KR20240011417A - 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아마추어와 파일럿 밸브 사이의 연동구조와 메인밸브의 전/후단 사이의 차압을 이용한 간접 구동방식의 개폐구조를 적용함으로써, 솔레노이드의 낮은 자기력에도 불구하고 밸브의 정상적인 개폐기능을 구현함과 더불어, 복수의 고압수소탱크 사이에서 발생하는 압력 차이와 무관하게 밸브의 정상적인 개폐동작을 수행할 수 있게 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브를 개시한다.
전술한 개폐조절밸브는 하우징의 내부에 설치되어 통전시 전자기력에 의해 자화되는 폴코어, 상기 하우징의 내부에서 상기 폴코어를 향해 이동 가능하게 설치되는 아마추어, 상기 아마추어와 연동구조부를 매개로 연동 가능하게 설치되는 파일럿 밸브, 상기 하우징의 내부에서 상기 파일럿 밸브를 향해 이동 가능하게 설치되어 고압수소의 토출측 유로에 대한 개폐를 조절하기 위해 상기 하우징 내부의 압력공간부를 제1압력실과 제2압력실로 구획하는 메인밸브, 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 메인밸브의 전단부측 제1압력실과 상기 메인밸브의 후단부측 제2압력실 사이를 기밀한 상태로 분할하는 실링재를 포함하고, 상기 메인밸브는 상기 파일럿 밸브의 이동과 연동하여 상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이에서 차압의 발생을 조절하는 오리피스 구조물을 구비한다.

Description

고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브{Discharge opening and closing control valve of high-pressure hydrogen tank}

본 발명은 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아마추어와 파일럿 밸브 사이의 연동구조와 메인밸브의 전/후단 사이의 차압을 이용한 간접 구동방식의 개폐구조를 채택한 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 수소 연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)은 고압의 수소가스를 탱크에 저장한 다음, 저장된 수소를 산소와 반응시켜 전기를 발생하고, 발생된 전기를 이용하여 전기모터를 동작시켜 구동력을 확보할 수 있게 된다.

이를 위해 수소 연료전지 차량에서는 On/off 제어방식의 개폐조절밸브를 이용하여 탱크의 내부에 저장된 고압의 수소가스를 외부로 방출할 수 있도록 구성된다. 즉, 개폐조절밸브는 솔레노이드를 이용한 On/off 제어방식의 유량제어밸브인 것이다.

일례로, 종래 개폐조절밸브는 등록특허 제10-2274114호에 개시된 바와 같이, 통전시 자화되는 폴코어(800)를 향해 아마추어(300)의 이동이 수반되고, 아마추어(300)의 이동에 따른 메인밸브(200)의 이동에 의해 밸브시트(100)의 동공(110)이 개방되어 탱크에 저장된 고압의 수소가스가 외부로 방출될 수 있는 구조로 구성된다.

이 경우, 종래 개폐조절밸브에서는 아마추어(300)와 메인밸브(200)사이에는 핀 형태의 연결구조물이 설치되어 있어, 아마추어(300)의 축방향 이동에 따라 메인밸브(200)의 축방향 이동이 연동되어 이루어질 수 있는 직접 구동방식의 개폐구조가 적용되기 때문에 밸브의 On/off 제어를 수행함에 있어 높은 자기력이 필요하게 된다.

즉, 종래 개폐조절밸브는 아마추어(300)와 메인밸브(200)의 축방향 이동이 직접 구동방식의 연동구조이기 때문에 아마추어(300)의 이동에 필요한 적정의 자기력을 확보하기 위해서는 폴코어(800)를 자화시키는 데 보다 큰 전원이 요구되므로, 대용량의 솔레노이드 제어방식으로 구성되는 유량제어밸브가 필요하게 되어 제조비용의 상승 문제를 초래하게 된다.

또한, 수소 연료전지 차량에서는 고압의 수소가스를 저장하는 탱크가 복수의 수량으로 구비되고, 각각의 탱크에는 개폐조절밸브가 개별적으로 구비될 뿐만 아니라, 각 탱크의 출구유로는 하나의 유로로 연결되어 있기 때문에 탱크간 압력 차이(열에 의한 탱크간 압력 차이, 또는 탱크 내부에 잔류된 수소가스의 압력 차이 등)가 발생할 경우, 저장된 수소가스의 압력이 상대적으로 낮은 탱크에서는 외부로 수소를 배출하는 것이 아니라, 오히려 탱크의 내부로 수소가스의 충전이 이루어지는 상태가 수반되는 문제를 발생하게 된다.

이에 따라 보다 낮은 자기력에서도 밸브의 On/off 제어가 가능하고, 탱크간 압력 차이가 발생하더라도 원활한 수소가스의 방출이 가능한 새로운 개념의 개폐조절밸브에 대한 개발 요구가 크게 대두되고 있는 실정이다.

등록특허 제10-2274114호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 아마추어와 파일럿 밸브 사이의 연동구조와 메인밸브의 전/후단 사이의 차압을 이용한 간접 구동방식의 개폐구조를 적용함으로써, 솔레노이드의 낮은 자기력에도 불구하고 밸브의 정상적인 개폐기능을 구현함과 더불어, 복수의 고압수소탱크 사이에서 발생하는 압력 차이와 무관하게 밸브의 정상적인 개폐동작을 수행할 수 있게 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예는 하우징의 내부에 설치되어 통전시 전자기력에 의해 자화되는 폴코어, 상기 하우징의 내부에서 상기 폴코어를 향해 이동 가능하게 설치되는 아마추어, 상기 아마추어와 연동구조부를 매개로 연동 가능하게 설치되는 파일럿 밸브, 상기 하우징의 내부에서 상기 파일럿 밸브를 향해 이동 가능하게 설치되고, 고압수소의 토출측 유로에 대한 개폐를 조절하기 위해 상기 하우징 내부의 압력공간부를 제1압력실과 제2압력실로 구획하는 메인밸브, 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 메인밸브의 전단부측 제1압력실과 상기 메인밸브의 후단부측 제2압력실 사이를 기밀한 상태로 분할하는 실링재를 포함하고, 상기 메인밸브는 상기 파일럿 밸브의 이동과 연동하여 상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이에서 차압의 발생을 조절하는 오리피스 구조물을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 오리피스 구조물은 상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이를 상시 교통 가능하게 하여 코일의 비통전시 상기 제1압력실의 압력과 상기 제2압력실의 압력을 동일하게 설정하고 토출측 유로에 대한 닫힘상태를 유지하는 상시개방형 오리피스, 및 상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이를 선택적으로 교통 가능하게 하여 코일의 통전시 상기 파일럿 밸브의 이동과 연동하여 상기 제2압력실의 배압을 해제하고 토출측 유로를 열림상태로 전환하는 선택개방형 오리피스로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 선택개방형 오리피스는 상기 상시개방형 오리피스 보다 유동 단면적이 같거나 더 크게 설정되도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 상시개방형 오리피스는 상기 메인밸브의 축중심으로부터 외측으로 벗어난 부위에 위치하고, 상기 선택개방형 오리피스는 상기 메인밸브의 축중심과 상기 파일럿 밸브의 축중심이 일치하는 축선상에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 메인밸브는 상기 실링재의 장착을 위해 외주면에 오목한 형태의 안착부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 메인밸브는 상기 하우징의 내주면과 이격되는 단차부를 구비하고, 상기 단차부에는 상기 실링재의 장착을 위한 안착부가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예는 통전시 상기 폴코어를 자화하기 위한 코일, 상기 코일을 권취하는 보빈, 및 상기 하우징의 외주면과 상기 보빈의 내주면 사이에 설치되는 자성소재의 커버부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 커버부재는 상기 보빈의 양단부를 향해 배치되는 프론트 커버와 리어 커버로 구성되며, 상기 프론트 커버와 상기 리어 커버는 상기 폴코어와 상기 아마추어 사이의 에어갭 형성부위에서 서로 이격되게 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 커버부재는 상기 하우징의 외주면을 감싸는 중공형상의 몸통부, 및 상기 몸통부의 일단부에서 상기 보빈의 자유단부를 외부에서 덮도록 절곡되어 연장되는 플랜지부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 아마추어는 상기 파일럿 밸브의 수용을 위해 부재의 축방향으로 관통되는 개구부를 구비하고, 상기 개구부에는 상기 파일럿 밸브의 배면과 접촉하는 니들이 설치되며, 상기 니들은 상기 폴코어에 고정되는 리턴스프링을 매개로 탄발 지지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 연동구조부는 상기 아마추어의 개구부의 내주면에서 축중심을 향해 돌출되는 돌기부, 및 상기 파일럿 밸브의 외주면에서 상기 돌기부와 접촉 가능하게 단차진 걸림턱을 구비하고, 상기 돌기부는 통전시 상기 파일럿 밸브의 이동방향에서 상기 걸림턱과 접촉하여 상기 아마추어와 상기 파일럿 밸브를 연동하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브는 아마추어와 파일럿 밸브 사이의 연동구조의 적용에 따라 솔레노이드의 낮은 자기력에도 불구하고 밸브의 정상적인 개폐기능을 구현할 수 있고, 이를 통해 On/off 개폐제어에 필요한 동작전원의 크기를 상대적으로 낮은 솔레노이드 밸브의 적용에 따른 비용의 절감 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브는 메인밸브의 전/후단 사이의 차압을 이용한 간접 구동방식의 개폐구조의 적용에 따라 복수의 고압수소탱크 사이에서 발생하는 압력 차이와 무관하게 밸브의 정상적인 개폐동작을 보장할 수 있으므로, 보다 신뢰성이 높은 유량제어밸브를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐조절밸브가 적용되는 고압수소탱크의 토출측 계통에 해당하는 밸브 조립체에 대한 세부적인 구성을 도시한 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브에 대한 주요 구성부위를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 파일럿 밸브와 메인밸브 및 밸브시트의 주변부위를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 폴코어와 아마추어 및 커버부재의 주변부위를 확대하여 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 개폐조절밸브가 적용되는 고압수소탱크의 토출측 계통에 해당하는 밸브 조립체(10)는 고압수소탱크(12)와 입/출구 포트(14) 사이에 구비되도록 설치된다.

이 경우, 상기 고압수소탱크(12)는 내부에 고압의 상태로 압축된 수소가스를 저장하도록 구성된다.

또한, 상기 입/출구 포트(14)는 상기 고압수소탱크(12)의 내부에 저장된 고압의 수소가스를 연소 공급계통과 같은 외부의 사용설비로 제공하거나, 수소가스 충전설비로부터 제공되는 고압의 수소가스를 상기 고압수소탱크(12)의 내부에 저장함에 있어, 수소가스를 유동시킬 수 있는 일종의 입/출력용 주입구에 해당한다. 특히, 상기 밸브 조립체(10)는 수소가스의 충전경로와 배출경로를 서로 달리하여 구성된다.

즉, 상기 밸브 조립체(10)에 있어, 수소가스의 충전경로는 상기 입/출구 포트(14)로부터 필터(16)와 매뉴얼밸브(18) 및 제1체크밸브(20)를 순차적으로 경유하여 상기 고압수소탱크(12)에 이르도록 구성된다.

또한, 상기 밸브 조립체(10)에 있어, 수소가스의 배출경로는 상기 고압수소탱크(12)로부터 제2체크밸브(22)와 토출측 개폐조절밸브(24) 및 과유량방지밸브(26)를 순차적으로 경유한 다음, 상기 매뉴얼밸브(18)와 상기 필터(16)를 지나 상기 입/출구 포트(14)에 이르도록 구성된다. 이때, 상기 토출측 개폐조절밸브(24)와 상기 과유량방지밸브(26) 사이에는 리턴되는 수소가스를 일방향으로 유동 가능하게 하는 제3체크밸브(28)가 병렬구조로 분지되는 경로상에 설치되고, 상기 고압수소탱크(12)와 상기 제2체크밸브(22) 사이에는 별도의 필터(30)가 설치된다.

여기서, 상기 토출측 개폐조절밸브(24)는 외부로부터 제공되는 전기적인 제어신호에 의해 On/off 방식으로 개페 조절되는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있을 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브(24)는 하우징(32)과 폴코어(34), 아마추어(36), 파일럿 밸브(38), 리턴스프링(40), 메인밸브(42), 밸브시트(44), 및 실링재(46)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 하우징(32)은 내부에 상기 토출측 개폐조절밸브(24)의 주요 구성부품들을 내장하는 중공형상의 바디형태로 이루어지고, 특히 외부 환경에 대해 직접적으로 노출될 수 있으므로 부식 등의 문제 및 충분한 강도의 확보를 위해 비자성소재로 구성된다. 또한, 상기 하우징(32)은 상기 고압수소탱크(12)에 저장된 고압의 수소가스를 외부로 공급하기 위한 입구와 출구를 구비하는 바, 입구는 상기 고압수소탱크(12)와 교통 가능한 부위에 해당하는 출구는 상기 입/출구 포트(14)를 지나 외부와 교통 가능한 부위에 해당하는 것이다.

또한, 상기 폴코어(34)는 상기 하우징(32)의 내부에 고정된 상태로 설치되는 부재로서, 통전시 코일(33)로부터 발생되는 전자기력에 의해 자화되도록 구성된다. 이 경우, 상기 코일(33)은 상기 하우징(32)의 외주면에 위치하는 후술되는 중공형상의 보빈(35)의 외주면에 대해 권취되는 형태로 설치된다.

또한, 상기 아마추어(36)는 상기 하우징(32)의 내부에서 통전시 상기 폴코어(34)를 향해 축방향으로 이동 가능하게 설치되도록 구성된다. 이 경우, 상기 아마추어(36)는 상기 파일럿 밸브(38)의 수용을 위해 부재의 축방향을 따라 내부를 관통하는 형태로 형성되는 개구부(36a)를 구비하도록 구성된다.

또한, 상기 파일럿 밸브(38)는 상기 아마추어(36)에 대해 연동구조부를 매개로 축방향으로 연동 가능하게 설치되도록 구성된다. 이 경우, 상기 연동구조부는 상기 아마추어(36)의 개구부(36a)의 내주면에서 축중심을 향해 돌출되는 돌기부(36b), 및 상기 파일럿 밸브(38)의 외주면에서 상기 돌기부(36b)와 접촉 가능하도록 단차진 형태의 걸림턱(38a)으로 구성된다. 즉, 상기 연동구조부는 통전시 상기 파일럿 밸브(38)의 이동방향에서 상기 아마추어(36)의 돌기부(36b)와 상기 파일럿 밸브(38)의 걸림턱(38a) 사이의 접촉을 기반으로 상기 아마추어(36)와 상기 파일럿 밸브(38)를 상호 연동 가능하게 하는 것이다.

또한, 상기 리턴스프링(40)은 상기 폴코어(34)와 상기 아마추어(36) 사이에 설치되어 비통전시 상기 아마추어(36)에 대해 원래의 위치로 이동하기 위한 복원력을 제공하도록 구성된다. 이 경우, 상기 리턴스프링(40)은 상기 아마추어(36)의 내부에서 축방향으로 형성되는 상기 개구부(36a)에 내장되는 형태로 설치되고, 상기 아마추어(36)의 개구부(36a)의 내부에는 상기 파일럿 밸브(38)의 배면과 일단부가 접촉되고 타단부가 상기 리턴스프링(40)에 의해 탄력적으로 지지되는 니들(41)이 별도로 설치되도록 구성된다.

또한, 상기 메인밸브(42)는 상기 하우징(32)의 내부에서 상기 파일럿 밸브(38)를 향해 이동 가능하게 설치되도록 구성된다. 특히, 상기 메인밸브(42)는 상기 하우징(32)의 내부에서 고압수소의 토출측 유로에 대한 개폐를 조절하기 위해 상기 하우징(32)의 내부에 형성된 압력공간부를 제1압력실(32a)과 제2압력실(32b)로 분할하여 구획하도록 구성된다.

이 경우, 상기 제1압력실(32a)은 상기 하우징(32)의 내부에 위치한 압력공간부 중에서 상기 밸브시트(44)를 향한 상기 메인밸브(42)의 전단측 부위에 위치하는 공간을 의미하는 것이고, 상기 제2압력실(32b)은 상기 하우징(32)의 내부에 위치한 압력공간부 중에서 상기 파일럿 밸브(38)를 향한 상기 메인밸브(42)의 후단측 부위에 위치하는 공간을 의미하는 것이다.

또한, 상기 밸브시트(44)는 상기 하우징(32)의 내부에서 상기 메인밸브(42)와 접촉 가능하게 설치되어 고압수소의 토출측 유로를 개폐 가능하게 형성하도록 구성된다. 이 경우, 상기 밸브시트(44)는 비통전시 상기 매뉴얼밸브(18)와의 접촉을 통해 고압수소의 토출측 유로를 폐쇄하게 되는 반면에, 통전시 상기 매뉴얼밸브(18)와의 접촉 해제를 매개로 고압수소의 토출측 유로를 개방하게 된다.

또한, 상기 실링재(46)는 상기 하우징(32)의 내부에 설치되어 상기 메인밸브(42)의 전단측 제1압력실(32a)과 상기 메인밸브(42)의 후단측 제2압력실(32b) 사이를 기밀한 상태로 분할함으로써 양측 압력실 사이에서 이루어질 수 있는 유체의 이동을 원천적으로 차단하는 역할을 수행하도록 구성된다.

특히, 상기 메인밸브(42)는 상기 파일럿 밸브(38)의 닫힘상태에서 상기 제1압력실(32a)의 압력과 상기 제2압력실(32b)의 압력을 항상 동일하게 설정하기 위한 상시개방형 오리피스(421), 및 상기 파일럿 밸브(38)의 개방상태에서 상기 제1압력실(32a)의 압력이 상기 제2압력실(32b)의 압력 보다 더 크게 설정하기 위한 선택개방형 오리피스(422)를 갖추도록 구성된다.

이 경우, 상기 상시개방형 오리피스(421)는 상기 메인밸브(42)의 전단부에 위치하는 상기 제1압력실(32a)과 상기 메인밸브(42)의 후단부에 위치하는 상기 제2압력실(32b) 사이를 상시 교통가능하게 함으로써, 상기 파일럿 밸브(38)의 닫힘 상태(도 3의 도시를 기준)에서 상기 제1압력실(32a)의 압력과 상기 제2압력실(32b)의 압력을 서로 동일하게 설정하고, 이를 통해 비통전시 상기 메인밸브(42)에 의한 수소가스의 배출경로에 대한 차단 기능을 지속시킬 수 있는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 상시개방형 오리피스(421)의 입구부는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단차부(424)를 반경방향으로 관통하는 형태로 구성되고, 상기 상시개방형 오리피스(421)의 출구부는 상기 메인밸브(42)를 축방향으로 관통하여 상기 메인밸브(42)의 배면측에 위치하는 제2압력실(32b)을 향해 개구되는 형태로 구성된다.

그리고 상기 선택개방형 오리피스(422)는 상기 메인밸브(42)의 전단부에 위치하는 상기 제1압력실(32a)과 상기 메인밸브(42)의 후단부에 위치하는 상기 제2압력실(32b) 사이를 상기 파일럿 밸브(38)의 이동과 연동하여 선택적으로 교통 가능하게 함으로써, 통전시 상기 파일럿 밸브(38)의 이동에 따른 개방 상태(도 3에서 우측으로 이동)로의 전환시점에서 상기 제1압력실(32a)의 압력이 상기 제2압력실(32b)의 압력 보다 더 크게 설정되게 하여 상기 메인밸브(42)의 전/후단 사이에서 차압의 발생을 유도하고, 이를 통해 상기 파일럿 밸브(38)의 이동과 연동하는 상기 메인밸브(42)의 이동(개방동작)을 매개로 하여 수소가스의 배출경로를 교통 가능한 개방상태로 전환할 수 있는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 선택개방형 오리피스(422)의 입구부는 도 3에 도시된 바와 같이, 다단의 확경형 개구부의 형태로 구성되고, 상기 선택개방형 오리피스(422)의 출구부는 상기 메인밸브(42)를 축방향으로 관통하여 상기 메인밸브(42)의 배면측에 위치하는 제2압력실(32b)을 향해 개구되는 형태로 구성된다.

한편, 상기 메인밸브(42)에 있어, 상기 선택개방형 오리피스(422)는 상기 상시개방형 오리피스(421) 보다 유동 단면적이 같거나 더 크게 설정되도록 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이는 통전시 상기 아마추어(36)의 이동에 따른 상기 파일럿 밸브(38)의 이동시 상기 선택개방형 오리피스(422)를 통해 제1압력실(32a)로부터 제2압력실(32b)로 배출되는 수소가스의 양이 상기 상시개방형 오리피스(421)를 통해 배출되는 수소가스의 양 보다 같거나 더 크게, 즉 작지 않게 함으로써 상기 메인밸브(42)에 대한 개방이동(도 2 기준 우측)을 촉진시켜 메인밸브(42)에 의한 수소가스의 배출경로를 보다 신속하게 개방상태로 전환하기 위함인 것이다.

이에 따라 본 발명은 상기 메인밸브(42)의 전/후단 사이의 차압을 이용하여 상기 파일럿 밸브(38)에 의한 상기 메인밸브(42)의 개방동작을 종래와 같은 직접 구동방식이 아닌 간접 구동방식의 개폐구조로 변경하여 구현할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 메인밸브(42)의 전/후단 사이를 서로 기밀한 상태로 유지하기 위해 상기 메인밸브(42)에 대해 별도로 상기 실링재(46)를 장착하게 되는 바, 이를 위해 상기 메인밸브(42)는 외주면에 오목한 형태의 안착부(423)를 형성하여 이를 매개로 상기 실링재(46)를 안정적으로 장착하게 된다. 특히, 상기 안착부(423)는 상기 메인밸브(42)의 외주면의 전 둘레에 걸쳐 균일한 형태로 구비되는 것이 더욱 바람직할 것이다.

또한, 상기 메인밸브(42)는 상기 하우징(32)의 내주면과 소정의 간격을 두고 이격되는 단차부(424)를 구비하고, 상기 안착부(423)는 상기 단차부(424)의 전 둘레부위에 구비되는 것이 더욱 바람직할 것이다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브는 상기 하우징(32)의 외주면과 상기 코일(33)을 권취하는 보빈(35)의 내주면 사이에 설치되는 자성소재이면서 중공형상으로 이루어진 커버부재(48)를 더 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 커버부재(48)는 상기 보빈(35)의 양단부를 향해 배치되는 프론트 커버(48a)와 리어 커버(48b)로 각각 분할되도록 구성된다.

또한, 상기 프론트 커버(48a)와 상기 리어 커버(48b)는 상기 폴코어(34)와 상기 아마추어(36) 사이의 이격부위에 해당하는 에어갭(Air gap) 형성부위에 대해 동심원상으로 서로 이격되게 배치되는 것이 더욱 바람직할 것이다.

또한, 상기 커버부재(48)를 구성하는 프론트 커버(48a)와 리어 커버(48b)는 중공형상의 몸통부(48c), 및 상기 몸통부(48c)의 일단부에서 상기 보빈(35)의 자유단부에 위치한 플랜지부를 외부에서 덮도록 절곡되어 연장되는 플랜지부(48d)를 일체로 구비하도록 구성된다.

이에 따라, 상기 자성소재의 커버부재(48)는 통전시 상기 코일(33)에서 조성되는 자기장이 상기 비자성소재의 하우징(32)을 지나 상기 폴코어(34)와 상기 아마추어(36)를 향해 원활하게 형성되게 하는 이른바 자기회로 증폭 효과를 제공할 수 있는 역할을 수행하게 되고, 이를 통해 본 발명은 상기 코일(33)의 자화에 필요로 하는 전원을 보다 작게 설정할 수 있는 장점을 가지게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10-밸브 조립체 12-고압수소탱크
14-입/출구 포트 16-필터
18-매뉴얼밸브 20-제1체크밸브
22-제2체크밸브 24-토출측 개폐조절밸브
26-과유량방지밸브 28-제3체크밸브
30-필터 32-하우징
32a-제1압력실 32b-제2압력실
33-코일 34-폴코어
35-보빈 36-아마추어
36a-개구부 36b-돌기부
38-파일럿 밸브 38a-걸림턱
40-리턴스프링 41-니들
42-메인밸브
421-상시개방형 오리피스 422-선택개방형 오리피스
423-안착부 424-단차부
44-밸브시트 46-실링재
48-커버부재

Claims (11)

1. 하우징의 내부에 설치되어 통전시 전자기력에 의해 자화되는 폴코어;
   상기 하우징의 내부에서 상기 폴코어를 향해 이동 가능하게 설치되는 아마추어;
   상기 아마추어와 연동구조부를 매개로 연동 가능하게 설치되는 파일럿 밸브;
   상기 하우징의 내부에서 상기 파일럿 밸브를 향해 이동 가능하게 설치되고, 고압수소의 토출측 유로에 대한 개폐를 조절하기 위해 상기 하우징 내부의 압력공간부를 제1압력실과 제2압력실로 구획하는 메인밸브; 및
   상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 메인밸브의 전단부측 제1압력실과 상기 메인밸브의 후단부측 제2압력실 사이를 기밀한 상태로 분할하는 실링재를 포함하고,
   상기 메인밸브는 상기 파일럿 밸브의 이동과 연동하여 상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이에서 차압의 발생을 조절하는 오리피스 구조물을 구비하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 오리피스 구조물은
   상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이를 상시 교통 가능하게 하여 코일의 비통전시 상기 제1압력실의 압력과 상기 제2압력실의 압력을 동일하게 설정하고 토출측 유로에 대한 닫힘상태를 유지하는 상시개방형 오리피스; 및
   상기 제1압력실과 상기 제2압력실 사이를 선택적으로 교통 가능하게 하여 코일의 통전시 상기 파일럿 밸브의 이동과 연동하여 상기 제2압력실의 배압을 해제하고 토출측 유로를 열림상태로 전환하는 선택개방형 오리피스로 구성되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 선택개방형 오리피스는 상기 상시개방형 오리피스 보다 유동 단면적이 같거나 더 크게 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 상시개방형 오리피스는 상기 메인밸브의 축중심으로부터 외측으로 벗어난 부위에 위치하고, 상기 선택개방형 오리피스는 상기 메인밸브의 축중심과 상기 파일럿 밸브의 축중심이 일치하는 축선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인밸브는 상기 실링재의 장착을 위해 외주면에 오목한 형태의 안착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 메인밸브는 상기 하우징의 내주면과 이격되는 단차부를 구비하고, 상기 단차부에는 상기 실링재의 장착을 위한 안착부가 구비되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
7. 청구항 5에 있어서,
   통전시 상기 폴코어를 자화하기 위한 코일;
   상기 코일을 권취하는 보빈; 및
   상기 하우징의 외주면과 상기 보빈의 내주면 사이에 설치되는 자성소재의 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 커버부재는 상기 보빈의 양단부를 향해 배치되는 프론트 커버와 리어 커버로 구성되며, 상기 프론트 커버와 상기 리어 커버는 상기 폴코어와 상기 아마추어 사이의 에어갭 형성부위에서 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 커버부재는 상기 하우징의 외주면을 감싸는 중공형상의 몸통부, 및 상기 몸통부의 일단부에서 상기 보빈의 자유단부를 외부에서 덮도록 절곡되어 연장되는 플랜지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 아마추어는 상기 파일럿 밸브의 수용을 위해 부재의 축방향으로 관통되는 개구부를 구비하고, 상기 개구부에는 상기 파일럿 밸브의 배면과 접촉하는 니들이 설치되며, 상기 니들은 상기 폴코어에 고정되는 리턴스프링을 매개로 탄발 지지되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 연동구조부는
    상기 아마추어의 개구부의 내주면에서 축중심을 향해 돌출되는 돌기부; 및
    상기 파일럿 밸브의 외주면에서 상기 돌기부와 접촉 가능하게 단차진 걸림턱을 구비하고,
    상기 돌기부는 통전시 상기 파일럿 밸브의 이동방향에서 상기 걸림턱과 접촉하여 상기 아마추어와 상기 파일럿 밸브를 연동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고압수소탱크의 토출측 개폐조절밸브.