流体控制用阀组件的制作方法

流体控制用阀组件的制作方法
【专利摘要】本发明的流体控制用阀组件包括：主阀体，其包括第一流路、第二流路以及第三流路，上述第一流路安装于高压容器的入口，填充用原料气体通过上述第一流路，供给用原料气体通过上述第二流路，上述第三流路与第一流路及第二流路相连接；手动阀，其安装于上述主阀体，用于开闭第三流路；电磁阀，其安装于上述主阀体，并通过电信号来开闭第二流路；第一止回阀，其设置在上述第一流路，用于阻断填充用原料气体的逆向流动；以及第二止回阀，其设置在上述第二流路，用于阻断供给用原料气体的逆向流动，并阻断填充用原料气体向第二流路流动，从而防止填充用原料气体向上述电磁阀流入；本发明的流体控制用阀组件阻断高压的填充压向电磁阀施加，从而能够防止电磁阀的损伤，并能够防止误动作。
【专利说明】流体控制用阀组件

【技术领域】
[0001]本发明涉及将储存于高压容器的原料气体向高压容器填充或向气体使用部供给时控制原料气体的流动的流体控制用阀组件。

【背景技术】
[0002]目前，在氢燃料电池系统的情况下，在储存有原料气体的高压容器设有流体控制用阀，从而向高压容器填充原料气体时，控制原料气体的流动，并且，当向气体使用部供给储存于高压容器的原料气体时，控制原料气体的流动。
[0003]流体控制用阀需要能够根据电信号精密地控制原料气体的流动，能够恒定地维持储存于压力容器的流体的压力，并能够在氢燃料电池汽车的颠覆或发生火灾时，防止高压容器的爆炸。
[0004]如美国登记专利US 7309113B2(2007年12月18日)所公开，现有的流体控制系统用阀包括:阀体，其安装于高压气缸，并形成有主流动通道，上述主流动通道连接在具有第一压力的第一区域和具有第二压力的第二区域之间；过滤器，其设置在与主流动通道相连接的入口侧；手动阀，其设置在与主流动通道相连通的部分，并以手动方式开闭主流动通道；电磁阀，其设置在与主流动通道相连通的背压通道，并根据电信号来开闭背压通道；以及换向阀，其设置在主流动通道，若发生过压，则堵塞主流动通道，若成为正常压，则开放主流动通道。
[0005]这种现有的流体控制系统用阀在进行填充时，高压的填充气体通过入口向主流动通道流入，若电磁阀向开闭的方向启动，则通过电磁阀向高压气缸流入。并且，当储存于高压气缸的原料气体向气体使用部供给时，储存于高压气缸的原料气体通过背压通道，并经由电磁阀，通过入口向气体使用部供给。
[0006]但如上所述的现有的流体控制系统用阀因高压的填充压直接向电磁阀施加而降低电磁阀的耐久性，存在发生误动作的担忧，并随着使用时间的推移，存在电磁阀受损的问题。


【发明内容】

[0007]抟术问是页
[0008]因此，本发明的目的在于，提供一种流体控制用阀组件，上述流体控制用阀组件单独形成向高压容器填充原料气体的填充用流路和向气体使用部供给储存于高压容器的原料气体的供给用流路，并在供给用流路上设置电磁阀，阻断高压的填充压向电磁阀施加，从而能够防止电磁阀的受损，并防止误动作。
[0009]本发明的另一目的在于，提供一种流体控制用阀组件，上述流体控制用阀组件通过改善电磁阀的结构来减少部件数量，减少组装工序，并能够使电磁阀因高压受到的损伤最小化。
[0010]本发明的又一目的在于，提供一种流体控制用阀组件，上述流体控制用阀组件通过去除现有的以与阀座相紧贴的方式起到气密作用的密封部件，并将紧贴部以一体方式形成于阀部件，从而提高组装性，简化制造工序，并能够防止阀因高压而受损。
[0011 ] 本发明的还有一目的在于，提供一种流体控制用阀组件，上述流体控制用阀组件通过改善上部柱塞和下部柱塞之间的组装结构，能够提高组装性。
[0012]本发明要解决的问题并不局限于以上所提及的技术问题，未提及到的其他技术问题能够从以下的记载中使本发明所属【技术领域】的普通技术人员明确地理解。
[0013]解决问题的手段
[0014]本发明的流体控制用阀组件包括:主阀体，其包括第一流路、第二流路以及第三流路，上述第一流路安装于高压容器的入口，填充用原料气体通过上述第一流路，供给用原料气体通过上述第二流路，上述第三流路与第一流路及第二流路相连接；手动阀，其安装于上述主阀体，用于开闭第三流路；电磁阀，其安装于上述主阀体，并通过电信号来开闭第二流路；第一止回阀，其设置在上述第一流路，用于阻断填充用原料气体的逆向流动；以及第二止回阀，其设置在上述第二流路，用于阻断供给用原料气体的逆向流动，并阻断填充用原料气体向第二流路流动，从而防止填充用原料气体向上述电磁阀流入。
[0015]本发明的特征在于，从第三流路的一侧末端分支出第一流路及第二流路；第三流路的另一侧末端与第四流路和第五流路相连接，填充用原材料通过上述第四流路流入，供给用原料气体从第五流路排出。
[0016]本发明的特征在于，在第四流路和第五流路相汇的部分设置有用于过滤微尘的过滤器，上述过滤器使用烧结过滤器。
[0017]本发明的特征在于，手动阀包括阀体和阀部件，上述阀体与主阀体相结合，上述阀部件与上述阀体的内表面螺纹结合，若使上述阀部件旋转，则开闭第三流路，在上述阀部件的末端一体地形成有与形成在第三流路的座部相紧贴的紧贴部。
[0018]本发明的电磁阀包括:阀体，其安装于主阀体；阀座，其安装于上述阀体的下部；线圈，其安装于上述阀体的外周面，用于施加电源；铁芯，其安装于上述阀体的内表面；下部柱塞，其以能够移动的方式配置于上述阀体的内表面，并形成有节流孔，且在上述下部柱塞的下表面一体地形成有与阀座相紧贴的紧贴部；上部柱塞，其以能够进行直线移动的方式配置于上述下部柱塞的上侧，并以联动的方式使下部柱塞工作，且一体地形成有与上述节流孔相紧贴的紧贴部；以及弹簧，其配置于上述上部柱塞和铁芯之间，并对上部柱塞进行加压，以维持阀关闭状态。
[0019]本发明的特征在于，第一止回阀包括:阀座，其固定于在主阀体的第一流路形成的安装槽；阀部件，其以能够进行直线移动的方式插入于上述安装槽的内表面，且在上述阀部件的一面形成有通过与阀座相紧贴的来开闭第一流路的紧贴部；阀螺母，其与上述安装槽的入口相结合；以及弹簧，其设置在上述阀螺母和阀部件之间，用于向阀部件提供弹力。
[0020]本发明的特征在于，第二止回阀包括:座部件，其固定于在主阀体的第二流路上形成的安装槽；以及阀部件，其以能够进行直线移动的方式插入于上述安装槽的内侧，并通过与座部件相紧贴来开闭第二流路，上述阀部件通过填充用原料气体的压力与上述座部件相紧贴。
[0021]本发明的特征在于，在主阀体安装有限流阀，上述限流阀与上述第二流路相连通，由此，若发生过流则阻断第二流路，上述限流阀包括:过滤器罩，其安装于主阀体，在上述过滤器罩的中央形成有与第二流路相连通的通道，并在通道的内表面安装有过滤器；阀体，其安装于上述过滤器罩的一端，并形成有与通道相连通的通道；阀部件，其以能够进行直线移动的方式配置于上述阀体的内表面，若发生过流，则上述阀部件与阀体的一面相紧贴来堵塞通道；弹簧，其配置于上述阀部件和阀体之间，提供用于使阀部件维持开启状态的加压力；以及阀螺母，其安装于上述阀体的一面，用于防止阀部件从阀体脱离。
[0022]本发明的特征在于，在主阀体安装有泄压装置，上述泄压装置与第六流路相连接，上述第六流路与高压容器相连通，由此，若高压容器的温度达到设定温度以上，则上述泄压装置向外部排出高压容器内的压力，上述泄压装置包括:阀体，其安装于主阀体，并与第六流路相连通；活塞，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体，来堵塞第六流路；以及玻璃泡(Glass bulb)，其设置于阀体的内部，若达到设定温度以上，则破裂，而使活塞进行直线移动，来开放第六流路。
[0023]本发明的特征在于，在主阀体安装有泄放阀，上述泄放阀根据使用者的操作，向外部排出储存于高压容器的原料气体；上述泄放阀包括:阀体，其固定于主阀体，并设置在与高压容器相连接的第七流路；阀部件，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体内，并与形成在阀体的紧贴部522相紧贴，起到开闭作用；螺母部件，其固定于阀体的内表面；弹簧，其配置于螺母部件和阀部件之间，用于向阀部件提供弹力；以及帽部件，其与第七流路的内表面螺纹紧固。
[0024]发明的效果
[0025]如上所述，本发明的流体控制用阀组件单独形成向高压容器填充原料气体的第一流路和向气体使用部供给储存于高压容器的原料气体的第二流路，并在第一流路设置第一止回阀，在第二流路设置第二止回阀，从而阻断高压的填充压向电磁阀施加，具有防止电磁阀的受损，并防止误动作的优点。
[0026]并且，本发明的流体控制用阀组件利用相同的材质与阀部件一体地形成与阀座相紧贴的紧贴部，从而防止紧贴部因高压而受损，具有能够延长阀的寿命，防止误动作的优点。
[0027]并且，本发明的流体控制用阀组件具有通过改善电磁阀的结构来实现精密的控制，减少部件数，并能够使电磁阀因高压受到的损伤最小化的优点。
[0028]并且，本发明的流体控制用阀组件使用烧结过滤器作为用于去除原料气体所含有的异物的过滤器，从而具有能够防止过滤器因高压而受损的优点。
[0029]并且，本发明的流体控制用阀组件能够通过去除与阀座相紧贴来起到气密作用的密封部件，并在阀部件一体地形成有以往的起到密封部件的作用的紧贴部，从而提高组装性，简化制造工序，并能够防止阀因高压而受损。
[0030]并且，本发明的流体控制用阀组件通过改善上部柱塞和下部柱塞之间的组装结构，能够提闻组装性。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1为根据本发明一实施例的流体控制系统的结构图。
[0032]图2为根据本发明一实施例的流体控制用阀组件的剖视图。
[0033]图3为根据本发明一实施例的手动阀的剖视图。
[0034]图4为根据本发明一实施例的手动阀的工作状态图。
[0035]图5为根据本发明一实施例的电磁阀的剖视图。
[0036]图6为根据本发明一实施例的电磁阀的局部放大剖视图。
[0037]图7为根据本发明一实施例的电磁阀的上部柱塞和下部柱塞的立体图。
[0038]图8为根据本发明一实施例的电磁阀的上部柱塞的仰视图。
[0039]图9及图10为表示根据本发明一实施例的上部柱塞和下部柱塞的组装工序的组装工序图。
[0040]图11及图12为表示根据本发明一实施例的电磁阀的工作状态的工作状态图。
[0041]图13为根据本发明一实施例的第一止回阀的剖视图。
[0042]图14为根据本发明一实施例的第一止回阀的工作状态图。
[0043]图15为根据本发明一实施例的第二止回阀的剖视图。
[0044]图16为根据本发明一实施例的第二止回阀的工作状态图。
[0045]图17为根据本发明一实施例的限流阀的剖视图。
[0046]图18为根据本发明一实施例的限流阀的工作状态图。
[0047]图19为根据本发明一实施例的泄压装置的剖视图。
[0048]图20为根据本发明一实施例的泄压装置的工作状态图。
[0049]图21为根据本发明一实施例的泄放阀的剖视图。
[0050]图22为根据本发明一实施例的泄放阀的工作状态图。
[0051]图23及图24为表示根据本发明一实施例的流体控制用阀组件的流体流动的框图。

【具体实施方式】
[0052]以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在这一过程中，附图所示的结构要素的大小或形状等可以为了说明的明了性和方便而以夸张的方式示出。并且，考虑到本发明的结构及作用而特别定义的术语，可以根据使用者、运用人员的意图或惯例而有所不同。对这种术语的定义应根据本说明书整体的内容来定义。
[0053]图1为根据本发明一实施例的流体控制系统的结构图。
[0054]根据一实施例的流体控制系统包括:高压容器100，其用于储存原料气体；流体控制用阀组件200，其安装于高压容器100的入口，而用于控制流体；原料气体填充口 300，其通过第一管500与流体控制用阀组件200相连接，从而向高压容器100填充原料气体；以及气体使用部400，其通过第二管600与流体控制用阀组件200相连接，从而使用储存于高压容器100的原料气体。
[0055]根据这种本实施例的流体控制系统设置在氢燃料电池车辆，主要用于控制氢原料的流动，而除了氢燃料电池车辆之外，也能够适用于填充及供给高压流体的任何系统。
[0056]高压容器使用能够足够安全地储存700Bar以上的原料气体的容器。
[0057]流体控制用阀组件200起到如下作用:向气体使用部400供给储存于高压容器100的原料气体，当向高压容器100填充原料气体时，控制原料气体的流动。
[0058]图2为根据本发明一实施例的流体控制用阀组件的剖视图。
[0059]根据一实施例的流体控制用阀组件200包括:主阀体10，其安装于填充有原料气体的高压容器100的入口，在上述主阀体10设有多个阀且形成有多个流路；手动阀(ManualValve) 12，其设置在主阀体10，并以手动方式开闭流路；以及电磁阀14，其设置在主阀体10，并根据电信号自动开闭流路。
[0060]主阀体10包括:第一流路20，其与高压容器相连接，并由填充于高压容器100的填充用原料气体所通过；第二流路22，其与高压容器100相连接，并由向气体使用部400供给的供给用原料气体所通过；以及第三流路24，其连通第一流路20和第二流路22。
[0061]并且，在主阀体10形成有第四流路26和第五流路28，上述第四流路26与原料气体填充口 300相连接，并用于使原料气体流入，上述第五流路28与气体使用部400相连接，并向气体使用部400供给原料气体；第四流路26和第五流路28与第三流路24相连通。
[0062]在第四流路26和第五流路28相汇的地点设有用于过滤原料气体所包含的微尘的过滤器30，过滤器30使用10 μ m的多孔性烧结过滤器。由于本实施例的过滤器30使用金属材质的烧结过滤器，因而能够防止过滤器因原料气体的压力而受损，并能增大过滤器的寿命。
[0063]在第一流路20安装有第一止回阀32，上述第一止回阀32开放填充于高压容器100的填充用原料气体的第一方向(箭头A方向)的流动，并阻断上述填充用原料气体向逆向流动；在第二流路22安装有第二止回阀34，上述第二止回阀34开放向气体使用部400供给的供给用原料气体的第二方向(箭头B方向)的流动，阻断上述供给用原料气体向逆向流动，并阻断填充用原料气体向电磁阀14流入。
[0064]电磁阀14是设置在第二流路22，并根据电信号来自动开闭第二流路22的阀，并设置在第二止回阀34的前方侧。
[0065]这样，根据本实施例的主阀体10分开独立地形成有第一流路20和第二流路22，填充用原料气体通过上述第一流路20，供给用原料气体通过上述第二流路22，电磁阀14设置在第二流路22，并当向高压容器填充原料气体时，由第二止回阀34阻断第二流路22，从而防止填充用原料气体向电磁阀14流入，因而能够防止电磁阀14因高压的填充压而受损。
[0066]因此，电磁阀14不受填充用原料气体的填充压的影响，因而能够防止发生误动作或耐久性降低的问题，并能够延长阀的寿命。
[0067]手动阀14设置在第三流路24，并起到以手动方式开闭第三流路24的作用。S卩，由于手动阀14开闭第三流路24，因而起到对从高压容器100中排出的原料气体的流动及向高压容器填充的原料气体的流动进行开闭的作用。
[0068]在第二流路22的入口设有限流阀(Excess Flow Valve) 36,上述限流阀36阻断储存于高压容器100的原料气体非正常地过度流出。即，在车辆发生事故或颠覆时车辆的配管断开的情况下，由于高压容器100内部的原料气体瞬间向外部流出就会发生危险，因而当发生过流时，限流阀36起到阻断第二流路22，并将安全事故防患于未然的作用。
[0069]并且，在主阀体10设有泄压装置(Pressure Relief Device) 38和泄放阀(BleedValve)40，当发生由车辆发生事故等引起的火灾时，若高压容器100的温度上升，则上述泄压装置38向外部排出高压容器100内的原料气体，从而防止高压容器爆炸，上述泄放阀40用于向外部排出高压容器100内的原料气体。
[0070]并且，在主阀体10的一侧设有热敏电阻(Thermistor) 42，上述热敏电阻42测定储存于高压容器100的原料气体的温度，并向控制单元施加该信号。[0071 ] 并且，在主阀体10形成有分支流路6，上述分支流路6与第三流路24相连通，通过第三流路24的原料气体流入上述分支流路，而在分支流路6设有用于测定原料气体的压力的压力传感器8。
[0072]图3为根据本发明一实施例的手动阀的剖视图，图4为根据本发明一实施例的手动阀的工作状态图。
[0073]根据一实施例的手动阀12包括阀体50和阀部件52，上述阀体50的外周面与主阀体10相结合；上述阀部件52与阀体50的内表面螺纹结合，并用于开闭第三流路24。
[0074]阀体50呈圆筒形状，上述阀体50的外周面与主阀体10螺纹结合，内周面与阀部件52的外周面螺纹结合。因此，若旋转阀部件52，则使阀部件52前进或后退，从而开闭第二流路24。
[0075]阀部件52由圆杆形状的钢材质形成，紧贴部58以一体方式形成于上述阀部件52的末端，上述紧贴部58与形成在第三流路24的座部53相紧贴。
[0076]在大部分情况下，现有的阀部件为在阀杆的末端安装有材质与阀杆不同(橡胶材质)的紧贴部件的结构，但在这种情况下，因高压而发生部件被撕裂的问题，并且，当组装阀时，由于需要在阀杆组装紧贴部件，因而存在组装性降低的问题。
[0077]本实施例的阀部件52由不锈钢材质形成，且紧贴部58以一体方式形成，从而便于制造及组装，并能够防止紧贴部58因高压而受损及损伤。
[0078]在阀体50和主阀体10之间设有用于维持气密的第一密封件54，在阀部件52的外周面设有用于维持与阀体50之间的气密的第二密封件56。
[0079]若这种手动阀12将阀部件52向一方向旋转，则如图3所示，阀部件52前进，并使阀部件的紧贴部58与座部53相紧贴，从而堵塞第三流路24，若向反方向旋转，则如图4所示，阀部件52后退，并使紧贴部58从座部53分离，从而开放第三流路24。
[0080]图5为根据本发明一实施例的电磁阀的剖视图，图6为根据本发明一实施例的电磁阀的局部放大剖视图，图7为根据本发明一实施例的电磁阀的上部柱塞和下部柱塞的立体图，图8为根据本发明一实施例的电磁阀的上部柱塞的仰视图。
[0081]电磁阀14是当施加电源时自动开闭第二流路22的阀，且包括:阀体60，其安装于主阀体10 ;阀座68，其安装于阀体60的下部，并与第二流路22相连通；线圈66，其安装于阀体60的外周面，并被施加电源；上部柱塞64，其以能够进行直线运动的方式设置于阀体60的内周面，若向线圈66施加电源，则通过与线圈66之间的相互作用进行直线移动；以及下部柱塞62，其以与上部柱塞64联动的方式工作，并与阀座68相紧贴。
[0082]阀体60呈上表面及下表面开放的圆筒形状，在上述阀体60的上表面安装有用于封闭阀体60的上表面的铁芯70，在上述阀体60的下侧外周面形成有与主阀体10螺纹结合的螺纹结合部76，在上述阀体60的下部侧面形成有流入口 78，上述流入口 78与第二流路22相连通，并用于使原料气体流入。
[0083]阀体60的螺纹结合部76形成于阀体的下侧外周面，并与主阀体10螺纹结合，由于安装有线圈60的部分为插入于主阀体10的结构，因而当将电磁阀14组装于主阀体10时，只要以螺纹结合的方式紧固螺纹结合部76，就能够完成组装，因而便于组装及分离。
[0084]在铁芯70的外周面和阀体60的内周面之间设有第一密封件112，从而起到铁芯70和阀体60之间的气密作用，在阀体60的外周面安装有第二密封件114，从而维持主阀体10和阀体60之间的气密。
[0085]并且，在阀体60的内部形成有第一空间部82和第二空间部84，上述第一空间部82中上部柱塞64以能够移动的方式与阀体60相紧贴,上述第二空间部84以内径大于第一空间部82的方式形成于第一空间部82的下侧，上述第二空间部84中下部柱塞62以能够移动的方式与阀体60相紧贴，而原料气体向上述第二空间部84流入。
[0086]在阀座68形成有排出口 80，上述排出口 80固定于阀体60的下表面，且原料气体从上述排出口 80排出。其中，排出口 80的上端部分，即，下部柱塞90的紧贴部94所接触的部分呈直角，从而能够在初期与下部柱塞90的紧贴部94相接触。并且，通过反复使用，在排出口 80的上端部分生成面，从而与下部柱塞90的紧贴部94形成面接触。
[0087]在此，排出口 80与第二流路22相连通。在阀座68的下表面安装有第三密封件116，从而在阀座68和主阀体10之间起到气密作用。
[0088]在线圈66的外周面安装有用于保护线圈66的线圈外壳72，在线圈外壳72的上表面安装有用于包围铁芯70的圆板部件74。
[0089]下部柱塞62包括:本体部90，其以紧贴的状态能够上下移动的方式配置于第二空间部84的内表面；凹槽部92，其形成于本体部90的上表面，并用于卡住上部柱塞64，使原料气体流入；紧贴部94，其形成于本体部90的下表面，并与阀座68相紧贴，从而封闭阀座68的排出口 80 ;节流孔96，其以垂直方式形成于凹槽部92，并使原料气体通过上述节流孔96。
[0090]在下部柱塞62的内表面中央形成有向上侧方向突出的座部91，在该座部91形成有节流孔96。并且,沿着凹槽部92的开放的上表面圆周方向，形成有向内侧方向延伸的台肩98，从而卡住上部柱塞64的卡止突起108。
[0091]紧贴部94以曲面形状形成于本体部90的下表面，由此，若与阀座68的上表面相紧贴，则末端成为插入于阀座68的排出口 80的状态，从而更加完整地封闭阀座68的排出Π 80。
[0092]在此，由于下部柱塞62由金属材质，例如不锈钢材质形成,且本体部90与紧贴部94以一体方式形成，因而能够防止紧贴部94因原料气体的流动冲击或压力而受损，并能够提高组装性。即，在现有的下部柱塞的情况下，在下部柱塞安装有材质与下部柱塞不同的密封部件，而在这种情况下，由于需要将密封部件组装于下部柱塞，因而使得制造工序变得复杂，而且，由于密封部件由黄铜或橡胶材质形成，因而存在只要施加冲击，就会发生破裂或撕裂的问题。
[0093]在本实施例的下部柱塞62中，由于本体部90和紧贴部94以一体方式形成，因而能够解决这种问题。
[0094]上部柱塞64包括:本体部102，其与阀体60的第一空间部82的内表面相紧贴，并进行直线移动；连接部104，其以一体方式形成于本体部102的下端，并以能够进行直线移动的方式插入于下部柱塞62的凹槽部92 ；以及紧贴部106，其形成于连接部104的末端，并与下部柱塞62的座部91相紧贴，从而封闭节流孔96。
[0095]在本体部102的上表面形成有弹簧放置槽69，且在该弹簧放置槽69插入弹簧71。弹簧71由螺旋弹簧形成，上述螺旋弹簧以一端被铁芯70的下表面支撑，并对上部柱塞64进行加压，从而成为阀关闭状态。
[0096]连接部104以一体方式形成于本体部的下表面，上述连接部104的横截面呈多边形形状。即，连接部104的侧面由多个第一平面部120和多个第二平面部122形成，上述第一平面部120的面积大，上述第二平面部122形成于第一平面部120之间，且面积小于第一平面部120，在上述连接部104形成有卡止突起108，上述卡止突起108在第二平面部122的末端向外侧方向突出。
[0097]在此，优选地，连接部104包括三个第一平面部120，使得连接部104的横截面形状呈三角形形状，而三个顶点形成平面，从而形成第二平面部122。
[0098]并且，紧贴部106以半球形状形成于连接部104的下表面，从而封闭节流孔96。
[0099]在此，在上部柱塞64中，由于本体部102和紧贴部106以一体方式形成，因而无需以往的包装部件之类的结构，从而可以减少部件数，提高组装性。并且，由于紧贴部106由与本体部102的材质相同的金属材质形成，且以一体方式形成，因而能够防止紧贴部106因闻压而受:损。
[0100]图9及图10为表示根据本发明一实施例的上部柱塞和下部柱塞的组装工序的立体图。
[0101]观察上部柱塞64和下部柱塞62的组装工序如下:在使上部柱塞64倾斜规定角度之后，使上部柱塞64的连接部104向下部柱塞62的凹槽部92内部插入。此时，上部柱塞64的一侧卡止突起108成为向凹槽部92的内部插入的状态，并在这种状态下，若以垂直方式逐渐立起上部柱塞64，则上部柱塞64的相反侧的卡止突起也向凹槽部64的内部插入。
[0102]在此，卡止突起108并非形成于上部柱塞64的连接部104的整个下表面，而是只形成于面积小的第二平面部122，因此，若在使上部柱塞64以倾斜规定角度的状态下，先使一侧卡止突起108插入于凹槽部92之后，立起上部柱塞64，则相反侧的卡止突起108也不会卡在台肩98而向凹槽部92的内部插入。
[0103]并且，若以垂直方式立起上部柱塞64，则卡止突起108成为卡在台肩98的状态，从而完成上部柱塞64和下部柱塞62的组装。
[0104]像这样，根据本实施例的电磁阀，当组装上部柱塞和下部柱塞时，无需如以往那样，进行螺栓紧固或紧固组装等，因而能够提高组装性，并能容易且方便地实现组装。
[0105]以下，对如上构成的一实施例的电磁阀的作用进行说明。
[0106]图11及图12为表示根据本发明一实施例的电磁阀的作用的工作状态图。
[0107]首先，若上部柱塞64通过弹簧71的加压力而下降，并推动下部柱塞62，则下部柱塞62的紧贴部94与阀座68相紧贴，从而使第二流路22维持关闭状态。并且，当上部柱塞64的紧贴部106与节流孔96相紧贴，从而使节流孔96维持关闭状态。此时，原料气体向流入口 78流入，从而维持填充至凹槽部92的内部为止的状态。
[0108]在这种状态下，若向线圈66施加电源，则如图11所示，上部柱塞64上升，由此，上部柱塞64的紧贴部106从下部柱塞62的底面分离，而开放节流孔96。若这样，填充于凹槽部92的原料气体通过节流孔96，成为第一次开启状态，从而缓冲阀在开启和关闭时的冲击。
[0109]并且，如图12所不，右上部柱塞64进一步上升，则上部柱塞64的卡止关起108与下部柱塞62的台肩98相接触，从而使下部柱塞62与上部柱塞64 —同上升。若这样，下部柱塞62的紧贴部94从阀座68分离，而开放阀座68的排出口 80，由此，第二流路22被开放，成为第二次开启状态。因此，储存于高压容器100的原料气体通过第二流路22向气体使用部400供给。
[0110]图13为根据本发明一实施例的第一止回阀的剖视图。
[0111]第一止回阀32包括:阀座120，其固定于在主阀体10的第一流路20形成的安装槽130内侧；阀部件122，其以能够进行直线移动的方式插入于安装槽130的内表面，并以与阀座120相紧贴的方式开闭第一流路20 ;阀螺母124，其与安装槽130的入口相结合；以及弹簧126，其设置在阀螺母124和阀部件122之间，并用于向阀部件122提供弹力。
[0112]阀座120呈具有原料气体所通过的通道132的圆筒形状，在上述阀座120的外周面形成有与安装槽130的内表面螺纹结合的螺纹结合部134，且安装有密封件128，从而维持阀座120和安装槽130的内表面之间的气密。
[0113]在阀部件122的前方形成有倾斜面形状的紧贴部138，上述紧贴部138插入于阀座120的通道132，从而开闭通道132，在阀部件122的侧面形成有多个通道136，该通道136与形成在中央的通道137相连通。
[0114]阀螺母124的外周面与安装槽130的内表面螺纹结合，从而防止阀部件122从安装槽130中脱离，在阀螺母124的一侧设有密封件139，从而起到气密作用。
[0115]弹簧126可以由螺旋弹簧形成，上述螺旋弹簧的一端被阀螺母124支撑，另一端被阀部件122支撑，从而向阀部件122提供弹力。
[0116]如图14所示,这种第一止回阀32若通过第一流路20沿箭头A方向流入填充用原料气体，则因原料气体的压力而使阀部件122后退，并从阀座120分离，从而开放第一流路20。并且，若中断填充用原料气体的供给，则阀部件122因弹簧126的弹力而成为与阀座120相紧贴的状态，从而防止原料气体向反方向倒流。
[0117]图15为根据本发明一实施例的第二止回阀的剖视图。
[0118]第二止回阀34包括:座部件144，其固定于与主阀体10的第二流路22相连通地形成的安装槽140 ;以及阀部件142，其以能够进行直线移动的方式插入于安装槽140的内侦牝并通过与座部件144相紧贴来开闭第二流路22。
[0119]座部件144在外周面形成有螺纹结合部150，以便与安装槽140的内表面螺纹结合，在侧面形成有与第二流路22的一侧相连通的第一通道146，在下表面形成有与第一通道146相连通的第二通道148。并且，在座部件144的外周面安装有用于维持气密的多个密封件 152、154、156。
[0120]阀部件142以能够进行直线移动的方式插入于安装槽140的内侧部分，在上述阀部件142的一侧形成有呈倾斜面的紧贴部164，上述紧贴部164与座部件144的下表面相紧贴，在上述阀部件142的侧面形成有原料气体通过的第三通道160，在上述阀部件142的下表面形成有与第三通道160相连通的第四通道162。
[0121]这种阀部件142若填充用原料气体通过第三流路24向箭头A方向流入，则阀部件142通过填充用原料气体的推动的力而上升，从而使阀部件142的紧贴部164与座部件144相紧贴，并关闭第二流路22。因此，第二止回阀34防止填充用原料气体向第二流路22流入，从而防止填充用原料气体的高压对电磁阀14产生影响。
[0122]并且，如图16所示，若电磁阀14开放，并如同箭头B，供给用原料气体向第二流路22流入，则因原料气体的压力而使阀部件142下降，从而开放第二流路22。
[0123]图17为根据本发明一实施例的限流阀的剖视图。
[0124]限流阀36包括:过滤器罩外壳310，其安装于主阀体10，且在上述过滤器罩外壳310的中央形成有与第二流路22相连通的通道312，并在通道312的内表面安装有过滤器314 ；阀体340，其安装于过滤器外壳罩310的一端，并形成有与通道312相连通的通道342 ；阀部件320，其以能够进行直线运动的方式配置于阀体340的内表面，若发生过流，则上述阀部件与阀体340的一面相紧贴来堵塞通道342 ;弹簧350，其配置于阀部件320和阀体340之间，并用于提供加压力，使得阀部件320维持关闭状态；以及阀螺母330，其安装于阀体340的一面，并用于防止阀部件320从阀体340脱离。
[0125]过滤器314为呈圆筒形状，并以与过滤器罩310的内表面隔开间隔的方式进行安装，使得向内表面流入的原料气体通过过滤器314得到净化之后，向过滤器314的外表面排出的结构。
[0126]在现有的过滤器的情况下，主要使用网状过滤器，而在网状过滤器的情况下，若施加高压力，则发生被撕裂的情况，而本实施例的过滤器314由于使用具有充分考虑流量的大小的烧结过滤器，因而即使施加高压，也能够防止过滤器被撕裂或受损。
[0127]阀部件320是横截面呈四边形形状，且形成有原料气体所流入的通道326，从而能够使原料气体通过的结构，在上述阀部件320的一面形成有与阀体340的一面相紧贴而堵塞通道342的紧贴面322。并且，在阀部件320形成有节流孔324，由此，在阀部件320与阀体340相紧贴的状态下，使原料气体通过节流孔324向通道342供给。
[0128]对以这种方式构成的一实施例的限流阀36的作用进行观察如下:在原料气体的压力正常的情况下，因弹簧350的加压力而使阀部件320和阀体340之间维持留有间隔的状态，并使原料气体向第二流路22顺畅地通过。此时，原料气体通过过滤器314而异物得到过滤之后，向第二流路22供给。
[0129]在这种状态下，当车辆发生事故或颠覆时，若配管断开，使得高压容器100的内部的原料气体非正常地过多流出，则如图18所示，阀部件320因阀体内的压力差而前进，并与阀体340相紧贴。若这样，阀体340的通道342被阻断，从而中断原料气体的供给。此时，通过形成于阀部件320的节流孔324，慢慢排出少量的原料气体。
[0130]图19为根据本发明一实施例的泄压装置的剖视图。
[0131]泄压装置38安装于主阀体10，并设置于与高压容器100相连通的第六流路410，从而起到当高压容器100的温度上升至设定温度以上时，向外部排出高压容器100内的压力的作用。作为一例，在根据本实施例的流体控制系统设置于氢电池燃料车辆的情况下，当因车辆的事故或纵火而在车辆发生火灾时，向外部排出高压容器100内的压力，防止高压容器100的爆炸。
[0132]这种泄压装置38包括:阀体420，其安装于主阀体10，并与第六流路410相连通；活塞440，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体420 ;以及玻璃泡(Glass bulb)430，其设置于阀体440的内部，若周边温度达到设定温度以上则破裂，并使活塞440进行直线移动。
[0133]玻璃泡430配置于阀体420的内部，在阀体的一端安装有用于固定玻璃泡430的帽部件450。
[0134]玻璃泡430为因温度而破裂，玻璃泡的破裂温度为110±5°C，且在压力增加的情况下不会破裂，而是因温度而破裂的部件。
[0135]阀体420与主阀体10螺纹结合，在阀体420的外周面安装有第一密封件460，在阀体420的前方侧外周面依次安装有第二密封件470、支承环466及第三密封件468，从而完整地维持阀体420和主阀体10之间的气密。
[0136]并且，在活塞440和阀体420之间安装有第四密封件462，在活塞440的前方侧外周面安装有支承环464和第五密封件465，从而完整地维持活塞和阀体420之间的气密。
[0137]对这种泄压装置38的作用进行观察如下:在高压容器100内的温度为正常温度的情况下，活塞440以被玻璃泡430支承的状态堵塞第六通道410，从而防止高压容器100的原料气体泄露。在这种状态下，如图20所示，若因车辆发生事故或纵火等其他因素而在车辆发生火灾，则会使高压容器100内的温度上升，当温度成为设定温度以上时，玻璃泡430会破裂，并使活塞440后退。若这样，第六流路410被开放，从而向外部排出高压容器100内的燃料气体，从而防止高压容器100爆炸等事故。
[0138]图21为根据本发明一实施例的泄放阀的剖视图。
[0139]泄放阀40是根据使用者的选择，随意地向外部排出高压容器100内的原料气体的阀，且包括:阀体520，其固定于主阀体10，并设置在与高压容器100相连接的第七流路510 ;阀部件530，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体520内，并与形成在阀体520的座部522相紧贴而起到开闭作用；螺母部件540，其固定于阀体520的内表面；弹簧560，其配置于螺母部件540和阀部件530之间，并向阀部件530提供弹力；以及帽部件570，其与第七流路510进行螺纹紧固。
[0140]这种泄放阀40通过弹簧560的推动的力使阀部件530与阀体520的座部522相紧贴，从而堵塞第五流路510。
[0141]并且，在这种状态下，若使用者想要排出高压容器100内的原料气体的情况下，如图22所示，首先分离帽部件570。并且，若向阀体520的内部塞入动力工具580，则动力工具580推动阀部件530，由此，阀部件530后退而开放第七流路510。若这样，储存于高压容器100的原料气体通过第七流路510向箭头C方向排出。
[0142]泄放工具580包括:工具体582，其与分离帽部件570的部分螺纹紧固；以及工具部件584，其以能够进行直线移动的方式配置于工具体582，并用于推动阀部件530。在此，在工具部件584形成有通道586，从而使高压容器100内的原料气体通过通道586向外部排出。
[0143]以下，对如上所述地构成的根据本发明的一实施例的流体控制用阀组件的作用进行说明。
[0144]图23为表示根据本发明一实施例的流体控制用阀组件的气体填充时的原料气体的流动的结构图，图24为表示根据本发明一实施例的流体控制用阀组件的气体供给时的原料气体的流动的结构图。
[0145]首先，对填充原料气体时的气体的流动进行说明。
[0146]当填充气体时,如图23所示，填充用原料气体向箭头A方向流动,而向高压容器100填充从气体填充口 300排出的填充用原料气体。具体观察如下，填充用原料气体通过与气体填充口 300相连接的第四流路26流入。并且，填充用原料气体以通过过滤器30而异物得到过滤的状态向第三流路24流入。此时，设置在第三流路24的手动阀12以开放第三流路24的状态工作，而使填充用原料气体向第三流路24流入。并且，填充用原料气体向与第三流路24连通的第一流路20流入，向第一流路20流入的填充用原料气体通过第一止回阀32向高压容器100填充。
[0147]此时，在第二流路22中，第二止回阀34因填充用原料气体的压力而成为被堵塞的状态，从而阻断填充用原料气体向第二流路22流入。因此，填充用原料气体不会通过第二流路22，由此，能够提前预防设置在第二流路22上的电磁阀14因填充用原料气体的填充压而发生误动作或故障。
[0148]其次，对供给原料气体时的气体的流动进行说明。
[0149]在向气体使用部400供给原料气体的情况下,根据外部的电信号，向电磁阀14施加电源，若电磁阀14工作，而开放第二流路22，则如图24所示，原料气体向箭头B方向流动，并向气体使用部400供给储存于高压容器100的原料气体。具体如下，储存于高压容器100的供给用原料气体向第二流路22流入。此时，通过设置在第一流路22上的第一止回阀32，阻断供给用原料气体向第一流路20流入。
[0150]并且，向第二流路22流入的原料气体通过限流阀36通过，并通过过滤器314而去除异物。此时，若发生过流，则限流阀36工作，从而阻断原料气体的供给。
[0151]并且，供给用原料气体通过电磁阀14，并通过第二止回阀34，而向第三流路24流入。此时，设置在第三流路24的手动阀12以开放第三流路24的状态工作。并且，向第三流路24流入的供给用原料气体通过过滤器30而得到二次净化，之后，通过第五流路28向气体供给部400供给。
[0152]以上，以举出特定的优选实施例的方式示出并说明了本发明，但本发明并不局限于如上所述的实施例，本发明所属【技术领域】的普通技术人员能够在不脱离本发明的精神的范围内进行多种变更和修改。
[0153]产业上的可利用性
[0154]本发明的阀组件设置在储存有氢燃料电池系统的原料气体的高压容器，从而在向高压容器填充原料气体时，控制原料气体的流动，并在向气体使用部供给储存于高压容器的原料气体时，控制原料气体的流动，而且，通过单独形成向高压容器填充原料气体的填充用流路和向气体使用部供给储存于高压容器的原料气体的供给用流路，而能够防止阀的损伤并提闻性能。
【权利要求】
1.一种流体控制用阀组件，其特征在于，包括: 主阀体，其包括第一流路、第二流路以及第三流路，上述第一流路安装于高压容器的入口，填充用原料气体通过上述第一流路，供给用原料气体通过上述第二流路，上述第三流路与第一流路及第二流路相连接； 手动阀，其安装于上述主阀体，用于开闭第三流路； 电磁阀，其安装于上述主阀体，并通过电信号来开闭第二流路； 第一止回阀，其设置在上述第一流路，用于阻断填充用原料气体的逆向流动；以及第二止回阀，其设置在上述第二流路，用于阻断供给用原料气体的逆向流动，并阻断填充用原料气体向第二流路流动，从而防止填充用原料气体向上述电磁阀流入。
2.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 从上述第三流路的一侧末端分支出第一流路及第二流路； 第三流路的另一侧末端与第四流路和第五流路相连接，填充用原材料通过上述第四流路流入，供给用原料气体通过第五流路排出。
3.根据权利要求2所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述第四流路和第五流路相汇的部分设置有用于过滤微尘的过滤器，上述过滤器使用烧结过滤器。
4.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述主阀体形成有分支流路，上述分支流路与第三流路相连接，通过第三流路的原料气体流入上述分支流路，在上述分支流路设置有用于测定原料气体的压力的压力传感器。
5.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述主阀体的一侧设有热敏电阻，上述热敏电阻用于测定储存于高压容器内的原料气体的温度。
6.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述手动阀包括阀体和阀部件，上述阀体与主阀体相结合，上述阀部件与上述阀体的内表面螺纹结合，通过旋转上述阀部件来开闭第三流路； 上述阀部件在其末端一体地形成有与形成在第三流路的座部相紧贴的紧贴部。
7.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述电磁阀包括: 阀体，其安装于主阀体； 阀座，其安装于上述阀体的下部； 线圈，其安装于上述阀体的外周面，用于施加电源； 铁芯，其安装于上述阀体的内表面； 下部柱塞，其以能够移动的方式配置于上述阀体的内表面，并形成有节流孔，且在上述下部柱塞的下表面一体地形成有与阀座相紧贴的紧贴部； 上部柱塞，其以能够进行直线移动的方式配置于上述下部柱塞的上侧，并以联动的方式使下部柱塞工作，且一体地形成有与上述节流孔相紧贴的紧贴部；以及 弹簧，其配置于上述上部柱塞和铁芯之间，并对上部柱塞进行加压，以维持阀关闭状态。
8.根据权利要求7所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述阀体在其外周面形成有螺纹结合部，以使上述阀体与安装在压缩容器的主阀体螺纹结合，在上述阀体的内表面形成有第一空间部和第二空间部，上部柱塞配置于上述第一空间部，上述第二空间部的内径大于上述第一空间部的内径，且下部柱塞配置于上述第二空间部，在上述阀体的下侧周围面形成有原料气体流入的流入口。
9.根据权利要求7所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述下部柱塞包括: 本体部，其以能够移动的方式配置于阀体的内表面； 凹槽部，其形成于上述本体部的上表面，原料气体流入上述凹槽部； 紧贴部，其一体地形成于上述本体部的下表面，并与阀座相紧贴；以及节流孔，其以通过紧贴部的中央的方式形成于上述凹槽部的底面，原料气体通过上述节流孔。
10.根据权利要求9所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述紧贴部呈曲面形状，使得上述紧贴部的末端插入于形成在上述阀座的排出口。
11.根据权利要求9所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述凹槽部的底面突出有与上部柱塞相紧贴的座部。
12.根据权利要求9所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述上部柱塞包括: 本体部，其与阀体的内表面相紧贴，并进行直线移动； 连接部，其形成于上述本体部的下端，且以能够进行直线移动的方式插入于下部柱塞的凹槽部，并形成有卡止突起，上述卡止突起卡在形成于上述凹槽部的台肩；以及紧贴部，其一体地形成于上述连接部的下表面，用于封闭上述节流孔。
13.根据权利要求12所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述连接部的横截面呈多边形形状，上述连接部包括面积大的第一平面部和面积小的第二平面部，上述第二平面部形成于第一平面部之间，上述卡止突起从第二平面部的下端突出。
14.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述第一止回阀包括: 阀座，其固定于在主阀体的第一流路上形成的安装槽； 阀部件，其以能够进行直线移动的方式插入于上述安装槽的内表面，在上述阀部件的一面一体地形成有通过与阀座相紧贴来开闭第一流路的紧贴部； 阀螺母，其与上述安装槽的入口相结合；以及 弹簧，其设置在上述阀螺母和阀部件之间，用于向阀部件提供弹力。
15.根据权利要求14所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述阀部件的侧面形成有原料气体通过的多个第一通道，在上述阀部件的中央形成有与上述第二通道相连通的第二通道； 上述紧贴部呈越靠近末端外径越小的圆锥形状。
16.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述第二止回阀包括: 座部件，其固定于在主阀体的第二流路上形成的安装槽，以及阀部件，其以能够进行直线移动的方式插入于上述安装槽的内侧，并通过与座部件相紧贴来开闭第二流路； 上述阀部件通过填充用原料气体的压力与上述座部件相紧贴。
17.根据权利要求16所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述座部件中，在外周面形成有与安装槽的内表面进行螺纹结合的螺纹结合部，在侧面形成有与第二流路的一侧相连通的第一通道，在下表面形成有与第一通道相连通的第二通道。
18.根据权利要求16所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述阀部件以能够进行直线移动的方式插入于安装槽的内表面，为了与座部件的下表面相紧贴而在上述阀部件的一侧形成有由倾斜面形成的紧贴部，在上述阀部件的侧面形成有用于使原料气体通过的第三通道，在上述阀部件的下表面形成有与第三通道相连通的第四通道。
19.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 还包括限流阀，上述限流阀安装于上述主阀体，并与上述第二流路相连通，在发生过流的情况下，上述限流阀阻断第二流路。
20.根据权利要求19所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述限流阀包括: 过滤器罩，其安装于主阀体，在上述过滤器罩的中央形成有与第二流路相连通的通道，并在通道的内表面安装有过滤器； 阀体，其安装于上述过滤器罩的一端，并在阀体形成有与通道相连通的通道； 阀部件，其以能够进行直线移动的方式配置于上述阀体的内表面，在发生过流的情况下，上述阀部件与阀体的一面相紧贴来堵塞通道； 弹簧，其配置于上述阀部件和阀体之间，并提供用于使阀部件维持开启状态的加压力；以及 阀螺母，其安装于上述阀体的一面，用于防止阀部件从阀体脱离。
21.根据权利要求20所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 上述过滤器使用呈圆筒形状的烧结过滤器。
22.根据权利要求20所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 在上述阀部件形成有横截面呈四边形形状的、原料气体流入的通道，在上述阀部件的一面形成有与阀体相紧贴来堵塞通道的紧贴面，在上述阀部件形成有在阀部件与阀体相紧贴的情况下原料气体通过的节流孔。
23.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 还包括泄压装置，上述泄压装置安装于上述主阀体，并与第六流路相连接，上述第六流路与高压容器相连通，在高压容器的温度在设定温度以上的情况下，上述泄压装置向外部排出高压容器内的压力。
24.根据权利要求23所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述泄压装置包括: 阀体，其安装于主阀体，并与第六流路相连通； 活塞，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体，用于堵塞第六流路；以及 玻璃泡，其设置于阀体的内部，在达到设定温度以上时破裂，而使活塞进行直线移动，来开放第六流路。
25.根据权利要求1所述的流体控制用阀组件，其特征在于， 还包括泄放阀，上述泄放阀安装于上述主阀体，并根据使用者的操作而向外部排出储存于高压容器的原料气体。
26.根据权利要求25所述的流体控制用阀组件，其特征在于，上述泄放阀包括: 阀体，其固定于主阀体，并设置在与高压容器相连接的第七流路； 阀部件，其以能够进行直线移动的方式配置于阀体内，并与形成在阀体的紧贴部(522)相紧贴来起到开闭作用； 螺母部件，其固定于阀体的内表面； 弹簧，其配置于螺母部件和阀部件之间，用于向阀部件提供弹力；以及 帽部件，其与第七流路的内表面螺纹紧固。
【文档编号】F16K37/00GK104321575SQ201380025976
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】李光镐 申请人:永都产业株式会社