WO2018124806A1 - 유로 연결 구조 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a flow path connection structure, and more particularly, to simplify and reduce the manufacturing process by modularizing the flow path connection structure, as well as to easily change the structure by using a compatible adapter between modules, productivity and cost reduction This relates to a possible passage connecting structure.
  • Ducts or pipes are structures that form fluid flow paths, and are widely used in various pipes of various devices, exhaust ducts of gas turbine engines, and the like.
  • each flow path In forming the flow path, it is necessary to extend the length of the flow path or branch the fluid in a plurality of directions depending on the moving direction of the fluid. Accordingly, each flow path must be connected or a duct or pipe suitable for branching needs to be manufactured.
  • a fuel cell system is a device that converts chemical energy of a fuel into electrical energy by an electrochemical reaction of a fuel cell, and includes a fuel cell stack and a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell cells are stacked. And a fuel supply system for supplying hydrogen, which is a fuel, an air supply system for supplying oxygen, which is an oxidant for an electrochemical reaction, and a water and thermal management system for controlling the temperature of the fuel cell stack.
  • a fuel cell system includes a hydrogen supply flow path for supplying hydrogen to a fuel electrode (anode electrode) of a fuel cell stack, and an air supply flow path for supplying air, that is, oxygen, to the cathode (cathode electrode) of a fuel cell stack.
  • Many different flow paths are complicated, such as a cooling water supply passage for supplying cooling water to cool the heat generated in the electrical energy generation process of the stack, and an exhaust passage for exhausting water and exhaust gas generated as reaction by-products of the fuel cell stack.
  • Each fluid flow path is usually connected through a connection member such as a rubber hose or a metal sleeve.
  • a plurality of sensors are combined in the flow path to measure the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell stack, the temperature of the cooling water, and the like to form a more complicated structure.
  • the flow path is connected according to the branching direction of the connection flow path and the diameter of the pipe. It is necessary to produce a structure for each, there is a problem that the connection and separation of the flow path is inconvenient, not only easy to change the structure, but also increase the welding parts to reduce productivity.
  • the present invention is to solve the above problems, by modularizing the flow path connection structure can simplify and lighten the manufacturing process, as well as easy to change the structure by using a compatible adapter between modules, productivity and cost reduction It is an object to provide a possible flow path connection structure.
  • a module block a first flow path penetrating the interior of the module block, one end is in communication with the middle portion of the first flow path and the other end is the first flow path
  • a second flow path perpendicular to the second flow path penetrating toward the outer circumferential surface of the module block, one end communicating with an intermediate portion of the first flow path, and the other end perpendicular to the first flow path and the second flow path
  • a plurality of coupling ports formed on an outer circumferential surface of the module block so as to communicate with a third flow passage penetrating toward each other, and both ends of the first flow passage and one end of the second flow passage and the third flow passage
  • the adapter provides a flow path connecting structure consisting of any one of a straight branch pipe, a curved branch pipe and the blocking plate.
  • the module block, the first flow path penetrating through the interior of the module block, and in a state in communication with the intermediate portion of the first flow path is perpendicular to,
  • It includes a plurality of adapters that are possibly coupled, the adapter provides a flow path connecting structure consisting of any one of the straight branch pipe, the bent branch pipe and the blocking plate.
  • the adapter is characterized in that the pipe or valve or sensor can be selectively coupled.
  • the module block may be made of a cube.
  • the coupling port may include a connection hole communicating with the flow path and a first coupling plate surrounding the connection hole.
  • the adapter includes a second coupling plate formed to correspond to the first coupling plate, and the second coupling plate is provided with a blocking plate blocking the connection hole or a branch or pipe having a straight or bent shape in communication with the connection hole. Can be.
  • the first coupling plate and the second coupling plate may be screwed through a plurality of screw holes formed at positions corresponding to each other.
  • the pipe or valve or sensor can be coupled to the adapter via an O-ring and a clamp.
  • the adapter By using the connection of the flow path, the branch or the combination of the structure can be made and the manufacturing process can be simplified.
  • the adapter is molded in a variety of diameters and shapes and can be easily coupled or separated through the coupling port of the module block, it is easy to connect the structure such as pipes, sensors, valves, etc. The ability to remove or reduce parts can improve system performance over the long term.
  • FIG. 1 is a view showing a flow path connecting structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating a separate module block of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 2.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which the flow path connecting structure of FIG. 1 is applied to a fuel cell system.
  • FIG. 1 is a view showing a flow path connection structure according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a separate module block of Figure 1
  • Figure 3 is a sectional view AA of Figure 2
  • Figure 4 is a BB of Figure 2 5 to 9 are cross-sectional views of the adapter of FIG. 1
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the flow path connecting structure of FIG. 1 is applied to a fuel cell system.
  • the flow path connecting structure of the present invention can be applied to various devices and systems in which a flow path is formed.
  • a fuel cell in a fuel cell system having a fuel cell generated by electrochemical reaction of fuel gas and oxidizing gas is described below. Describe what is applied inside the system.
  • the flow path connection structure according to an embodiment of the present invention largely the module block 100 and a plurality of adapters 200 coupled thereto It can be made, including.
  • the pipes of the flow paths can be connected to the appropriate positions according to the connection direction or the branching direction when connecting each flow path disposed at an arbitrary position, and at the same time, the pressure of the fluid in the flow path, Sensors can be coupled to other locations to measure temperature and the like. This is discussed in detail below.
  • both ends of the first flow path 120 and one end of the second flow path 140 and the third flow path 160 are respectively formed.
  • the outer peripheral surface of the module block 100 may be in communication with the outside. That is, four coupling ports 180 are connected to four outer peripheral surfaces of the module block 100 so as to communicate with both ends of the first flow path 120 and one ends of the second flow path 140 and the third flow path 160, respectively. ) May be formed.
  • the coupling port 180 is a place for coupling the plurality of adapters 200, and a total of four coupling ports 180 may be coupled with different adapters 200 for each purpose.
  • Each of the coupling ports 180 may include a connection hole 182 communicating with the flow path and a first coupling plate 184 formed to surround the connection hole 182.
  • Each of the connection holes 182 corresponds to a hole passing through the module block 100 and formed on an outer circumferential surface of the module block, and the first coupling plate 184 is a base for coupling the adapter 200.
  • the first coupling plate 184 may be integrally formed with the module block 100.
  • Each of the coupling port 180 may be coupled to a plurality of different adapters having a variety of diameters and shapes depending on the branching direction of the flow path, whether or not the structure is coupled, which will be described in detail below.
  • the plurality of adapters 200 are detachably coupled to the plurality of coupling ports 180, and the adapter 200 may be formed of any one of a straight branch pipe, a curved branch pipe, and a blocking plate.
  • the adapter 200 is pre-molded to have various diameters and shapes, and the adapter 200 is coupled to a pipe, a valve structure, or the like, which forms a different flow path in accordance with the direction in which the fluid flows in the flow path, or Sensor structures can optionally be combined to measure pressure, temperature, and the like.
  • the pipe or valve or sensor may be coupled to the adapter 200 via an O-ring and a clamp.
  • the adapter 200 may include a second coupling plate 220 formed to correspond to the first coupling plate 184, and the second coupling plate 220 may include a blocking plate blocking the connection hole 182.
  • a branch pipe of a date or bent shape communicating with the connection hole 182 may be installed.
  • the first coupling plate 184 and the second coupling plate 220 may be formed of a square plate of the same size so as to face each other and correspond to each other, the first coupling plate 184 Connection hole 182 is formed in the center of the.
  • the first coupling plate 184 and the second coupling plate 220 are formed with a plurality of screw holes in positions facing each other, the adapter by screwing through the screw holes in a state in which the plates face each other in contact with each other 200 may be coupled to the coupling port 180.
  • the shape of the plate is not limited to a quadrangular shape and may be any shape such as a circle, and if the adapter is a structure that can be detachably coupled to the coupling port, the screw coupling is not required. Accordingly, the adapter 200 is easy to assemble and detach the coupling port 180 has an advantage that the structure can be easily changed to match the flow path connection structure.
  • the plurality of adapters 200 may be classified into five types and classified according to the shape of the structure installed in the second coupling plate 220. .
  • the adapter shown in FIGS. 5 and 6 is provided with a pipe formed on the second coupling plate 220 so as to communicate with the connection hole 182, the diameters are formed different from each other,
  • the small diameter 1st pipe 1240 is provided and
  • FIG. 6 is equipped with the 2nd large diameter pipe 2240. As shown in FIG. Accordingly, it can be easily combined with other flow path pipes or structures.
  • a pipe formed to communicate with the connection hole 182 is installed on the second coupling plate 220 in the same manner as the adapter illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • 1240 or the second pipe 2240 is not a smooth pipe, but a pipe shape in which the coupling part 3240 is formed so that structures such as valves are easily coupled.
  • the adapter illustrated in FIG. 8 has a branch pipe 4240 formed on the second coupling plate 220 so as to communicate with the connection hole 182 so that fluid can be sent along the branching direction of the flow path. It is installed.
  • the coupling portion may be formed at the end of the branch pipe 4240 to facilitate the coupling of the structure, such as a valve.
  • a blocking plate 5240 may be formed on the second coupling plate 220 to block the connection hole 182, thereby preventing the fluid in the flow path from communicating with the outside.
  • the various adapters 200 as described above may be detachably coupled to the plurality of coupling ports 180 for each purpose.
  • one embodiment of the module block in which the adapter is coupled is illustrated in FIG. 1.
  • an adapter having a coupling part 3240 is coupled to a left side of the coupling ports communicating with both ends of the first flow path 120, and an adapter having a first pipe 1240 is coupled to the right side of the coupling port.
  • an adapter having a blocking plate 5240 is coupled to a coupling port communicating with one end of the second flow path 140, and a diameter of the coupling port communicating with one end of the third flow path 160.
  • Adapters having a second pipe 2240 larger than the first pipe 1240 are engaged.
  • pipes forming different flow paths having different diameters may be coupled to the first pipe 1240 and the second pipe 2240, and may be firmly and easily coupled through an O-ring or a clamp. .
  • the coupling unit 3240 may be coupled to a sensor for measuring the pressure or temperature of the fluid passing through the flow path.
  • the structure as described above is only one embodiment and is not limited thereto, and the flow path structure in the module block and the adapter structure coupled to each coupling port are differently formed according to the location of the flow path, the branching direction, and whether or not the structure is installed. May be
  • the above-described flow path connecting structure not only replaces elbows, tees, manifolds, etc., but also simplifies the structure for connecting each flow path and modularizes the flow path connecting structure.
  • the manufacturing process can be simplified and reduced in weight, and by using a compatible adapter between modules, the structure can be easily changed, productivity can be increased, and cost can be reduced.
  • the passage connection structure according to the embodiment of the present invention is applied to the fuel cell system in the fuel cell system.
  • the adapter can be connected without the need to fabricate a branched flow path pipe or duct or to join the structure to each flow path by welding.
  • the connection of the flow path the branch or the combination of the structure can be made, the manufacturing process can be simplified.
  • the adapter is molded in a variety of diameters and shapes and can be easily coupled or separated through the coupling port of the module block, it is easy to connect the structure such as pipes, sensors, valves, etc. The ability to remove or reduce parts can improve system performance over the long term.
  • the present invention relates to a flow path connection structure, and more particularly, to simplify and reduce the manufacturing process by modularizing the flow path connection structure, as well as to easily change the structure by using a compatible adapter between modules, productivity and cost reduction This relates to a possible passage connecting structure.

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Abstract

본 발명은 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능한 유로 연결 구조에 관한 것이다.

Description

유로 연결 구조
본 발명은 유로 연결 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능한 유로 연결 구조에 관한 것이다.
덕트 또는 파이프는 유체가 흐르는 유로를 형성하는 구조물로서, 다양한 장치의 각종 배관, 가스터빈 엔진의 배기 덕트 등에 널리 사용되고 있다.
유로를 형성함에 있어, 유체의 이동방향에 따라 유로의 길이를 연장하거나 유체를 다수의 방향으로 분기시킬 필요가 발생하며, 이에 따라 각 유로를 연결하거나 분기형상에 맞는 덕트 또는 파이프를 제작해야 한다.
이에 따라, 생산비용과 시간이 소요되어 생산성이 저하되며, 각 유로를 연결하거나 유로 내 유체의 유량 제어 및 성질 측정 등을 위해 유로에 밸브나 센서를 결합하기 위해서는 보통 용접을 통해 이루어지기 때문에 용접 부속이 많아져 구조가 복잡해지고 장기적으로 시스템의 성능이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
예를 들어, 모든 규격의 모재파이프와 연결파이프를 용접하여 접합할 때에는 용접작업 전에 연결파이프의 일단을 상기 모재파이프의 외경과 동일한 형상으로 일일이 절단하는 작업이 이루어져야 하는 번거로움이 있으며, 연결파이프들을 용접한 후에는 용접봉의 불순물로 인해 용접부위에 생긴 피막을 망치 등을 이용해 털어내야 함은 물론 용접시에 생긴 스파크 자국부위와 용접부위를 연마기 등을 이용하여 용접부위를 매끄럽게 가공하고 다시 페인트를 칠해야 하는 등의 추가 작업을 수행하여야 하므로 파이프 구조물의 설치작업 능률이 저하되는 문제가 있었다.
일례로, 연료 전지 시스템은 연료 전지(fuel cell)의 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로, 복수의 연료전지 셀들을 적층시킨 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소 등을 공급하는 연료공급 시스템, 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 공급하는 공기공급 시스템, 연료전지 스택의 온도를 제어하는 물과 열 관리 시스템 등을 포함할 수 있다.
일반적으로 연료 전지 시스템에는, 연료전지 스택의 연료극(애노드극)으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급유로, 연료전지 스택의 공기극(캐소드극)으로 공기, 즉 산소를 공급하기 위한 공기 공급유로, 연료전지 스택의 전기 에너지 생성 과정에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 냉각수를 공급하는 냉각수 공급유로 및 연료전지 스택의 반응 부산물로서 발생하는 물, 배기가스 등을 배출하기 위한 배기유로 등 다수의 다양한 유로가 복잡하게 마련되고, 각 유체 유로는 고무호스나 금속슬리브 등의 연결부재를 통해 연결되는 것이 보통이다.
더욱이, 연료 전지 스택으로 공급되는 수소의 압력, 냉각수의 온도 등을 측정하기 위해 유로에 다수의 센서들이 결합하게 되면서 더욱 복잡한 구조를 형성하게 되고, 연결 유로의 분기방향, 파이프의 직경 등에 따라 유로 연결을 위한 구조체를 일일이 생산해야 하며, 유로의 연결 및 분리가 불편하여 구조변경이 쉽지 않을 뿐만 아니라 용접 부속이 증가되어 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능한 유로 연결 구조를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 모듈 블록과, 상기 모듈 블록의 내부를 관통하는 제1 유로와, 일단이 상기 제1 유로의 중간부와 연통되며 타단은 상기 제1 유로와 수직을 이루며 상기 모듈 블록의 외주면을 향해 관통하는 제2 유로와, 일단이 상기 제1 유로의 중간부와 연통되며 타단은 상기 제1 유로 및 제2 유로와 수직을 이루며 상기 모듈 블록의 외주면을 향해 관통하는 제3 유로와, 상기 제1 유로의 양단부 및 상기 제2 유로와 제3 유로의 일단부와 각각 연통되도록 상기 모듈 블록의 외주면에 형성되는 복수의 결합 포트 및 상기 결합 포트에 탈착 가능하게 결합되는 복수의 어댑터를 포함하며, 상기 어댑터는 일자 분기관, 구부러진 분기관 및 막음판 중 어느 하나로 이루어지는 유로 연결 구조를 제공한다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 모듈 블록과, 상기 모듈 블록의 내부를 관통하는 제1 유로와, 상기 제1 유로의 중간부와 연통된 상태로 수직을 이루며, 상기 모듈 블록의 내부를 관통하거나 외주면을 향해 관통하는 제2 유로와, 상기 제1 유로 및 제2 유로의 양단부와 각각 연통되도록 상기 모듈 블록의 외주면에 형성되는 복수의 결합 포트 및 상기 결합 포트에 탈착 가능하게 결합되는 복수의 어댑터를 포함하며, 상기 어댑터는 일자 분기관, 구부러진 분기관 및 막음판 중 어느 하나로 이루어지는 유로 연결 구조를 제공한다.
상기 어댑터에는 파이프 또는 밸브 또는 센서가 선택적으로 결합 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 모듈 블록은 정육면체로 이루어질 수 있다.
상기 결합 포트는 상기 유로와 연통되는 연결홀 및 상기 연결홀을 둘러싸며 형성되는 제1 결합 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 어댑터는 상기 제1 결합 플레이트와 대응되도록 형성되는 제2 결합 플레이트를 포함하며, 상기 제2 결합 플레이트에는 상기 연결홀을 막는 막음판 또는 상기 연결홀과 연통되는 일자 또는 구부러진 형상의 분기관이 설치될 수 있다.
상기 제1 결합 플레이트와 제2 결합 플레이트는 서로 대응하는 위치에 형성된 복수의 나사홀을 통해 나사결합될 수 있다.
상기 파이프 또는 밸브 또는 센서는 O-ring과 클램프를 통해 상기 어댑터에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 상기의 유로 연결 구조를 포함하는 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능하다.
구체적으로, 유로를 갖는 모듈 블록과 이에 탈착 가능하게 결합할 수 있는 다수의 어댑터를 포함함으로써, 분기형상에 맞는 유로 파이프 또는 덕트를 각각 제작하거나 용접을 통해 각 유로에 구조물을 결합할 필요없이, 어댑터를 이용하여 유로의 연결, 분기 또는 구조물의 결합 등이 이루어질 수 있어 제조 공정이 간략화될 수 있다.
또한, 어댑터는 직경 및 형상이 다양하게 금형화되며 모듈 블록의 결합 포트를 통해 쉽게 결합 또는 분리될 수 있음으로써, 파이프 또는 센서, 밸브 등의 구조물 연결이 용이하게 이루어질 수 있어 구조변경이 쉽고, 용접 부속을 제거 또는 감소시킬 수 있으므로 장기적으로 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 모듈 블록을 분리하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 5 내지 9는 도 1의 어댑터를 분리하여 도시한 도면이다.
도 10은 도 1의 유로 연결 구조가 연료 전지 시스템에 적용된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 유로 연결 구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 10을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 연결 구조를 도시한 도면, 도 2는 도 1의 모듈 블록을 분리하여 도시한 도면, 도 3은 도 2의 A-A 단면도, 도 4는 도 2의 B-B 단면도, 도 5 내지 9는 도 1의 어댑터를 분리하여 도시한 도면이며, 도 10은 도 1의 유로 연결 구조가 연료 전지 시스템에 적용된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 유로 연결 구조는 유로가 형성되는 다양한 장치 및 시스템에 적용될 수 있는 것으로, 아래에서는 일례로 연료 가스 및 산화 가스의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료 전지를 구비한 연료 전지 시스템에 있어서 연료전지 시스템 내부에 적용되는 것을 설명하도록 한다.
도 1 내지 9를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 연결 구조를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 연결 구조는 크게 모듈블록(100)과 이에 결합되는 복수의 어댑터(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 2 내지 4를 참고하여 상기 모듈 블록(100)을 상세하게 살펴보면, 상기 모듈 블록(100)은 육면체, 사면체, 원기둥 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 특히 본 일 실시예에서와 같이 정육면체의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 모듈 블록(100)의 내부에는 서로 연통하는 하나 이상의 유로가 형성되며, 구체적으로 본 일 실시예에서는 상기 모듈 블록(100)의 내부를 관통하는 제1 유로(120), 일단이 상기 제1 유로(120)의 중간부와 연통되며, 타단은 상기 제1 유로(120)와 수직을 이루며 상기 모듈 블록(100)의 외주면을 향해 관통하는 제2 유로(140) 및 일단이 상기 제1 유로(120)의 중간부와 연통되며, 타단은 상기 제1 유로(120) 및 제2 유로(140)와 수직을 이루며 상기 모듈 블록(100)의 외주면을 향해 관통하는 제3 유로(160)가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 모듈 블록(100)의 내부에 형성되는 유로 구조는 상기 모듈 블록의 내부를 관통하는 제1 유로 및 상기 제1 유로의 중간부와 연통된 상태로 수직을 이루며, 상기 모듈 블록의 내부를 관통하거나 외주면을 향해 관통하는 제2 유로를 포함하여 형성될 수 있다.
상기와 같이 다수의 유로가 형성됨에 따라, 임의의 위치에 배치되어 있는 각 유로를 연결할 때 연결방향 또는 분기방향에 맞게 각 유로의 파이프를 알맞은 위치에 연결할 수 있으며, 이와 동시에 유로 내 유체의 압력, 온도 등을 측정할 수 있도록 센서가 다른 위치에 결합될 수 있다. 이는 아래에서 상세히 살펴보도록 한다.
또한, 본 일 실시예에서와 같이 제1 유로 내지 제3 유로가 형성됨에 따라, 상기 제1 유로(120)의 양단부 및 상기 제2 유로(140)와 제3 유로(160)의 일단부는 각각 상기 모듈 블록(100)의 외주면에서 외부와 연통될 수 있다. 즉, 상기 모듈 블록(100)의 4개의 외주면에는 상기 제1 유로(120)의 양단부 및 상기 제2 유로(140)와 제3 유로(160)의 일단부와 각각 연통되도록 4개의 결합 포트(180)가 형성될 수 있다.
상기 결합 포트(180)는 복수의 어댑터(200)가 결합되기 위한 곳으로, 총 4개의 결합 포트(180)에는 각 목적에 맞게 서로 다른 어댑터(200)들이 결합될 수 있다.
상기 결합 포트(180)는 각각 상기 유로와 연통되는 연결홀(182) 및 상기 연결홀(182)을 둘러싸며 형성되는 제1 결합 플레이트(184)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 연결홀(182)은 각 유로가 상기 모듈 블록(100)을 관통하며 모듈 블록의 외주면에 형성된 홀과 대응하여 이루어지며, 상기 제1 결합 플레이트(184)는 어댑터(200)가 결합되기 위한 베이스를 형성한다. 이때, 상기 제1 결합 플레이트(184)는 상기 모듈 블록(100)과 일체로 형성될 수도 있다.
상기 각 결합 포트(180)에는 유로의 분기방향, 구조물의 결합 여부 등에 따라 직경과 형상이 다양하게 형성된 서로 다른 복수의 어댑터들이 결합될 수 있으며, 이는 아래에서 자세히 살펴보도록 한다.
복수의 어댑터(200)는 상기 복수의 결합 포트(180)에 탈착 가능하게 결합되는 것으로, 상기 어댑터(200)는 일자 분기관, 구부러진 분기관 및 막음판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 어댑터(200)는 다양한 직경 및 형상을 갖도록 미리 금형화되며, 상기 어댑터(200)에는 유로 내의 유체가 분기되는 방향에 따라 다른 유로를 형성하는 파이프, 밸브 구조물 등이 결합하거나, 유로 내 유체의 압력, 온도 등을 측정하기 위해 센서 구조물이 선택적으로 결합할 수 있다.
상기 파이프 또는 밸브 또는 센서는 O-ring과 클램프를 통해 상기 어댑터(200)에 결합될 수 있다.
상기 어댑터(200)는 상기 제1 결합 플레이트(184)와 대응되도록 형성되는 제2 결합 플레이트(220)를 포함하며, 상기 제2 결합 플레이트(220)에는 상기 연결홀(182)을 막는 막음판 또는 상기 연결홀(182)과 연통되는 일자 또는 구부러진 형상의 분기관이 설치될 수 있다.
구체적으로, 본 일 실시예에서 상기 제1 결합 플레이트(184) 및 제2 결합 플레이트(220)는 서로 마주보며 대응될 수 있도록 동일한 크기의 사각형상의 플레이트로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 결합 플레이트(184)의 중앙에 연결홀(182)이 형성되고 있다.
상기 제1 결합 플레이트(184) 및 제2 결합 플레이트(220)에는 서로 대향하는 위치에 나사홀이 여러개 형성되어 있으며, 상기 플레이트들을 서로 마주보며 접촉시킨 상태에서 상기 나사홀을 통해 나사결합 함으로써 상기 어댑터(200)가 결합 포트(180)에 결합될 수 있다.
하지만, 상기 플레이트의 형상은 사각형상에 한정되는 것은 아니며 원형 등 어느 것이라도 무관하고, 어댑터가 결합 포트에 탈착 가능하게 결합 가능한 구조라면 나사 결합이 아니어도 무관하다. 이에 따라, 상기 어댑터(200)는 상기 결합 포트(180)에 조립 및 분리가 용이하여 유로 연결 구조에 맞게 구조 변경이 용이하다는 장점이 있다.
도 5 내지 9에 도시된 바와 같이 본 일 실시예에서 상기 복수의 어댑터(200)는 5개의 종류로 분류될 수 있으며, 상기 제2 결합 플레이트(220)에 설치되는 구조의 형상에 따라 분류되고 있다.
구체적으로, 도 5 및 6에 도시된 어댑터는 상기 제2 결합 플레이트(220) 상에 상기 연결홀(182)과 연통 가능하도록 형성된 파이프가 설치되고 있으며, 직경이 서로 상이하게 형성되어, 도 5에는 직경이 작은 제1 파이프(1240)가 설치되고 있고, 도 6에는 직경이 큰 제2 파이프(2240)가 설치되고 있다. 이에 따라, 직경이 다른 유로 파이프 또는 구조물과 용이하게 결합될 수 있다.
도 7에 도시된 어댑터는 도 5 및 6에 도시된 어댑터와 동일하게 상기 제2 결합 플레이트(220) 상에 상기 연결홀(182)과 연통 가능하도록 형성된 파이프가 설치되고 있으나, 상기 제1 파이프(1240) 또는 제2 파이프(2240)와 같이 매끈한 형상의 파이프가 아니라 밸브 등의 구조물이 결합하기 쉽도록 결합부(3240)가 형성된 파이프 형상이 설치되고 있다.
도 8에 도시된 어댑터는 유로의 분기 방향에 따라 유체를 보낼 수 있도록 상기 제2 결합 플레이트(220) 상에 상기 연결홀(182)과 연통 가능하도록 형성되되 구부러진 형상을 갖는 분기관(4240)이 설치되어 있다. 상기 분기관(4240)의 끝단에도 밸브 등 구조물의 결합이 용이하도록 결합부가 형성될 수 있음은 물론이다.
도 9에 도시된 어댑터는 상기 제2 결합 플레이트(220) 상에 상기 연결홀(182)을 막을 수 있는 막음판(5240)이 형성되어 있어, 유로 내의 유체가 외부로 연통되지 않도록 할 수 있다.
상기와 같은 다양한 어댑터(200)는 각 용도에 맞게 복수의 결합 포트(180)에 탈착 가능하게 결합될 수 있으며, 결과적으로 도 1에 어댑터가 결합된 모듈 블록의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 1을 기준으로 상기 모듈 블록(100)의 내부에는 좌우를 관통하도록 제1 유로(120)가 형성되며, 일단이 상기 제1 유로(120)의 중간부와 연통되며 타단은 상기 모듈 블록(100)의 상측으로 관통하도록 제2 유로(140)가 형성되고, 또한 일단이 상기 제1 유로(120)의 중간부와 연통되며 타단은 상기 모듈 블록(100)의 하측 측면으로 관통하도록 제3 유로(160)가 형성된다.
이때, 상기 제1 유로(120)의 양단부와 연통하는 결합 포트 중 좌측에는 결합부(3240)가 형성된 어댑터가 결합하고, 우측에는 제1 파이프(1240)가 형성된 어댑터가 결합하고 있다. 또한, 상기 제2 유로(140)의 일단부와 연통하는 결합 포트에는 막음판(5240)이 형성된 어댑터가 결합하고 있으며, 상기 제3 유로(160)의 일단부와 연통하는 결합 포트에는 직경이 상기 제1 파이프(1240)보다 큰 제2 파이프(2240)가 형성된 어댑터가 결합하고 있다.
이에 따라, 상기 제1 파이프(1240) 및 제2 파이프(2240)에는 직경이 상이한 서로 다른 유로를 형성하는 파이프가 결합될 수 있으며, 이때 O-ring이나 클램프를 통해 견고하고 용이하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 결합부(3240)에는 유로를 지나가는 유체의 압력 또는 온도를 측정하기 위한 센서가 결합될 수 있다.
하지만, 상기와 같은 구조는 일 실시예에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니고, 유로의 위치, 분기방향, 구조물의 설치 여부 등에 따라 모듈 블록 내의 유로 구조 및 각 결합 포트에 결합되는 어댑터의 구조가 다르게 형성될 수도 있다.
결과적으로 상기와 같은 유로 연결 구조에 의해, 엘보(Elbow), 티, 매니폴드 등의 부품을 종합적으로 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 각 유로를 연결하기 위한 구조가 보다 단순화되고, 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능하다.
도 10을 참고하면, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로 연결 구조가 연료 전지 시스템에 있어서, 연료전지 시스템 내부에 적용된 것을 확인할 수 있다.
따라서, 유로를 갖는 모듈 블록과 이에 탈착 가능하게 결합할 수 있는 다수의 어댑터를 포함함으로써, 분기형상에 맞는 유로 파이프 또는 덕트를 각각 제작하거나 용접을 통해 각 유로에 구조물을 결합할 필요없이, 어댑터를 이용하여 유로의 연결, 분기 또는 구조물의 결합 등이 이루어질 수 있어 제조 공정이 간략화될 수 있다.
또한, 어댑터는 직경 및 형상이 다양하게 금형화되며 모듈 블록의 결합 포트를 통해 쉽게 결합 또는 분리될 수 있음으로써, 파이프 또는 센서, 밸브 등의 구조물 연결이 용이하게 이루어질 수 있어 구조변경이 쉽고, 용접 부속을 제거 또는 감소시킬 수 있으므로 장기적으로 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 유로 연결 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유로 연결 구조를 모듈화하여 제조 공정을 간소화 및 경량화할 수 있음은 물론, 모듈 간 호환 가능한 어댑터를 사용함으로써 구조변경이 용이하고 생산성 향상 및 원가 절감이 가능한 유로 연결 구조에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 모듈 블록;
    상기 모듈 블록의 내부를 관통하는 제1 유로;
    일단이 상기 제1 유로의 중간부와 연통되며, 타단은 상기 제1 유로와 수직을 이루며 상기 모듈 블록의 외주면을 향해 관통하는 제2 유로;
    일단이 상기 제1 유로의 중간부와 연통되며, 타단은 상기 제1 유로 및 제2 유로와 수직을 이루며 상기 모듈 블록의 외주면을 향해 관통하는 제3 유로;
    상기 제1 유로의 양단부 및 상기 제2 유로와 제3 유로의 일단부와 각각 연통되도록 상기 모듈 블록의 외주면에 형성되는 복수의 결합 포트; 및
    상기 결합 포트에 탈착 가능하게 결합되는 복수의 어댑터;를 포함하며,
    상기 어댑터는 일자 분기관, 구부러진 분기관 및 막음판 중 어느 하나로 이루어지는 유로 연결 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터에는 파이프 또는 밸브 또는 센서가 선택적으로 결합 가능한 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모듈 블록은 정육면체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결합 포트는,
    상기 유로와 연통되는 연결홀; 및
    상기 연결홀을 둘러싸며 형성되는 제1 결합 플레이트;
    를 포함하는 유로 연결 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 어댑터는 상기 제1 결합 플레이트와 대응되도록 형성되는 제2 결합 플레이트를 포함하며,
    상기 제2 결합 플레이트에는 상기 연결홀을 막는 막음판 또는 상기 연결홀과 연통되는 일자 또는 구부러진 형상의 분기관이 설치되는 유로 연결 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 결합 플레이트와 제2 결합 플레이트는 서로 대응하는 위치에 형성된 복수의 나사홀을 통해 나사결합되는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파이프 또는 밸브 또는 센서는 O-ring과 클램프를 통해 상기 어댑터에 결합되는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  8. 모듈 블록;
    상기 모듈 블록의 내부를 관통하는 제1 유로;
    상기 제1 유로의 중간부와 연통된 상태로 수직을 이루며, 상기 모듈 블록의 내부를 관통하거나 외주면을 향해 관통하는 제2 유로;
    상기 제1 유로 및 제2 유로의 양단부와 각각 연통되도록 상기 모듈 블록의 외주면에 형성되는 복수의 결합 포트; 및
    상기 결합 포트에 탈착 가능하게 결합되는 복수의 어댑터;를 포함하며,
    상기 어댑터는 일자 분기관, 구부러진 분기관 및 막음판 중 어느 하나로 이루어지는 유로 연결 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 어댑터에는 파이프 또는 밸브 또는 센서가 선택적으로 결합 가능한 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 블록은 정육면체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 결합 포트는,
    상기 유로와 연통되는 연결홀; 및
    상기 연결홀을 둘러싸며 형성되는 제1 결합 플레이트;
    를 포함하는 유로 연결 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 어댑터는 상기 제1 결합 플레이트와 대응되도록 형성되는 제2 결합 플레이트를 포함하며,
    상기 제2 결합 플레이트에는 상기 연결홀을 막는 막음판 또는 상기 연결홀과 연통되는 일자 또는 구부러진 형상의 분기관이 설치되는 유로 연결 구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 결합 플레이트와 제2 결합 플레이트는 서로 대응하는 위치에 형성된 복수의 나사홀을 통해 나사결합되는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파이프 또는 밸브 또는 센서는 O-ring과 클램프를 통해 상기 어댑터에 결합되는 것을 특징으로 하는 유로 연결 구조.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 유로 연결 구조를 포함하는 연료전지 시스템.
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