KR20230049439A - Valve assembly and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밸브 어셈블리 및 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연료전지 스택의 과열을 억제하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 밸브 어셈블리 및 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a valve assembly and a fuel cell system, and more particularly, to a valve assembly and a fuel cell system capable of suppressing overheating of a fuel cell stack and improving safety and reliability.
연료전지 시스템은 연속적으로 공급되는 연료의 화학적인 반응으로 전기에너지를 계속적으로 생산해 내는 시스템으로써, 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로서 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.A fuel cell system is a system that continuously produces electrical energy through a chemical reaction of continuously supplied fuel, and continuous research and development is being conducted as an alternative solution to global environmental problems.
연료전지 시스템은, 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물 관리 시스템(TMS:Thermal Management System)을 포함하여 구성된다.A fuel cell system includes a fuel cell stack that generates electrical energy, a fuel supply device that supplies fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, an air supply device that supplies air, an oxidant required for an electrochemical reaction, to the fuel cell stack, and a fuel cell. It is configured to include a heat and water management system (TMS: Thermal Management System) that removes the reaction heat of the stack to the outside of the system and controls the operating temperature of the fuel cell stack.
열 관리 시스템(TMS)은, 연료전지 스택을 냉각하는 냉각수가 순환하는 TMS 라인과, TMS 라인 상에 설치되어 냉각수를 가열하는 히터, TMS 라인 상에 설치되어 냉각수의 열을 외부로 방출하는 라디에이터, TMS 라인 상에 설치되어 냉각수를 이용하여 차량의 실내를 냉난방하는 공조유닛(예를 들어, 난방용 히터), 공조유닛을 통과한 냉각수에 포함된 이온을 필터링하는 이온 필터 등을 포함할 수 있다.The thermal management system (TMS) includes a TMS line through which coolant cooling the fuel cell stack circulates, a heater installed on the TMS line to heat the coolant, a radiator installed on the TMS line to dissipate heat of the coolant to the outside, An air conditioning unit installed on the TMS line to cool and heat the interior of the vehicle using coolant (eg, a heater for heating), an ion filter that filters ions included in the coolant that has passed through the air conditioner unit, and the like.
한편, TMS 라인에는, 연료전지 스택의 온도 등에 기초하여 TMS 라인을 따라 순환하는 냉각수가 라디에이터를 경유하거나 경유하지 않도록 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 전환하는 전환밸브가 마련된다.Meanwhile, a switching valve is provided in the TMS line to selectively switch the flow path of the cooling water so that the cooling water circulating along the TMS line passes through or does not pass through the radiator based on the temperature of the fuel cell stack or the like.
즉, 연료전지 스택의 온도가 기준 온도보다 높으면, 전환밸브는 냉각수가 라디에이터를 경유하게 함으로써 냉각된 냉각수를 연료전지 스택에 공급할 수 있다. 반면, 연료전지 스택의 온도가 기준 온도보다 낮으면, 전환밸브는 냉각수가 라디에이터를 경유하지 않고 곧바로 연료전지 스택에 공급되도록 할 수 있다.That is, when the temperature of the fuel cell stack is higher than the reference temperature, the switching valve allows the cooling water to pass through the radiator, thereby supplying the cooled cooling water to the fuel cell stack. On the other hand, when the temperature of the fuel cell stack is lower than the reference temperature, the switching valve can directly supply the cooling water to the fuel cell stack without passing through the radiator.
그런데, 기존에는 전환밸브의 이상 발생시(전환밸브의 고장 또는 오작동으로 인해 밸브유로가 차단될 시), 연료전지 스택의 냉각이 필요한 상태인데도 불구하고, 라디에이터를 경유한 냉각수를 연료전지 스택에 공급하기 어려운 문제점이 있다.However, in the past, when an error occurs in the switching valve (when the valve flow path is blocked due to a failure or malfunction of the switching valve), even though the fuel cell stack needs to be cooled, it is necessary to supply coolant to the fuel cell stack via the radiator. There are difficult problems.
이에 따라, 최근에는 전환밸브의 이상 발생시 라디에이터를 경유한 냉각수를 연료전지 스택으로 공급하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, various researches have been conducted to supply coolant to the fuel cell stack via the radiator when an abnormality in the switching valve occurs, but it is still insufficient and development of this is required.
본 발명은 연료전지 스택의 과열을 억제하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 밸브 어셈블리 및 연료전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a valve assembly and a fuel cell system capable of suppressing overheating of a fuel cell stack and improving safety and reliability.
특히, 본 발명의 실시예는 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 전환하는 밸브 어셈블리의 이상(고장) 발생 시, 연료전지 스택에 냉각수를 공급하는 페일 세이프티(fail safety) 기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, an embodiment of the present invention aims to perform a fail safety function of supplying coolant to a fuel cell stack in the event of an abnormality (failure) of a valve assembly that selectively switches a flow path of coolant. to be
또한, 본 발명의 실시예는 연료전지 스택의 성능 및 작동 효율 저하를 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, embodiments of the present invention are aimed at minimizing deterioration in performance and operating efficiency of a fuel cell stack.
또한, 본 발명의 실시예는 밸브부재의 작동 안정성을 높이고, 연료전지 스택에 냉각수를 적시에 공급하는 것을 목적으로 한다.Further, an object of an embodiment of the present invention is to increase operation stability of a valve member and to supply cooling water to a fuel cell stack in a timely manner.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited thereto, and it will be said that the solution to the problem described below or the purpose or effect that can be grasped from the embodiment is also included.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템은, 연료전지 스택을 경유하며, 냉각수가 순환되는 제1라인; 제1라인에 마련되며, 냉각수를 유동시키는 펌프; 제1라인에 마련되며, 냉각수를 냉각하는 라디에이터; 일단은 펌프의 입구와 라디에이터의 사이에서 제1라인에 연결되고, 다른 일단은 연료전지 스택의 출구와 라디에이터의 입구의 사이에서 제1라인에 연결되는 제2라인; 및 라디에이터에서 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 밸브유로를 차단하는 제1위치에서 밸브유로를 개방하는 제2위치로 이동 가능하게 마련되는 밸브부재를 구비하며, 냉각수의 유동 경로를 라디에이터 또는 연료전지 스택으로 선택적으로 전환하는 밸브 어셈블리;를 포함하되, 밸브 어셈블리는, 구동력을 제공하는 구동원; 구동원에 의해 회전하는 제1동력전달부재; 제1동력전달부재와 치합(engage)되며, 밸브부재가 제1위치에서 제2위치로 이동하도록 구동력을 밸브부재로 전달하는 제2동력전달부재; 및 밸브부재가 제2위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above objects of the present invention, a fuel cell system, via a fuel cell stack, a first line through which cooling water is circulated; A pump provided in the first line and flowing cooling water; A radiator provided in the first line and cooling the cooling water; a second line having one end connected to the first line between the inlet of the pump and the radiator and the other end connected to the first line between the outlet of the fuel cell stack and the inlet of the radiator; and a valve member provided to be movable from a first position that blocks a valve passage for supplying coolant from a radiator to a fuel cell stack to a second position that opens the valve passage, and the coolant flows through the radiator or the fuel cell stack. A valve assembly that selectively switches to; including, but the valve assembly, a driving source for providing a driving force; A first power transmission member rotated by a driving source; a second power transmission member that is engaged with the first power transmission member and transmits a driving force to the valve member so that the valve member moves from the first position to the second position; and a stopper portion selectively restricting rotation of the first power transmission member in a state in which the valve member is disposed at the second position.
이는, 연료전지 스택의 과열을 억제하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.This is to suppress overheating of the fuel cell stack and improve safety and reliability.
즉, 기존에는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 밸브 어셈블리의 이상 발생시(밸브 어셈블리의 고장 또는 오작동으로 인해 밸브부재가 밸브유로를 차단할 시), 연료전지 스택의 냉각이 필요한 상태인데도 불구하고, 라디에이터를 경유한 냉각수를 연료전지 스택에 공급하기 어려운 문제점이 있다.That is, in the past, when an abnormality occurs in the valve assembly that switches the flow path of the coolant (when the valve member blocks the valve flow path due to a failure or malfunction of the valve assembly), even though the fuel cell stack needs to be cooled, it passes through the radiator. There is a problem in that it is difficult to supply coolant to the fuel cell stack.
하지만, 본 발명의 실시예는 밸브유로가 개방된 상태(예를 들어, 제1라인이 개방되고 제2라인이 차단된 상태)가 스토퍼부에 의해 선택적으로 구속되도록 하는 것에 의하여, 연료전지 스택에 냉각수를 공급하는 페일 세이프티(fail safety) 기능을 안정적으로 수행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, in the embodiment of the present invention, the valve flow path is opened (eg, the first line is open and the second line is blocked) is selectively restrained by the stopper part, so that the fuel cell stack An advantageous effect of stably performing a fail safety function of supplying coolant may be obtained.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는, 밸브 어셈블리의 이상(고장) 발생 시, 밸브유로가 개방된 상태를 유지하고, 라디에이터를 통과한 냉각수가 연료전지 스택에 공급되도록 하는 것에 의하여, 연료전지 스택의 과열을 억제하고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, in an embodiment of the present invention, when an abnormality (failure) of the valve assembly occurs, the valve flow path remains open and the cooling water passing through the radiator is supplied to the fuel cell stack, thereby reducing the damage of the fuel cell stack. Advantageous effects of suppressing overheating and improving stability and reliability can be obtained.
제1동력전달부재 및 제2동력전달부재로서 구동원의 구동력을 밸브부재로 전달할 수 있는 다양한 동력전달부재가 사용될 수 있다.As the first power transmission member and the second power transmission member, various power transmission members capable of transmitting the driving force of the driving source to the valve member may be used.
바람직하게, 제1동력전달부재로서는 제1축선을 기준으로 회전하는 웜(worm)이 사용될 수 있고, 제2동력전달부재로서는 제1축선에 직교하는 제2축선을 기준으로 회전하는 웜휠(worm wheel)이 사용될 수 있다.Preferably, a worm rotating about a first axis may be used as the first power transmission member, and a worm wheel rotating about a second axis orthogonal to the first axis may be used as the second power transmission member. ) can be used.
이와 같이, 제1동력전달부재 및 제2동력전달부재로서, 웜 및 웜휠을 사용하는 것에 의하여, 구동부를 수평 방향(제1축선 방향)으로 배치하는 것이 가능하므로, 밸브 어셈블리의 전체적인 사이즈를 소형화하는 것이 가능하며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by using the worm and the worm wheel as the first power transmission member and the second power transmission member, it is possible to arrange the drive unit in the horizontal direction (first axis direction), thereby miniaturizing the overall size of the valve assembly It is possible, and advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
스토퍼부는 밸브부재가 제2위치에 배치된 상태(밸브유로의 개방 상태)를 기구적으로 구속할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.The stopper part may be provided in various structures capable of mechanically restraining the state in which the valve member is disposed in the second position (open state of the valve passage).
일 예로, 스토퍼부는, 제1동력전달부재와 일체로 회전 가능하게 마련되는 제1스토퍼부재, 제1스토퍼부재의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 제1스토퍼부재의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련되는 제2스토퍼부재, 및 제2스토퍼부재가 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 스토퍼 구동부를 포함할 수 있다.For example, the stopper unit includes a first stopper member provided rotatably integrally with the first power transmission member, and a rotation limiting position for restricting rotation of the first stopper member from a rotation allowing position allowing rotation of the first stopper member. It may include a second stopper member provided to be movable, and a stopper driving unit that provides a driving force to move the second stopper member from a rotation allowing position to a rotation limiting position.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1스토퍼부재에는 제1동력전달부재가 세레이션 결합되는 세레이션홀(serration hole)이 마련될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a serration hole to which the first power transmission member is serrated may be provided in the first stopper member.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1동력전달부재에는 걸림턱이 형성될 수 있고, 제1스토퍼부재가 제1동력전달부재에 결합된 상태에서 제1스토퍼부재의 일면은 걸림턱에 지지될 수 있다. 이와 같이, 제1동력전달부재에 걸림턱을 마련하고, 제1스토퍼부재의 일면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 제1동력전달부재의 길이 방향을 따른 제1스토퍼부재의 이동을 억제하고, 제1스토퍼부재의 배치 상태를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a locking jaw may be formed on the first power transmission member, and one surface of the first stopper member may be supported by the locking jaw in a state in which the first stopper member is coupled to the first power transmission member. can In this way, by providing a locking step on the first power transmission member and supporting one surface of the first stopper member, the movement of the first stopper member along the longitudinal direction of the first power transmission member is suppressed, and the first An advantageous effect of stably maintaining the disposition of the stopper member can be obtained.
제2스토퍼부재는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구성될 수 있다.The second stopper member may be configured to move from the rotation-allowing position to the rotation-restraining position in various ways according to required conditions and design specifications.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2스토퍼부재는 회전허용위치에서 회전구속위치(또는 회전구속위치에서 회전허용위치)로 직선 이동하도록 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the second stopper member may be configured to move linearly from the rotation-allowing position to the rotation-limiting position (or from the rotation-limiting position to the rotation-allowing position).
일 예로, 제1스토퍼부재에는 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 스토퍼홀이 형성될 수 있고, 제2스토퍼부재는 회전구속위치에서 스토퍼홀의 내부에 수용되고, 회전허용위치에서 스토퍼홀의 외부로 인출될 수 있다.For example, a plurality of stopper holes may be formed in the first stopper member to be spaced apart in a circumferential direction, and the second stopper member is accommodated in the stopper hole at a rotation limiting position and drawn out of the stopper hole at a rotation allowing position. can
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브 어셈블리는, 구동원, 제1동력전달부재, 제2동력전달부재, 및 스토퍼부를 내부에 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the valve assembly may include a housing accommodating the drive source, the first power transmission member, the second power transmission member, and the stopper therein.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 밸브유로를 차단하는 제1위치에서 밸브유로를 개방하는 제2위치로 이동 가능하게 마련되는 밸브부재를 포함하는 밸브 어셈블리는, 구동력을 제공하는 구동원; 구동원에 의해 회전하는 제1동력전달부재; 제1동력전달부재와 치합(engage)되며, 밸브부재가 제1위치에서 제2위치로 이동하도록 구동력을 밸브부재로 전달하는 제2동력전달부재; 및 밸브부재가 제2위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부;를 포함한다.According to another preferred field of the present invention, a valve assembly including a valve member provided to be movable from a first position for blocking a valve passage to a second position for opening the valve passage, the driving source for providing a driving force; A first power transmission member rotated by a driving source; a second power transmission member that is engaged with the first power transmission member and transmits a driving force to the valve member so that the valve member moves from the first position to the second position; and a stopper portion selectively restricting rotation of the first power transmission member in a state in which the valve member is disposed at the second position.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 스토퍼부는, 제1동력전달부재와 일체로 회전 가능하게 마련되는 제1스토퍼부재; 제1스토퍼부재의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 제1스토퍼부재의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련되는 제2스토퍼부재; 및 제2스토퍼부재가 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 스토퍼 구동부;를 포함할 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the stopper portion includes a first stopper member provided rotatably integrally with the first power transmission member; a second stopper member provided to be movable from a rotation-allowing position allowing rotation of the first stopper member to a rotation-limiting position restricting rotation of the first stopper member; and a stopper driving unit providing a driving force so that the second stopper member moves from the rotation-allowing position to the rotation-limiting position.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 제1스토퍼부재에는 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 스토퍼홀이 형성될 수 있고, 제2스토퍼부재는, 회전구속위치에서 스토퍼홀의 내부에 수용되고, 회전허용위치에서 스토퍼홀의 외부로 인출될 수 있다.According to another preferred field of the present invention, a plurality of stopper holes may be formed in the first stopper member to be spaced apart in the circumferential direction, and the second stopper member is accommodated in the stopper hole at the rotation limiting position, and the rotation allowing position can be drawn out of the stopper hole.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 밸브 어셈블리는, 제1스토퍼부재에 마련되며, 제1동력전달부재가 세레이션 결합되는 세레이션홀(serration hole)을 포함할 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the valve assembly is provided in the first stopper member and may include a serration hole to which the first power transmission member is coupled with the serration.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 밸브 어셈블리는, 제1동력전달부재에 마련되며, 제1스토퍼부재의 일면을 지지하는 걸림턱을 포함할 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the valve assembly is provided on the first power transmission member and may include a locking jaw supporting one surface of the first stopper member.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 제1동력전달부재는 제1축선을 기준으로 회전하는 웜(worm)이고, 제2동력전달부재는 제1축선에 직교하는 제2축선을 기준으로 회전하는 웜휠(worm wheel)일 수 있다.According to another preferred field of the present invention, the first power transmission member is a worm rotating based on the first axis, and the second power transmission member is a worm wheel rotating based on a second axis perpendicular to the first axis (worm wheel).
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 밸브 어셈블리는, 구동원, 제1동력전달부재, 제2동력전달부재, 및 스토퍼부를 내부에 수용하는 하우징을 포함할 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the valve assembly may include a housing accommodating the drive source, the first power transmission member, the second power transmission member, and the stopper therein.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 스토퍼부는 구동원에 이상이 발생한 경우, 제1동력전달부재의 회전을 구속할 수 있다.According to another preferred aspect of the present invention, the stopper unit may restrict rotation of the first power transmission member when an abnormality occurs in the driving source.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택의 과열을 억제하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, advantageous effects of suppressing overheating of the fuel cell stack and improving safety and reliability can be obtained.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 전환하는 밸브 어셈블리의 이상(고장) 발생 시, 연료전지 스택에 냉각수를 공급하는 페일 세이프티(fail safety) 기능을 안정적으로 수행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, in the event of an abnormality (failure) of the valve assembly that selectively switches the flow path of the coolant, an advantageous effect of stably performing the fail safety function of supplying coolant to the fuel cell stack can be obtained.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 연료전지 스택의 성능 및 작동 효율 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an advantageous effect of minimizing deterioration in performance and operating efficiency of a fuel cell stack can be obtained.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 밸브부재의 작동 안정성을 높이고, 연료전지 스택에 냉각수를 적시에 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to obtain advantageous effects of increasing operational stability of the valve member and timely supplying cooling water to the fuel cell stack.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 제2라인의 개방시 냉각수의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 제2라인의 차단시 냉각수의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 밸브유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 밸브 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 제1동력전달기어 및 제2동력전달기어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 걸림턱을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 스토퍼부의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 is a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining the flow of cooling water when a second line is opened.
3 is a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining the flow of cooling water when the second line is shut off.
4 is a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a valve passage.
5 and 6 are views for explaining a valve assembly in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
7 is a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a first power transmission gear and a second power transmission gear.
8 is a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a locking step.
9 and 10 are views for explaining the operation structure of the stopper unit in a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments and can be implemented in various different forms, and if it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively selected. can be used by combining and substituting.
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.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly specifically defined and described, can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted in consideration of contextual meanings of related technologies.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Also, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
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.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", A, B, and C are combined. may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b) may be used.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and the term is not limited to the nature, sequence, or order of the corresponding component.
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.And, when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the other components.
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.In addition, when it is described as being formed or disposed on the "top (above) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is not only the case where two components are in direct contact with each other, but also one A case in which another component above is formed or disposed between the two components is also included. In addition, when expressed as "upper (above) or lower (down)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 시스템(1)은, 연료전지 스택을 경유하며, 냉각수가 순환되는 제1라인(110); 제1라인(110)에 마련되며, 냉각수를 유동시키는 펌프; 제1라인(110)에 마련되며, 냉각수를 냉각하는 라디에이터; 일단은 펌프의 입구와 라디에이터의 사이에서 제1라인(110)에 연결되고, 다른 일단은 연료전지 스택의 출구와 라디에이터의 입구의 사이에서 제1라인(110)에 연결되는 제2라인(140); 및 라디에이터에서 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 밸브유로(142)를 차단하는 제1위치에서 밸브유로(142)를 개방하는 제2위치로 이동 가능하게 마련되는 밸브부재(202)를 구비하며, 냉각수의 유동 경로를 라디에이터 또는 연료전지 스택으로 선택적으로 전환하는 밸브 어셈블리(200);를 포함하되, 밸브 어셈블리(200)는, 구동력을 제공하는 구동원(220); 구동원(220)에 의해 회전하는 제1동력전달부재(230); 제1동력전달부재(230)와 치합(engage)되며, 밸브부재(202)가 제1위치에서 제2위치로 이동하도록 구동력을 밸브부재(202)로 전달하는 제2동력전달부재(240); 및 밸브부재(202)가 제1위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재(230)의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부(250);를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 10 , a fuel cell system 1 according to the present invention includes a first line 110 through which coolant is circulated via a fuel cell stack; A pump provided in the first line 110 and flowing cooling water; A radiator provided in the first line 110 and cooling the cooling water; One end connected to the first line 110 between the inlet of the pump and the radiator, and the other end connected to the first line 110 between the outlet of the fuel cell stack and the inlet of the radiator 140 ; and a valve member 202 provided to be movable from a first position blocking the valve passage 142 supplying cooling water from the radiator to the fuel cell stack to a second position opening the valve passage 142, A valve assembly 200 that selectively switches the flow path of the radiator or fuel cell stack; including, but the valve assembly 200, the drive source 220 for providing a driving force; A first power transmission member 230 rotated by the driving source 220; A second power transmission member 240 that is engaged with the first power transmission member 230 and transmits a driving force to the valve member 202 so that the valve member 202 moves from the first position to the second position; and a stopper portion 250 selectively restricting rotation of the first power transmission member 230 when the valve member 202 is disposed at the first position.
본 발명에 따른 연료전지 시스템(1)은, 물(냉각수)이 열교환을 수행하면서 유동할 수 있는 TMS 라인(100)을 구성하며, 물은 TMS 라인(100) 상에서 냉매(cooling medium) 또는 열매(heat medium)로서 사용될 수 있다.The
아울러, 순환 경로 상에서 구현되는 연료전지 스택(10)의 냉각 성능에 주목하여, TMS 라인(100)을 따라 유동하는 물을 편의상 냉각수라 지칭하기로 한다.In addition, with attention to the cooling performance of the
제1라인(110)은 연료전지 스택(10)을 경유하도록 구성되며, 냉각수는 제1라인(110)을 따라서 순환한다.The
제1라인(110)은 차량의 상태에 따라 냉각수를 냉각하는 냉각 루프 또는 가열(승온)하는 승온 루프를 형성하도록 구성된다. 일 예로, 제1라인(110)은 초기 시동 상태에서는 냉간 시동 능력을 확보하기 위한 가열 루프를 형성하고, 주행 중에는 연료전지 스택(10)에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있도록 냉각 루프를 형성하도록 구성될 수 있다.The
참고로, 연료전지 스택(10)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.For reference, the
일 예로, 연료전지 스택(10)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.For example, the
보다 구체적으로, 연료전지 스택(10)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.More specifically, in the
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.Hydrogen supplied to the anode is decomposed into protons and electrons by the catalysts of the electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, and only hydrogen ions are selectively transferred to the cathode through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, At the same time, electrons are transferred to the cathode through the conductive gas diffusion layer and the separator.
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.In the cathode, hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and electrons transferred through the separator meet oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device to cause a reaction to generate water. At this time, due to the movement of hydrogen ions, a flow of electrons occurs through the external conductor, and current is generated by the flow of these electrons.
펌프(30)는 제1라인(110) 상에 마련되며, 냉각수를 강제적으로 유동시키도록 구성된다.The
펌프(30)로서는 냉각수를 펌핑할 수 있는 통상의 펌핑 수단이 사용될 수 있으며, 펌프(30)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the
라디에이터(60)는 냉각수를 냉각시키기 위해 제1라인(110)에 마련된다.The
보다 구체적으로, 라디에이터(60)는 연료전지 스택(10)의 출구와 펌프(30)의 입구의 사이에 배치되도록 제1라인(110)에 마련된다.More specifically, the
라디에이터(60)는 냉각수를 냉각시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 라디에이터(60)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
아울러, 라디에이터(60)에는 냉각수가 저장되는 리저버(62)가 연결될 수 있다.In addition, a
제2라인(140)의 일단은 펌프(30)의 입구와 라디에이터(60)의 사이에서 제1라인(110)에 연결되고, 제2라인(140)의 다른 일단은 연료전지 스택(10)의 출구와 라디에이터(60)의 입구의 사이에서 제1라인(110)에 연결된다.One end of the
밸브 어셈블리(200)는 냉각수의 유동 경로를 라디에이터(60) 또는 연료전지 스택(10)으로 선택적으로 전환하기 위해 제1라인(110)에 마련된다.The
보다 구체적으로, 밸브 어셈블리(200)는 펌프(30)의 입구와 라디에이터(60)의 사이에 위치하도록 제1라인(110)에 제공되며, 제2라인(140)의 일단 및 제4라인(130)의 출구단(다른 일단)은 밸브 어셈블리(200)에 연결될 수 있다.More specifically, the
밸브 어셈블리(200)로서는 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 라디에이터(60) 또는 연료전지 스택(10)으로 전환할 수 있는 다양한 밸브 수단이 사용될 수 있다.As the
일 예로, 밸브 어셈블리(200)는 통상의 사방 밸브(four way valve)(40)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 밸브 어셈블리(200)는 제2라인(140)과 연결되는 제1포트(41), 라디에이터(60)를 통과한 냉각수가 유입되도록 제1라인(110)과 연결되는 제2포트(42), 제4라인(130)의 다른 일단이 연결되는 제3포트(43), 및 밸브 어셈블리(200)를 통과하는 냉각수가 펌프(30)로 유입되도록 제1라인(110)과 연결되는 제4포트(44)를 포함할 수 있다.For example, the
밸브 어셈블리(200)의 제1포트(41) 및 제2포트(42)를 개폐하는 것에 의하여, 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 라디에이터(60) 또는 연료전지 스택(10)으로 전환할 수 있다. 즉, 도 2 와 같이, 제1포트(41)가 개방되고 제2포트(42)가 차단되면, 냉각수는 라디에이터(60)를 거치지 않고 연료전지 스택(10)으로 유입될 수 있다. 이와 반대로, 도 3과 같이, 제2포트(42)가 개방되고 제1포트(41)가 차단되면, 냉각수는 라디에이터(60)를 거친 후 연료전지 스택(10)으로 유입될 수 있다.By opening and closing the
밸브 어셈블리(200)는 라디에이터에서 연료전지 스택으로 냉각수를 공급하는 밸브유로(142)를 개폐하는 밸브부재(202)를 포함하며, 밸브부재(202)가 밸브유로(142)를 개폐하는 것에 의하여, 제1포트(41) 및 제2포트(42)가 개방 또는 차단될 수 있다.The
일 예로, 밸브부재(202)는 밸브유로(142)를 차단하는 제1위치에서 밸브유로(142)를 개방하는 제2위치로 이동 가능하게 마련될 수 있다.For example, the
여기서, 밸브부재(202)가 제1위치에 위치한다 함은, 밸브부재(202)가 밸브유로(142)를 차단하도록 위치하고, 밸브부재(202)가 제2위치에 위치한다 함은, 밸브부재(202)가 밸브유로(142)를 개방하도록 위치하는 것으로 정의된다.Here, the
밸브부재(202)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1위치에서 제2위치로 이동하도록 구성될 수 있다.The
일 예로, 밸브부재(202)는 제1위치에서 제2위치(또는 제2위치에서 제1위치)로 회전 이동하도록 구성될 수 있다.For example, the
본 발명의 다른 실시예에 따르면 밸브부재가 제1위치에서 제2위치로 직선 이동하거나 곡선 이동 경로를 따라 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.According to another embodiment of the present invention, it is also possible to configure the valve member to move linearly or along a curved movement path from the first position to the second position.
또한, 밸브 어셈블리(200)는, 구동력을 제공하는 구동원(220), 구동원(220)에 의해 회전하는 제1동력전달부재(230), 제1동력전달부재(230)와 치합(engage)되며 밸브부재(202)가 제1위치에서 제2위치로 이동하도록 구동력을 밸브부재(202)로 전달하는 제2동력전달부재(240), 및 밸브부재(202)가 제2위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재(230)의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부(250)를 포함한다.In addition, the
구동원(220)으로서는 구동력(회전력)을 제공할 수 있는 통상의 모터가 사용될 수 있으며, 구동원(220)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the driving
제1동력전달부재(230)는 구동원(220)에 의해 회전하도록 마련되고, 제2동력전달부재(240)는 제1동력전달부재(230)에 치합(engage)되어 제1동력전달부재(230)에 의해 연동(회전)하며 밸브부재(202)로 구동력을 전달하도록 마련된다.The first
제1동력전달부재(230) 및 제2동력전달부재(240)로서 구동원(220)의 구동력을 밸브부재(202)로 전달할 수 있는 다양한 동력전달부재가 사용될 수 있으며, 제1동력전달부재(230) 및 제2동력전달부재(240)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Various power transmission members capable of transmitting the driving force of the driving
바람직하게, 제1동력전달부재(230)로서는 제1축선(SL1)을 기준으로 회전하는 웜(worm)이 사용될 수 있고, 제2동력전달부재(240)로서는 제1축선(SL1)에 직교하는 제2축선(SL2)을 기준으로 회전하는 웜휠(worm wheel)이 사용될 수 있다.Preferably, a worm rotating with respect to the first axis SL1 may be used as the first
이는, 밸브 어셈블리(200)의 전체적인 사이즈를 소형화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키기 위함이다.This is to reduce the overall size of the
즉, 제1동력전달부재 및 제2동력전달부재로서 평기어를 사용 가능하지만, 평기어를 사용하게 되면, 구동부를 수직 방향(제2축선 방향)으로 배치시켜야 함에 따라, 불가피하게 밸브 어셈블리의 전체적인 사이즈가 증가하고, 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다.That is, although spur gears can be used as the first power transmission member and the second power transmission member, when the spur gear is used, as the driving unit must be disposed in the vertical direction (second axis direction), the valve assembly is inevitably damaged as a whole. There is a problem in that the size increases and space utilization and design freedom are lowered.
하지만, 본 발명의 실시예는 제1동력전달부재(230) 및 제2동력전달부재(240)로서, 웜 및 웜휠을 사용하는 것에 의하여, 구동부를 수평 방향(제1축선 방향)으로 배치하는 것이 가능하므로, 밸브 어셈블리(200)의 전체적인 사이즈를 소형화하는 것이 가능하며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, in the embodiment of the present invention, as the first
참고로, 제2동력전달부재(240)에는 동력전달기어(도 4의 204 참조)가 치합될 수 있고, 제2동력전달부재(240)의 회전력은 동력전달기어(204)를 매개로 밸브부재(202)에 전달될 수 있다.For reference, a power transmission gear (see 204 in FIG. 4 ) may be engaged with the second
스토퍼부(250)는 밸브부재(202)가 밸브유로(142)를 개방하는 제2위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재(230)의 회전을 선택적으로 구속하기 위해 마련된다.The
여기서, 밸브부재(202)가 제2위치에 배치된 상태에서 제1동력전달부재(230)의 회전을 구속한다 함은, 라디에이터에서 연료전지 스택으로 냉각수가 공급되는 상태를 연속적으로 유지하는 것으로 이해될 수 있다.Here, restraining the rotation of the first
특히, 스토퍼부(250)는 구동원(220)에 이상이 발생한 경우, 제1동력전달부재(230)의 회전을 구속하도록 마련된다.In particular, the
참고로, 구동원(220)의 구동축(222)에는 홀센서(미도시)가 마련될 수 있으며, 홀센서에서 감지되는 신호에 기초하여 밸브부재(202)의 개도(valve opening angle)를 조절(개방된 정도를 조절)하거나 구동원(220)의 이상 유무를 판별할 수 있다.For reference, a Hall sensor (not shown) may be provided on the driving
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 스토퍼부(250)를 마련하는 것에 의하여, 밸브 어셈블리(200)의 이상(고장) 발생 시, 라디에이터(60)를 통과한 냉각수가 연료전지 스택(10)으로 공급되도록 할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, by providing the
즉, 기존에는 냉각수의 유동 경로를 전환하는 밸브 어셈블리(200)의 이상 발생시 밸브유로(142)가 차단됨에 따라, 연료전지 스택의 냉각이 필요한 상태인데도 불구하고, 라디에이터를 경유한 냉각수를 연료전지 스택에 공급하기 어려운 문제점이 있다.That is, in the past, when an abnormality occurs in the
하지만, 본 발명의 실시예는 밸브 어셈블리(200)의 이상(고장) 발생 시, 밸브유로(142)의 개방 상태가 스토퍼부(250)에 의해 강제적으로 유지되도록 하는 것에 의하여, 연료전지 스택(10)에 냉각수를 공급하는 페일 세이프티(fail safety) 기능을 안정적으로 수행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, in the embodiment of the present invention, when an abnormality (failure) of the
스토퍼부(250)는 밸브부재(202)가 제2위치에 배치된 상태(밸브유로(142)의 개방 상태)를 기구적으로 구속할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 스토퍼부(250)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
일 예로, 스토퍼부(250)는, 제1동력전달부재(230)와 일체로 회전 가능하게 마련되는 제1스토퍼부재(260), 제1스토퍼부재(260)의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 제1스토퍼부재(260)의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련되는 제2스토퍼부재(270), 및 제2스토퍼부재(270)가 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 스토퍼 구동부(280)를 포함할 수 있다.For example, the
제1스토퍼부재(260)는 대략 원판 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 제1동력전달부재(230)에 일체로 결합된다.The
제1스토퍼부재(260)와 제1동력전달부재(230)의 결합 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The coupling structure of the
일 예로, 제1스토퍼부재(260)의 중앙부에는 제1동력전달부재(230)가 세레이션 결합되는 세레이션홀(serration hole)(264)이 마련될 수 있다.For example, a
참고로, 제1동력전달부재(230)의 단부 외주면에는 세레이션홀(264)에 치합되는 세레이션(미도시)이 형성될 수 있으며, 제1동력전달부재(230)의 세레이션이 제1스토퍼부재(260)의 세레이션홀(264)에 결합됨에 따라, 제1동력전달부재(230)와 제1스토퍼부재(260)는 일체로 회전 가능하게 연결될 수 있다.For reference, a serration (not shown) engaged with the
바람직하게, 제1동력전달부재(230)의 외주면에는 세레이션홀(264)보다 확장된 사이즈(예를 들어, 직경)을 갖는 걸림턱(232)이 형성될 수 있고, 제1스토퍼부재(260)가 제1동력전달부재(230)에 결합된 상태에서 제1스토퍼부재(260)의 일면은 걸림턱(232)에 지지될 수 있다.Preferably, a locking
일 예로, 걸림턱(232)은 제1동력전달부재(230)의 원주 방향을 따라 연속적인 링 형태로 형성될 수 있다. 다르게는, 걸림턱(232)을 제1동력전달부재(230)의 외주면 일부에 부분적으로 돌출된 돌기 형태로 형성하는 것도 가능하다.For example, the locking
이와 같이, 제1동력전달부재(230)에 걸림턱(232)을 마련하고, 제1스토퍼부재(260)의 일면이 지지되도록 하는 것에 의하여, 제1동력전달부재(230)의 길이 방향을 따른 제1스토퍼부재(260)의 이동을 억제하고, 제1스토퍼부재(260)의 배치 상태를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, the locking
제2스토퍼부재(270)는 제1스토퍼부재(260)의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 제1스토퍼부재(260)의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련된다.The
여기서, 제2스토퍼부재(270)가 회전허용위치에 위치한다 함은, 제1스토퍼부재(260)의 회전을 허용하는 위치에 위치하고, 제2스토퍼부재(270)가 회전구속위치에 위치한다 함은, 제1스토퍼부재(260)의 회전을 구속(제한)하도록 위치하는 것으로 정의된다.Here, the fact that the
제2스토퍼부재(270)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구성될 수 있다.The
일 예로, 제2스토퍼부재(270)는 회전허용위치에서 회전구속위치(또는 회전구속위치에서 회전허용위치)로 직선 이동하도록 구성될 수 있다.For example, the
본 발명의 다른 실시예에 따르면 제2스토퍼부재가 회전허용위치에서 회전구속위치로 회전 이동하거나 곡선 이동 경로를 따라 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.According to another embodiment of the present invention, it is also possible to configure the second stopper member to be rotated from the rotation-allowing position to the rotation-restraining position or move along a curved movement path.
제2스토퍼부재(270)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 회전구속위치에서 제1스토퍼부재(260)의 회전을 구속하도록 구성될 수 있다.The
일 예로, 제1스토퍼부재(260)에는 회전 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 스토퍼홀(262)이 형성될 수 있고, 제2스토퍼부재(270)는 회전구속위치에서 스토퍼홀(262)의 내부에 수용(삽입)(도 9 참조)되고, 회전허용위치에서 스토퍼홀(262)의 외부로 인출(도 10 참조)될 수 있다.For example, a plurality of
스토퍼홀(262)은 제2스토퍼부재(270)에 대응하는 직경을 갖도록 형성될 수 있고, 스토퍼홀(262)의 개수 및 이격 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The
도 9를 참조하면, 제2스토퍼부재(270)가 스토퍼홀(262)에 수용된 상태에서는 제1스토퍼부재(260)의 회전이 구속됨으로써, 제1동력전달부재(230)의 회전이 제한(구동부 작동 정지)될 수 있다.Referring to FIG. 9, in a state where the
반면, 도 10과 같이, 제2스토퍼부재(270)가 스토퍼홀(262)의 외부로 인출된 상태에서는 제1스토퍼부재(260) 및 제1동력전달부재(230)의 회전이 허용될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 10, in a state in which the
스토퍼 구동부(280)는 제2스토퍼부재(270)가 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하기 위해 마련된다.The
스토퍼 구동부(280)로서는 제2스토퍼부재(270)를 회전허용위치에서 회전구속위치로 이동(예를 들어, 직선 이동)시킬 수 있는 다양한 구동수단이 사용될 수 있으며, 스토퍼 구동부(280)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the
일 예로, 스토퍼 구동부(280)로서는 통상의 솔레노이드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드는 코일이 권선된 보빈(미도시), 및 코일에 전원이 인가됨에 따라 보빈의 내부에서 직선 이동하는 플런저를 포함할 수 있으며, 플런저의 직선 이동에 의해 제2스토퍼부재(270)가 회전허용위치에서 회전구속위치로 직선 이동할 수 있다.For example, a normal solenoid may be used as the
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스토퍼 구동부로서 실린더(유입 실린더 또는 공압 실린더) 또는 리니어 모터 등을 사용하는 것도 가능하다.According to another embodiment of the present invention, it is also possible to use a cylinder (inlet cylinder or pneumatic cylinder) or a linear motor as the stopper driving unit.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1스토퍼부재(260)에 스토퍼홀(262)을 형성하고, 회전구속위치에서 제2스토퍼부재(270)가 스토퍼홀(262)의 내부에 수용되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1스토퍼부재의 일면에 돌출되게 스토퍼돌기를 마련하고, 회전구속위치에서 제2스토퍼부재가 스토퍼돌기의 측면에 구속(접촉)되도록 구성하는 것도 가능하다.On the other hand, in the embodiment of the present invention described above and shown, the
다르게는, 제2스토퍼부재가 제1스토퍼부재의 일면에 접촉됨에 따른 접촉력(마찰력)에 의해 제1스토퍼부재의 회전을 구속하도록 구성하는 것도 가능하다.Alternatively, it is also possible to constrain the rotation of the first stopper member by contact force (frictional force) caused by the second stopper member being in contact with one surface of the first stopper member.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브 어셈블리(200)는, 구동원(220), 제1동력전달부재(230), 제2동력전달부재(240), 및 스토퍼부(250)를 내부에 수용하는 하우징(210)을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
하우징(210)은, 구동원(220), 제1동력전달부재(230), 제2동력전달부재(240), 및 스토퍼부(250)를 하나의 모듈로서 모듈화하기 위해 사용될 수 있다.The
하우징(210)은, 구동원(220), 제1동력전달부재(230), 제2동력전달부재(240), 및 스토퍼부(250)를 모듈화 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 하우징(210)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
일 예로, 하우징(210)은, 각 부품(구동원, 제1동력전달부재, 제2동력전달부재, 및 스토퍼부)를 수용하는 수용공간을 정의하는 제1하우징부재(212), 수용공간의 개구부를 덮도록 마련되는 제2하우징부재(214)를 포함할 수 있다.For example, the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 하우징(210)이 제1하우징부재(212) 및 제2하우징부재(214)를 포함하는 예를 들어 설명하고 있지만. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 3개 이상의 하우징부재를 이용하여 하우징을 구성하거나, 단 하나의 하우징부재로 하우징을 구성하는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention described above and shown, the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(1)은, 일단은 펌프(30)의 출구와 연료전지 스택(10)의 사이에 위치하는 제1지점에서 제1라인(110)에 연결되고 다른 일단은 펌프(30)의 입구와 연료전지 스택(10)의 사이에 위치하는 제2지점에서 제1라인(110)에 연결되는 제3라인(120), 및 제3라인(120)에 마련되며 제3라인(120)을 따라 유동하는 냉각수를 가열하는 히터(50)를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
제3라인(120)은 제1라인(110)과 상호 협조적으로 냉각수를 가열하기 위한 가열 루프(가열 순환 경로)를 형성하도록 마련된다.The
보다 구체적으로, 제3라인(120)의 일단은 펌프(30)의 출구와 연료전지 스택(10)의 사이에 위치하는 제1지점에서 제1라인(110)에 연결되고, 제3라인(120)의 다른 일단은 펌프(30)의 입구와 연료전지 스택(10)의 사이에 위치하는 제2지점에서 제1라인(110)에 연결된다.More specifically, one end of the
여기서, 펌프(30)의 입구라 함은, 냉각수가 펌프(30)에 유입되는 입구로 정의된다. 또한, 펌프(30)의 출구라 함은, 펌프(30)를 통과한 냉각수가 배출되는 출구로 정의된다.Here, the inlet of the
그리고, 펌프(30)의 출구와 연료전지 스택(10)의 사이라 함은, 펌프(30)로부터 배출된 냉각수가 연료전지 스택(10)의 냉각수 유입구(미도시)까지 유동하는 구간으로 정의된다. 또한, 펌프(30)의 입구와 연료전지 스택(10)의 사이라 함은, 연료전지 스택(10)의 냉각수 배출구(미도시)로부터 배출된 냉각수가 펌프(30)의 입구까지 유동하는 구간으로 정의된다.Also, the interval between the outlet of the
히터(50)는 제3라인(120)에 마련되며, 제3라인(120)을 따라 유동하는 냉각수는 히터(50)를 통과하는 중에 가열된다.The
히터(50)로서는 제3라인(120)을 따라 유동하는 냉각수를 가열할 수 있는 다양한 히팅수단이 사용될 수 있으며, 히터(50)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(1)은, 냉각수의 유동 경로를 히터(50) 또는 연료전지 스택(10)으로 전환하도록 제1라인(110)에 마련되는 히터 전환밸브(20)를 포함할 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the
일 예로, 히터 전환밸브(20)는 제1지점에 위치하도록 제1라인(110)에 제공되며, 제3라인(120)의 일단은 히터 전환밸브(20)에 연결될 수 있다.For example, the
히터 전환밸브(20)로서는 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 히터(50) 또는 연료전지 스택(10)으로 전환할 수 있는 다양한 밸브 수단이 사용될 수 있다.As the
일 예로, 히터 전환밸브(20)로서는 통상의 삼방 밸브(three way valve)가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 히터 전환밸브(20)는, 펌프(30)에 의해 펌핑된 냉각수가 유입되도록 제1라인(110)과 연결되는 제1포트(21), 히터 전환밸브(20)를 통과하는 냉각수가 연료전지 스택(10)으로 유입되도록 제1라인(110)과 연결되는 제2포트(22), 및 제3라인(120)의 일단이 연결되는 제3포트(23)를 포함한다.For example, a conventional three way valve may be used as the
히터 전환밸브(20)의 제2포트(22) 및 제3포트(23)를 개폐하는 것에 의하여, 냉각수의 유동 경로를 선택적으로 히터(50) 또는 연료전지 스택(10)으로 전환할 수 있다. 즉, 제2포트(22)가 개방되고 제3포트(23)가 차단되면, 히터 전환밸브(20)를 통과하는 냉각수는 연료전지 스택(10)으로 유입될 수 있다. 이와 반대로, 도 2와 같이, 제3포트(23)가 개방되고 제2포트(22)가 차단되면, 히터 전환밸브(20)를 통과하는 냉각수는 제3라인(120)을 통해 히터(50)로 유입될 수 있다.By opening and closing the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(1)은, 일단은 제1지점과 펌프(30)의 사이에서 제1라인(110)에 연결되고 다른 일단은 밸브 어셈블리(200)에 연결되며 공조유닛(70)을 경유하는 제4라인(130), 및 제4라인(130)에 마련되며 공조유닛(70)을 통과한 냉각수에 포함된 이온을 필터링하는 이온 필터(80)를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
제4라인(130)은, 제1라인(110)에 연결되며, 제1라인(110)과 상호 협조적으로 공조유닛(HAVC UNIT)(70)을 냉난방 하기 위한 냉난방 루프를 형성하도록 마련된다.The
일 예로, 제4라인(130)은 공조유닛(70)의 난방용 히터(미도시)를 가열하는 루프를 형성할 수 있다.For example, the
보다 구체적으로, 제4라인(130)은, 제1지점(제3라인의 일단이 제1라인에 연결되는 지점)과 펌프(30)의 출구 사이에서 제1라인(110)에 연결되며, 냉각수 중 일부가 순환하도록 구성된다.More specifically, the
여기서, 제1지점과 펌프(30)의 출구 사이라 함은, 펌프(30)를 통과한 냉각수가 제1지점을 통과하기 전까지 유동하는 구간으로 정의된다.Here, the term between the first point and the outlet of the
일 예로, 제4라인(130)의 일단은 펌프(30)와 제1지점의 사이에서 제1라인(110)에 연결되고, 제4라인(130)의 다른 일단은 펌프(30)와 제2지점의 사이에서 제1라인(110)에 연결된다.For example, one end of the
참고로, 본 발명의 실시예에서는 제4라인(130)의 일단이 펌프(30)와 제1지점의 사이(펌프의 하류)에서 제1라인(110)에 연결되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제4라인의 일단이 펌프의 입구와 전환밸브의 사이에서 제1라인에 연결되도록 구성하는 것도 가능하다.For reference, in the embodiment of the present invention, an example in which one end of the
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 제1라인(110)을 따라 유동하는 냉각수가 제4라인(130)으로 분기되는 분기점(제4라인(130)의 일단)을 히터 전환밸브(20)와 펌프(30) 출구의 사이에 형성하는 것에 의하여, 연료전지 스택(10)으로의 냉각수 공급이 차단(히터 전환밸브의 제2포트 차단)되는 냉시동 중에, 도 2와 같이, 냉각수가 제3라인(120)의 히터(50)를 경유하며 순환(승온 루프)함과 동시에, 제4라인(130)을 따라서도 순환할 수 있으므로, 냉시동시 공조유닛(70)을 경유하는 제4라인(130)의 냉각수의 온도를 일정 이상으로 유지할 수 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, the branch point (one end of the fourth line 130) at which the cooling water flowing along the
즉, 연료전지 스택(10)의 냉시동 직후, 제4라인(130)에 정체되어 있던 저온의 냉각수가 연료전지 스택(10)으로 유입되면, 연료전지 스택(10)의 출력이 저하되는 문제점이 있다.That is, when the low-temperature cooling water stagnant in the
하지만, 본 발명은 냉시동시 제4라인(130)의 냉각수의 온도가 일정 이상으로 유지되도록 하는 것에 의하여, 냉시동 직후에 연료전지 스택(10)에 저온 냉각수가 유입되는 것을 최소화할 수 있으므로, 저온 냉각수에 의한 연료전지 스택(10)의 출력 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, the present invention maintains the temperature of the cooling water in the
이온 필터(80)는 공조유닛(70)을 통과한 냉각수에 포함된 이온을 필터링하기 위해 제4라인(130)에 마련된다.The
참고로, 시스템의 부식이나 용출(exudation) 등으로 인해 냉각수의 전기전도도가 증가하면, 냉각수로 전기가 흐르게 되어 연료전지 스택(10)이 단락되거나 냉각수쪽으로 전류가 흐르게 되는 문제점이 발생하게 되므로, 냉각수는 낮은 전기전도도를 유지할 수 있어야 한다.For reference, when the electrical conductivity of the coolant increases due to corrosion or exudation of the system, electricity flows to the coolant, causing a short circuit in the
이온 필터(80)는 냉각수의 전기전도도를 일정 수준 이하로 유지할 수 있도록 냉각수에 포함된 이온을 제거하도록 마련된다.The
이와 같이, 본 발명은 연료전지 스택(10)으로의 냉각수 공급이 차단(히터 전환밸브의 제2포트 차단)되는 냉시동 중에, 냉각수가 제3라인(120)의 히터(50)를 경유하며 순환(승온 루프)함과 동시에, 제4라인(130)을 따라서도 순환하도록 하는 것에 의하여, 냉시동시에도 제4라인(130)에 구비된 이온 필터(80)에 의한 필터링(냉각수에 포함된 이온 제거)이 가능하다. 따라서, 냉시동 직후 연료전지 스택(10)으로 유입되는 냉각수의 전기전도도를 일정 수준 이하로 유지시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, during cold start in which the supply of coolant to the
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.Although the above has been described with reference to the embodiments, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs will not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these variations and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
1 : 연료전지 시스템
10 : 연료전지 스택
20 : 히터 전환밸브
30 : 펌프
40 : 사방 밸브
50 : 히터
60 : 라디에이터
70 : 공조유닛
80 : 이온 필터
100 : TMS 라인
110 : 제1라인
120 : 제3라인
130 : 제4라인
140 : 제2라인
142 : 밸브유로
200 : 밸브 어셈블리
202 : 밸브부재
204 : 동력전달기어
210 : 하우징
212 : 제1하우징부재
214 : 제2하우징부재
220 : 구동원
230 : 제1동력전달부재
232 : 걸림턱
240 : 제2동력전달부재
250 : 스토퍼부
260 : 제1스토퍼부재
262 : 스토퍼홀
264 : 세레이션홀
270 : 제2스토퍼부재
280 : 스토퍼 구동부1: fuel cell system
10: fuel cell stack
20: heater switching valve
30: pump
40: four-way valve
50: heater
60: radiator
70: air conditioning unit
80: ion filter
100: TMS line
110: first line
120: 3rd line
130: 4th line
140: second line
142: valve flow path
200: valve assembly
202: valve member
204: power transmission gear
210: housing
212: first housing member
214: second housing member
220: driving source
230: first power transmission member
232: snag
240: second power transmission member
250: stopper part
260: first stopper member
262: stopper hole
264: Serration Hall
270: second stopper member
280: stopper driving unit
Claims (17)
구동력을 제공하는 구동원;
상기 구동원에 의해 회전하는 제1동력전달부재;
상기 제1동력전달부재와 치합(engage)되며, 상기 밸브부재가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 이동하도록 상기 구동력을 상기 밸브부재로 전달하는 제2동력전달부재; 및
상기 밸브부재가 상기 제2위치에 배치된 상태에서 상기 제1동력전달부재의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부;
를 포함하는 밸브 어셈블리.
A valve assembly including a valve member provided to be movable from a first position blocking the valve passage to a second position opening the valve passage,
a driving source providing a driving force;
a first power transmission member rotated by the driving source;
a second power transmission member engaged with the first power transmission member and transmitting the driving force to the valve member so that the valve member moves from the first position to the second position; and
a stopper portion selectively restricting rotation of the first power transmission member in a state in which the valve member is disposed at the second position;
A valve assembly comprising a.
상기 스토퍼부는,
상기 제1동력전달부재와 일체로 회전 가능하게 마련되는 제1스토퍼부재;
상기 제1스토퍼부재의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 상기 제1스토퍼부재의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련되는 제2스토퍼부재; 및
상기 제2스토퍼부재가 상기 회전허용위치에서 상기 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 스토퍼 구동부;
를 포함하는 밸브 어셈블리.
According to claim 1,
The stopper part,
a first stopper member integrally rotatably provided with the first power transmission member;
a second stopper member provided to be movable from a rotation-allowing position allowing rotation of the first stopper member to a rotation-limiting position restricting rotation of the first stopper member; and
a stopper driving unit providing a driving force so that the second stopper member moves from the rotation permitting position to the rotation limiting position;
A valve assembly comprising a.
상기 제2스토퍼부재는 상기 회전구속위치에서 상기 회전허용위치로 직선 이동하는 밸브 어셈블리.
According to claim 2,
The second stopper member is a valve assembly that linearly moves from the rotation limiting position to the rotation allowing position.
상기 제1스토퍼부재에는 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 스토퍼홀이 형성되고,
상기 제2스토퍼부재는, 상기 회전구속위치에서 상기 스토퍼홀의 내부에 수용되고, 상기 회전허용위치에서 상기 스토퍼홀의 외부로 인출되는 밸브 어셈블리.
According to claim 2,
A plurality of stopper holes are formed in the first stopper member to be spaced apart in a circumferential direction,
The second stopper member is accommodated in the stopper hole at the rotation limiting position and drawn out of the stopper hole at the rotation allowing position.
상기 제1스토퍼부재에 마련되며, 상기 제1동력전달부재가 세레이션 결합되는 세레이션홀(serration hole)을 포함하는 밸브 어셈블리.
According to claim 2,
A valve assembly comprising a serration hole provided in the first stopper member and to which the first power transmission member is coupled with the serration.
상기 제1동력전달부재에 마련되며, 상기 제1스토퍼부재의 일면을 지지하는 걸림턱을 포함하는 밸브 어셈블리.
According to claim 2,
A valve assembly comprising a locking jaw provided on the first power transmission member and supporting one surface of the first stopper member.
상기 제1동력전달부재는 제1축선을 기준으로 회전하는 웜(worm)이고,
상기 제2동력전달부재는 상기 제1축선에 직교하는 제2축선을 기준으로 회전하는 웜휠(worm wheel)인 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
According to claim 1,
The first power transmission member is a worm rotating about a first axis,
The valve assembly, characterized in that the second power transmission member is a worm wheel rotating about a second axis perpendicular to the first axis.
상기 구동원, 상기 제1동력전달부재, 상기 제2동력전달부재, 및 상기 스토퍼부를 내부에 수용하는 하우징을 포함하는 밸브 어셈블리.
According to claim 1,
A valve assembly comprising a housing accommodating the driving source, the first power transmission member, the second power transmission member, and the stopper therein.
상기 스토퍼부는 상기 구동원에 이상이 발생한 경우, 상기 제1동력전달부재의 회전을 구속하는 밸브 어셈블리.
According to claim 1,
The stopper portion valve assembly for restricting the rotation of the first power transmission member when an abnormality occurs in the driving source.
상기 제1라인에 마련되며, 상기 냉각수를 유동시키는 펌프;
상기 제1라인에 마련되며, 상기 냉각수를 냉각하는 라디에이터;
일단은 상기 펌프의 입구와 상기 라디에이터의 사이에서 상기 제1라인에 연결되고, 다른 일단은 상기 연료전지 스택의 출구와 상기 라디에이터의 입구의 사이에서 상기 제1라인에 연결되는 제2라인; 및
상기 라디에이터에서 상기 연료전지 스택으로 상기 냉각수를 공급하는 밸브유로를 차단하는 제1위치에서 상기 밸브유로를 개방하는 제2위치로 이동 가능하게 마련되는 밸브부재를 구비하며, 상기 냉각수의 유동 경로를 상기 라디에이터 또는 상기 연료전지 스택으로 선택적으로 전환하는 밸브 어셈블리;를 포함하되,
상기 밸브 어셈블리는,
구동력을 제공하는 구동원;
상기 구동원에 의해 회전하는 제1동력전달부재;
상기 제1동력전달부재와 치합(engage)되며, 상기 밸브부재가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 이동하도록 상기 구동력을 상기 밸브부재로 전달하는 제2동력전달부재; 및
상기 밸브부재가 상기 제2위치에 배치된 상태에서 상기 제1동력전달부재의 회전을 선택적으로 구속하는 스토퍼부;
를 포함하는 연료전지 시스템.
A first line passing through the fuel cell stack and circulating cooling water;
a pump provided in the first line and flowing the cooling water;
a radiator provided in the first line and cooling the cooling water;
a second line having one end connected to the first line between the inlet of the pump and the radiator and the other end connected to the first line between the outlet of the fuel cell stack and the inlet of the radiator; and
A valve member provided to be movable from a first position blocking a valve passage for supplying the cooling water from the radiator to the fuel cell stack to a second position opening the valve passage; A valve assembly that selectively switches to a radiator or the fuel cell stack; includes,
The valve assembly,
a driving source providing a driving force;
a first power transmission member rotated by the driving source;
a second power transmission member engaged with the first power transmission member and transmitting the driving force to the valve member so that the valve member moves from the first position to the second position; and
a stopper portion selectively restricting rotation of the first power transmission member in a state in which the valve member is disposed at the second position;
A fuel cell system comprising a.
상기 스토퍼부는,
상기 제1동력전달부재와 일체로 회전 가능하게 마련되는 제1스토퍼부재;
상기 제1스토퍼부재의 회전을 허용하는 회전허용위치에서 상기 제1스토퍼부재의 회전을 구속하는 회전구속위치로 이동 가능하게 마련되는 제2스토퍼부재; 및
상기 제2스토퍼부재가 상기 회전허용위치에서 상기 회전구속위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 스토퍼 구동부;
를 포함하는 연료전지 시스템.
According to claim 10,
The stopper part,
a first stopper member integrally rotatably provided with the first power transmission member;
a second stopper member provided to be movable from a rotation-allowing position allowing rotation of the first stopper member to a rotation-limiting position restricting rotation of the first stopper member; and
a stopper driving unit providing a driving force so that the second stopper member moves from the rotation permitting position to the rotation limiting position;
A fuel cell system comprising a.
상기 제2스토퍼부재는 상기 회전구속위치에서 상기 회전허용위치로 직선 이동하는 연료전지 시스템.
According to claim 11,
The second stopper member linearly moves from the rotation limiting position to the rotation allowing position.
상기 제1스토퍼부재에는 원주 방향을 따라 이격되게 복수개의 스토퍼홀이 형성되고,
상기 제2스토퍼부재는, 상기 회전구속위치에서 상기 스토퍼홀의 내부에 수용되고, 상기 회전허용위치에서 상기 스토퍼홀의 외부로 인출되는 연료전지 시스템.
According to claim 11,
A plurality of stopper holes are formed in the first stopper member to be spaced apart in a circumferential direction,
The fuel cell system of claim 1 , wherein the second stopper member is accommodated inside the stopper hole at the rotation limiting position and drawn out of the stopper hole at the rotation allowing position.
상기 제1스토퍼부재에 마련되며, 상기 제1동력전달부재가 세레이션 결합되는 세레이션홀(serration hole)을 포함하는 연료전지 시스템.
According to claim 11,
A fuel cell system comprising a serration hole provided in the first stopper member and to which the first power transmission member is serrated.
상기 제1동력전달부재에 마련되며, 상기 제1스토퍼부재의 일면을 지지하는 걸림턱을 포함하는 연료전지 시스템.
According to claim 11,
A fuel cell system comprising a locking step provided on the first power transmission member and supporting one surface of the first stopper member.
상기 제1동력전달부재는 제1축선을 기준으로 회전하는 웜(worm)이고,
상기 제2동력전달부재는 상기 제1축선에 직교하는 제2축선을 기준으로 회전하는 웜휠(worm wheel)인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
According to claim 10,
The first power transmission member is a worm rotating about a first axis,
The fuel cell system according to claim 1 , wherein the second power transmission member is a worm wheel rotating about a second axis perpendicular to the first axis.
상기 스토퍼부는 상기 구동원에 이상이 발생한 경우, 상기 제1동력전달부재의 회전을 구속하는 연료전지 시스템.
According to claim 10,
The fuel cell system of claim 1 , wherein the stopper restrains rotation of the first power transmission member when an abnormality occurs in the driving source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210132608A KR20230049439A (en) | 2021-10-06 | 2021-10-06 | Valve assembly and fuel cell system |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210132608A KR20230049439A (en) | 2021-10-06 | 2021-10-06 | Valve assembly and fuel cell system |
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KR20230049439A true KR20230049439A (en) | 2023-04-13 |
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