KR20230085600A - 연료전지 자동차용 이온필터장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치는, 바닥면에 냉각수 유입구가 형성되고 상부에 냉각수 유출구가 형성되는 필터하우징; 상기 필터하우징 내부에 착탈 가능한 구조로 장착되되, 상기 냉각수 유입구와 대응되는 부위에 냉각수 유입부가 형성되고, 상기 냉각수 유입부 주변에 하향으로 돌출되는 복수 개의 가압돌기가 구비되는 이온카트리지; 상기 냉각수 유입구를 덮도록 상기 필터하우징의 저면에 장착되며, 외부로부터 냉각수가 공급되는 유입포트를 구비하는 하부하우징; 상기 냉각수 유입구를 폐쇄시키도록 상기 하부하우징 내부에 장착되되, 상기 이온카트리지가 상기 필터하우징 내부에 장착되었을 때 상기 가압돌기에 의해 하향 가압되어 상기 냉각수 유입구를 개방시키는 씰링볼;을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치는, 이온카트리지가 탈거되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 폐쇄되고, 이온 카트리지가 장착되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 개방되며, 냉각수 유로를 개폐시키는 구조가 매우 단순하게 구성되어 제조비용 절감 및 내구성 향상이 가능해진다는 장점이 있다.

Description

연료전지 자동차용 이온필터장치{ION FILTER APPARATUS FOR FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 이온카트리지가 착탈 가능한 구조로 결합되는 연료전지 자동차용 이온필터장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 이온카트리지의 착탈 여부에 따라 냉각수의 유로가 자동으로 개폐되도록 구성되는 이온필터장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 자동차는, 기존의 내연기관 자동차가 화석연료와 공기 중의 산소를 엔진 내에서 폭발반응시켜 그 화학에너지를 기계에너지로 바꾸어 구동동력을 얻는 것과 달리, 고압 수소 탱크 또는 개질기를 통해 공급되는 수소와 공기 터보 압축기를 통해 공급되는 공기 중의 산소를 연료전지 스택 내에서 전기 화학 반응시켜 생성된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동하게 된다.
즉, 연료전지 시스템은 연료가 가지고 있는 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환시키는 장치로서, 통상 전해질을 사이에 두고 음극(anode)과 양극(cathode)으로 된 한 쌍의 전극을 배치함과 아울러 이온화된 연료가스의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 함께 얻는 시스템이다. 이러한 구성에서 연료전지 스택은 반응가스인 수소와 산소의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 발생시키고, 그 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다. 이에 연료전지 시스템에는 스택의 온도 상승을 방지하기 위하여 스택을 냉각시키는 장치가 필수적이다.
통상 차량용 연료전지 시스템에서 연료전지 스택을 최적 온도로 유지하기 위한 냉각시스템에는 스택 내 냉각수채널을 통해 물을 순환시켜 냉각시키는 수냉식이 이용되고 있다. 한편, 연료전지 시스템의 냉각수 루프를 형성하는 배관은 이온 용출성의 문제로 인하여 적용 가능한 재질이 반이온 용출성을 가지는 SUS 316L, 테플론(Teflon), Al 3003, 푸드 그레이드(Food-Grade)의 실리콘 등으로 매우 제한적이다. SUS 304의 경우 이온 용출의 문제로 사용이 불가하다. 일반 저가의 재료를 사용하는 경우 냉각수가 닿는 부분에서 불순물 및 이온이 냉각수로 용출되는 문제가 발생하는데, 용출된 이온으로 인하여 연료전지 스택에서 생성된 전기가 냉각수를 통해 흐르는 심각한 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방안으로 이온필터장치가 채용된다. 상기 이온필터장치는 연료전지 스택으로 들어가는 냉각수에 포함된 이온을 필터링하여 냉각수의 전기 전도도(Ion Conductivity)를 일정 수준 이하로 낮추는 역할을 한다. 이때, 연료 전지 스택을 순환하고 나온 냉각수는 이온카트리지 내에 채워진 이온수지와 접촉하는 과정을 통해 이온이 필터링되는데, 상기 이온수지가 일정량 이상의 냉각수를 필터링하게 되면 이온 필터링 성능이 저하되므로 상기 이온카트리지를 교체해야 한다.
상기 이온카트리지는 냉각수 유로와 연통되도록 장착되는바, 상기 이온카트리지를 탈거하였을 때 냉각수 유로가 개방된 상태로 방치되면 냉각수가 외부로 유출되는 문제가 발생된다. 따라서 상기 이온필터장치는 이온카트리지가 탈거되었을 때 냉각수 유로가 폐쇄되어야 하는데, 종래의 이온필터장치는 냉각수 유로를 폐쇄시키는 밸브 구조가 매우 복잡하여 제조비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 냉각수 유로의 개폐 신뢰성이 낮다는 단점이 있다.
KR 10-1379823 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이온카트리지가 탈거되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 폐쇄되고, 이온 카트리지가 장착되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 개방되며, 냉각수 유로를 개폐시키는 밸브가 간단한 구조로 이루어지는 연료전지 자동차용 이온필터장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치는, 바닥면에 냉각수 유입구가 형성되고 상부에 냉각수 유출구가 형성되는 필터하우징; 상기 필터하우징 내부에 착탈 가능한 구조로 장착되되, 상기 냉각수 유입구와 대응되는 부위에 냉각수 유입부가 형성되고, 상기 냉각수 유입부 주변에 하향으로 돌출되는 복수 개의 가압돌기가 구비되는 이온카트리지; 상기 냉각수 유입구를 덮도록 상기 필터하우징의 저면에 장착되며, 외부로부터 냉각수가 공급되는 유입포트를 구비하는 하부하우징; 상기 냉각수 유입구를 폐쇄시키도록 상기 하부하우징 내부에 장착되되, 상기 이온카트리지가 상기 필터하우징 내부에 장착되었을 때 상기 가압돌기에 의해 하향 가압되어 상기 냉각수 유입구를 개방시키는 씰링볼;을 포함하여 구성된다.
상기 냉각수 유입부는 하향으로 돌출되는 노브 형상으로 형성되어, 상기 이온카트리지가 상기 필터하우징에 장착되었을 때 상기 냉각수 유입구에 끼워맞춤 방식으로 압입되며, 상기 복수 개의 가압돌기는 상기 냉각수 유입부의 하측 끝단에 형성된다.
상기 냉각수 유입부의 외측면과 상기 냉각수 유입구의 내측면 사이를 밀폐시키는 오링을 더 포함한다.
상기 필터하우징은, 상기 이온카트리지가 인입될 수 있는 크기의 내부공간을 갖되 상부가 개방된 몸체하우징과, 저면에 상기 이온카트리지의 상단이 결합되어 상기 몸체하우징의 상측 개구부를 덮도록 장착되는 캡하우징으로 구성되고, 상기 냉각수 유입구는 상기 몸체하우징의 바닥면에 형성되고, 상기 냉각수 유출구는 상기 몸체하우징의 상부 측벽에 형성된다.
상기 씰링볼은 상기 냉각수보다 비중이 작은 재료로 제작된다.
상기 하부하우징의 내부공간 바닥면에 장착되어, 상기 씰링볼에 상향 탄성력을 인가하는 탄성수단을 더 포함한다.
상기 탄성수단은, 길이방향 일단이 상기 하부하우징의 내부공간 바닥면에 고정결합되고 길이방향 타단이 상기 씰링볼을 향하도록 세워지는 코일스프링 형상으로 형성된다.
상기 씰링볼이 삽입되는 오목부가 상측에 형성되는 안착부와, 상기 안착브라켓의 저면으로부터 하향으로 연장되어 상기 코일스프링 형상의 탄성수단 내측으로 삽입되는 돌출부로 구성되는 안착브라켓을 더 포함한다.
상기 오목부는 상기 씰링볼 중 하측 절반 이상이 인입되되, 상측 입구 내경이 상기 씰링볼의 외경보다 작게 형성되고, 상기 씰링볼과 상기 안착브라켓 중 적어도 하나 이상은 외력에 의해 형상 변형이 가능하도록 탄성을 갖는 재료로 제작된다.
상기 오목부는 일측 측벽이 개방된 형상으로 형성된다.
상기 하부하우징의 내부공간 측벽에는, 상하방향으로 길게 연장되어 상기 씰링볼의 측방이동을 제한하는 다수 개의 가이드레일이 구비된다.
상기 씰링볼은 수직으로 세워진 캡슐 형상으로 형성된다.
본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치는, 이온카트리지가 탈거되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 폐쇄되고, 이온 카트리지가 장착되었을 때 냉각수 유로가 자동으로 개방되며, 냉각수 유로를 개폐시키는 구조가 매우 단순하게 구성되어 제조비용 절감 및 내구성 향상이 가능해진다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 이온필터장치의 분해사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 포함되는 이온카트리지의 저면 사시도 및 저면도이다.
도 4는 본 발명에 포함되는 이온카트리지의 단면사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 이온필터장치의 사용상태도이다.
도 7은 본 발명에 의한 이온필터장치 제2 실시예의 부분단면도이다.
도 7은 안착브라켓에 씰링볼이 안착되는 구조를 도시하는 분해사시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 이온필터장치 제2 실시예의 사용상태도이다.
도 10은 본 발명에 의한 이온필터장치 제3 실시예에 포함되는 하부하우징의 평면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 이온필터장치 제4 실시예에 포함되는 씰링볼의 형상을 도시하는 부분단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 이온필터장치의 분해사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 포함되는 이온카트리지의 저면 사시도 및 저면도이며, 도 4는 본 발명에 포함되는 이온카트리지의 단면사시도이다.
본 발명에 의한 연료전지 자동차용 이온필터장치는 연료전지 스택으로 들어가는 냉각수에 포함된 이온을 필터링하여 냉각수의 전기 전도도(Ion Conductivity)를 일정 수준 이하로 낮추기 위한 장치로서, 바닥면에 냉각수 유입구(112)가 형성되고 상부에 냉각수 유출구(114)가 형성되는 필터하우징(100)과, 상기 필터하우징(100) 내부에 착탈 가능한 구조로 장착되되 상기 냉각수 유입구(112)와 대응되는 부위에 냉각수 유입부(310)가 형성되는 이온카트리지(300)와, 상기 냉각수 유입구(112)를 덮도록 상기 필터하우징(100)의 저면에 장착되며 외부로부터 냉각수가 공급되는 유입포트(210)를 구비하는 하부하우징(200)을 기본 구성요소로 구비한다.
이때 상기 이온카트리지(300)의 냉각수 유입부(310) 주변에는 하향으로 돌출되는 복수 개의 가압돌기(320)가 형성되고, 상기 하부하우징(200)의 내부공간에는 상하로 이동 가능한 씰링볼(400)이 구비된다. 상기 씰링볼(400)은, 별도의 외력이 인가되지 아니하는 한 상측으로 이동하여 냉각수 유입구(112)를 막음으로써 하부하우징(200) 내부의 냉각수가 이온카트리지(300) 내부로 유입되지 못하도록 하고, 이온카트리지(300)가 필터하우징(100) 내부에 장착되었을 때에는 가압돌기(320)에 의해 하향으로 밀려 냉각수 유입구(112)를 개방시킴으로써 하부하우징(200) 내부의 냉각수가 이온카트리지(300) 내부로 유입될 수 있도록 하는 일종의 밸브 역할을 한다.
즉, 본 발명에 의한 이온필터장치는, 이온필터카트리지가 필터하우징(100)에 장착되어 있는 동안에는 하부하우징(200)으로 유입된 냉각수가 이온필터카트리지 내부로 유입되어 냉각수의 이온 필터링이 지속되고, 이온필터카트리지가 필터하우징(100)으로부터 탈거되었을 때에는 상기 필터하우징(100)의 냉각수 유입구(112)가 폐쇄되어 하부하우징(200) 내의 냉각수가 외부로 유출되지 아니하도록 작동된다.
이와 같이 본 발명에 의한 이온필터장치는, 냉각수유로를 개폐시키는 별도의 밸브장치가 설치되지 아니하더라도 이온카트리지(300)의 장착 여부에 따라 냉각수 유입구(112)가 자동으로 개폐되는바, 내부 구성이 단순해져 제조원가가 절감되고 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 이온필터장치의 가압돌기(320)가 씰링볼(400)을 하향 가압하지 아니하는 동안에는 상기 씰링볼(400)이 상측으로 이동하여 냉각수 유입구(112)를 막을 수 있도록, 상기 씰링볼(400)은 상기 냉각수보다 비중이 작은 재료 즉, 물에 뜨는 재료로 제작될 수 있다. 이와 같이 상기 씰링볼(400)이 물에 뜨는 재료로 제작되면, 냉각수가 하부하우징(200) 내부로 유입되었을 때 상기 씰링볼(400)은 자체 부력에 의해 상승하여 냉각수 유입구(112)를 막게 되므로, 씰링볼(400)을 상승시키는 별도의 장치가 필요 없게 된다는 장점이 있다.
또한, 냉각수 유입부(310)가 냉각수 유입구(112)에 삽입되었을 때 하부하우징(200) 내의 냉각수가 냉각수 유입부(310)와 냉각수 유입구(112) 사이로 유출되지 아니하도록, 상기 냉각수 유입부(310)는 하향으로 돌출되는 노브 형상으로 형성되고, 상기 이온카트리지(300)가 상기 필터하우징(100)에 장착되었을 때 상기 냉각수 유입부(310)에 끼워맞춤 방식으로 압입되도록 구성됨이 바람직하다. 이때 상기 복수 개의 가압돌기(320)는 상기 냉각수 유입부(310)의 하측 끝단에 형성된다.
이와 같이 노브 형상의 냉각수 유입부(310)가 냉각수 유입구(112)에 끼워맞춤 방식으로 삽입되면, 하부하우징(200) 내의 냉각수는 모두 냉각수 유입부(310)를 통해 이온카트리지(300) 내로 전달될 수 있다는 장점이 있다. 더 나아가 냉각수의 유출 현상을 더욱 확실하게 차단할 수 있도록, 상기 냉각수 유입부(310)의 외측면과 상기 냉각수 유입부(310)의 내측면 사이를 밀폐시키는 오링이 추가로 구비될 수도 있다.
한편, 상기 필터하우징(100)은 내부에 장착된 이온카트리지(300)가 용이하게 교환 가능하도록, 상기 이온카트리지(300)가 인입될 수 있는 크기의 내부공간을 갖되 상부가 개방된 몸체하우징(110)과, 저면에 상기 이온카트리지(300)의 상단이 결합되어 상기 몸체하우징(110)의 상측 개구부를 덮도록 장착되는 캡하우징으로 구분될 수 있다. 상기 냉각수 유입구(112)는 상기 몸체하우징(110)의 바닥면에 형성되고, 상기 냉각수 유출구(114)는 상기 몸체하우징(110)의 상부 측벽에 형성됨이 바람직하다. 이때 상기 냉각수 유출구(114)에는 별도의 유출포트(500)가 장착되고, 상기 냉각수 유출구(114)와 유출포트(500) 사이에는 여과망(510)이 추가로 구비될 수 있다.
이와 같이 상기 필터하우징(100)이 몸체하우징(110) 및 캡하우징으로 구성되면, 이온카트리지(300)의 수명이 다하였을 때 사용자는 캡하우징을 몸체하우징(110)으로부터 분리시킴으로써 이온카트리지(300)를 교체할 수 있으므로, 유지 및 보수 작업이 매우 간편해진다는 장점이 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 이온필터장치의 사용상태도이다.
이온카트리지(300)가 필터하우징(100)에 완전히 장착되기 전까지는 상기 씰링볼(400)이 냉각수에 의해 부력을 받아 상승하게 되는바, 도 5에 도시된 바와 같이 냉각수 유입구(112)는 씰링볼(400)에 의해 밀폐된 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 냉각수 유입구(112)가 씰링볼(400)에 의해 밀폐되면, 하부하우징(200) 내의 냉각수는 필터하우징(100) 내측으로 유입되지 못하므로, 상기 필터하우징(100) 내부공간은 냉각수가 유입되지 아니하는 빈 공간을 유지하게 된다. 따라서 사용자는 냉각수의 유출 우려 없이 이온카트리지(300)를 자유롭게 탈거 및 교체할 수 있게 된다.
도 5에 도시된 상태에서 이온카트리지(300)가 필터하우징(100) 내에 완전히 장착되면, 상기 냉각수 유입부(310)의 하단에 구비된 가압돌기(320)가 씰링볼(400)을 하향 가압하여 냉각수 유입구(112)를 개방시키게 되는바, 하부하우징(200) 내의 냉각수는 냉각수 유입구(112) 및 냉각수 유입부(310)를 지나 이온카트리지(300) 내부로 유입되어 이온이 필터링된다.
이때, 냉각수 유입부(310)의 하단에 구비된 다수 개의 가압돌기(320)는 냉각수 유입부(310)의 끝단을 따라 둥글게 배열되되 일정 거리 이격되므로, 하부하우징(200) 내의 냉각수는 이웃하는 두 개의 가압돌기(320) 사이의 공간을 통해 냉각수 유입부(310)로 유입될 수 있게 된다.
상기 언급한 바와 같이 본 발명에 의한 이온필터장치는, 이온카트리지(300)의 장착 여부에 따라 냉각수 유입구(112)가 자동으로 개폐되므로, 냉각수 유입구(112) 개폐를 위한 밸브의 개폐 조작을 개별적으로 수행할 필요가 없어지고, 이에 따라 이온카트리지(300) 교체 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 된다는 장점이 있다. 또한, 냉각수 유입구(112) 개폐를 위한 구성이 매우 단순해지므로, 본 발명에 의한 이온필터장치의 제조원가를 절감시킬 수 있다는 장점도 있다.
도 7은 본 발명에 의한 이온필터장치 제2 실시예의 부분단면도이고, 도 7은 안착브라켓(700)에 씰링볼(400)이 안착되는 구조를 도시하는 분해사시도이며, 도 9는 본 발명에 의한 이온필터장치 제2 실시예의 사용상태도이다.
본 발명에 포함되는 씰링볼(400)은 상기 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예와 같이 자체 부력에 의해 상승하도록 구성될 수도 있고, 별도의 구성요소에 의해 상측으로 이동하도록 구성될 수도 있다.
즉, 본 발명에 의한 이온필터장치는, 상기 하부하우징(200)의 내부공간 바닥면에 장착되어 상기 씰링볼(400)에 상향 탄성력을 인가하는 탄성수단(600)을 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 탄성수단(600)이 추가로 구비되면, 상기 씰링볼(400)을 비중이 작은 재료로 제작하지 아니하더라도 상기 씰링볼(400)이 탄성수단(600)에 의해 상측으로 가압되므로 냉각수 유입구(112)가 밀폐될 수 있을 뿐만 아니라, 하부하우징(200) 내부가 냉각수로 완전히 채워지지 아니하더라도 상기 냉각수 유입구(112)가 씰링볼(400)에 의해 밀폐된 상태를 유지하게 되므로, 냉각수 유출 차단 효과가 더욱 확실해진다는 장점이 있다.
이때, 본 실시예에서는 상기 탄성수단(600)이 코일스프링(더 명확하게는 길이방향 일단이 상기 하부하우징(200)의 내부공간 바닥면에 고정결합되고 길이방향 타단이 상기 씰링볼(400)을 향하도록 세워지는 코일스프링)으로 적용되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 탄성수단(600)은 씰링볼(400)을 상측으로 탄성 가압할 수 있다면 어떠한 종류의 탄성체로도 대체될 수 있다.
한편, 상기 탄성수단(600)이 코일스프링으로 적용되는 경우, 상기 탄성수단(600)이 모다 안정적으로 씰링볼(400)을 상향 가압할 수 있도록, 상기 씰링볼(400)이 안착되는 별도의 안착브라켓(700)이 추가로 구비될 수 있다.
상기 안착브라켓(700)은, 상기 씰링볼(400)이 삽입되는 오목부(712)가 상측에 형성되는 안착부(710)와, 상기 안착브라켓(700)의 저면으로부터 하향으로 연장되어 상기 코일스프링 형상의 탄성수단(600) 내측으로 삽입되는 돌출부(720)로 구성될 수 있다. 이와 같이 씰링볼(400)이 안착부(710)에 안착되고 돌출부(720)가 탄성수단(600) 내측으로 삽입되면, 상기 안착브라켓(700)이나 탄성수단(600)에 측방 외력이 인가되더라도 안착브라켓(700)이 탄성수단(600)으로부터 탈거되지 아니할 뿐만 아니라 씰링볼(400)의 위치가 일정하게 고정되므로, 상기 씰링볼(400)의 승강이 더욱 안정적으로 수행될 수 있게 된다.
또한, 오목부(712)에 안착된 씰링볼(400)이 오목부(712)로부터 쉽게 탈거되지 아니하도록, 상기 오목부(712)는 상기 씰링볼(400) 중 하측 절반 이상이 인입되되 상측 입구 내경이 상기 씰링볼(400)의 외경보다 작게 형성됨이 바람직하다. 이때, 오목부(712)의 입구 내경이 씰링볼(400)의 외경보다 작게 형성되더라도 상기 씰링볼(400)이 오목부(712) 내측으로 삽입될 수 있도록, 상기 씰링볼(400)과 상기 안착브라켓(700) 중 적어도 하나 이상은 외력에 의해 형상 변형이 가능하도록 탄성을 갖는 재료로 제작되어야 할 것이다. 또한, 상기 오목부(712)의 입구가 외력에 의해 보다 쉽게 벌어질 수 있도록, 상기 오목부(712)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 일측 측벽이 개방된 형상으로 형성될 수도 있다.
도 10은 본 발명에 의한 이온필터장치 제3 실시예에 포함되는 하부하우징(200)의 평면도이다.
상기 하부하우징(200)의 내부공간은 씰링볼(400)이 인입되어 있는 상태에서도 냉각수가 원활하게 흐를 수 있도록 상기 씰링볼(400)의 외경보다 내경이 크게 제작되는데, 이와 같이 내부공간의 내경이 씰링볼(400)의 외경보다 크게 제작되면 상기 씰링볼(400)이 측방향으로 움직일 수 있어 냉각수 유입구(112)를 정확하게 막지 못하는 경우가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 이온필터장치는 하부하우징(200)의 내부공간을 통해 냉각수가 원활하게 흐를 수 있으면서도 씰링볼(400)이 측방으로 움직이지 아니하고 상하 방향으로만 움직일 수 있도록, 상기 하부하우징(200)의 내부공간 측벽에는 상하방향으로 길게 연장되어 상기 씰링볼(400)의 측방이동을 제한하는 다수 개의 가이드레일(220)이 구비될 수 있다.
상기 다수 개의 가이드레일(220)은 상호 일정 거리 이격되도록 배열되므로 하부하우징(200) 내의 냉각수는 이웃하는 두 개의 가이드레일(220) 사이의 공간을 통해 원활하게 흐를 수 있고, 상기 씰링볼(400)은 가이드레일(220)의 돌출방향 끝단에 접촉되어 측방으로는 움직이지 아니하고 상하 방향으로만 이동이 가능한 상태가 된다. 즉, 본 발명에 의한 이온필터장치는 씰링볼(400)이 하부하우징(200) 내에 인입된 상태에서 냉각수가 원활하게 흐를 수 있을 뿐만 아니라, 씰링볼(400)이 상하방향으로만 이동 되어 상기 냉각수 유입구(112)를 보다 안정적으로 개폐시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.
도 11은 본 발명에 의한 이온필터장치 제4 실시예에 포함되는 씰링볼(400)의 형상을 도시하는 부분단면도이다.
상기 씰링볼(400)이 완전한 구체 형상으로 형성되면, 하우하우징 내에서 승강하는 과정에서 상기 하부하우징(200)의 내벽을 타고 구르는 현상이 발생될 수 있다. 이와 같이 씰링볼(400)이 하부하우징(200)의 내벽을 타고 구르면, 상기 씰링볼(400)이 가이드레일(220)에 부딪히는 과정에서 소음과 진동이 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 씰링볼(400)이 쉽게 손상될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명에 의한 이온필터장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 씰링볼(400)은 도 11에 도시된 바와 같이 수직으로 세워진 캡슐 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 씰링볼(400)이 캡슐 형상으로 형성되면, 상기 씰링볼(400)이 하부하우징(200)의 내벽을 타고 구르지 못하고 수직으로 승강하는 동작만이 가능해 지는바, 소음 및 진동 발생을 최소화시킬 수 있고, 씰링볼(400)의 손상을 현저히 저감시킬 수 있게 된다는 장점이 있다. 물론, 이와 같이 상기 씰링볼(400)이 캡슐 형상으로 형성되더라도, 상기 씰링볼(400) 중 냉각수 유입구(112)와 대응되는 부위(본 실시예에서는 상측 부위)는 반구 형상으로 형성되어야 할 것이다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 필터하우징 110 : 몸체하우징
112 : 냉각수 유입구 114 : 냉각수 유출구
200 : 하부하우징 210 : 유입포트
220 : 가이드레일 300 : 이온카트리지
310 : 냉각수 유입부 320 : 가압돌기
400 : 씰링볼 500 : 유출포트
510 : 여과망 600 : 탄성수단
700 : 안착브라켓 710 : 안착부
712 : 오목부 720 : 돌출부

Claims (12)

  1. 바닥면에 냉각수 유입구가 형성되고 상부에 냉각수 유출구가 형성되는 필터하우징;
    상기 필터하우징 내부에 착탈 가능한 구조로 장착되되, 상기 냉각수 유입구와 대응되는 부위에 냉각수 유입부가 형성되고, 상기 냉각수 유입부 주변에 하향으로 돌출되는 복수 개의 가압돌기가 구비되는 이온카트리지;
    상기 냉각수 유입구를 덮도록 상기 필터하우징의 저면에 장착되며, 외부로부터 냉각수가 공급되는 유입포트를 구비하는 하부하우징;
    상기 냉각수 유입구를 폐쇄시키도록 상기 하부하우징 내부에 장착되되, 상기 이온카트리지가 상기 필터하우징 내부에 장착되었을 때 상기 가압돌기에 의해 하향 가압되어 상기 냉각수 유입구를 개방시키는 씰링볼;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 유입부는 하향으로 돌출되는 노브 형상으로 형성되어, 상기 이온카트리지가 상기 필터하우징에 장착되었을 때 상기 냉각수 유입구에 끼워맞춤 방식으로 압입되며,
    상기 복수 개의 가압돌기는 상기 냉각수 유입부의 하측 끝단에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각수 유입부의 외측면과 상기 냉각수 유입구의 내측면 사이를 밀폐시키는 오링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터하우징은, 상기 이온카트리지가 인입될 수 있는 크기의 내부공간을 갖되 상부가 개방된 몸체하우징과, 저면에 상기 이온카트리지의 상단이 결합되어 상기 몸체하우징의 상측 개구부를 덮도록 장착되는 캡하우징으로 구성되고,
    상기 냉각수 유입구는 상기 몸체하우징의 바닥면에 형성되고,
    상기 냉각수 유출구는 상기 몸체하우징의 상부 측벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링볼은 상기 냉각수보다 비중이 작은 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부하우징의 내부공간 바닥면에 장착되어, 상기 씰링볼에 상향 탄성력을 인가하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄성수단은, 길이방향 일단이 상기 하부하우징의 내부공간 바닥면에 고정결합되고 길이방향 타단이 상기 씰링볼을 향하도록 세워지는 코일스프링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 씰링볼이 삽입되는 오목부가 상측에 형성되는 안착부와, 상기 안착브라켓의 저면으로부터 하향으로 연장되어 상기 코일스프링 형상의 탄성수단 내측으로 삽입되는 돌출부로 구성되는 안착브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 오목부는 상기 씰링볼 중 하측 절반 이상이 인입되되, 상측 입구 내경이 상기 씰링볼의 외경보다 작게 형성되고,
    상기 씰링볼과 상기 안착브라켓 중 적어도 하나 이상은 외력에 의해 형상 변형이 가능하도록 탄성을 갖는 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 오목부는 일측 측벽이 개방된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부하우징의 내부공간 측벽에는, 상하방향으로 길게 연장되어 상기 씰링볼의 측방이동을 제한하는 다수 개의 가이드레일이 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링볼은 수직으로 세워진 캡슐 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 이온필터장치.
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