用于燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀，并且更具体地，涉及用于控制冷却剂的温度以在最佳水平流到燃料电池组中从而保持燃料电池组运转稳定的阀。
【背景技术】
[0002]通常地，作为在燃料电池车辆中的主要动力供应装置的燃料电池组，是使用氧化剂(例如，空气中的氧)和反应剂(例如，作为燃料的氢)产生动力的装置。因为当冷却剂在最佳温度流入到电池组中时，燃料电池组稳定地提供最佳输出，保持冷却剂在最佳温度流入到电池组中是非常重要的。
[0003]燃料电池组通常在燃料电池系统的最初阶段产生少量的热。因此，当其温度低(例如，低于明确限定的值)时，冷却剂通过冷却剂控制阀沿电池组的环路流到泵并且进入电池组中。因为经过一段时间由电池组产生的热的量增加并且冷却剂的温度增加，冷却剂控制阀适当地关闭旁路使得冷却剂能通过另一个环路从电池组流到泵，然后连续地穿过散热器和冷却剂控制阀，并且然后返回到电池组中。
[0004]考虑到在燃料电池车辆中的电池组的入口处的冷却剂需要的温度是大约65°C，冷却剂控制阀能响应于与电池组的入口温度相关联的信号而合适地控制允许穿过每个环路的量，并且允许冷却剂在不受外部环境影响的情况下以恒定的温度流入电池组中。
[0005]在现有技术中已经提出了多种装备有冷却剂控制阀的燃料电池系统，例如，在韩国专利申请公开第10-2013-0061445号、韩国专利申请公开第10-2012-0032345号以及韩国专利申请公开第10-2009-0058095号中。
[0006]图4是示出了在现有技术的燃料电池车辆中的用于燃料电池组的冷却剂控制阀的示意图。如图4中示出的，冷却剂控制阀包括:主体壳体11，该主体壳体具有分别连接至燃料电池组、泵、以及散热器的端口 10a、10b以及1c ;活塞12与活塞轴13，该活塞与活塞轴布置在主体壳体11中并且选择性地开启/闭合端口 10a、10b以及1c ;致动器(未示出)，该致动器布置在致动器壳体14中在活塞12的一侧，并且用于致动活塞12 ;以及控制器15，该控制器用于控制致动器的操作。
[0007]活塞12被从致动器通过活塞轴13传送的操作力旋转，并且以类似于现有技术的操作方式而被操作。因而，没有提供其操作的详细说明。
[0008]图5和图6是示出了用于密封在现有技术的燃料电池车辆中的用于燃料电池组的冷却剂控制阀的活塞轴的零件的立体图和横截面图。如图5和图6中示出的，开孔16形成在致动器壳体14中，活塞轴布置成穿过该开孔，并且密封件17、密封垫圈18以及扣环19依序围绕在开孔16中的活塞轴13布置，使得活塞轴被组装的部分密封。具体地，使用由密封件17内部的张紧弹簧20向内推动的轴密封部分21，密封件17密封了与活塞轴13的周围表面紧密接触的部分。
[0009]在多数燃料电池车辆中的用于电池组的冷却剂控制阀中，为了防止水流到致动器控制器中，密封活塞轴是非常重要的。这是因为在车辆经常操作的条件(例如，极冷、极热以及剧烈震动等)下密封直接与部件的耐久性相关。
[0010]然而，由于当车辆在运动中时产生的这些极端的条件，在大约三到六个月的使用中，现有技术的活塞轴的密封在围绕轴的漏水方面是有问题的。例如，由于在内部中流动的水汽穿过活塞轴与密封件的接触部分，水围绕活塞轴渗漏。此外，由于在致动器控制器中的所述水汽，产生凝水。因此，存在改正这些问题的必要。
[0011]因此，现有技术的活塞轴的密封的缺点如下。第一，密封件的密封表面由聚四氟乙烯(PTFE)制成，因此其对于长时间的热和冷是易受损的。第二，由于震动，活塞轴对于漏水是易受损的。这是因为由于塑料的特性而恢复能力低。第三，由于当施加压力时磨损的增力口，密封能力降低，因此有穿过该密封的漏水。第四，因为当前的轴由用于密封活塞轴所需要的许多零件(例如，密封件、密封垫圈、扣环等)组成，所以当前的轴制造成本高。
[0012]在本【背景技术】部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的【背景技术】的理解，并且因此可能包含没有在该国家中对于本领域的普通技术人员已经形成已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0013]本发明试图提供一种用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀，通过实施能够完成完全密封的新型的密封，该冷却剂控制阀能防止漏水并且改善耐久性的可靠性，在该新型的密封中通过改变用于密封活塞轴的密封件的结构和形状而使活塞轴上的摩擦力最小化。
[0014]此外，本发明提供一种用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀，该冷却剂控制阀通过零件数量的减少以及结构的简化而能够减少制造成本。这通过去除次要的零件同时提供了适当的密封来完成。
[0015]为了实现该目的，通过本发明提供的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀具有下列特征。
[0016]用于燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀包括:选择性地开启主体壳体的端口的活塞与活塞轴，主体壳体的端口分别连接至燃料电池组、泵以及散热器。密封件围绕活塞轴布置并且在致动器壳体的开孔中，穿过该开孔布置有活塞轴，并且具有侧敞口的空间被限定在密封件内部，使得通过在该空间中流动的冷却剂的压力能将与活塞轴紧密接触的轴密封部分按压到活塞轴。
[0017]金属插入件可插入密封件的空间的内壁外侧，并且以与轴密封部分的后部紧密接触的方式弹性地支撑轴密封部分的张紧弹簧也可布置在密封件的空间的内壁上。
[0018]防尘唇构被造成用于防止外部异物流入内部并与活塞轴的周围表面紧密接触，防尘唇可沿密封件的内侧的轴密封部分的侧部形成。
[0019]优选地，密封件可由具有增加的耐久性和优良的耐热性与耐冷性的氟橡胶(FKM)制成。
[0020]由本发明提供的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀具有下列优势。首先，使用改善密封件安装结构的技术，有可能增加冷却剂控制阀的耐久性的可靠性。例如，密封件的表面的恢复力高，以抵抗车辆的震动，使得密封件是足够坚固以抵抗由于轴的摇动和震动或外部震动而产生的漏水。
[0021]此外，通过用FKM替换密封件的材料，改善了由于磨损的漏水并且足够坚固以抵抗极端的环境条件(极冷和极热)。
[0022]此外，在现有密封的特性中，大量生产是困难的，因为由于由产品的机加工变化引起的质量上的变差，需要全尺寸测量，然而在本发明密封的特性中，因为在质量上几乎没有变差并且显著地低的漏水的可能性，大量生产是可能的。
[0023]第二,开始密封组件结构的本地生产(home product1n,家庭生产)以及用结构的简化而降低制造成本是可能的。例如，由于能去除次要零件(例如用于安装密封件的密封垫圈和扣环)，能够降低制造成本。
[0024]换言之，在现有密封特性中，因为在适配过程中由于PTFE的低弹性，密封件可能变得分离，所以需要辅助零件(例如，密封垫圈和扣环)，但是根据本发明的密封特性，在适配过程中由于FKM的高弹性，密封件牢固地固定，使得能够去除辅助零件(例如，密封垫圈和扣环)。
[0025]本发明上述的和其他的特征将在下文描述。
【附图说明】
[0026]参考附图示出的本发明的特定示例性实施方式，本发明的上述和其他的特征现将详细的描述，下文给出这些特定示例性实施方式只为了说明，并且因此并不限制本发明，并且在附图中:
[0027]图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的致动器壳体和密封件的立体图，该致动器壳体和密封件用于密封用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀的活塞轴；
[0028]图2是示出了在根据本发明的示例性实施方式的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀中的密封件的立体图；
[0029]图3是示出了在根据本发明的示例性实施方式的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀中的密封件的密封操作的横截面图；
[0030]图4是示出了现有技术的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀的不意图；
[0031]图5是示出了用于密封现有技术的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀的活塞轴的零件的立体图；以及
[0032]图6是示出了现有技术的用于在燃料电池车辆中的燃料电池组的冷却剂控制阀中的密封件的立体图和横截面图。
[0033]12:活塞13:活塞轴
[0034]14:致动器壳体16:开孔
[0035]17:密封件 18:密封垫圈<