스(80)는 안전 통로(82)의 폐쇄 시에 셔터(84)를 유지시키기 위해 영구적으로 작용하도록 구성되는 추력 수단(86)을 더 포함한다.
[0021] 유출구 통로(38)에서의 가스의 압력이 미리 정해진 임계값을 초과할 때, 셔터(84)는 안전 통로(82)를 개방시키며, 그리고 가스는 상기 안전 통로(82)를 통해, 예를 들어, 추력 수단(86)의 스프링(90) 내측에서, 예를 들어 1차 안전 디바이스(80)의 셔터-도어(88) 내측에서 통과함으로써, 상기 안전 통로(82)를 통해 그리고 1차 안전 디바이스(80)의 폐쇄 본체(94)에서 이루어지는 통기 홀(92)을 통해 외측으로 갑작스럽게 빠져나간다.
[0022] 정상 작동의 구성으로부터, 예를 들어, 제1 스테이지 피스톤 또는 제2 스테이지 피스톤의 재밍(jamming)으로 인해, 유출구 통로(38)에서의 가스 압력이 미리 정해진 임계 값을 초과할 때까지, 이 가스 압력이 증가하여, 1차 안전 디바이스(80)의 활성화를 유발시키는 것이 가능하다.
[0023] 바람직하게는, 1차 안전 디바이스(80)는 가역가능한데, 왜냐하면 유출구 통로(38)에서의 가스 압력이 임계값 미만으로 복귀할 때, 셔터(84)는 안전 통로(82)를 다시 폐쇄하며, 그리고 HPR 밸브(6)는, 조건들이 올바르다면 정상 작동으로 복귀한다.
[0024] 더욱이, 본 발명에 따르면, 가스 유동이 미리 정해진 임계 값을 초과할 때, 유입구(24)로부터 유입구 통로(30)까지의 가스의 통과를 제한하기 위해, 제1 스테이지 유닛(40)에 대해 기계적으로 독립적인, 바람직하게는 제1 스테이지 유닛(40)의 상류에서 작용하는 2차 안전 디바이스(200)가 포함된다.
[0025] 실시예에 따르면, 유입구 본체(22)는 유입구(24)와 연통하는, 보정된 섹션을 갖는 상류 덕트(100), 주요 격실(102) ─ 주요 격실의 상류에서, 상류 덕트(100)는 개방됨 ─ , 및 밸브 본체(20)의 유입구 통로(30)와 연통하는, 주요 격실(102)의 하류에 있는 하류 덕트(104)를 갖는다.
[0026] 2차 안전 디바이스(200)는 주요 격실(102)에 수용되는 유동 셔터(202)를 포함하며, 이 유동 셔터는 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하여 통과하는 가스 유동에 의해 부딪히도록 구성되고, 그리고 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하는 가스의 통과를 제한하기 위해 상기 가스 유동의 작용 하에서 이동가능하다.
[0027] 바람직한 실시예에 따르면, 유동 셔터(202)는, 상류 덕트(100)를 대면하는 상류 단부(204)와 하류 덕트(104)를 대면하는 하류 단부(206) 사이에서, 셔터 축(X)을 따라 연장하는 요소로 구성된다. 유동 셔터(202)는 적어도 하나의 유입 개구(204a)가 개방되는 상류 단부(204)와 적어도 하나의 유출 개구(206a)가 개방되는 하류 단부(206) 사이에 내부 셔터 통로(208)를 갖는다.
[0028] 예를 들어, 유입 개구(204a)는, 예를 들어, 상류 덕트(100)의 섹션에 대해 동축인, 셔터 축(X)에 수직인 평면에 배열되고, 그리고 바람직하게는 상류 덕트(100)의 섹션의 직경보다 더 큰 직경을 갖는다.
[0029] 예를 들어, 더욱이, 링으로 배열되고, 셔터 통로(208)와 하류 덕트(104) 사이에 반경방향 통로들을 형성하는 복수의 유출 개구들(206a)이 제공된다.
[0030] 바람직하게는, 더욱이, 보조 개구(206b)는, 예를 들어, 유입 개구(204a)와 동축으로, 하류 단부(206)에 존재한다.
[0031] 2차 안전 디바이스(200)는, 가스가 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)까지 통과하는 것을 유지하기 위해 유동 셔터(202) 상에 영구적으로 작용하는, 예를 들어, 스프링(212)을 포함하는 추력 수단(210)을 더 포함한다.
[0032] 예를 들어, 추력 수단(210)은 유동 셔터(202)의 상류 단부(204)를 상류 덕트(100)가 개방되는 벽에 맞닿아 받치는 상태를 유지하도록 작용한다.
[0033] 바람직한 실시예에 따르면, 주요 격실(102)과 하류 덕트(104) 사이의 연결은 주요 구멍(214)에 의해 이루어지며, 이 주요 애퍼처는, 하류 덕트(104)를 향한 가스의 통과를 제한하기 위해, 유동 셔터(202)의 하류 단부(206)에 의해 폐쇄된다.
[0034] 예를 들어, 주요 구멍(214)은, 주요 구멍(214)을 향해 수렴하는, 절두원추 형상의 받침 표면(218)을 가지는 받침 벽(216)에 의해 범위가 정해진다. 이에 대응하여, 유동 셔터(202)의 하류 단부(206)는 폐쇄 방향으로 수렴하는, 절두원추 형상의 폐쇄 표면(222)을 가지는 환형 폐쇄 벽(220)을 포함한다.
[0035] 바람직한 실시예에 따르면, 2차 안전 디바이스(200)는, 축방향 연장부를 가지는 환형 안내 벽(226)을 포함하는, 예를 들어 내부에 나사결합되는 주요 격실(102)에 수용되는 콤파스(compass)(224), 및 주요 구멍(214)이 개방되는 반경방향 연장부를 가지는 저부 벽(228)을 포함한다.
[0036] 바람직하게는, 유동 셔터(202)의 외부 치수는, 상기 셔터가 안내 벽(226)에 의해 병진운동가능하게 안내되도록 규정된다.
[0037] 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하는 가스 유동이 미리 정해진 임계 값보다 더 작은, 2차 안전 디바이스의 휴지 구성에서, 주요 구멍(214)은 막히지 않으며, 그리고 가스는 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하여 통과한다. 이러한 구성에서, 유동 셔터(202)는 주요 구멍(214)을 자유롭게 유지하도록 하는 제한 개방 포지션에 있으며; 예를 들어, 개방 제한 포지션에서, 유동 셔터(202)는, 상류 덕트(100)가 개방되는 벽에 맞닿아 받치고, 그리고 추력 수단들(210)의 작용에 의해 이러한 포지션에 유지된다.
[0038] 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하는 가스 유동이 미리 결정된 임계값보다 더 큰, 2차 안전 디바이스(200)의 활성화의 구성에서, 주요 구멍(214)은 유동 셔터(202)에 의해 막히고 그리고 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)를 향하는 가스의 통과는 하강되거나 정지된다. 이러한 구성에서, 셔터 상의 가스 유동의 작용은 추력 수단(210)의 작용을 극복하며, 그리고 유동 셔터(202)는, 주요 애퍼처(214)를 분할하거나 폐쇄하기 위한 제한 폐쇄 포지션에 있으며; 예를 들어, 제한 폐쇄 포지션에서, 유동 셔터(202)는 받침 벽(216)에 맞닿아 받치며, 이 받침 벽에서, 주요 구멍(214)은 개방된다.
[0039] 그러나, 2차 안전 디바이스(200)는, 제1 스테이지 유닛(40)의 구성에 의해, 예를 들어, 이의 구성요소들에 의해 취해진 포지션에 의해 영향을 받지 않는다는 의미에서, 제1 스테이지 유닛(40)에 대해 기계적으로 독립적인 방식으로 작용하도록 구성된다. 유리하게는, 이는 또한, 제1 스테이지 유닛 및 또한 제2 스테이지 유닛의 재밍이 존재할 때, 상기 2차 안전 디바이스(200)의 개입을 보장한다.
[0040] 전반적으로, 2차 안전 디바이스(200)가 설비되는 HPR 밸브는 3개의 작동 구성들:
- 정상 작동의 구성 ─ 이 구성에서, 즉, 유출구 통로(38)에서의 제2 스테이지 유닛(60)의 가스 압력은 임계 값보다 더 작으며 그리고 제1 스테이지 유닛(40)의 상류에 있는, 즉, 상류 덕트(100)로부터 하류 덕트(104)까지 통과하는 가스 유동이 임계값보다 더 작으며; 이러한 구성에서, 1차 안전 디바이스(80)가 비활성화되며 그리고 2차 안전 디바이스가 비활성화됨 ─ ;
- 제1 변칙 구성 ─ 제1 변칙 구성에서, 제2 스테이지 유닛(60)의 하류의 가스 압력이 임계 값보다 더 크며 그리고 제1 스테이지 유닛(40)의 상류의 가스 유동이 임계 값보다 더 작으며; 이러한 구성에서, 1차 안전 디바이스(80)가 활성화되며(가스가 외부로 빠져나옴), 그리고 2차 안전 디바이스가 비활성화됨 ─ ; 및
- 제2 변칙 구성을 포함하며, 제2 변칙 구성에서, 제2 스테이지 유닛(60)의 하류의 가스 압력이 임계값보다 더 크며 그리고 제1 스테이지 유닛(40)의 상류의 가스 유동이 임계값보다 더 크며; 이러한 구성에서, 1차 안전 디바이스(80)는 활성화되며 그리고 2차 안전 디바이스는 활성화된다(제1 스테이지 유닛으로의 가스의 유동이 하강되거나 정지됨).
[0041] 혁신적으로, 2차 안전 디바이스가 설비되는 본 발명에 따른 밸브는 신뢰성의 레벨에서의 증가를 허용하는데, 왜냐하면 가스가 초과 압력으로 인해 외측으로 빠져나오는 것에도 불구하고, 감압기를 향하는 가스의 유동이 계속 증가하는 경우에, 이 밸브는 감압기의 상류에서 가스 유동을 막기 때문이다.
[0042] 예상되는 바와 같이, 전술된 감압 밸브는 본 발명의 적용의 일 예이다.
[0043] 변형예에 따르면, 감압 밸브에는 단지 하나의 감압 스테이지가 제공되며, 그리고 2차 안전 디바이스에는 상기 단일 감소 스테이지의 상류에 배열된다.
[0044] 추가의 변경예에 따르면, 감압 밸브에는, 제2 감소 스테이지의 하류 또는 단일 감소 스테이지의 하류에 배열되는 1차 안전 디바이스가 없고, 그리고 제1 감소 스테이지의 상류에 또는 단일 감소 스테이지의 상류에 배열되는 2차 안전 디바이스들만이 제공된다.
[0045] 추가의 변경예에 따르면, 안전 2차 디바이스는 제1 스테이지 유닛의 하류에서, 하지만 제2 스테이지 유닛의 상류에서 작용한다.
[0046] 전술된 변경예들에 따르면, 감압 스테이지들은 기계식이다.
[0047] 추가의 변경예에 따르면, 감소 스테이지들 중 적어도 하나는 전자식이다. 다시 말해, 이러한 실시예의 변경예에서, 압력의 감소를 유발시키는 제한을 생성하는 피스톤은, 비례 솔레노이드(proportional solenoid)에 의해 활성화되며, 이 비례 솔레노이드에 대해, 피스톤의 상류의 가스 압력을 나타내고 그리고 제한을 증가시키거나 감소시켜, 따라서 피스톤 하류의 가스 압력을 각각 감소시키거나 증가시키도록 병진운동으로 상기 피스톤을 제어하는 신호가 전송된다.
[0048] 명백하게는, 우발적인 필요들을 만족시키기 위해, 당업자는, 전술된 감소 밸브에 대한 변경들을 만들 수 있으며, 모두는 전술한 변경예들뿐만 아니라 다음의 청구항들에 의해 규정되는 바와 같은 보호의 범주에 포함된다.

Claims (16)

  1. 연료 전지 차량 시스템(fuel cell vehicle system)을 위한, 감압 밸브(pressure reducing valve)(6)로서,
    상기 감압 밸브는, 가스가 상류 압력(p1)으로 존재하는 유입구(24), 및 상기 가스가 하류 압력(p1)으로 존재하는 유출구(28), 상기 상류 압력(p1)으로부터 중간 압력까지 상기 압력을 감소시키도록 구성되는 제1 스테이지 유닛(stage unit)(40), 상기 중간 압력으로부터 상기 하류 압력(p2)까지 상기 압력을 감소시키도록 구성되는, 상기 제1 스테이지 유닛(40)의 하류에 배열되는 제2 스테이지 유닛(60), 및 상기 제1 스테이지 유닛(40)에 대해 기계적으로 독립적인, 상기 유입구(24)와 상기 제1 스테이지 유닛(40) 사이에서 작용하는 2차 안전 디바이스(200)를 포함하며, 상기 2차 안전 디바이스(200)는, 상기 가스 유동이 미리 설정된 임계 유동을 초과할 때 상기 유입구(24)와 상기 제1 스테이지 유닛(40) 사이에 상기 가스를 하강시키거나 정지시키도록 폐쇄 구성으로 구성되는,
    감압 밸브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 2차 안전 디바이스(200)는, 상기 유입구(24)와 연통하는 상류 덕트(upstream duct)(100)와 상기 유출구(28)와 연통하는 하류 덕트(104) 사이에 배열되는 유동 셔터(flow shutter)(202)를 포함하며, 상기 셔터(202)는 상기 상류 덕트(100)로부터 상기 하류 덕트(104)를 향해 통과하는 가스 유동에 의해 부딪히는,
    감압 밸브.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 유동 셔터(202)는, 상기 상류 덕트(100)를 대면하는 상류 단부(204)와 상기 하류 덕트(104)를 대면하는 하류 단부(206) 사이에서, 셔터 축(X)을 따라 연장하는 요소로 구성되고, 그리고 적어도 하나의 유입 개구(204a)가 개방되는 상기 상류 단부(204)와 적어도 하나의 유출 개구(206a)가 개방되는 상기 하류 단부(206) 사이에 내부 셔터 통로(208)를 가지는,
    감압 밸브.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 유입 개구(204a)는, 예를 들어, 상기 상류 덕트(100)의 섹션에 동축인, 상기 셔터 축(X)에 대해 수직인 평면에 배열되는,
    감압 밸브.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유입 개구(204a)는 상기 상류 덕트(100)의 통과 섹션의 직경보다 더 큰 직경을 가지는,
    감압 밸브.
  6. 제3 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    링(ring)으로 배열되고, 상기 셔터 통로(208)와 상기 하류 덕트(104) 사이에 반경방향 통로들을 형성하는 복수의 유출 개구들(206a)이 제공되는,
    감압 밸브.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 안전 디바이스(200)는, 또한 상기 2차 안전 디바이스(200)가 상기 셔터 통로(208)와 상기 하류 덕트(104) 사이를 통과하는 가스 유동을 제한하는 폐쇄 구성에 있을 때, 상기 셔터 통로(208) 및 상기 하류 덕트(104)를 연결시키도록 구성되는 보조 개구(206b)를 포함하는,
    감압 밸브.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 안전 디바이스(200)는, 상기 상류 덕트(100)로부터의 상기 하류 덕트(104)까지의 가스의 통과를 유지시킨다는 의미로 상기 유동 셔터(202)에 영구적으로 작용하는 추력 수단(210)을 포함하는,
    감압 밸브.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 밸브에서, 상기 유동 셔터(202)는 주요 격실(102)에서 이동가능하며, 그리고 상기 감압 밸브에서, 상기 주요 격실(102)은 상기 하류 덕트(104)를 향하는 가스의 통과를 제한하기 위해 상기 폐쇄 구성에서 상기 유동 셔터(202)의 하류 단부(206)에 의해 폐쇄되는 주요 구멍(214)에 의해 상기 하류 덕트(104)와 연통하는,
    감압 밸브.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 주요 구멍(214)은, 상기 주요 구멍(214)을 향해 수렴하는, 절두 원뿔 형상의 받침 표면(218)을 가지는 받침 벽(216)에 의해 범위가 정해지며, 그리고 상기 유동 셔터(202)의 상기 하류 단부(206)는 상기 받침 표면(218)에 맞닿아 접하기 위한 절두 원뿔 형상의 폐쇄 표면(222)을 가지는 환형 폐쇄 벽(220)을 포함하는,
    감압 밸브.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기준 압력이 미리 정해진 임계값을 초과할 때 상기 가스가 빠져나가는 것을 유발시키도록 구성되는 1차 안전 디바이스(80)를 포함하는,
    감압 밸브.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 1차 안전 디바이스(80)는 상기 제1 스테이지 유닛(40)의 하류에서 그리고 상기 제2 스테이지 유닛(60)의 상류에서 작용하는,
    감압 밸브.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 1차 안전 디바이스(80)는 상기 제2 스테이지 유닛(60)의 하류에서 작용하는,
    감압 밸브.
  14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주요 안전 디바이스(80)는 가역적인,
    감압 밸브.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지 유닛은 기계식 또는 전자식인,
    감압 밸브.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지 유닛은 기계식 또는 전자식인,
    감압 밸브.
KR1020227036075A 2020-03-18 2021-03-11 2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브 KR20230008701A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000005749 2020-03-18
IT102020000005749A IT202000005749A1 (it) 2020-03-18 2020-03-18 Valvola per sistemi per autotrazione a celle combustibile con dispositivo di sicurezza secondario
PCT/IB2021/052035 WO2021186303A1 (en) 2020-03-18 2021-03-11 A valve for fuel cell vehicle systems with a secondary safety device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230008701A true KR20230008701A (ko) 2023-01-16

Family

ID=70918834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227036075A KR20230008701A (ko) 2020-03-18 2021-03-11 2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230163327A1 (ko)
EP (1) EP4121673B1 (ko)
JP (1) JP2023518232A (ko)
KR (1) KR20230008701A (ko)
CN (1) CN115552156A (ko)
IT (1) IT202000005749A1 (ko)
WO (1) WO2021186303A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6920895B2 (en) * 2001-04-16 2005-07-26 Alan Avis Combination surge supression and safety shut-off valve
ITMI20021879A1 (it) * 2002-09-03 2004-03-04 Cavagna Group S P A Divisione Reca Ora Cavagna Gr Dispositivo di regolazione del flusso di gas verso l'utilizzazione.
JP2016001455A (ja) * 2014-05-21 2016-01-07 愛三工業株式会社 燃料供給システム及び減圧装置
JP2016184259A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 愛三工業株式会社 減圧装置
JP2016184256A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 愛三工業株式会社 圧力調整弁
JP2017079026A (ja) * 2015-10-22 2017-04-27 愛三工業株式会社 圧力調整弁

Also Published As

Publication number Publication date
US20230163327A1 (en) 2023-05-25
EP4121673A1 (en) 2023-01-25
JP2023518232A (ja) 2023-04-28
WO2021186303A1 (en) 2021-09-23
EP4121673B1 (en) 2024-03-27
IT202000005749A1 (it) 2021-09-18
CN115552156A (zh) 2022-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3422840A (en) Relief valve with resilient seal means
US9995407B2 (en) Integrated safety device for self-propulsion gas systems
EP2638446B1 (en) Internal relief valve apparatus for use with fluid regulators
KR100938151B1 (ko) 고압 가스용 레귤레이터
US11155158B2 (en) Ventilation flow rate regulator for a pressurised tank of a vehicle
CN105135014A (zh) 用于负载调节器的内部泄放阀装置
US3545465A (en) Pressure regulator
WO2009061810A1 (en) Relief valve including a check valve in a damping chamber
EP2071220B1 (en) A relief valve
US7287727B2 (en) Aircraft evacuation slide inflator having valve leakage trap and safety vent
KR20230008701A (ko) 2차 안전 디바이스를 갖는 연료 전지 차량 시스템들을 위한 밸브
US2880751A (en) Relief valves
JP4575141B2 (ja) 高圧ガス用減圧弁
EP2241794B1 (en) Discharge valve for an extuingishing system
US6047686A (en) Safety device for preventing fuel discharge
US6675824B2 (en) Valve with wilder opening and pressure regulator equipped with such a valve
US3384110A (en) High and low pressure cutoff pressure regulator
US20220290770A1 (en) Combination valve
US3139899A (en) Pilot loaded pressure regulator
US869878A (en) Safety cut-off for storage lighting systems.
US11567515B2 (en) Rapid dome loading pilot valve bypass
US11746917B2 (en) Pressure regulator with outlet overpressure security
US10773820B2 (en) Liquid tank system with over pressure protection
US3680572A (en) Pneumatic overspeed protective system
US20170060147A1 (en) Back pressure control regulator with in-line overpressure relief