KR20140021175A - Integrated valve device of fuel cell vehicle - Google Patents

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KR20140021175A
KR20140021175A KR1020120087089A KR20120087089A KR20140021175A KR 20140021175 A KR20140021175 A KR 20140021175A KR 1020120087089 A KR1020120087089 A KR 1020120087089A KR 20120087089 A KR20120087089 A KR 20120087089A KR 20140021175 A KR20140021175 A KR 20140021175A
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홍창욱
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현대모비스 주식회사
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Abstract

Disclosed is an integrated valve device of a fuel cell vehicle. The integrated valve device of the fuel cell vehicle by an embodiment of the present invention comprises the following: a collection block connected to an outlet end of a fuel cell of a fuel cell stack for storing water and purging hydrogen containing impurities; a hydrogen discharging line formed on the collection block; a water discharging line formed on the collection block; and a valve for opening and closing the hydrogen discharging line and the water discharging line at the same time by being integrated to the hydrogen discharging line and the water discharging line.

Description

연료전지차량의 일체형 밸브 장치{INTEGRATED VALVE DEVICE OF FUEL CELL VEHICLE}Integrated valve device for fuel cell vehicle {INTEGRATED VALVE DEVICE OF FUEL CELL VEHICLE}

본 발명은 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지차량의 수소퍼지 및 물배출을 하나로 통합시킨 연료전자차량의 일체형 밸브 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a valve device, and more particularly, to an integrated valve device of a fuel electronic vehicle incorporating hydrogen purge and water discharge of a fuel cell vehicle into one.

연료전지차량의 주 에너지원은 연료전지 스택이라 부르는 발전장치로부터 기인하는데, 상기 연료전지 스택의 원리는 공기 중의 산소와 외부에서 공급되는 수소가 화학적으로 반응하여 에너지를 발생시키는 장치이다. The main energy source of a fuel cell vehicle originates from a power generation device called a fuel cell stack. The principle of the fuel cell stack is a device that generates energy by chemically reacting oxygen in the air with hydrogen supplied from the outside.

도 1은 종래 연료전지차량의 수소공급시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a hydrogen supply system 10 of a conventional fuel cell vehicle.

도 1을 참조하면, 수소탱크(11)에 저장되어 있는 수소가 수소공급장치(12, Fuel Processing System, FPS)를 거쳐 연료전지 스택(13)으로 공급된다. 또한, 도 1에는 도시되어 있지 않지만 연료전지 스택(13)의 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치(Air Processing System, APS)가 구비된다. Referring to FIG. 1, hydrogen stored in the hydrogen tank 11 is supplied to the fuel cell stack 13 through a hydrogen processing device 12 (FPS). In addition, although not shown in FIG. 1, an air processing system (APS) for supplying air containing oxygen, which is an oxidizing agent, required for the electrochemical reaction of the fuel cell stack 13 is provided.

상기 수소공급장치(12)는 고압/저압 레귤레이터, 수소공급밸브 등을 포함하고, 상기 공기공급장치는 공기블로워, 가습기 등을 포함한다. 수소공급장치(12) 및 공기공급장치의 구성에 대해서는 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. The hydrogen supply device 12 includes a high pressure / low pressure regulator, a hydrogen supply valve, and the like, and the air supply device includes an air blower and a humidifier. Since the configurations of the hydrogen supply device 12 and the air supply device are well known, a detailed description thereof will be omitted.

연료전지 스택(13)에서는 스택의 운전에 따라 캐소드(공기극/산소극)에 공급된 공기 중의 질소와 캐소드에서 생성된 생성수들이 전해질막을 통해 애노드측으로 이동한다. 연료전지 스택(13)의 구조는 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다. In the fuel cell stack 13, nitrogen in the air supplied to the cathode (air electrode / oxygen electrode) and generated water generated in the cathode move to the anode side through the electrolyte membrane as the stack is operated. Since the structure of the fuel cell stack 13 is well known, a detailed description thereof will be omitted.

이 때, 상기 질소는 수소의 분압을 낮춤으로써 스택의 성능을 저하시키고, 상기 생성수는 유로를 막음으로써 수소의 이동을 저해하므로, 주기적으로 애노드(연료극)의 퍼징(purging)을 통하여 연료전지 스택(13)의 안정적인 성능을 확보하고 있다. At this time, the nitrogen decreases the performance of the stack by lowering the partial pressure of hydrogen, and the produced water inhibits the movement of hydrogen by blocking the flow path, so that fuel cell stacks are periodically purged through an anode (fuel electrode). The stable performance of (13) is secured.

이를 위해서, 도 1에 도시된 것과 같은 종래 연료전지차량의 수소공급시스템(10)에서는 연료전지 스택(13)에 연결되는 수소 퍼징 장치(14) 및 물 배출 장치(15)를 구비한다. 수소 퍼징 장치(14)에서는 제1 밸브(16)를 구비하여 외부로 수소를 배출하는 기능을 하고, 물 배출 장치(15)에서는 제2 밸브(17)를 구비하여 외부로 물을 배출하는 기능을 한다. 한편, 연료전지 스택(13)에서 미반응된 수소는 대기로 배출하지 않고 블로워(18)를 통해 재순환하여 다시 연료전지 스택(13)으로 유입되게 구성된다. To this end, the hydrogen supply system 10 of the conventional fuel cell vehicle as shown in FIG. 1 includes a hydrogen purging device 14 and a water discharge device 15 connected to the fuel cell stack 13. The hydrogen purging device 14 includes a first valve 16 to discharge hydrogen to the outside, and the water discharge device 15 includes a second valve 17 to discharge water to the outside. do. On the other hand, the unreacted hydrogen in the fuel cell stack 13 is configured to be recycled through the blower 18 without being discharged to the atmosphere and flowed back into the fuel cell stack 13.

그런데 상술한 것과 같은 종래 연료전지차량의 수소공급시스템(10)에서는 수소 퍼징 장치(14)와 물 배출 장치(15) 각각에 밸브(16, 17)을 구비하고 있으므로, 수소공급시스템(10) 별로 적어도 두 개의 밸브를 구비하여야만 하였다. 이로 인해 전체 시스템 구축 비용이 증가하게 될 뿐만 아니라, 배관 경로의 복잡성이 커졌으며 특히 각 밸브를 별도로 제어하기 위한 제어시스템이 요구된다는 문제가 있었다.However, in the hydrogen supply system 10 of the conventional fuel cell vehicle as described above, since the valves 16 and 17 are provided in the hydrogen purging device 14 and the water discharge device 15, respectively, the hydrogen supply system 10 is provided for each hydrogen supply system 10. At least two valves had to be provided. This not only increases the overall system construction cost, but also increases the complexity of the pipe path, and in particular, requires a control system for controlling each valve separately.

본 발명의 실시예들은 연료전지차량의 수소퍼지 및 물 배출 기능을 하나로 통합시킨 일체형 밸브 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide an integrated valve device integrating hydrogen purge and water discharge functions of a fuel cell vehicle.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연료전지 스택의 연료극 출구단에 물 저장 및 불순물을 함유한 수소의 퍼징을 위해 연결되는 포집 블록; 상기 포집 블록에 형성되는 수소 배기라인; 상기 포집 블록에 형성되는 물 배출라인; 및 상기 수소 배기라인 및 물 배출라인에 일체로 연결되어 상기 수소 배기라인 및 물 배출라인을 동시에 개폐하는 밸브를 포함하는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, a collection block is connected to the anode end of the fuel cell stack for water storage and purging of hydrogen containing impurities; A hydrogen exhaust line formed in the collection block; A water discharge line formed in the collection block; And an integrated valve device connected to the hydrogen exhaust line and the water discharge line to open and close the hydrogen exhaust line and the water discharge line at the same time.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료전지 스택의 연료극 출구단에 물 저장 및 불순물을 함유한 수소의 퍼징을 위해 연결되는 포집 블록; 상기 포집 블록에 형성되어 상기 물 및 수소가 함께 배출되는 배출라인; 상기 배출라인에 일체로 연결되어 상기 배출라인을 개폐하는 밸브를 포함하는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치가 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, a capture block connected to the anode exit of the fuel cell stack for water storage and purging hydrogen containing impurities; A discharge line formed in the collection block to discharge the water and the hydrogen together; An integrated valve device of a fuel cell vehicle may be provided that is integrally connected to the discharge line and includes a valve that opens and closes the discharge line.

이 때, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브 일 수 있으며, 상기 포집 블록 내부에는 상기 포집 블록의 물 포집량을 측정하는 센서가 설치될 수 있다. In this case, the valve may be a solenoid valve, a sensor for measuring the water collection amount of the collection block may be installed in the collection block.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 불순물을 함유한 수소가 퍼징되는 수소 배기라인; 상기 수소 배기라인에 형성되어 상기 수소 배기라인을 개폐하는 밸브; 및 일측이 상기 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 내부에 물을 저장하고, 타측이 상기 수소 배기라인에 연결되는 물 포집 블록을 포함하고, 상기 수소 배기라인에서 상기 수소의 퍼징시에 낮아지는 내부 압력에 의해 상기 물 포집 블록 내부에 저장된 상기 물이 상기 수소 배기라인으로 이동함으로써 상기 수소 배기라인에서 상기 수소 및 물이 함께 배출되는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치가 제공될 수 있다. According to another aspect of the invention, the hydrogen exhaust line is connected to the anode outlet of the fuel cell stack is purged with hydrogen containing impurities; A valve formed in the hydrogen exhaust line to open and close the hydrogen exhaust line; And a water collecting block having one side connected to a fuel electrode outlet of the fuel cell stack to store water therein and the other side connected to the hydrogen exhaust line, and lowered when purging the hydrogen from the hydrogen exhaust line. An integrated valve device of a fuel cell vehicle in which the hydrogen and water are discharged together in the hydrogen exhaust line may be provided by moving the water stored in the water collection block to the hydrogen exhaust line by internal pressure.

이 때, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브 일 수 있으며, 상기 물 포집 블록 내부에는 상기 물 포집 블록의 물 포집량을 측정하는 센서가 설치될 수 있다.At this time, the valve may be a solenoid valve, a sensor for measuring the water collection amount of the water collection block may be installed inside the water collection block.

본 발명의 실시예들은 연료전지차량의 수소퍼지를 위한 밸브와 물 배출을 위한 밸브를 일체형으로 구성함으로써, 전체 시스템 구축 비용을 낮출 수 있으며 부품 수를 줄일 수 있다. Embodiments of the present invention by integrally configuring the valve for the hydrogen purge of the fuel cell vehicle and the valve for water discharge, it is possible to lower the overall system construction cost and reduce the number of parts.

또한, 수소퍼지를 위한 밸브와 물 배출을 위한 밸브를 일체형으로 구성함으로써, 복수의 제어시스템이 요구되지 않아 경량화 및 원가절감을 달성 가능하다.In addition, by integrally configuring the valve for hydrogen purge and the valve for water discharge, a plurality of control systems are not required, it is possible to achieve weight reduction and cost reduction.

도 1은 종래 연료전지차량의 수소공급시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 수소공급시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a hydrogen supply system of a conventional fuel cell vehicle.
2 is a view schematically showing a hydrogen supply system of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing an integrated valve device of a fuel cell vehicle according to a first embodiment of the present invention.
4 is a view schematically showing an integrated valve device of a fuel cell vehicle according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing an integrated valve device of a fuel cell vehicle according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지차량의 수소공급시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a view schematically showing a hydrogen supply system of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 수소탱크(110)에 저장되어 있는 수소가 수소공급장치(120)를 거쳐 연료전지 스택(130)으로 공급된다. 또한, 도 2에는 도시되어 있지 않지만 연료전지 스택(130)의 전기화학반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치(미도시)가 구비된다. 수소공급장치(120), 연료전지 스택(130) 및 공기공급장치에 대해서는 공지된 것이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 2, hydrogen stored in the hydrogen tank 110 is supplied to the fuel cell stack 130 through the hydrogen supply device 120. In addition, although not shown in FIG. 2, an air supply device (not shown) for supplying air containing oxygen, which is an oxidant required for the electrochemical reaction of the fuel cell stack 130, is provided. Since the hydrogen supply device 120, the fuel cell stack 130, and the air supply device are well known, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 연료전지 스택(130)에서 미반응된 수소는 외부로 배출되지 않고 블로워(140)를 통해 재순환하여 다시 연료전지 스택(130)으로 유입되도록 구성될 수 있다. In addition, the unreacted hydrogen in the fuel cell stack 130 may be configured to be recycled through the blower 140 and flowed back into the fuel cell stack 130 without being discharged to the outside.

이 때, 본 발명의 실시예들에서는 연료전지 스택(130)의 연료극 출구단에 일체형 밸브 장치(A)를 구성하는 것을 일 특징으로 한다. 종래 연료전지차량의 수소공급시스템(도 1 참조)에서는 연료전지 스택에 수소 퍼징 장치 및 물 배출장치를 각각 연결함으로써 수소 및 물을 별도로 배출시키는 구성을 채택하고 있었으나, 본 발명의 실시예들에서는 연료전지 스택(130)에 일체형 밸브 장치(A)를 연결함으로써, 상기 수소 및 물을 하나의 장치에서 배출시키는 구성을 채택함으로써 전체 시스템 구축 비용 절감, 경량화, 원가절감 등을 달성 가능하다는 장점이 있다. At this time, in the embodiments of the present invention, the integral valve device A is configured at the anode outlet of the fuel cell stack 130. Conventionally, in the hydrogen supply system of the fuel cell vehicle (see FIG. 1), a hydrogen discharge system and a water discharge apparatus are respectively connected to the fuel cell stack to discharge hydrogen and water separately. By connecting the integrated valve device (A) to the battery stack 130, by adopting a configuration for discharging the hydrogen and water in a single device there is an advantage that the overall system construction cost reduction, light weight, cost reduction and the like can be achieved.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 하기에서 설명될 실시예들은 도 2에서 설명한 연료전지차량의 수소공급시스템에서 일체형 밸브장치(A)를 중심으로 설명한 것이며, 나머지 구성들은 도 2에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 설명을 생략하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Embodiments to be described below are described based on the integrated valve device A in the hydrogen supply system of the fuel cell vehicle described in FIG. 2, and the rest of the configuration is the same as or similar to that described in FIG.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치(100, 이하 밸브 장치)를 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a view schematically showing an integrated valve device 100 (hereinafter, a valve device) of a fuel cell vehicle according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 밸브 장치(100)는 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되는 포집 블록(110)과, 포집 블록(110)에 형성되는 수소 배기라인(111) 및 물 배출라인(112)과, 수소 배기라인(111) 및 물 배출라인(112)에 일체로 연결되는 밸브(113)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the valve device 100 includes a collecting block 110 connected to an anode end of a fuel cell stack, a hydrogen exhaust line 111 and a water discharge line 112 formed at the collecting block 110. And a valve 113 integrally connected to the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112.

포집 블록(110)은 연료전지 스택의 연료극 출구단에서 배출되는 물(S)을 저장하고, 불순물을 함유한 수소(H)의 퍼징을 위해 설치된다. 구체적으로, 연료전지 스택의 연료극(미도시)에 수소(H)가 공급된 후, 반응하지 않은 미반응수소(H)는 상기 연료극의 출구단쪽으로 배출되는데, 이 때 미반응 수소내에 함유된 물(S)이 중력에 의하여 포집 블록(110)에 저장되게 된다. The collecting block 110 stores water S discharged from the anode exit of the fuel cell stack and is installed for purging hydrogen H containing impurities. Specifically, after hydrogen (H) is supplied to the anode (not shown) of the fuel cell stack, unreacted hydrogen (H) that is not reacted is discharged toward the outlet end of the anode, wherein water contained in the unreacted hydrogen (S) is to be stored in the collecting block 110 by gravity.

포집 블록(110)에는 수소(H)의 배출을 위한 제1 배출구(미도시)와, 물(S)의 배출을 위한 제2 배출구(미도시)가 형성될 수 있으며, 포집 블록(110)의 내부에는 포집 블록(110)의 물 포집량을 측정하는 센서(114)가 구비될 수 있다. 이와 같은 센서(114)로는 수위측정센서 등이 있다. 또한, 물 포집량을 측정하는 센서(114) 이외에도 별도의 압력센서 등이 더 구비될 수 있다. The collection block 110 may be formed with a first discharge port (not shown) for discharging hydrogen (H), and a second discharge hole (not shown) for discharging water (S), the collection block 110 The sensor 114 for measuring the water collection amount of the collecting block 110 may be provided inside. Such a sensor 114 includes a water level sensor. In addition, in addition to the sensor 114 for measuring the amount of water collected, a separate pressure sensor or the like may be further provided.

포집 블록(110)에는 외부를 향하여 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112)이 각각 형성된다. 예를 들어, 포집 블록(110)의 외부면에 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112)이 배치되어 결합될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 수소(H)의 배출은 종래 수소 퍼징 장치 등에 구비된 퍼징 구성을 통하여 퍼징됨을 의미함을 밝혀둔다. The collecting block 110 is formed with a hydrogen exhaust line 111 and a water discharge line 112 toward the outside. For example, the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112 may be disposed and coupled to the outer surface of the collection block 110. On the other hand, the discharge of hydrogen (H) in the present specification is to be understood that it means that through the purging configuration provided in the conventional hydrogen purging apparatus and the like.

이 때, 밸브(113)는 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112)에 일체로 연결된다. 즉, 밸브(113)는 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112)을 동시에 개폐하도록 설치된다. At this time, the valve 113 is integrally connected to the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line (112). That is, the valve 113 is installed to open and close the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112 at the same time.

예를 들면, 밸브(113)는 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112) 전체를 감싸도록 설치되되, 수소 배기라인(111)과 물 배출라인(112)을 개폐하기 위한 밸브막(미도시)을 수소 배기라인(111) 내부와 물 배출라인(112) 내부에 각각 설치할 수 있다. 이 때, 상기 두 개의 밸브막은 외부 제어장치(미도시)에 의하여 동시에 개폐되도록 구성될 수 있다. For example, the valve 113 is installed to surround the entire hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112, the valve membrane for opening and closing the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112 (not shown) H) may be installed in the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112, respectively. At this time, the two valve membrane may be configured to be opened and closed at the same time by an external control device (not shown).

한편, 밸브(113)의 종류는 한정되지 않으며, 자동제어를 위해서 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브를 사용하는 경우에는 상기 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어를 위한 제어부(미도시)가 별도로 설치될 수 있다. On the other hand, the type of the valve 113 is not limited, it is possible to use a solenoid valve for automatic control. In the case of using the solenoid valve, a control unit (not shown) for on / off control of the solenoid valve may be separately installed.

상술한 것과 같이 구성된 밸브 장치(100)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the valve device 100 configured as described above is as follows.

포집 블록(110)에는 물(S)과 수소(H)가 포집되어 저장된다. 수소(H)는 포집 블록(110)에 형성된 수소 배기라인(111)을 통해 배기되고, 물(S)은 포집블록(110)에 형성된 물 배출라인(112)을 통해 배출된다. 이 때, 밸브(113)는 수소 배기라인(111) 및 물 배출라인(112)에 일체로 연결되어 있으므로, 밸브(113)가 열림 상태가 되면 수소 배기라인(111)을 통해 수소(H)가 배출되고 물 배출라인(112)을 통해 물(S)이 배출되게 된다. 이 때, 상기 수소(H)/물(S)의 배출은 동시에 이루어진다. 반면에, 밸브(113)가 닫힘 상태가 되면 상기 수소(H)/물(S)의 배출은 동시에 차단되게 된다. 따라서, 수소 퍼지시에 물 배출이 함께 이루어질 수 있다. In the collecting block 110, water (S) and hydrogen (H) are collected and stored. Hydrogen (H) is exhausted through the hydrogen exhaust line 111 formed in the collecting block 110, water (S) is discharged through the water discharge line 112 formed in the collecting block (110). At this time, since the valve 113 is integrally connected to the hydrogen exhaust line 111 and the water discharge line 112, when the valve 113 is opened, hydrogen (H) is supplied through the hydrogen exhaust line 111. The water S is discharged through the water discharge line 112. At this time, the hydrogen (H) / water (S) is discharged at the same time. On the other hand, when the valve 113 is closed, the discharge of the hydrogen (H) / water (S) is blocked at the same time. Thus, water discharge can be achieved together with the hydrogen purge.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치(200, 이하 밸브 장치)를 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically illustrating an integrated valve device 200 (hereinafter, a valve device) of a fuel cell vehicle according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 밸브 장치(200)는 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되는 포집 블록(210)과, 포집 블록(210)에 형성되는 배출라인(211) 및 배출라인(211)에 일체로 연결되는 밸브(213)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the valve device 200 is integrated into a collecting block 210 connected to an outlet end of a fuel cell stack, a discharge line 211 and a discharge line 211 formed in the collecting block 210. It includes a valve 213 connected to.

포집 블록(210)은 전술한 제1 실시예에서의 포집 블록(110, 도 3 참조)과 동일 또는 유사하므로 중복 설명은 생략하도록 한다. 포집 블록(210)에는 수소 및 물의 배출을 위한 단일 배출구(미도시)가 형성되어 있으며, 포집 블록(210)의 내부에는 포집 블록(210)의 물 포집량을 측정하거나, 압력 등을 측정하는 센서(213)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. Since the collecting block 210 is the same as or similar to the collecting block 110 (refer to FIG. 3) in the above-described first embodiment, redundant description will be omitted. The collecting block 210 is formed with a single outlet (not shown) for the discharge of hydrogen and water, the sensor for measuring the water collection amount of the collecting block 210, pressure or the like inside the collecting block 210 At least one 213 may be installed.

포집 블록(210)에는 외부를 향하여 배출라인(211)이 형성된다. 배출라인(211)은 포집 블록(210) 내부에 포집된 수소(H)와 물(S)을 함께 배출하는 기능을 한다. The collecting block 210 has a discharge line 211 is formed toward the outside. The discharge line 211 serves to discharge the hydrogen (H) and water (S) collected in the collection block 210 together.

밸브(212)는 배출라인(211)에 일체로 연결되어, 배출라인(211)을 개폐하도록 설치된다. 밸브(212)의 종류는 한정되지 않으며, 자동제어를 위해서 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브를 사용하는 경우에는 상기 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어를 위한 제어부(미도시)가 별도로 설치될 수 있다. The valve 212 is integrally connected to the discharge line 211 and is installed to open and close the discharge line 211. The type of the valve 212 is not limited, and a solenoid valve may be used for automatic control. In the case of using the solenoid valve, a control unit (not shown) for on / off control of the solenoid valve may be separately installed.

상술한 것과 같이 구성된 밸브 장치(200)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the valve device 200 configured as described above is as follows.

포집 블록(210)에는 물(S)과 수소(H)가 포집되어 저장된다. 이 때, 밸브(212)가 열림 상태가 되면 배출라인(211)을 통해 수소(H) 및 물(S)이 배출된다. 수소(H)는 물(S)보다 상대적으로 비중이 작으므로, 배출라인(212)의 상부에는 수소(H)가 상대적으로 많고, 배출라인(212)의 하부에는 물(S)이 상대적으로 많을 수 있다. 반면에, 밸브(212)가 닫힘 상태가 되면 수소(H)/물(S)의 배출은 동시에 차단되게 된다. 이와 같이, 하나의 배출라인(212)에서 수소(H)/물(S)의 배출이 함께 이루어질 수 있다. In the collecting block 210, water (S) and hydrogen (H) are collected and stored. At this time, when the valve 212 is opened, hydrogen (H) and water (S) is discharged through the discharge line 211. Since hydrogen (H) has a relatively smaller specific gravity than water (S), the hydrogen (H) is relatively higher in the upper portion of the discharge line 212, the water (S) is relatively higher in the lower portion of the discharge line (212). Can be. On the other hand, when the valve 212 is closed, the discharge of hydrogen (H) / water (S) is blocked at the same time. In this way, the discharge of hydrogen (H) / water (S) in one discharge line 212 can be made together.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치(300, 이하 밸브 장치)를 개략적으로 도시한 도면이다. 5 is a view schematically showing an integrated valve device 300 (hereinafter, referred to as a valve device) of a fuel cell vehicle according to a third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 밸브 장치(300)는 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되는 수소 배기라인(310)과, 수소 배기라인(310)에 형성되어 수소 배기라인(310)을 개폐하는 밸브(311)와, 일측이 상기 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되고, 타측이 수소 배기라인(310)에 연결되는 물 포집 블록(312)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the valve device 300 may include a hydrogen exhaust line 310 connected to an anode outlet of a fuel cell stack, and a valve formed at the hydrogen exhaust line 310 to open and close the hydrogen exhaust line 310. 311 and a water collection block 312 connected at one side to the anode outlet of the fuel cell stack and at the other side to the hydrogen exhaust line 310.

수소 배기라인(310)은 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 불순물을 함유한 수소를 퍼징시키는 역할을 수행한다. 본 명세서에서 수소(H)가 수소 배기라인(310)을 통해 배출됨은 종래 수소 퍼징 장치에서의 퍼징 구성을 통하여 수소가 퍼징되는 것을 의미함을 밝혀둔다. The hydrogen exhaust line 310 is connected to the anode outlet of the fuel cell stack to serve to purge hydrogen containing impurities. In the present specification, the hydrogen (H) is discharged through the hydrogen exhaust line 310 is to be understood that the hydrogen is purged through the purging configuration in the conventional hydrogen purging device.

밸브(311)는 수소 배기라인(310)에 형성되어, 수소 배기라인(310)을 개폐하도록 설치된다. 밸브(311)의 종류는 한정되지 않으며, 자동제어를 위해서 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브를 사용하는 경우에는 상기 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어를 위한 제어부(미도시)가 별도로 설치될 수 있다. The valve 311 is formed in the hydrogen exhaust line 310 and is installed to open and close the hydrogen exhaust line 310. The type of the valve 311 is not limited, and a solenoid valve may be used for automatic control. In the case of using the solenoid valve, a control unit (not shown) for on / off control of the solenoid valve may be separately installed.

물 포집 블록(312)은 일측이 상기 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 내부에 물을 저장하고, 타측은 수소 배기라인(310)과 연결되도록 배치된다. The water collection block 312 is arranged such that one side is connected to the anode outlet of the fuel cell stack to store water therein and the other side is connected to the hydrogen exhaust line 310.

물 포집 블록(312)의 내부에는 물 포집 블록(312)의 물 포집량을 측정하거나, 압력 등을 측정하는 센서(313)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. At least one sensor 313 for measuring the water collection amount of the water collection block 312 or measuring the pressure or the like may be installed in the water collection block 312.

상술한 것과 같이 구성된 밸브 장치(300)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the valve device 300 configured as described above is as follows.

수소 배기라인(310)에 형성된 밸브(311)가 열림 상태가 되면 수소(H)가 수소 배기라인(310)을 따라 퍼징된다. 이 때, 수소 배기라인(310)은 수소(H)의 퍼징으로 인하여 내부 압력이 낮아지게 된다. 수소 배기라인(310)의 내부압력이 낮아지면, 수소 배기라인(310)과 연결되어 있는 물 포집 블록(312) 내부에 저장되어 있는 물(S)이 압력 차이에 의하여 수소 배기라인(310)으로 이동하게 된다. 따라서, 수소 배기라인(310)에서는 수소(H) 퍼징과 동시에 물(S)이 배출될 수 있다. 반면에, 밸브(311)가 닫힘 상태가 되면 수소(H)의 퍼징이 중단되게 되고, 물(S) 역시 수소 배기라인(310)으로 이동하지 못하게 되므로 수소(H)/물(S)의 배출이 동시에 차단되게 된다. When the valve 311 formed in the hydrogen exhaust line 310 is opened, hydrogen (H) is purged along the hydrogen exhaust line 310. At this time, the hydrogen exhaust line 310 has a low internal pressure due to the purging of hydrogen (H). When the internal pressure of the hydrogen exhaust line 310 is lowered, water S stored in the water collection block 312 connected to the hydrogen exhaust line 310 is transferred to the hydrogen exhaust line 310 due to the pressure difference. Will move. Therefore, water (S) may be discharged at the same time as hydrogen (H) purging in the hydrogen exhaust line (310). On the other hand, when the valve 311 is closed, purging of hydrogen (H) is stopped, and water (S) is also prevented from moving to the hydrogen exhaust line (310), thereby discharging hydrogen (H) / water (S). This will be blocked at the same time.

상술한 것과 같이 본 발명의 실시예들은 연료전지차량의 수소퍼지를 위한 밸브와 물 배출을 위한 밸브를 일체형으로 구성함으로써, 전체 시스템 구축 비용을 낮출 수 있으며 부품 수를 줄일 수 있다. 또한, 수소퍼지를 위한 밸브와 물 배출을 위한 밸브를 일체형으로 구성함으로써, 복수의 제어시스템이 요구되지 않아 경량화 및 원가절감을 달성 가능하다.As described above, the embodiments of the present invention may reduce the overall system construction cost and reduce the number of components by integrally configuring a valve for hydrogen purge of the fuel cell vehicle and a valve for discharging water. In addition, by integrally configuring the valve for hydrogen purge and the valve for water discharge, a plurality of control systems are not required, it is possible to achieve weight reduction and cost reduction.

또한, 본 발명은 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치를 포함하는 연료전지차량의 수소공급시스템을 추가적으로 제공할 수 있다. In addition, the present invention may further provide a hydrogen supply system of a fuel cell vehicle including an integrated valve device of a fuel cell vehicle according to the embodiments of the present invention described above.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10: 수소공급시스템 11: 수소탱크
12: 수소공급장치 13: 연료전지 스택
14: 수소 퍼징 장치 15: 물 배출 장치
16: 제1 밸브 17: 제2 밸브
18: 블로워 100,200,300: 일체형 밸브 장치
110: 수소탱크 120: 수소공급장치
130: 연료전지 스택 110,210: 포집 블록
111: 수소 배기라인 112: 물 배출라인
113,213,311: 밸브 114,213,313: 센서
211: 배출라인 310: 수소 배기라인
312: 물 포집 블록10: hydrogen supply system 11: hydrogen tank
12: hydrogen supply device 13: fuel cell stack
14: hydrogen purging device 15: water discharge device
16: first valve 17: second valve
18: blower 100,200,300: integral valve device
110: hydrogen tank 120: hydrogen supply device
130: fuel cell stack 110,210: capture block
111: hydrogen exhaust line 112: water discharge line
113,213,311: valve 114,213,313: sensor
211: exhaust line 310: hydrogen exhaust line
312: water capture block

Claims (8)

연료전지 스택의 연료극 출구단에 물 저장 및 불순물을 함유한 수소의 퍼징을 위해 연결되는 포집 블록;
상기 포집 블록에 형성되는 수소 배기라인;
상기 포집 블록에 형성되는 물 배출라인; 및
상기 수소 배기라인 및 물 배출라인에 일체로 연결되어 상기 수소 배기라인 및 물 배출라인을 동시에 개폐하는 밸브를 포함하는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.A collecting block connected to a fuel electrode stack of the fuel cell stack for storing water and purging hydrogen containing impurities;
A hydrogen exhaust line formed in the collection block;
A water discharge line formed in the collection block; And
And a valve which is integrally connected to the hydrogen exhaust line and the water discharge line to open and close the hydrogen exhaust line and the water discharge line at the same time. 연료전지 스택의 연료극 출구단에 물 저장 및 불순물을 함유한 수소의 퍼징을 위해 연결되는 포집 블록;
상기 포집 블록에 형성되어 상기 물 및 수소가 함께 배출되는 배출라인;
상기 배출라인에 일체로 연결되어 상기 배출라인을 개폐하는 밸브를 포함하는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.A collecting block connected to a fuel electrode stack of the fuel cell stack for storing water and purging hydrogen containing impurities;
A discharge line formed in the collection block to discharge the water and the hydrogen together;
An integrated valve device of a fuel cell vehicle including a valve integrally connected to the discharge line to open and close the discharge line. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 밸브는 솔레노이드 밸브인 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.The method according to claim 1 or 2,
The valve is a solenoid valve integral valve device of a fuel cell vehicle. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 포집 블록 내부에는 상기 포집 블록의 물 포집량을 측정하는 센서가 설치되는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.The method according to claim 1 or 2,
An integrated valve device of a fuel cell vehicle in which the sensor for measuring the water collection amount of the collection block is installed inside the collection block. 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 불순물을 함유한 수소가 퍼징되는 수소 배기라인;
상기 수소 배기라인에 형성되어 상기 수소 배기라인을 개폐하는 밸브; 및
일측이 상기 연료전지 스택의 연료극 출구단에 연결되어 내부에 물을 저장하고, 타측이 상기 수소 배기라인에 연결되는 물 포집 블록을 포함하고,
상기 수소 배기라인에서 상기 수소의 퍼징시에 낮아지는 내부 압력에 의해 상기 물 포집 블록 내부에 저장된 상기 물이 상기 수소 배기라인으로 이동함으로써 상기 수소 배기라인에서 상기 수소 및 물이 함께 배출되는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.A hydrogen exhaust line connected to an anode end of the fuel cell stack to purge hydrogen containing impurities;
A valve formed in the hydrogen exhaust line to open and close the hydrogen exhaust line; And
One side is connected to the anode outlet of the fuel cell stack to store water therein, the other side includes a water collection block connected to the hydrogen exhaust line,
A fuel cell vehicle in which the hydrogen and water are discharged together from the hydrogen exhaust line by moving the water stored in the water collection block to the hydrogen exhaust line due to an internal pressure lowered when purging the hydrogen from the hydrogen exhaust line. Integral valve unit. 청구항 5에 있어서,
상기 밸브는 솔레노이드 밸브인 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.The method according to claim 5,
The valve is a solenoid valve integral valve device of a fuel cell vehicle. 청구항 5에 있어서,
상기 물 포집 블록 내부에는 상기 물 포집 블록의 물 포집량을 측정하는 센서가 설치되는 연료전지차량의 일체형 밸브 장치.The method according to claim 5,
An integrated valve device of a fuel cell vehicle having a sensor for measuring a water collection amount of the water collection block in the water collection block. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 연료전지차량의 일체형 밸브 장치를 포함하는 연료전지차량의 수소공급시스템.A hydrogen supply system of a fuel cell vehicle, comprising the integrated valve device of the fuel cell vehicle according to any one of claims 1, 2 and 5.
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