KR20230034540A - 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브 - Google Patents

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손솔애
이영오
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Abstract

본 발명의 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브(10)는 코일(24)의 자기력을 받는 폴(25)이 스냅 링(27)으로 고정된 스냅 링 조립부(K)를 밸브 하우징(26)의 외부에 형성한 밸브 조립체(21)가 몰딩 공정(A)을 통해 몰딩 하우징(29)으로 감싸인 솔레노이드 밸브(20)가 포함됨으로써 오버몰딩 공정 중 사출 압력(Pa,Pb)을 받는 폴(25)의 밀림 현상에 의한 위치 이동 차단으로 솔레노이드 밸브(20)의 자기력 손상이 방지되고, 특히 밸브 하우진 외부에 스냅 링이 위치함으로써 밸브 내측 부품에 자유로운 형상 적용이 가능한 형상 자유도를 갖는 특징이 구현된다.

Description

사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브{Injection Pressure Balance Molding Type Fuel-line Discharge Valve}
본 발명은 수소 배출밸브에 관한 것으로, 특히 솔레노이드 밸브의 자기력 손상을 방지하는 오버몰딩 공정 수행이 가능한 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브에 관한 것이다.
일반적으로 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 차량은 수소와 산소의 반응으로 발전을 수행하고, 반응 후 물(수증기)과 열을 생성하는 연료전지 스택의 발전 전력을 구동력으로 생성한다.
통상 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 차량은 전기 생성이 필요할 경우에만 스택 내부 공기와 수소의 화학반응을 통해 연료전지 스택에서 전기를 생성한다.
그러므로 상기 연료전지 스택은 수소 배출밸브(Fuel-line Discharge Valve)를 구비하고, 상기 수소 배출밸브는 수소 공급 시스템(즉, 연료전지 스택)의 모듈 내 부산물인 질소와 응축수 등을 외부로 배출하여 준다.
일특개 JP 2014-066340 A
하지만, 상기 수소 배출밸브는 구동부인 솔레노이드 밸브를 몰딩(즉, 오버몰딩) 공정으로 제작함으로써 몰딩 공정 시 발생되는 사출 압력의 영향을 받게 된다.
일례로 밸브 내측 부품 중 폴(Pole)은 몰딩 공정 중 외측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 외부 방향)과 내측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 내부 방향)을 받음으로써 하우징 내부의 코일(Coil) 안쪽에서 제품 이동(즉, 밀림) 될 수 있다.
이와 같이 몰딩 공정 중 폴의 설정 위치를 벗어남은 자기력 손상으로 나타남으로써 솔레노이드 밸브기 자기력을 유지하지 못하여 제품 성능 저하로 나타나게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 오버몰딩 공정 중 사출 압력에 의한 밸브 부품의 밀림 현상을 차단함으로써 내측 부품의 설정위치 유지로 솔레노이드 밸브의 자기력 손상이 방지되고, 특히 밸브 하우진 외부에 스냅 링이 위치함으로써 밸브 내측 부품에 자유로운 형상 적용이 가능한 형상 자유도를 가질 수 있는 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수소 배출밸브는 코일의 자기력을 받는 폴이 밸브 하우징의 외부에서 스냅 링으로 고정된 스냅 링 조립부를 형성하고, 상기 스냅 링 조립부가 몰딩 공정에 의해 몰딩 하우징으로 감싸인 솔레노이드 밸브가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 스냅 링 조립부는 상기 몰딩 하우징이 상기 밸브 하우징의 바깥쪽으로 가하는 외측 방향 사출압 및 상기 밸브 하우징의 안쪽으로 가하는 내측 방향 사출압으로 부터 상기 폴의 위치 이동을 구속해 준다.
바람직한 실시예로서, 상기 스냅 링 조립부는 상기 폴의 폴 보스가 상기 밸브 하우징의 폴 홀을 통해 외부로 돌출되어 상기 스냅 링과 결합으로 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 폴 보스는 상기 스냅 링이 끼워지는 링 홈을 외주면에 형성하고, 상기 스냅 링은 C형 타입 구조로 상기 밸브 하우징의 상면과 밀착된다.
바람직한 실시예로서, 상기 몰딩 하우징은 상기 밸브 하우징을 감싼 몰딩 바디로 이루어지고, 상기 몰딩 바디는 상기 스냅 링 조립부를 감싸 돌출된 몰딩 상부 및 복수개의 홀이 형성된 사각 판 형상의 몰딩 하부를 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브 하우징은 하부에 코어를 결합하여 상기 코일이 내장된 밸브 내부 공간을 형성하고, 상기 폴은 상기 코어로 지지된 튜브의 위쪽에 위치되어 상기 밸브 하우징의 외부로 돌출된 전원 단자를 구비한 상기 코일로 감싸인다.
바람직한 실시예로서, 상기 솔레노이드 밸브는 배출 배관을 갖춘 밸브 바디와 결합되고, 상기 솔레노이드 밸브와 상기 밸브 바디의 결합은 상기 몰딩 하우징으로 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브 바디는 연료전지 스택에서 발생된 질소와 응축수가 상기 배출 배관으로 빠져나가는 외부 배출 경로를 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 밸브 바디에는 히터가 구비된다.
이러한 본 발명의 수소 배출밸브는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 몰딩 공정(즉, 오버 몰딩 공정) 중 발생되는 밸브 외측과 내측 방향의 사출압 영향을 제거함으로써 몰딩 공정 완료 후 솔레노이드 밸브의 자기력이 정상적으로 유지될 수 있다. 둘째, 사출압 영향을 스냅 링과 폴의 스냅 링 몰딩부 구조로 해소함으로써 밸브 내측 부품에 대한 구조나 형상 변경 최소화로 구조적 변화 없는 수소 배출밸브 제조가 가능하다. 셋째, 스냅 링 몰딩부가 밸브 하우징을 감싸는 오버 몰딩 공정 중 외측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 외부 방향)과 내측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 내부 방향)을 효과적으로 견뎌냄으로써 하우징 내부의 코일(Coil) 안쪽에서 폴 부품의 이동(즉, 밀림)이 방지될 수 있다. 넷째, 스냅 링 몰딩부로 스냅 링이 내측 부품을 감싸는 밸브 하우징 밖으로 위치됨으로써 스냅 링 바탕으로 내측 부품의 자유로운 형상 적용이 가능하다. 다섯째, 사출압에 의한 내측 부품 이동 방지로 밸브의 자기력을 유지시킨 상태로 자유로운 오버 몰딩 작업이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 밸브 조립체 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 밸브 조립체의 밸브 하우징을 몰딩 하우징으로 감싼 솔레노이드 밸브의 구성도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 연료전지 스택(1)은 모듈 내 부산물인 질소와 응축수 등이 외부로 배출되도록 수소 배출밸브(10)를 포함한다.
일례로 상기 수소 배출밸브(10)는 자기력으로 입/출구를 개폐해 주는 솔레노이드 밸브(20), 솔레노이드 밸브(20)가 볼팅 조립되고 연료전지 스택(1)의 일측부에 장착되어 연료전지 스택(1)의 배출 경로와 연통된 밸브 바디(30), 밸브 바디(30)의 내부 경로와 연결되어 질소와 응축수 등을 외부 배출하는 배출 배관(40), 및 밸브 바디(30)에 구비되어 빙결 온도에서 바디 내부를 가열하는 히터(50)로 구성된다.
그러므로 상기 수소 배출밸브(10)는 일반적인 수소 배출밸브와 동일하나, 스냅 링 몰딩부(K)를 적용하여 솔레노이드 밸브(20)를 몰딩 공정(즉, 오버 몰딩 공정)으로 제조하는 차이가 있다.
이를 위해 상기 솔레노이드 밸브(20)는 밸브 조립체(21)와 몰딩 하우징(29) 및 스냅 링 조립부(K)로 이루어진다.
따라서 상기 수소 배출밸브(10)는 지존의 수소 배출밸브에서 발생되던 몰딩 완료 후 사출 압력에 의해 내측 부품 이동(즉, 밀림)이 근본적으로 방지된 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브로 특징된다.
한편 도 2 및 도 3은 상기 솔레노이드 밸브(20)가 밸브 조립체(21)로 내측 부품 들이 조립 상태에서 몰딩 공정(즉, 오버 몰딩 공정)에 의한 몰딩 하우징(29)으로 감싸인 상태를 나타낸다.
도 2 좌측의 분리 사시도를 참조하면, 상기 밸브 조립체(21)는 코어(22), 튜브(23), 코일(24), 폴(25), 밸브 하우징(26) 및 스냅 링(27)을 내측 부품으로 구성한다.
일례로 상기 코어(22)와 상기 밸브 하우징(26)은 서로 결합되어 튜브(23), 코일(24) 및 폴(25)이 수용되는 밸브 내부 공간을 형성한다. 이 경우 상기 코어(22)는 밸브 하우징(26)의 한쪽 트임 구조를 막아주는 원판으로 이루어져 바닥면으로 튜브(23)와 코일(24)을 지지하고, 상기 밸브 하우징(26)은 폴 홀이 천공된 타측 막힘 구조로 이루어져 밸브 내부 공간을 형성하도록 일측에 코어(22)가 결합된다.
일례로 상기 튜브(23)와 상기 폴(25)은 상기 코일(24)의 안쪽에 위치되어 코일(24)이 형성한 자기력을 받는다. 이 경우 상기 튜브(23)는 중공의 원통 구조로 이루어져 코어(22)의 바닥면으로 지지되고, 상기 폴(25)은 원통 형상으로 이루어져 그 하부가 튜브(23)의 상부를 끼워줌으로써 튜브(23)의 위쪽으로 위치되며, 상기 코일(24)은 내부 홀로 튜브(23)와 폴(25)을 수용하면서 전원 단자가 코어(22)의 측부를 관통하여 밸브 하우징(26)의 밖으로 돌출된다.
특히 상기 폴(25)은 원통 형상의 일측에 동심원을 형성하는 원형 단면의 폴 보스(25a)가 돌출되고, 상기 폴 보스(25a)에는 그 외주면으로 링 홈(25b)이 파여진다. 이 경우 상기 폴 보스(25a)는 밸브 하우징(26)의 밸브 내부 공간에 폴(25)이 위치된 상태에서 밸브 하우징(26)의 폴 홀을 관통하여 밸브 하우징(26)의 외부로 노출된다.
일례로 상기 스냅 링(27)은 양쪽 ƒP단이 서로 이격되어 떨어진 C형 타입 스냅 링으로, 폴(25)의 링 홈(25b)에 끼워져 폴 보스(25a)와 결합된다. 이 경우 상기 스냅 링(27)은 스냅 링 플라이어와 같은 조립 공구로 조여진다.
특히 상기 스냅 링(27)은 밸브 하우징(26)의 상면에 평행한 방향으로 조립되고, 조립 상태에서 폴(25)의 폴 보스(25a)와 링 홈(25b)에 대해 대각선으로 형성되는 스냅 링 조립부(K)를 형성한다.
도 2 우측의 조립 단면도를 참조하면, 상기 코일(24)은 밸브 하우징(26)으로 감싸인 상태에서 코일 하부를 지지하는 코어(22)쪽에서 전원 단자가 외부로 빠져나오고, 상기 폴(25)은 코일(24)로 감싸인 상태에서 밸브 하우징(26)의 폴 홀쪽에서 폴 보스(25a)가 외부로 빠져나오며, 상기 스냅 링(27)은 폴 보스(25a)의 링 홈(25b)에 끼워져 폴 보스(25a)와 함께 밸브 하우징(26)의 외부로 노출된다.
특히 상기 스냅 링(27)은 링 홈(25b)과 결합 상태로 밸브 하우징(26)의 표면과 밀착되어 폴 보스(25a)를 구속함으로써 폴(25)이 밸브 하우징(26)의 밸브 내부 공간에서 유동되지 않게 된다.
도 3 상단의 몰딩 외관 사시도를 참조하면, 상기 밸브 조립체(21)는 몰딩 공정 수행(A)의 결과로 몰딩 하우징(29)이 밸브 조립체(21)를 감싸 외관 형상을 이루는 몰딩 밸브 조립체(21-1)로 제조된다. 이 경우 몰딩 공정은 기존의 솔레노이드 밸브의 몰딩 공정과 동일하다.
일례로 상기 몰딩 밸브 조립체(21-1)는 밸브 조립체(21)의 전체를 감싸 외관형상을 이루는 몰딩 하우징(29)으로 이루어지고, 상기 몰딩 하우징(29)은 코어(22)와 밸브 하우징(26)을 감싼 몰딩 바디 중 폴 보스(25a)와 스냅 링(27)을 감싸 돌출된 몰딩 상부(29a)로 몰딩 바디 상부 부위를 형성하면서 코일(24)의 전원단자가 외부로 나온 몰딩 하부(29b)로 몰딩 바디 하부 부위를 형성한다.
특히 상기 몰딩 하부(29b)는 사각 판 형상으로 복수개의 홀이 형성됨으로써 몰딩 밸브 조립체(21-1)가 볼팅 체결로 밸브 바디(30)(도 1 참조)와 일체화되도록 한다.
도 3의 단면 A-A의 몰딩 내부 단면도를 참조하면, 상기 몰딩 밸브 조립체(21-1)는 스냅 링 조립부(K)에서 몰딩 공정 수행(A) 중 발생되는 외측 방향 사출압(Pa)에 의한 폴(25)의 위치 이동을 스냅 링(27)이 밀착된 밸브 하우징(26)으로 고정하면서 동시에 내측 방향 사출압(Pb)에 의한 폴(25)의 위치 이동을 폴(25)의 폴 보스(25a)에 고정된 스냅 링(27)으로 고정하여 준다.
그러므로 상기 스냅 링 조립부(K)는 밸브 조립체(21)에 대한 몰딩 하우징(29)의 몰딩 시 외측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 외부 방향)과 내측 방향 사출압력(즉, 밸브 조립체 내부 방향)을 효과적으로 견뎌냄으로써 하우징 내부의 코일(Coil) 안쪽에서 폴 부품의 이동(즉, 밀림)이 방지되는 몰딩 공정(즉, 오버 몰딩 공정)의 작업을 자유롭게 수행할 수 있도록 한다.
이로부터 상기 솔레노이드 밸브(20)는 몰딩 공정 중 발생되던 스냅 링 조립부(K)의 내/외측 방향 사출압 악영향을 차단해 주는 효과로 내측 부품, 특히 폴(25)의 위치 이동을 방지함으로써 코일(24)과 폴(25)의 자기력을 유지시킨 상태로 자유로운 오버 몰딩을 가능하게 하면서 밸브 성능 저하를 가져오는 자기력 손상 방지와 함께 스냅 링(27) 바탕으로 내측 부품(즉, 코어(22), 튜브(23), 코일(24) 및 폴(25))에 대한 자유로운 형상 적용이 가능할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 사출압 균형 몰딩 타입 수소 배출밸브(10)는 코일(24)의 자기력을 받는 폴(25)이 스냅 링(27)으로 고정된 스냅 링 조립부(K)를 밸브 하우징(26)의 외부에 형성한 밸브 조립체(21)가 몰딩 공정(A)을 통해 몰딩 하우징(29)으로 감싸인 솔레노이드 밸브(20)가 포함됨으로써 오버몰딩 공정 중 사출 압력(Pa,Pb)을 받는 폴(25)의 밀림 현상에 의한 위치 이동 차단으로 솔레노이드 밸브(20)의 자기력 손상이 방지되고, 특히 밸브 하우진 외부에 스냅 링이 위치함으로써 밸브 내측 부품에 자유로운 형상 적용이 가능한 형상 자유도를 가질 수 있다.
1 : 연료전지 스택
10 : 수소 배출밸브 20 : 솔레노이드 밸브
21 : 밸브 조립체 21-1 : 몰딩 밸브 조립체
22 : 코어 23 : 튜브
24 : 코일 25 : 폴
25a : 폴 보스 25b : 링 홈
26 : 밸브 하우징 27 : 스냅 링
29 : 몰딩 하우징 29a : 몰딩 상부
29b : 몰딩 하부
30 : 밸브 바디 40 : 배출 배관
50 : 히터

Claims (13)

  1. 코일의 자기력을 받는 폴이 밸브 하우징의 외부에서 스냅 링으로 고정된 스냅 링 조립부를 형성하고, 상기 스냅 링 조립부가 몰딩 공정에 의해 몰딩 하우징으로 감싸인 솔레노이드 밸브
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스냅 링 조립부는
    상기 몰딩 하우징이 상기 밸브 하우징의 바깥쪽으로 가하는 외측 방향 사출압 및
    상기 밸브 하우징의 안쪽으로 가하는 내측 방향 사출압으로부터 상기 폴의 위치 이동을 구속해 주는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스냅 링 조립부는 상기 폴의 폴 보스가 상기 밸브 하우징의 폴 홀을 통해 외부로 돌출되어 상기 스냅 링과 결합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 폴 보스는 상기 스냅 링이 끼워지는 링 홈을 외주면에 형성하는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 스냅 링은 상기 밸브 하우징의 상면과 밀착되는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 스냅 링은 C형 타입인 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 몰딩 하우징은 상기 밸브 하우징을 감싼 몰딩 바디로 이루어지고,
    상기 몰딩 바디는 상기 스냅 링 조립부를 감싸 돌출된 몰딩 상부 및 복수개의 홀이 형성된 몰딩 하부를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 몰딩 하부는 사각 판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브 하우징은 하부에 코어를 결합하여 상기 코일이 내장된 밸브 내부 공간을 형성하고,
    상기 폴은 상기 코어로 지지된 튜브의 위쪽에 위치되어 상기 코일로 감싸이는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 코일은 상기 밸브 하우징의 외부로 돌출된 전원 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 배출 배관을 갖춘 밸브 바디와 결합되고,
    상기 솔레노이드 밸브와 상기 밸브 바디의 결합은 상기 몰딩 하우징으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 밸브 바디는 연료전지 스택에서 발생된 질소와 응축수가 상기 배출 배관으로 빠져나가는 외부 배출 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 밸브 바디에는 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 수소 배출밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014066340A (ja) 2012-09-27 2014-04-17 Keihin Corp 燃料電池用電磁弁

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JP2014066340A (ja) 2012-09-27 2014-04-17 Keihin Corp 燃料電池用電磁弁

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