KR20070038163A - 고압 탱크 및 밸브 어셈블리 - Google Patents

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노부유키 오가미
노부오 고바야시
아키라 야마시타
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Abstract

본 발명은, 압력 조절 밸브의 취급성을 적절히 높일 수 있는 고압 탱크 및 밸브 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명의 고압 탱크 (1) 는, 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 를 일체로 갖는 밸브 어셈블리 (10) 가 형성되는 고압 탱크 (1) 로서, 밸브 어셈블리 (10) 는, 고압 탱크 (1) 내부에 삽입되는 제 1 영역 (15) 과, 고압 탱크 (1) 외부에 노출되는 제 2 영역 (16) 을 갖는다. 차단 밸브 (11) 는, 제 1 영역 (15) 에 배치되고, 압력 조절 밸브 (12) 의 적어도 일부는, 제 2 영역 (16) 에 배치된다.

Description

고압 탱크 및 밸브 어셈블리 {HIGH-PRESSURE TANK AND VALVE ASSEMBLY}
본 발명은, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리를 고압 탱크에 형성한 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조에 관한 것으로, 특히, 고압 탱크에 대한 차단 밸브 및 압력 조절 밸브의 배치를 규정한 고압 탱크 및 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
수소 가스 등의 가스를 고압에서 저장하는 고압 탱크는, 예를 들어 연료 전지 차량 등의 이동체에 탑재된다. 고압 탱크내의 가스는, 가스 공급 라인을 통하여 연료 전지 등에 공급된다. 가스 공급 라인에 형성되는 각종 밸브 중, 고압 탱크로부터의 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 직렬 접속하여 밸브 어셈블리를 구성하고, 이 밸브 어셈블리를 고압 탱크의 구금부 (口金部) 에 형성하도록 한 구조가 알려져 있다.
예를 들어, 이런 종류의 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조로서, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브 양자를 고압 탱크의 내부에 배치한 것 (예를 들어 특허 문헌 1 참조) 이나, 압력 조절 밸브를 고압 탱크내에 배치하면서 차단 밸브를 고압 탱크 밖에 배치한 것 (예를 들어, 특허 문헌 2 및 3 참조) 이 알려져 있다.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 제 2003－90499 호 (제 1 도면)
[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 제 2003－166700 호 (제 1 도면)
[특허 문헌 3] 미국 특허 제 6041762 호 명세서 (제 3 도면)
이러한 종래의 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조는, 적어도 하나의 밸브를 고압 탱크에 내장할 수 있기 때문에, 이동체에서의 설치 공간 (예를 들어 차량 탑재 공간) 의 제약상 유용하기는 하다. 그러나, 밸브 어셈블리 중 압력 조절 밸브가 고압 탱크내에 위치하기 때문에, 압력 조절 밸브의 2차측 압력 (압력 조절 특성) 의 조정 작업을 실시하기 어려웠다.
본 발명은, 압력 조절 밸브의 취급성을 적절히 높일 수 있는 고압 탱크 및 밸브 어셈블리를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고압 탱크는, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리가 형성되는 고압 탱크로서, 밸브 어셈블리는 고압 탱크 내부에 삽입되는 제 1 영역과, 고압 탱크 외부에 노출되는 제 2 영역을 갖는다. 차단 밸브는 제 1 영역에 배치되고, 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 제 2 영역에 배치된다.
이 구성에 의하면, 고압 탱크 외부에 노출된 압력 조절 밸브의 적어도 일부 를 통하여, 압력 조절 밸브의 2차측 압력을 조정할 수 있는 등 그 취급성이나 보존성을 적절히 높일 수 있다. 또한, 차단 밸브가 고압 탱크 내부에 배치되기 때문에, 고압 탱크 외측으로 돌출되는 부분을 줄일 수 있어, 고압 탱크의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 고압 탱크에 저장되는 고압 가스로는, 예를 들어 수소 가스, 천연 가스, 산소 가스, 공기 등의 각종 가스가 포함된다. 밸브 어셈블리는, 하우징 (본체) 에 대하여, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브 외에, 안전 밸브 등 다른 밸브를 일체로 갖고 있어도 된다. 차단 밸브는, 대체로 전자 밸브로 구성하면 된다. 압력 조절 밸브는, 직동식 및 파일럿식을 모두 사용할 수 있다. 또한, 압력 조절 밸브는, 기계식으로 압력을 제어하는 구성이어도 되고, 예를 들어 전기 공압식 레귤레이터로서 구성해도 된다.
본 발명의 고압 탱크의 일 양태에 의하면, 고압 탱크는, 고압 탱크의 내부에 제 1 영역을 삽입하기 위한 입구부로서, 암나사를 갖는 입구부를 구비하고, 제 1 영역은, 암나사에 결합하는 수나사를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 고압 탱크는, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리가 형성되는 고압 탱크로서, 밸브 어셈블리는 고압 탱크의 내외에 걸쳐 형성되어, 차단 밸브는 고압 탱크내에 배치되고, 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 고압 탱크 밖으로 노출되도록 배치되는 것이다.
이 구성에 의하면, 상기와 마찬가지로, 압력 조절 밸브의 적어도 일부가 고압 탱크 밖으로 노출되어 있기 때문에, 압력 조절 밸브의 취급성 등을 적절히 높일 수 있다. 또한, 고압 탱크내에 차단 밸브를 배치한 것으로, 고압 탱크 외측으로 돌출되는 부분을 줄일 수 있다.
바람직하게는, 밸브 어셈블리는, 고압 탱크의 구금부에 나사결합이 가능하게 구성되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 밸브 어셈블리를 고압 탱크에 충분한 강도로 간단하게 접속할 수 있다.
또한, 본 발명을 밸브 어셈블리의 관점에서 파악하면, 이하와 같다.
즉, 본 발명의 밸브 어셈블리는, 고압 탱크에 형성되고, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리에 있어서, 고압 탱크 내부에 삽입되는 제 1 영역과, 고압 탱크 외부에 노출되는 제 2 영역을 갖는다. 차단 밸브는 제 1 영역에 배치되고, 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 제 2 영역에 배치된다.
또한, 본 발명의 다른 밸브 어셈블리는, 고압 탱크에 형성되고, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리에 있어서, 차단 밸브는 고압 탱크내에 배치되고, 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 고압 탱크 밖으로 노출되도록 배치되는 것이다.
이들 구성에 의하면, 상기한 바와 같이, 압력 조절 밸브의 취급성을 적절히 높이고, 고압 탱크의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 고압 탱크 또는 본 발명의 밸브 어셈블리의 일 양태에 의하면, 압력 조절 밸브의 적어도 일부는, 압력 조절 밸브의 압력 조절 특성을 설정하기 위한 부분으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 압력 조절 밸브의 2차측 압력 (압력 조절 특성) 의 조정을 적절히 실시할 수 있다. 여기서, 압력 조절 밸브의 압력 조절 특성을 설정하기 위한 부분이란, 예를 들어 다이어프램식으로 이루어지는 경우에는, 다이어프램의 양면에 작용하는 추진력을 설정할 수 있는 부분을 말한다. 그 부분으로는, 예를 들어, 다이어프램, 다이어프램을 직접 혹은 간접적으로 탄성지지하는 압력 조절 스프링, 압력 조절 스프링을 압축 혹은 인장하기 위한 핸들 및 다이어프램에 직접 혹은 간접적으로 연결되는 밸브체를 들 수 있다.
본 발명의 고압 탱크 또는 본 발명의 밸브 어셈블리의 일 양태에 의하면, 압력 조절 밸브의 사이즈는, 차단 밸브의 사이즈에 비하여 큰 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 예를 들어 상기 나사결합의 경우에, 그 나사부의 비용 저감 및 압력 조절 밸브의 내구성 향상에 바람직하게 기여할 수 있다.
본 발명의 고압 탱크 또는 본 발명의 밸브 어셈블리의 일 양태에 의하면, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은, 고압 탱크의 축선에 교차하는 방향인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은, 고압 탱크의 축선에 직교하는 방향이다.
일반적으로, 압력 조절 밸브는 전체적으로 보면 통상 그 밸브봉의 축선방향으로 길이를 길게 취하기 때문에, 그 축선방향과 고압 탱크의 축선방향을 합치시키면, 밸브 어셈블리를 형성한 고압 탱크의 전체 길이는 길어지기 쉽다. 그래서 상기와 같이, 이 양자의 축선방향을 교차 또는 직교시킴으로써, 밸브 어셈블리를 형성한 고압 탱크의 전체 길이를 비교적 짧게 할 수 있다. 이로써, 고압 탱크 및 밸브 어셈블리는, 이들이 설치되는 설치 공간을 크게 점유하지 않아도 된다.
본 발명의 고압 탱크 또는 본 발명의 밸브 어셈블리의 일 양태에 의하면, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과, 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 교차하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과, 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 직교한다.
상기와 마찬가지로 설치 공간의 큰 점유를 회피할 수 있고, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 바람직하게 배치할 수 있다.
또한, 본 발명에 도달한 경위를 감안하여, 본 발명을 다른 여러 관점에서 파악하면, 이하와 같다.
본 발명의 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조는, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리를 고압 탱크에 형성한 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조로서, 차단 밸브는 고압 탱크내에 배치되고, 압력 조절 밸브는 고압 탱크 밖에 배치되어 있는 것이다.
이 구성에 의하면, 압력 조절 밸브가 고압 탱크 밖에 배치되기 때문에, 압력 조절 밸브의 2차측 압력의 조정 등, 그 취급성이나 보존성을 적절히 높일 수 있다. 또한, 차단 밸브가 고압 탱크내에 배치되기 때문에, 고압 탱크 외측으로 돌출되는 부분을 줄일 수 있어, 고압 탱크의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 고압 탱크내와 고압 탱크외란, 탱크 외각의 외주면을 기준으로 하여 내측, 외측으로 해석해도 된다. 또한, 압력 조절 밸브는, 그 조정을 고압 탱크의 외부로부터 실시할 수 있는 구조이면, 압력 조절 밸브의 구조체의 일부가 고압 탱크의 내부에 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 압력 조절 밸브의 조정을 고압 탱크외로부터 실시할 수 있으면, 압력 조절 밸브의 주요부가 반정도 탱크 외각의 외주면으로부터 탱크 내부에 몰입하도록 배치되어도 된다. 압력 조절 밸브의 구조체의 일부가 고압 탱크의 내부에 포함됨으로써, 전체 공간의 삭감도 한층 더 가능해진다.
바람직하게는, 밸브 어셈블리는 고압 탱크의 구금부에 나사결합이 가능하게 구성되어 있다.
바람직하게는, 압력 조절 밸브의 사이즈는 차단 밸브의 사이즈에 비하여 크다.
바람직하게는, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은 고압 탱크의 축선에 직교하는 방향이다.
바람직하게는, 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 직교한다.
또한, 상기한 본 발명의 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조를 탑재한 이동체를 제공할 수도 있다. 이것에 의하면, 압력 조절 밸브의 취급성이 높은 이동체를 제공할 수 있다. 또한, 일반적으로 이동체에서는, 고압 탱크 및 밸브 어셈블리의 설치 공간이 제약되게 되는데, 그 제약되는 설치 공간에 이들을 바람직하게 배치하는 것도 가능해진다. 여기서, 이동체로는, 예를 들어 차량, 항공기나 선박 등, 고압 탱크를 동력원으로서 사용하는 수송 기관을 들 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 고압 탱크 및 밸브 어셈블리에 의하면, 압력 조절 밸브의 취급성을 적절히 향상시킬 수 있다. 또한, 고압 탱크의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
도 1 은, 실시 형태에 관련되는 고압 탱크의 구성을 간략하게 나타내는 구조 도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관련되는 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조에 대하여 설명한다. 이 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조는, 연료 전지 차량 등의 이동체에 바람직하게 탑재할 수 있는 것이며, 차단 밸브를 고압 탱크내에 배치하고, 압력 조절 밸브를 고압 탱크 밖에 배치함으로써, 압력 조절 밸브의 취급성 등을 높인 것이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 고압 탱크 (1) 는, 전체적으로 밀폐 원통 형상의 탱크 본체 (2) 와, 탱크 본체 (2) 의 길이 방향의 일단부에 형성된 구금부 (3) 를 구비하고 있다. 탱크 본체 (2) 의 내부는, 천연 가스나 수소 가스 등 각종 가스를 고압에서 저장하는 저장 공간 (4) 으로 되어 있다. 고압 탱크 (1) 를 연료 전지 시스템에 적용한 경우에는, 예를 들어 35MPa 혹은 70MPa 의 수소 가스, 또는 20MPa 의 CNG 가스 (압축 천연 가스) 가 저장 공간 (4) 의 내부에 저장된다.
탱크 본체 (2) 의 외각은, 가스 배리어성을 갖는 내측의 라이너와, 라이너의 외측을 덮는 FRP 로 이루어지는 쉘의 2층 구조로 구성되어 있다. 라이너는, 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌 등의 수지로 구성된다. 이와 같이, 탱크 본체 (2) 를 수지제로 할 수도 있지만, 물론 탱크 본체 (2) 를 알루미늄 합금 등 금속제로서 구성해도 된다.
구금부 (3) (입구부) 는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 형성되고, 탱크 본체 (2) 의 구면 형상을 한 단부벽부의 중심에 형성되어 있다. 구금부 (3) 의 내주면에는, 밸브 어셈블리 (10) 를 나사결합하기 위한 암나사 (6) 가 형성되어 있다. 또한, 도 1 은, 구금부 (3) 의 암나사 (6) 주위의 부분에 대하여 일부 재단하여 나타내고 있다. 고압 탱크 (1) 내의 가스는, 구금부 (3) 에 접속된 밸브 어셈블리 (10) 를 통하여, 외부의 가스 공급 라인으로 공급된다.
밸브 어셈블리 (10) 는, 고압 탱크 (1) 의 내외에 걸쳐 형성되어 있다. 밸브 어셈블리 (10) 는, 탱크 본체 (2) 내의 저장 공간 (4) 에 배치된 차단 밸브 (11) 와, 탱크 본체 (2) 외에 배치된 압력 조절 밸브 (12) 를 일체로 갖고 있다.
밸브 어셈블리 (10) 는, 예를 들어 단일 하우징 (13) 을 갖고, 하우징 (13) 에 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 를 직렬로 장착하고 있다. 바꿔 말하면, 하우징 (13) 은, 고압 탱크 (1) 내부에 삽입되는 제 1 영역 (15) 에 차단 밸브 (11) 를 장착함과 함께, 고압 탱크 (1) 외부에 노출되는 제 2 영역 (15) 에 압력 조절 밸브 (12) 를 장착하고 있다.
제 1 영역 (15) 의 외주면에는, 구금부 (3) 의 암나사 (6) 에 결합하는 수나사 (14) 가 형성되어 있고, 이 나사 부분을 통하여 밸브 어셈블리 (10) 를 구금부 (3) 에 나사결합할 수 있도록 되어 있다. 나사결합된 밸브 어셈블리 (10) 와 구금부 (3) 사이는, 도면외의 복수의 시일 부재에 의하여 기밀하게 시일된다.
하우징 (13) 은, 그 자체가 단일 부재로 구성되어도 되고, 복수의 부재를 조합한 것이어도 된다. 또한, 하우징 (13) 은, 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 의 밸브 본체를 겸할 수도 있지만, 물론 각 밸브 (11, 12) 의 밸브 본체를 별개로 형성하고, 각각의 밸브 본체를 하우징 (13) 에 조립하도록 해도 된다.
즉, 밸브 어셈블리 (10) 를 전체적으로 보면, 별개로 구성된 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 가 하우징 (13) 에 일체로 조립된 상태도, 밸브 어셈블리 (10) 가 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 를 「일체로 갖는」상태에 포함된다. 또한, 밸브 어셈블리 (10) 는, 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 외에, 안전 밸브 (릴리프 밸브, 용전 밸브), 역지 밸브 등 다른 밸브를 일체로 갖고 있어도 된다.
밸브 어셈블리 (10) 의 하우징 (13) 내에는, 저장 공간 (4) 과 외부의 가스 공급 라인을 연락하는 밸브내 유로 (20) 가 형성되어 있다. 밸브내 유로 (20) 는, 저장 공간 (4) 측으로부터 순서대로, 제 1 유로 (21), 제 2 유로 (22), 및 제 3 유로 (23) 가 연이어서 구성되어 있다. 제 1 유로 (21) 와 제 2 유로 (22) 사이는, 차단 밸브 (11) 에 의하여 연통 또는 차단된다. 제 2 유로 (22) 가 압력 조절 밸브 (12) 의 1차측의 유로가 되고, 제 3 유로 (23) 는, 압력 조절 밸브 (12) 의 2차측의 유로가 되어, 외부의 가스 공급 라인에 연이어져 있다.
차단 밸브 (11) (개폐 밸브) 는, 예를 들어 전자 밸브로 구성되어 있고, 솔레노이드의 구동에 따라 진퇴하는 밸브봉 (31) (가동자, 밸브체) 에 의하여, 밸브내 유로 (20) 를 개폐할 수 있도록 구성되어 있다. 차단 밸브 (11) 는, 고압 탱크 (1) 에 대하여 근원 밸브 (source valve) 로서의 기능을 하고, 고압 탱크 (1) 내로부터 가스 공급 라인으로의 유체 (가스) 를 폐지하는 것이다. 차단 밸브 (11) 는, 예를 들어, 솔레노이드의 여자에 의하여 밸브봉 (31) 이 그 축방향으로 전진하고, 밸브봉 (31) 의 선단부에 형성한 밸브체 (32) 가 밸브시트 (33) 에 접하 여, 밸브내 유로 (20) 가 차단된다. 한편, 솔레노이드의 소자에 의하여 밸브봉 (31) 이 그 축방향으로 후퇴하고, 밸브체 (32) 가 밸브시트 (33) 로부터 이간되어, 밸브내 유로 (20) 가 연통된다. 이 경우, 밸브봉 (31) 의 축선방향 (X―X) 은, 고압 탱크 (1) 의 축선방향에 합치되어 있다.
압력 조절 밸브 (12) 는, 탱크 본체 (2) 의 외각에서 형성되는 외주면의 외측에 위치하고 있다. 압력 조절 밸브 (12) 는, 예를 들어 직동식 레귤레이터에 의해 구성되고, 저장 공간 (4) 으로부터 가스 공급 라인에 수송되는 가스를 소정 압력으로 감압한다. 압력 조절 밸브 (12) 는, 밸브시트 (41) 에 대치하는 밸브체 (42) 를 갖는 밸브봉 (43) 이 2차측 압력에 따라 축선방향으로 진퇴함으로써, 가스를 소정 압력으로 감압한다. 이 경우, 밸브봉 (43) 의 축선방향 (Y－Y) 은, 고압 탱크 (1) 의 축선방향 (X－X) (차단 밸브 (11) 의 밸브봉 (31) 의 축선방향) 에 직교한다.
또한, 예를 들어 압력 조절 밸브 (12) 의 밸브봉 (43) 의 진퇴는, 다이어프램 (44) 의 양면에 작용하는 압력차 및 압력 조절 스프링에 따라 실시된다. 압력 조절 밸브 (12) 의 압력 조절 특성 (밸브 열림 특성) 은, 밸브체 (42) 나 다이어프램 (44) 의 수압 면적, 형상 또는 강성이나, 압력 조절 스프링의 형상, 재료 특성 또는 스프링 상수 중에서 적어도 하나의 성상을 변경함으로써, 설정할 수 있다. 본 실시 형태의 압력 조절 밸브 (12) 는 고압 탱크 (1) 의 외측에 배치되기 때문에, 이 압력 조절 특성의 조정을 양호한 작업성으로 실시할 수 있다. 또한, 압력 조절 밸브 (12) 는, 파일럿식으로 작동하는 것이어도 되고, 혹은 전기 공압식 레귤레이터로서 구성되어도 된다.
여기서, 고압 탱크 (1) 에 대한 압력 조절 밸브 (12) 의 배치에 대하여 상세하게 서술한다. 고압 탱크 (1) 외로부터 압력 조절 밸브 (12) 에 양호한 작업성으로 접근할 수 있으면 되는 점을 고려하면, 반드시 압력 조절 밸브 (12) 의 모든 구조체가 탱크 본체 (2) 외각의 외주면 외측에 배치되어 있지 않아도 된다. 즉, 압력 조절 밸브 (12) 는, 그 압력 조절 특성 또는 취급성 등의 확보에 필요한 구조가 고압 탱크 (1) 밖으로 노출되도록 배치되어 있으면 되고, 그 압력 조절 특성 또는 취급성 등의 확보에 반드시 필요하지 않은 구조가 고압 탱크 (1) 내에 몰입 또는 고압 탱크 (1) 외로부터 시인 불능으로 배치되어도 된다.
예를 들어, 압력 조절 밸브 (12) 의 압력 조절 특성을 설정하기 위한 부분 (조정 요소) 이, 제 2 영역 (16) 에 배치되고, 그 외의 부분이 제 1 영역 (15) 에 배치되어도 된다. 이렇게 함으로써, 조작자 또는 사용자는, 고압 탱크 (1) 의 탱크 외벽면의 외측으로부터, 압력 조절 밸브 (12) 의 2차측 압력의 조정을 적절히 실시할 수 있다. 또한, 압력 조절 밸브 (12) 의 일부가 고압 탱크 (1) 의 내부에 포함되기 때문에, 전체 공간을 삭감할 수 있다.
여기서, 압력 조절 밸브 (12) 의 조정 요소란, 상기 다이어프램식 압력 조절 밸브의 예에서는, 다이어프램 (44) 의 양면에 작용하는 추진력을 설정할 수 있는 부분을 말한다. 구체적으로는, 밸브체 (42), 밸브봉 (43), 다이어프램 (44), 압력 조절 스프링, 및 압력 조절 스프링의 스프링력을 설정하는 압력 조절 스프링을 압축 혹은 인장하기 위한 핸들 (도시 생략) 중 적어도 하나의 구조체가, 압력 조절 밸브 (12) 의 조정 요소에 상당하고, 고압 탱크 (1) 밖으로 노출되도록 배치된다. 또한, 압력 조절 밸브 (12) 를 전기 공압식 레귤레이터로 구성한 경우에는, 전기 계통 부분을 제 2 영역 (16) 에 배치해도 된다.
이상과 같이, 밸브 어셈블리 (10) 를 고압 탱크 (1) 의 구금부 (3) 에 형성한 고압 탱크용 밸브 어셈블리 구조에 의하면, 압력 조절 밸브 (12) 를 고압 탱크 (1) 의 외측에 배치하였기 때문에, 압력 조절 밸브 (12) 의 취급성이나 보존성을 적절히 높일 수 있다. 또한 이 배치 구성에 의하여, 압력 조절 밸브 (12) 는 바깥 공기와의 열 교환이 용이해지기 때문에, 가스 방출시에 있어서의 고압 탱크 (1) 의 온도 저하의 영향을 작게 하는 것이 가능해진다. 한편, 차단 밸브 (11) 를 고압 탱크 (1) 의 내부에 배치하였기 때문에, 고압 탱크 (1) 외측에 노출되는 부분을 줄일 수 있다. 이로써, 고압 탱크 (1) 나 각종 밸브가 탑재되는 연료 전지 차량 등의 이동체에 대하여, 고압 탱크 (1) 의 탑재성을 향상시킬 수 있다.
특히, 압력 조절 밸브 (12) 의 배치시에, 그 밸브봉 (43) 의 축선방향 (Y－Y) 을 고압 탱크 (1) 의 축선방향 (X－X) 에 직교시키고 있기 때문에, 이들 각 방향을 동일 방향으로 합치시키는 경우에 비하여, 밸브 어셈블리 (10) 를 형성한 고압 탱크 (1) 의 전체 길이를 비교적 짧게 할 수 있다. 따라서, 그만큼, 고압 탱크 (1) 및 밸브 어셈블리 (10) 에 의한 설치 공간의 점유 영역을 작게 할 수 있다. 이상의 효과에 대하여 달리 생각하면, 상대적이기는 하지만, 고압 탱크 (1) 의 탱크 본체 (2) 를 길이 방향으로 연장함으로써, 탱크 본체 (2) 의 용량을 늘릴 수 있다. 또한, 차단 밸브 (11) 의 밸브봉 (31) 의 축선방향 (X－X) 에 대해서는, 고압 탱크 (1) 의 축선방향에 합치시킴으로써, 차단 밸브 (11) 도 탱크 본체 (2) 내에 바람직하게 배치하는 것이 가능해진다.
또한, 밸브봉 (43) 의 축선방향 (Y－Y) 은, 고압 탱크 (1) 또는 차단 밸브 (11) 의 축선방향 (X－X) 에 직교하지 않아도 교차되어 있으면, 상기와 마찬가지로, 공간 효율을 향상시키거나, 탱크 용량을 늘릴 수 있다.
여기서, 본 실시 형태와는 반대의 구성인 경우 (종래 기술인 경우), 즉 압력 조절 밸브 (12) 를 고압 탱크 (1) 의 내부에 배치하는 경우에 대하여, 밸브 어셈블리 (10) 의 수나사 (14) 의 직경과의 관계를 고찰한다. 이 경우에는, 압력 조절 밸브 (12) 는, 차단 밸브 (11) 와 비교하여 사용 빈도가 높기 때문에, 내압 강도의 확보를 위하여, 압력 조절 밸브 (12) 의 사이즈를 크게 할 필요가 있다. 그렇게 하면, 압력 조절 밸브 (12) 의 길이 방향과 동일 축이 되는 수나사 (14) 는, 그 직경을 크게 할 필요가 발생한다. 그러나, 나사의 직경이 커지면, 직경의 1승으로 나사부의 강도는 높아지지만, 수압 면적이 직경의 2승에 비례하여 커지기 때문에, 결과적으로, 나사부의 강도를 저하시키는 것이 된다. 즉, 압력 조절 밸브 (12) 를 고압 탱크 (1) 내에 배치하는 경우에는, 나사의 직경이 커져 나사부로의 하중이 늘어나기 때문에, 나사부를 고강도로 할 필요가 발생하여, 부품 비용이 증대된다.
이것에 대하여, 본 실시 형태와 같이, 압력 조절 밸브 (12) 에 비하여 사이즈를 크게 하지 않아도 되는 차단 밸브 (11) 를 고압 탱크 (1) 의 내부에 배치하면, 나사의 직경을 비교적 크게 하지 않아도 된다. 따라서, 본 실시 형태와 같 은 밸브의 배치 구조를 취함으로써, 차단 밸브 (11) 에 비하여 압력 조절 밸브 (12) 의 사이즈가 커져도, 밸브 어셈블리 (10) 와 구금부 (3) 사이의 나사부의 비용 저감에 기여할 수 있다. 또한, 차단 밸브 (11) 및 압력 조절 밸브 (12) 의 사이즈는, 예를 들어 각 밸브 (11, 12) 전체의 구조를 기준으로 할 수도 있고, 혹은 도면에 나타내는 바와 같이, 각 밸브봉 (31, 43) 의 연장 방향에서 본 각 밸브 (11, 12) 의 외경 (φ) (차단 밸브：d1, 압력 조절 밸브：d2) 을 기준으로 할 수도 있다.

Claims (19)

  1. 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리가 형성되는 고압 탱크로서,
    상기 밸브 어셈블리는, 상기 고압 탱크 내부에 삽입되는 제 1 영역과, 상기 고압 탱크 외부에 노출되는 제 2 영역을 갖고,
    상기 차단 밸브는 상기 제 1 영역에 배치되고,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 제 2 영역에 배치되는 고압 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압 탱크는, 상기 고압 탱크의 내부에 상기 제 1 영역을 삽입하기 위한 입구부로서, 암나사를 갖는 입구부를 구비하고,
    상기 제 1 영역은 상기 암나사에 결합하는 수나사를 갖는 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  3. 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리가 형성되는 고압 탱크로서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 고압 탱크의 내외에 걸쳐 형성되고,
    상기 차단 밸브는 상기 고압 탱크내에 배치되고,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 고압 탱크 밖으로 노출되도록 배치되는 고압 탱크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 고압 탱크의 구금부에 나사결합이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 압력 조절 밸브의 압력 조절 특성을 설정하기 위한 부분으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 사이즈는 상기 차단 밸브의 사이즈에 비하여 큰 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은 상기 고압 탱크의 축선에 교차하는 방향인 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은 상기 고압 탱크의 축선에 직교하는 방향인 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과 상기 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 교차하는 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과 상기 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 직교하는 것을 특징으로 하는 고압 탱크.
  11. 고압 탱크에 형성되는 밸브 어셈블리로서, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리에 있어서,
    상기 고압 탱크 내부에 삽입되는 제 1 영역과,
    상기 고압 탱크 외부에 노출되는 제 2 영역을 갖고,
    상기 차단 밸브는 상기 제 1 영역에 배치되고,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 제 2 영역에 배치되는 밸브 어셈블리.
  12. 고압 탱크에 형성되는 밸브 어셈블리로서, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브를 일체로 갖는 밸브 어셈블리에 있어서,
    상기 차단 밸브는 상기 고압 탱크내에 배치되고,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 고압 탱크 밖으로 노출되도록 배치되는 밸브 어셈블리.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 적어도 일부는 상기 압력 조절 밸브의 압력 조절 특성을 설정하기 위한 부분으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 어셈블리는 상기 고압 탱크의 구금부에 나사결합이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 사이즈는 상기 차단 밸브의 사이즈에 비하여 큰 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은 상기 고압 탱크의 축선에 교차하는 방향인 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  17. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향은 상기 고압 탱크의 축선에 직교하는 방향인 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과 상기 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 직교하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
  19. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 밸브의 밸브봉의 축선방향과 상기 차단 밸브의 밸브봉의 축선방향은 교차하는 것을 특징으로 하는 밸브 어셈블리.
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