KR20110045403A - De-Mineralizer for fuel cell vehicle - Google Patents

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KR20110045403A
KR20110045403A KR1020090101967A KR20090101967A KR20110045403A KR 20110045403 A KR20110045403 A KR 20110045403A KR 1020090101967 A KR1020090101967 A KR 1020090101967A KR 20090101967 A KR20090101967 A KR 20090101967A KR 20110045403 A KR20110045403 A KR 20110045403A
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나성욱
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Abstract

PURPOSE: A cooling water ion filter for a fuel cell vehicle is provided to prevent the leakage of an ion resin and cooling water by compress-inserting an O-ring for preventing the leakage of the ion resin in between a housing and a mesh assembly. CONSTITUTION: A cooling water ion filter(100) for a fuel cell vehicle comprises the following: a housing(110); a port members(120,130) assembled to the housing for inflowing and discharging cooling water; an ion exchange resin(101) filling the housing; and mesh assemblies(140a,140b) inserted in between the housing and the port members. An O-ring for preventing the leakage of an ion resin is compress-inserted in among flange units(111,112), and the mesh assemblies.

Description

연료전지 차량용 냉각수 이온필터{De-Mineralizer for fuel cell vehicle}Coolant ion filter for fuel cell vehicle {De-Mineralizer for fuel cell vehicle}

본 발명은 연료전지 차량용 냉각수 이온필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 냉각수에 용출된 이온을 제거하기 위한 이온필터에 관한 것이다.The present invention relates to a coolant ion filter for a fuel cell vehicle, and more particularly, to an ion filter for removing ions eluted in the coolant of a fuel cell stack.

환경친화적인 미래형 자동차의 하나인 수소 연료전지 자동차에 적용되는 연료전지 시스템은, 반응가스의 전기화학 반응으로부터 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치, 연료전지 스택에 전기화학 반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 전기화학 반응 부산물인 열을 외부로 방출시켜 연료전지 스택의 운전온도를 최적으로 제어하고 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템을 포함하여 구성된다.A fuel cell system applied to a hydrogen fuel cell vehicle, which is one of environmentally friendly future vehicles, includes a fuel cell stack for generating electric energy from an electrochemical reaction of a reaction gas, a hydrogen supply device for supplying hydrogen as fuel to the fuel cell stack, An air supply device that supplies air containing oxygen, which is an oxidant for electrochemical reaction, to the fuel cell stack, and releases heat, a byproduct of the electrochemical reaction of the fuel cell stack, to the outside to optimally control the operating temperature of the fuel cell stack and It consists of a heat and water management system that performs management functions.

이러한 구성에서 연료전지 스택은 반응가스인 수소와 산소의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 발생시키고, 그 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다. 이 에 연료전지 시스템에는 스택의 온도 상승을 방지하기 위하여 스택을 냉각시키는 장치가 필수적이다.In such a configuration, the fuel cell stack generates electrical energy from an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, which are reaction gases, and emits heat and water as the reaction byproducts. In the fuel cell system, a device for cooling the stack is essential to prevent the temperature of the stack from rising.

통상 차량용 연료전지 시스템에서 연료전지 스택을 최적 온도로 유지하기 위한 냉각시스템에는 스택 내 냉각수 채널을 통해 물을 순환시켜 냉각시키는 수냉식이 이용되고 있다.In general, in a vehicle fuel cell system, a cooling system for maintaining a fuel cell stack at an optimum temperature has been used to cool water by circulating water through cooling water channels in the stack.

이러한 연료전지 차량의 냉각시스템을 첨부한 도 1에 도시하였다. 도 1은 연료전지 차량의 냉각수 루프를 나타내는 개략도로서, 냉각수가 순환될 수 있도록 연료전지 스택(1)과 라디에이터(2) 사이에 구성되는 냉각수 라인(3), 라디에이터(2)를 통과하지 않도록 냉각수를 바이패스시키기 위한 바이패스라인(4) 및 3-웨이 밸브(5), 냉각수를 펌핑하여 압송하기 위한 펌프(6)를 포함하여 구성된다.1 is a view illustrating an attached cooling system of the fuel cell vehicle. 1 is a schematic view showing a coolant loop of a fuel cell vehicle, in which a coolant does not pass through a coolant line 3 and a radiator 2 configured between a fuel cell stack 1 and a radiator 2 so that coolant can be circulated. And a bypass line 4 and a three-way valve 5 for bypassing the pump, and a pump 6 for pumping and cooling the cooling water.

한편, 연료전지 시스템의 냉각수 루프를 형성하는 배관은 이온 용출성의 문제로 인하여 적용 가능한 재질이 반 이온 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. On the other hand, the pipes forming the coolant loop of the fuel cell system may be made of SUS 316L, Teflon, Al 3003, food grade silicon, etc. As very limited. SUS 304 cannot be used due to ion elution.

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. In the case of using an inexpensive material, impurities and ions are eluted into the coolant at the contact area of the coolant, and the eluted ions may cause serious problems in which electricity generated in the fuel cell stack flows through the coolant.

더욱이 운전자와 승객이 탑승한 상태로 전기를 발생시키면서 운행을 하는 연료전지 차량에서 부품 재질의 문제로 인하여 냉각수의 이온전도도가 상승하게 되면 냉각수 루프를 따라 누설 전류가 발생하여 차량 내 장착된 전기장치 및 구동부품의 정상 구동이 불가해짐은 물론 운전자와 승객의 안전에도 심각한 영향을 미칠 수 있다.Furthermore, when the ion conductivity of the coolant rises due to component material problems in a fuel cell vehicle that operates while generating electricity while the driver and passenger are on board, leakage currents are generated along the coolant loop, and thus, the electric devices installed in the vehicle and In addition to the impossibility of the normal operation of the drive parts can have a serious impact on the safety of the driver and passengers.

이러한 문제를 해결하기 위하여 연료전지 차량에서는 냉각수의 전기전도도를 항시 센싱하고 있으며, 전기전도도가 특정 수치 이상으로 높아지면 시스템을 셧다운시키는 제어로직을 반영하고 있다.In order to solve this problem, the fuel cell vehicle always senses the conductivity of the coolant, and reflects the control logic that shuts down the system when the conductivity rises above a certain value.

또한 냉각수의 이온전도도를 일정 수준 이하로 유지하기 위하여 냉각수 루프에 이온필터(De-Mineralizer, DMN)(7)를 장착하여 냉각수의 이온전도도를 일정 수준 이하로 유지하고 있다. In addition, in order to maintain the ion conductivity of the cooling water below a certain level, an ion filter (De-Mineralizer, DMN) 7 is attached to the cooling water loop to maintain the ion conductivity of the cooling water below a certain level.

상기 이온필터(7)는 연료전지 스택(1)으로 들어가는 냉각수에 포함된 이온을 필터링하여 냉각수의 전기전도도(Ion Conductivity)를 일정 수준 이하로 낮추는 역할을 하는 부품으로, 첨부한 도 2는 이온필터를 도시한 사시도이다.The ion filter 7 is a component that lowers the ion conductivity of the cooling water to a predetermined level or less by filtering ions contained in the cooling water entering the fuel cell stack 1. It is a perspective view showing.

이온필터(100)는 통상 냉각수가 통과하게 되는 하우징(110), 하우징(110) 내부로 냉각수가 유입/배출되도록 하는 포트부재(입구포트와 출구포트)(120,130), 하우징(110) 내부에 충전(充塡)되어 냉각수에 포함된 이온을 필터링하는 이온수지(미도시), 하우징(110) 내부에 충전된 이온수지를 지지하고 누출을 방지하는 메쉬(Mesh) 어셈블리(미도시)를 포함하여 구성된다. 입구포트(120)와 출구포트(130)는 각각 냉각수가 통과하는 유입구(121) 및 배출구(131)를 가진다.The ion filter 100 is usually filled in the housing 110 through which the coolant passes, the port members (inlet and outlet ports) 120 and 130 for allowing the coolant to flow into and out of the housing 110, and the inside of the housing 110. (Iii) an ion resin (not shown) for filtering ions contained in the cooling water, and a mesh assembly (not shown) for supporting the ion resin charged inside the housing 110 and preventing leakage. . The inlet port 120 and the outlet port 130 each have an inlet 121 and an outlet 131 through which cooling water passes.

첨부한 도 3은 하우징과 메쉬 어셈블리, 출구포트(또는 입구포트)를 분리하여 도시한 사시도로서, 입구포트와 출구포트의 구조에 큰 차이가 없으므로 출구포트(130)의 예를 들어 설명하기로 한다. 또한 입구포트와 출구포트에 동일한 구성 및 구조로 메쉬 어셈블리(140a)가 조립된다. 3 is a perspective view showing the housing, the mesh assembly, and the outlet port (or the inlet port) separately, and there will be no significant difference in the structure of the inlet port and the outlet port. . In addition, the mesh assembly 140a is assembled to the inlet port and the outlet port in the same configuration and structure.

하우징(110) 끝단의 플랜지부(111)에 각각 체결되어 고정되는데, 출구포트(120)(또는 입구포트)의 플랜지부(122)와 하우징(110)의 플랜지부(112)가 스크류 등에 의해 서로 체결되어 고정되게 된다.The flange 110 of the end of the housing 110 is fastened and fixed, respectively, the flange 122 of the outlet port 120 (or the inlet port) and the flange 112 of the housing 110 are mutually connected by screws or the like. It is fastened and fixed.

상기 메쉬 어셈블리(140a)는 냉각수는 통과시키되 작은 알갱이 형태의 이온수지는 하우징 내부에 가둬두는 역할을 하며, 하우징(110) 양단부의 입구포트와 출구포트 측에 모두 설치되어 하우징 내부에 충전된 이온수지의 누출을 막아주게 된다.The mesh assembly 140a allows the cooling water to pass through, but keeps the granular ion resin inside the housing, and is installed at both the inlet and outlet ports of both ends of the housing 110 to fill the housing. To prevent leakage.

이러한 메쉬 어셈블리(140a)는 하우징(110)의 플랜지부(112) 내측면에 원주를 따르는 홈 구조로 형성된 단차홈(113)에 안착된 상태에서 출구포트(130)의 내측면에 형성된 돌출가압부(미도시)에 의해 압착되어 고정되며, 이때 하우징(110)의 단차홈(113)의 표면과 이에 대응되는 출구포트(120)의 돌출가압부의 표면 사이에 메쉬 어셈블리(140a)의 가장자리부가 압착 개재되어 고정된다.The mesh assembly 140a is a protrusion pressing part formed on the inner side of the outlet port 130 in a state where the mesh assembly 140a is seated in the stepped groove 113 formed in the groove structure along the circumference of the flange 112 of the housing 110. The edge of the mesh assembly 140a is compressed between the surface of the step groove 113 of the housing 110 and the surface of the protruding pressing portion of the outlet port 120 corresponding thereto. Is fixed.

또한 상기 메쉬 어셈블리(140a)는 삼중 메쉬망 구조로 구성되며, 냉각수는 통과시키면서 이온수지가 누출되지 않도록 차단시키는 메쉬망(142)과, 상기 메쉬망(142)을 사이에 두고 지지하는 2개의 지지체(141,143)를 포함하여 구성된다.In addition, the mesh assembly 140a is composed of a triple mesh network structure, while the cooling water passes through the mesh network 142 to prevent the ion resin from leaking, and the two supports for supporting the mesh network 142 therebetween. And 141,143.

상기 메쉬망(142)은 헝겊처럼 부드럽고 강성이 없는 촘촘한 메쉬 구조체로서, 스티프너가 반드시 필요한데, 이러한 스티프너 역할을 지지체(141,143)가 하게 된다. The mesh net 142 is a dense mesh structure having no soft and rigid like cloth, and a stiffener is necessary, and the supports 141 and 143 serve as the stiffener.

상기 지지체(141,143)는 냉각수가 통과하도록 된 다수의 홀(141a,143a)이 형 성된 구조로 되어 있고, 메쉬망(142)의 양면에 밀착된 상태에서 지지력을 제공하게 된다. The supports 141 and 143 have a structure in which a plurality of holes 141a and 143a through which cooling water passes, and provide support force in close contact with both surfaces of the mesh net 142.

그러나, 종래의 이온필터에서는 메쉬 어셈블리(140a)를 하우징(100) 및 입, 출구포트(120,130)에 직접 접촉시켜 압착하므로 하우징 내 이온수지와 냉각수가 메쉬 어셈블리와 하우징 및 입, 출구포트 사이의 틈을 통해 누출되는 문제가 자주 발생하고 있다. However, in the conventional ion filter, the mesh assembly 140a is directly contacted with the housing 100 and the inlet and outlet ports 120 and 130 and compressed, so that the gap between the mesh assembly and the housing and the inlet and outlet ports in the housing is reduced. Leakage through the problem is often occurring.

이러한 이온수지 또는 냉각수의 누출은 이온필터의 제작시나 차량 운행시 노면 진동 등으로 인하여 각 부품 사이에 발생하는 미세한 틈에 기인하는 것이다.The leakage of the ion resin or cooling water is due to minute gaps generated between the parts due to road vibrations during the manufacture of the ion filter or the vehicle.

특히, 이온필터에서 누출된 이온수지는 냉각수 라인을 타고 연료전지 스택으로 유입되는데, 이때 이온수지가 분리판의 냉각수 채널을 막게 되면, 냉각수 흐름이 원활하지 못하여 스택에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하지 못하는 심각한 문제가 발생하게 된다. In particular, the ion resin leaked from the ion filter enters the fuel cell stack via the coolant line. If the ion resin blocks the coolant channel of the separator, the coolant flow is not smooth and the heat generated from the stack cannot be effectively released. Problems will arise.

더욱이 이온수지에 의해 집중적으로 막힌 냉각수 채널에서는 냉각수가 흐르지 못하므로 스택의 발전시 발생하는 열이 방출되지 못하여 분리판에 화재가 발생하는 경우도 발생하고 있다.In addition, since the cooling water does not flow in the cooling water channel blocked by the ion resin, the heat generated during the power generation of the stack may not be released, causing a fire in the separator.

첨부한 도 4의 사진은 연료전지 스택의 냉각수 매니폴드 내부를 촬영한 사진으로, 작은 알갱이 형태의 이온수지들이 냉각수 채널의 입구를 막고 있는 상태를 보여주고 있다. 4 is a photograph of the inside of the coolant manifold of the fuel cell stack, and shows a state in which the granular ion resins block the inlet of the coolant channel.

이렇게 이온필터에서 누출된 이온수지로 인하여 연료전지 스택의 냉각수 채널에 막힘 현상이 발생하면, 냉각수 차압이 증가하여 방열효율이 저하되고, 고가의 스택이 파손되는 문제가 있게 된다.When the clogging phenomenon occurs in the cooling water channel of the fuel cell stack due to the ion resin leaked from the ion filter, the cooling water differential pressure is increased to lower the heat radiation efficiency and the expensive stack is damaged.

첨부한 도 5의 사진은 이온수지에 의해 냉각수 채널이 막히면서 분리판의 일부가 화재로 타버린 손상 부위를 보여주고 있다.The attached photograph of FIG. 5 shows a damaged part of the separator plate burned out by fire as the cooling water channel is blocked by the ion resin.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 하우징 내부에 충전된 이온수지가 하우징과 메쉬 어셈블리 사이의 틈을 통해 누출되는 문제점을 완전히 해소할 수 있는 이온필터 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, to provide an ion filter structure that can completely solve the problem of leaking through the gap between the housing and the mesh assembly filled with the ion resin filled in the housing. There is a purpose.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 냉각수가 통과하는 하우징과, 상기 하우징에 조립되어 냉각수가 유입/배출되도록 하는 포트부재와, 상기 하우징 내부에 충전되어 냉각수에 용출된 이온을 필터링 및 제거하는 이온수지와, 상기 하우징과 포트부재 사이에 개재되어 이온수지의 충전상태를 유지하고 이온수지의 누출을 방지하는 메쉬 어셈블리를 포함하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터에 있어서, 상기 포트부재가 조립되는 하우징의 플랜지부와, 상기 포트부재에 의해 압착되는 메쉬 어셈블리의 가장자리부 사이에 이온수지의 누출을 방지하는 이온수지 누출 방지용 오링이 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the housing through which the coolant passes, the port member is assembled to the housing so that the coolant is introduced / discharged, and the ions charged inside the housing and eluted in the coolant to filter and remove A coolant ion filter for a fuel cell vehicle comprising: an ion resin and a mesh assembly interposed between the housing and the port member to maintain a state of charge of the ion resin and prevent leakage of the ion resin, wherein the port member is assembled into a housing It provides a fuel cell vehicle cooling water ion filter, characterized in that the pressurized interposition between the flange portion and the edge of the mesh assembly squeezed by the port member to prevent the leakage of the ion resin leakage O-ring.

바람직한 실시예에서, 상기 포트부재의 가장자리부와 상기 하우징의 플랜지부 사이에 냉각수의 누출을 방지하는 누수 방지용 오링이 추가로 압착 개재될 수 있고, 이때 누수 방지용 오링은 이온수지 누출 방지용 오링의 외곽에 위치하도록 설치되어, 이온수지 누출 방지용 오링과 누수 방지용 오링이 이중 차단 구조를 형성하도록 한다.In a preferred embodiment, a leakage preventing o-ring may be additionally interposed between the edge of the port member and the flange of the housing to prevent the leakage of cooling water, and the leakage-preventing o-ring may be provided at the outside of the ion resin leakage-preventing o-ring. It is installed so that the ion resin leak-proof O-ring and the leak-proof O-ring form a double blocking structure.

또한 상기 이온수지 누출 방지용 오링은 하우징의 플랜지부 내측면에 원주를 따라 형성된 단차홈에 넣어진 상태로 상기 단차홈의 내측면과 메쉬 어셈블리의 가장자리부 사이에 압착 개재될 수 있다.In addition, the ion resin leakage preventing O-ring may be interposed between the inner surface of the step groove and the edge of the mesh assembly in a state of being inserted into the step groove formed along the circumference of the inner side of the flange portion of the housing.

또한 상기 하우징의 플랜지부에서 상기 단차홈 주변의 둘레 면에 원주를 따라 씰링홈이 형성되고, 상기 씰링홈에 누수 방지용 오링이 넣어진 상태로 상기 씰링홈의 내측면과 포트부재의 가장자리부 사이에 압착 개재될 수 있다.In addition, a sealing groove is formed along the circumference of the flange portion of the housing along the circumference around the step groove, and the sealing groove has an o-ring for preventing leakage between the inner surface of the sealing groove and the edge of the port member. Compression may be interposed.

또한 상기 단차홈과 씰링홈이 하우징의 플랜지부 내경부에서 이중으로 단차진 구조를 형성하도록 설치될 수 있다.In addition, the stepped groove and the sealing groove may be installed to form a double stepped structure in the inner diameter of the flange portion of the housing.

또한 상기 누수 방지용 오링은, 상기 포트부재의 내측면에 원형으로 돌출 형성되어 메쉬 어셈블리를 압착하는 돌출가압부를 둘러싸도록 장착되어, 상기 돌출가압부 외측 둘레의 포트부재 내측면과 씰링홈 내측면 사이에 압착 개재될 수 있다.In addition, the leak-proof O-ring is formed to protrude in a circular shape on the inner surface of the port member to surround the protrusion pressing portion for crimping the mesh assembly, between the inner surface of the port member and the sealing groove inner surface of the outer periphery of the pressure pressing portion Compression may be interposed.

이에 따라, 본 발명에 따른 냉각수 이온필터에 의하면, 하우징과 메쉬 어셈블리 사이에 이온수지 누출 방지용 오링이 압착 개재됨으로써 이온수지의 누출을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, according to the cooling water ion filter according to the present invention, the O-ring for preventing the leakage of the ion resin is interposed between the housing and the mesh assembly to prevent the leakage of the ion resin.

또한 이온수지 누출 방지용 오링과 더불어 그 외곽으로 하우징과 포트부재(입구포트와 출구포트) 사이에 누수 방지용 오링이 압착 개재됨으로써 냉각수의 누 출을 방지할 수 있게 된다. In addition, the leakage of the cooling water can be prevented by leaking the O-ring for preventing the leakage of the O-ring between the housing and the port member (inlet port and outlet port) in addition to the outer ring of the ion resin.

특히, 이온수지에 대해서는 두 개의 오링에 의한 이중 차단 구조가 제공되므로 이온수지의 누출을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 이온수지의 누출에 의해 연료전지 스택의 냉각수 채널이 막히는 문제가 완전히 해소될 수 있고, 냉각수 채널의 막힘에 의한 냉각수 차압 증가 및 스택의 열방출 불량, 열 누적으로 인한 분리판의 화재 발생, 고가의 스택 파손 등 종래의 여러 문제가 해소될 수 있다.In particular, a double blocking structure by two O-rings is provided for the ion resin, so that leakage of the ion resin can be surely prevented. Therefore, the problem of clogging the coolant channel of the fuel cell stack due to the leakage of the ion resin can be completely solved, the increase in the coolant differential pressure due to the blockage of the coolant channel, the poor heat release of the stack, the fire of the separator due to the heat accumulation, Various conventional problems such as expensive stack breakage can be solved.

또한 오링이 냉각수 누수 및 이온수지 누출 방지뿐만 아니라 진동에 대한 방진 기능을 제공하는 이점이 있다.In addition, the O-ring has the advantage of providing vibration-proof vibration protection as well as cooling water leakage and ion resin leakage prevention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 냉각수 이온필터의 구성을 도시한 분리사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 이온필터에서 출구포트의 돌출가압부 및 누수 방지용 오링을 나타내는 사시도이다. 6 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a coolant ion filter for a fuel cell vehicle according to the present invention, and FIG. 7 is a perspective view illustrating a protruding pressing portion of the outlet port and an o-ring for preventing leakage in the ion filter according to the present invention.

첨부한 도 8은 본 발명에 따른 이온필터에서 하우징과 출구포트 사이에 메쉬 어셈블리가 압착 고정된 상태를 나타내는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view illustrating a state in which the mesh assembly is pressed and fixed between the housing and the outlet port in the ion filter according to the present invention.

본 발명은 연료전지 스택용 냉각시스템의 냉각수 이온필터에 관한 것으로서, 하우징 내부에 충전된 이온수지가 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 이온 필터 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water ion filter of a cooling system for a fuel cell stack, and more particularly, to an ion filter structure capable of effectively preventing leakage of an ion resin filled in a housing.

특히, 본 발명은, 종래와 같이 입구포트와 출구포트로 메쉬 어셈블리를 하우징에 직접 압착시키는 것에 따른 문제점, 즉 이온수지와 냉각수 누출의 문제점을 해결하기 위하여, 각 부품 사이에 고무 등으로 제작된 오링(O-ring)을 장착하여 틈이 발생하는 것을 완전히 방지하는 것에 주안점이 있는 것이다.In particular, the present invention, in order to solve the problems caused by pressing the mesh assembly directly to the housing by the inlet port and the outlet port, that is, the problem of the ion resin and cooling water leakage, conventional O-ring made of rubber between each part The main point is to install the O-ring to completely prevent the occurrence of gaps.

우선, 이온필터의 기본 구성은 종래와 비교하여 차이가 없다. 즉, 이온필터(100)는 냉각수가 통과하게 되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내부로 냉각수가 유입/배출되도록 하는 포트부재, 즉 입구포트(120) 및 출구포트(130)와, 상기 하우징(110) 내부에 충전되어 냉각수에 용출된 이온을 필터링하는 이온수지(101)와, 상기 하우징(110)과 각 포트부재(120,130) 사이에 개재되어 이온수지(101)를 충전상태가 유지되도록 지지하고 이온수지의 누출을 방지하는 메쉬 어셈블리(140a,140b)를 포함하여 구성된다(도 8의 단면도 참조).First, the basic configuration of the ion filter is not different from the conventional one. That is, the ion filter 100 includes a housing 110 through which the coolant passes, a port member through which the coolant flows into and out of the housing 110, that is, an inlet port 120 and an outlet port 130; An ion resin 101 is charged inside the housing 110 to filter ions eluted in the coolant, and is interposed between the housing 110 and each of the port members 120 and 130 to maintain a state of charge of the ion resin 101. It is configured to include a mesh assembly (140a, 140b) to support as possible and to prevent the leakage of the ion resin (see cross-sectional view of Figure 8).

도 6은 하우징(100)과 메쉬 어셈블리(140a), 출구포트(130)를 분리하여 도시한 사시도로서, 입구포트와 출구포트의 구조에 큰 차이가 없으므로 출구포트(130)의 예를 들어 도시한 것이다. 또한 입구포트와 출구포트에 동일한 구성 및 구조로 메쉬 어셈블리(140a)가 조립된다. FIG. 6 is a perspective view of the housing 100, the mesh assembly 140a, and the outlet port 130 separated from each other. As shown in FIG. will be. In addition, the mesh assembly 140a is assembled to the inlet port and the outlet port in the same configuration and structure.

도시된 바와 같이, 출구포트(130)(또는 입구포트)의 플랜지부(132)와 하우징(110)의 플랜지부(112)가 스크류 등에 의해 서로 체결되어 고정되게 된다.As shown, the flange portion 132 of the outlet port 130 (or inlet port) and the flange portion 112 of the housing 110 are fastened to each other by a screw or the like to be fixed.

상기 메쉬 어셈블리(140a,140b)는 냉각수는 통과시키되 작은 알갱이 형태의 이온수지는 하우징(110) 내부에 가둬두는 역할을 하며, 하우징(110) 양단부의 입구 포트(120)와 출구포트(130) 측에 모두 설치되어 하우징(110) 내부에 충전된 이온수지(101)의 누출을 막아주게 된다(이하, 도 6 및 도 8 참조).The mesh assemblies 140a and 140b allow cooling water to pass through, but keep a small granular ion resin inside the housing 110. The mesh assemblies 140a and 140b are provided at the inlet port 120 and the outlet port 130 at both ends of the housing 110. All are installed to prevent the leakage of the ion resin 101 filled in the housing 110 (see Fig. 6 and 8 below).

이러한 메쉬 어셈블리(140a,140b)는 하우징(110)의 플랜지부(112) 내측면에 원주를 따르는 홈 구조로 형성된 단차홈(113)에 안착된 상태에서 입구포트(120) 및 출구포트(130)의 내측면에 형성된 돌출가압부(123,133)에 의해 압착되어 고정되며, 이때 하우징(110)의 단차홈(113)의 표면과 이에 대응되는 입구포트(120) 및 출구포트(130)의 돌출가압부(123,133)의 표면 사이에 메쉬 어셈블리(140a,140b)의 가장자리부가 압착 개재되어 고정된다.The mesh assembly (140a, 140b) is the inlet port 120 and the outlet port 130 in the state seated in the stepped groove 113 formed in the groove structure along the circumference on the inner surface of the flange portion 112 of the housing 110 It is compressed and fixed by the protrusion pressing parts 123 and 133 formed on the inner side of the surface of the stepped groove 113 of the housing 110 and the protrusion pressing part of the inlet port 120 and the outlet port 130 corresponding thereto. The edges of the mesh assemblies 140a and 140b are pressed and fixed between the surfaces of the 123 and 133.

또한 상기 메쉬 어셈블리(140a)는 삼중 메쉬망 구조로 구성되며, 냉각수는 통과시키면서 이온수지(101)가 누출되지 않도록 차단시키는 메쉬망(142)과, 상기 메쉬망(142)을 사이에 두고 지지하는 2개의 지지체(141,143)를 포함하여 구성된다.In addition, the mesh assembly (140a) is composed of a triple mesh network structure, while passing through the cooling water to prevent the ion resin 101 from leaking to the mesh network 142 and the mesh network 142 to support the intervening It consists of two supports (141, 143).

상기 지지체(141,143)는 냉각수가 통과하도록 된 다수의 홀(141a,143a)이 형성된 구조로 되어 있고, 메쉬망(142)의 양면에 밀착된 상태에서 지지력을 제공하게 된다.The supports 141 and 143 have a structure in which a plurality of holes 141a and 143a through which cooling water passes, and provide support force in close contact with both surfaces of the mesh net 142.

한편, 본 발명에서는 이온수지(101)와 냉각수의 누출을 방지하기 위한 오링이 설치되는데, 이온수지(101)의 누출을 방지하기 위한 이온수지 누출 방지용 오링(151)과, 냉각수의 누출을 방지하기 위한 누수 방지용 오링(152)을 설치하여 이중 오링 구조를 구성하게 된다.On the other hand, in the present invention, the O-ring is installed to prevent the leakage of the ion resin 101 and the cooling water, the ion resin leakage prevention O-ring 151 for preventing the leakage of the ion resin 101, and to prevent leakage of the cooling water O-ring 152 for preventing leakage is installed to form a double O-ring structure.

즉, 하우징(110)과 메쉬 어셈블리(140a,140b) 사이에 이온수지(101)의 누출을 방지하기 위한 이온수지 누출 방지용 오링(O-ring)(151)을 설치하고, 하우 징(110)과 입, 출구포트(130) 사이에는 냉각수의 누출을 방지하기 위한 누수 방지용 오링(152)을 설치하는 것이다.That is, between the housing 110 and the mesh assembly (140a, 140b) is installed an ion resin leak prevention O-ring (151) for preventing the leakage of the ion resin 101, the housing 110 and Between the inlet and outlet ports 130 is to install a leak-proof O-ring 152 to prevent leakage of cooling water.

보다 상세하게는, 이온수지 누출 방지용 오링(151)은 입구포트(120)와 출구포트(130)에 의해 압착되는 메쉬 어셈블리(140a,140b)의 가장자리부와 하우징 플랜지부(111,112)의 단차홈(113) 내측면 사이에 압착 개재되며, 이때 이온수지 누출 방지용 오링(151)을 압착하는 부분은 메쉬 어셈블리(140a,140b)에서도 내측 지지체(141)의 가장자리부가 된다.More specifically, the ion resin leak-proof O-ring 151 is stepped grooves of the edges of the mesh assembly (140a, 140b) and the housing flanges (111, 112) pressed by the inlet port 120 and the outlet port 130 ( 113 is a compression interposed between the inner surface, wherein the portion for compressing the ion resin leakage preventing O-ring 151 is also the edge portion of the inner support 141 in the mesh assembly (140a, 140b).

결국, 이온수지 누출 방지용 오링(151)은 하우징(110)과 메쉬 어셈블리(140a,140b) 사이에 압착 개재되어 하우징과 메쉬 어셈블리 사이의 틈새 발생 및 이온수지(101)의 누출을 방지하게 되는데, 입, 출구포트(120,130)의 돌출가압부(123,133)가 메쉬 어셈블리(120)를 외측에서 가압할 때 메쉬 어셈블리의 내측 지지체(141)와 하우징 플랜지부(111,112)의 단차홈(113) 내측면 사이에 압착 개재되어 이온수지(101)의 누출을 완전히 방지하게 된다.As a result, the ion resin leakage preventing O-ring 151 is interposed between the housing 110 and the mesh assemblies 140a and 140b to prevent the occurrence of a gap between the housing and the mesh assembly and the leakage of the ion resin 101. When the protruding pressing portions 123 and 133 of the outlet ports 120 and 130 pressurize the mesh assembly 120 from the outside, between the inner support 141 of the mesh assembly and the inner side surface of the step groove 113 of the housing flange portions 111 and 112. Compression is interposed to completely prevent the leakage of the ion resin (101).

그리고, 누수 방지용 오링(152)을 장착하기 위하여, 하우징(110) 양 끝단의 플랜지부(111,112)에서 상기 단차홈(113) 주변의 둘레 면에는 원주를 따라 누수 방지용 오링이 넣어지는 씰링홈(114)이 형성된다. 상기 씰링홈(114)은 누수 방지용 오링(152)이 넣어져 압착되는 부분이 된다.In addition, in order to mount the leakage preventing o-ring 152, the sealing groove 114 is inserted into the circumferential surface around the step groove 113 in the flanges 111, 112 at both ends of the housing 110 along the circumference ) Is formed. The sealing groove 114 is a portion to which the leakage-preventing O-ring 152 is inserted and compressed.

상기 씰링홈(114)이 형성됨으로써 하우징(110) 각 끝단에는 플랜지부(111,112)의 내경부에서 단차홈(113)과 씰링홈(114)이 이중으로 단차진 구조를 형성하게 된다. As the sealing groove 114 is formed, the step groove 113 and the sealing groove 114 are formed in a double stepped structure at inner ends of the flanges 111 and 112 at each end of the housing 110.

상기 누수 방지용 오링(152)은 입, 출구포트(120,130)의 돌출가압부(123,133)를 둘러싸도록 장착되는데, 입, 출구포트(130)가 하우징(110)의 플랜지부(111,112)에 조립될 때 입, 출구포트(120,130)의 돌출가압부(123,133) 주변에 장착된 누수 방지용 오링(152)이 메쉬 어셈블리(140a,140b) 외측에서 하우징(110)의 씰링홈(114) 내측면에 압착되어 개재되게 된다.The leakage preventing o-ring 152 is mounted to surround the protruding and pressing portions 123 and 133 of the inlet and outlet ports 120 and 130, and when the inlet and outlet ports 130 are assembled to the flange portions 111 and 112 of the housing 110. The leak-proof O-ring 152 mounted around the protruding and pressing portions 123 and 133 of the inlet and outlet ports 120 and 130 is pressed into the sealing groove 114 of the housing 110 of the housing 110 from the outside of the mesh assemblies 140a and 140b. Will be.

결국, 누수 방지용 오링(152)은 입, 출구포트(120,130)의 가장자리부와 하우징(110) 양 끝단의 플랜지부(111,112) 사이에 압착 개재되어 틈새 발생 및 냉각수의 누출을 방지하게 되며, 돌출가압부(123,133) 외측 둘레의 입, 출구포트 내측면과 씰링홈(114) 내측면 사이에 압착 개재되어 냉각수의 누출을 완전히 방지하게 된다.As a result, the leakage-preventing O-ring 152 is sandwiched between the edges of the inlet and outlet ports 120 and 130 and the flange portions 111 and 112 at both ends of the housing 110 to prevent the occurrence of gaps and leakage of the cooling water. Compression is interposed between the inlet and outlet port inner surface of the outer circumference of the parts 123 and 133 and the inner surface of the sealing groove 114 to completely prevent leakage of the cooling water.

상기 누수 방지용 오링(152)은 냉각수의 누출 방지를 고려해 설치되는 것이나 이온수지 누출 방지용 오링(151)과 더불어 그 외곽에서 이온수지(101)의 누출을 최종 차단할 수 있는 위치에 설치되기 때문에, 이온수지(101)의 경우, 이온수지 누출 방지용 오링(151)만으로 충분히 누출이 차단될 수 있지만, 상기의 두 오링(151,152)에 의해 이중으로 누출이 차단될 수 있는 이중 차단 구조를 갖게 된다. The leakage preventing o-ring 152 is installed in consideration of the leakage of the cooling water or in addition to the ion resin leakage prevention o-ring 151 is installed at a position that can finally block the leakage of the ion resin 101 from the outside, the ion resin In the case of 101, the leak can be sufficiently blocked by the ion resin leakage preventing O-ring 151 alone, but the two O-rings 151 and 152 have a double blocking structure in which leakage can be blocked.

결국, 본 발명의 이온필터(100)에서는 제작시의 결함이 있거나 주행시 뜻하지 않은 큰 진동 또는 충격이 가해지더라도 2개의 오링(151,152)이 이온수지(101)의 누출을 이중으로 완벽하게 차단하므로 이온수지로 인한 연료전지 스택의 손상이 발생하는 문제는 완전히 해결될 수 있게 된다. As a result, in the ion filter 100 of the present invention, the two O-rings 151 and 152 completely block the leakage of the ion resin 101 even when a defect in manufacturing or an unexpected large vibration or shock is applied during driving. The damage caused by the fuel cell stack may be completely solved.

물론, 이중 오링 구조에서 각 오링(151,152)이 넣어지는 단차홈(113)과 씰링 홈(114)의 단차는 각 오링을 충분히 눌러주어 압착시킬 수 있는 크기로 해야 하는바, 만약 단차홈과 씰링홈의 단차가 충분하지 않을 경우 오링이 충분히 압축되지 않으므로 냉각수 및 이온수지의 누출이 발생할 수 있다.Of course, the step difference between the step groove 113 and the sealing groove 114 into which the respective O-rings 151 and 152 are inserted in the double O-ring structure should be pressurized enough to press the respective O-rings, if the step groove and the sealing groove If the step is not sufficient, the O-ring will not be compressed enough, which can lead to leakage of cooling water and ion resin.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 이온필터를 구성하는 각 부품의 틈새가 발생하지 않도록 완전한 씰링을 제공하는 오링을 장착하여 이온수지와 냉각수의 누출을 방지하고, 특히 이중의 오링 구조를 적용하여 냉각수와 더불어 이온수지의 누출을 확실히 차단할 수 있는 이점이 있다.In this way, the present invention is equipped with an O-ring that provides a complete sealing to prevent the gap of each component constituting the ion filter to prevent the leakage of the ion resin and cooling water, in particular by applying a double O-ring structure with the cooling water There is an advantage that can surely block the leakage of the ion resin.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.The embodiments of the present invention have been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims and Improved forms are also included in the scope of the present invention.

도 1은 연료전지 차량의 냉각수 루프를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a coolant loop of a fuel cell vehicle.

도 2는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a coolant ion filter for a fuel cell vehicle.

도 3은 연료전지 차량용 냉각수 이온필터에서 하우징과 메쉬 어셈블리, 출구포트를 분리하여 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating the housing, the mesh assembly, and the outlet port separated from the coolant ion filter for a fuel cell vehicle.

도 4와 도 5는 종래의 이온필터에서 나타나는 문제점을 보여주는 도면이다.4 and 5 are diagrams showing problems in the conventional ion filter.

도 6은 본 발명에 따른 연료전지 차량용 냉각수 이온필터의 구성을 도시한 분리사시도이다. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of a coolant ion filter for a fuel cell vehicle according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 이온필터에서 출구포트의 돌출가압부 및 누수 방지용 오링을 나타내는 사시도이다. Figure 7 is a perspective view showing the protruding pressure portion of the outlet port and the leak-proof O-ring in the ion filter according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 이온필터에서 하우징과 출구포트 사이에 메쉬 어셈블리가 압착 고정된 상태를 나타내는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing a state that the mesh assembly is pressed and fixed between the housing and the outlet port in the ion filter according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 이온필터 110 : 하우징100: ion filter 110: housing

111, 112 : 플랜지부 113 : 단차홈111, 112: flange 113: step groove

114 : 씰링홈 120 : 입구포트114: sealing groove 120: inlet port

130 : 출구포트 140a, 140b : 메쉬 어셈블리130: outlet port 140a, 140b: mesh assembly

151 : 이온수지 누출 방지용 오링 152: 누수 방지용 오링151: O-ring for preventing ion resin leakage 152: O-ring for preventing leakage

Claims (7)

하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 냉각수가 유입/배출되도록 조립되는 포트부재(120,130)와, 상기 하우징(110) 내부에 충전되는 이온수지(101)와, 상기 하우징(110)과 포트부재(120,130) 사이에 개재되는 메쉬 어셈블리(140a,140b)를 포함하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터(101)에 있어서,The housing 110, the port members 120 and 130 assembled to allow the cooling water to flow in and out of the housing 110, the ion resin 101 to be filled in the housing 110, the housing 110 and the port. In the fuel cell vehicle coolant ion filter 101 including a mesh assembly (140a, 140b) interposed between the members (120, 130), 상기 하우징(110)의 플랜지부(111,112)와, 상기 포트부재(120,130)에 의해 압착되는 메쉬 어셈블리(140a,140b) 사이에 이온수지(101)의 누출을 방지하는 이온수지 누출 방지용 오링(151)이 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터.An ion resin leak prevention O-ring 151 for preventing leakage of the ion resin 101 between the flange portions 111 and 112 of the housing 110 and the mesh assemblies 140a and 140b compressed by the port members 120 and 130. Cooling ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the crimp is interposed. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 포트부재(120,130)와 상기 하우징(110)의 플랜지부(111,112) 사이에 냉각수의 누출을 방지하는 누수 방지용 오링(152)이 추가로 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터.Cooling water ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the leakage prevention O-ring 152 is further interposed between the port member (120, 130) and the flange portion (111, 112) of the housing 110 to prevent leakage of the cooling water. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 누수 방지용 오링(152)은 이온수지 누출 방지용 오링(151)의 외곽에 위 치하도록 설치되어, 이온수지 누출 방지용 오링(151)과 누수 방지용 오링(152)이 이중 차단 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터.The leakage preventing o-ring 152 is installed to be located outside the ion resin leakage prevention o-ring 151, characterized in that the ion resin leakage prevention o-ring 151 and the leakage prevention o-ring 152 form a double blocking structure. Coolant ion filter for fuel cell vehicles. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 이온수지 누출 방지용 오링(151)은 하우징(110)의 플랜지부(111,112) 내측면에 형성된 단차홈(113)에 넣어진 상태로 상기 단차홈(113)과 메쉬 어셈블리(140a,140b) 사이에 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터. The ion resin leakage preventing O-ring 151 is placed between the step groove 113 and the mesh assembly 140a or 140b in a state of being inserted into the step groove 113 formed on the inner surface of the flanges 111 and 112 of the housing 110. Cooling water ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the compression interposed. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 하우징(110)의 플랜지부(111,112)에서 상기 단차홈(113) 주변의 둘레 면에 씰링홈(114)이 형성되고, 상기 씰링홈(112)에 누수 방지용 오링(152)이 넣어진 상태로 상기 씰링홈(114)과 포트부재(120,130) 사이에 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터.Sealing grooves 114 are formed in the circumferential surface around the stepped grooves 113 in the flanges 111 and 112 of the housing 110, and the leakage preventing O-rings 152 are inserted into the sealing grooves 112. Cooling water ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the pressing interposed between the sealing groove 114 and the port member (120,130). 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 단차홈(113)과 씰링홈(114)이 하우징(110)의 플랜지부(111,112) 내경부 에서 이중으로 단차진 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터. Cooling water ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the stepped groove 113 and the sealing groove 114 to form a stepped structure double in the inner diameter portion of the flange portion (111,112) of the housing (110). 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 누수 방지용 오링(152)은, The leak prevention o-ring 152, 상기 포트부재(120,130)의 내측면에 원형으로 돌출 형성되어 메쉬 어셈블리(140a,140b)를 압착하는 돌출가압부(123,133)를 둘러싸도록 장착되어, 상기 돌출가압부(123,133) 외측 둘레의 포트부재 내측면과 씰링홈(114) 내측면 사이에 압착 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량용 냉각수 이온필터. Is formed to protrude in a circular shape on the inner surface of the port member (120,130) is mounted to surround the protruding pressing portion (123,133) for crimping the mesh assembly (140a, 140b), the inside of the port member around the protrusion pressing portion (123,133) Cooling water ion filter for a fuel cell vehicle, characterized in that the compression interposed between the side and the sealing groove (114) inner surface.
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KR (1) KR20110045403A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832400A (en) * 2011-06-13 2012-12-19 现代自动车株式会社 Large-area Demineralizer for fuel cell
KR101379823B1 (en) * 2012-07-23 2014-04-01 말레동현필터시스템 주식회사 Ion filter apparatus for fuel cell vehicle

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