用于燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥，并且更具體地，涉及用于控制冷卻劑的溫度以在最佳水平流到燃料電池組中從而保持燃料電池組運轉穩定的閥。
【背景技術】
[0002]通常地，作為在燃料電池車輛中的主要動力供應裝置的燃料電池組，是使用氧化劑(例如，空氣中的氧)和反應劑(例如，作為燃料的氫)產生動力的裝置。因為當冷卻劑在最佳溫度流入到電池組中時，燃料電池組穩定地提供最佳輸出，保持冷卻劑在最佳溫度流入到電池組中是非常重要的。
[0003]燃料電池組通常在燃料電池系統的最初階段產生少量的熱。因此，當其溫度低(例如，低于明確限定的值)時，冷卻劑通過冷卻劑控制閥沿電池組的環路流到泵并且進入電池組中。因為經過一段時間由電池組產生的熱的量增加并且冷卻劑的溫度增加，冷卻劑控制閥適當地關閉旁路使得冷卻劑能通過另一個環路從電池組流到泵，然后連續地穿過散熱器和冷卻劑控制閥，并且然后返回到電池組中。
[0004]考慮到在燃料電池車輛中的電池組的入口處的冷卻劑需要的溫度是大約65°C，冷卻劑控制閥能響應于與電池組的入口溫度相關聯的信號而合適地控制允許穿過每個環路的量，并且允許冷卻劑在不受外部環境影響的情況下以恒定的溫度流入電池組中。
[0005]在現有技術中已經提出了多種裝備有冷卻劑控制閥的燃料電池系統，例如，在韓國專利申請公開第10-號、韓國專利申請公開第10-號以及韓國專利申請公開第10-號中。
[0006]圖4是示出了在現有技術的燃料電池車輛中的用于燃料電池組的冷卻劑控制閥的示意圖。如圖4中示出的，冷卻劑控制閥包括:主體殼體11，該主體殼體具有分別連接至燃料電池組、泵、以及散熱器的端口 10a、10b以及1c ;活塞12與活塞軸13，該活塞與活塞軸布置在主體殼體11中并且選擇性地開啟/閉合端口 10a、10b以及1c ;致動器(未示出)，該致動器布置在致動器殼體14中在活塞12的一側，并且用于致動活塞12 ;以及控制器15，該控制器用于控制致動器的操作。
[0007]活塞12被從致動器通過活塞軸13傳送的操作力旋轉，并且以類似于現有技術的操作方式而被操作。因而，沒有提供其操作的詳細說明。
[0008]圖5和圖6是示出了用于密封在現有技術的燃料電池車輛中的用于燃料電池組的冷卻劑控制閥的活塞軸的零件的立體圖和橫截面圖。如圖5和圖6中示出的，開孔16形成在致動器殼體14中，活塞軸布置成穿過該開孔，并且密封件17、密封墊圈18以及扣環19依序圍繞在開孔16中的活塞軸13布置，使得活塞軸被組裝的部分密封。具體地，使用由密封件17內部的張緊彈簧20向內推動的軸密封部分21，密封件17密封了與活塞軸13的周圍表面緊密接觸的部分。
[0009]在多數燃料電池車輛中的用于電池組的冷卻劑控制閥中，為了防止水流到致動器控制器中，密封活塞軸是非常重要的。這是因為在車輛經常操作的條件(例如，極冷、極熱以及劇烈震動等)下密封直接與部件的耐久性相關。
[0010]然而，由于當車輛在運動中時產生的這些極端的條件，在大約三到六個月的使用中，現有技術的活塞軸的密封在圍繞軸的漏水方面是有問題的。例如，由于在內部中流動的水汽穿過活塞軸與密封件的接觸部分，水圍繞活塞軸滲漏。此外，由于在致動器控制器中的所述水汽，產生凝水。因此，存在改正這些問題的必要。
[0011]因此，現有技術的活塞軸的密封的缺點如下。第一，密封件的密封表面由聚四氟乙烯(PTFE)制成，因此其對于長時間的熱和冷是易受損的。第二，由于震動，活塞軸對于漏水是易受損的。這是因為由于塑料的特性而恢復能力低。第三，由于當施加壓力時磨損的增力口，密封能力降低，因此有穿過該密封的漏水。第四，因為當前的軸由用于密封活塞軸所需要的許多零件(例如，密封件、密封墊圈、扣環等)組成，所以當前的軸制造成本高。
[0012]在本【背景技術】部分中公開的上述信息僅用于增強對本發明的【背景技術】的理解，并且因此可能包含沒有在該國家中對于本領域的普通技術人員已經形成已知的現有技術的信息。

【發明內容】

[0013]本發明試圖提供一種用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥，通過實施能夠完成完全密封的新型的密封，該冷卻劑控制閥能防止漏水并且改善耐久性的可靠性，在該新型的密封中通過改變用于密封活塞軸的密封件的結構和形狀而使活塞軸上的摩擦力最小化。
[0014]此外，本發明提供一種用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥，該冷卻劑控制閥通過零件數量的減少以及結構的簡化而能夠減少制造成本。這通過去除次要的零件同時提供了適當的密封來完成。
[0015]為了實現該目的，通過本發明提供的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥具有下列特征。
[0016]用于燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥包括:選擇性地開啟主體殼體的端口的活塞與活塞軸，主體殼體的端口分別連接至燃料電池組、泵以及散熱器。密封件圍繞活塞軸布置并且在致動器殼體的開孔中，穿過該開孔布置有活塞軸，并且具有側敞口的空間被限定在密封件內部，使得通過在該空間中流動的冷卻劑的壓力能將與活塞軸緊密接觸的軸密封部分按壓到活塞軸。
[0017]金屬插入件可插入密封件的空間的內壁外側，并且以與軸密封部分的后部緊密接觸的方式彈性地支撐軸密封部分的張緊彈簧也可布置在密封件的空間的內壁上。
[0018]防塵唇構被造成用于防止外部異物流入內部并與活塞軸的周圍表面緊密接觸，防塵唇可沿密封件的內側的軸密封部分的側部形成。
[0019]優選地，密封件可由具有增加的耐久性和優良的耐熱性與耐冷性的氟橡膠(FKM)制成。
[0020]由本發明提供的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥具有下列優勢。首先，使用改善密封件安裝結構的技術，有可能增加冷卻劑控制閥的耐久性的可靠性。例如，密封件的表面的恢復力高，以抵抗車輛的震動，使得密封件是足夠堅固以抵抗由于軸的搖動和震動或外部震動而產生的漏水。
[0021]此外，通過用FKM替換密封件的材料，改善了由于磨損的漏水并且足夠堅固以抵抗極端的環境條件(極冷和極熱)。
[0022]此外，在現有密封的特性中，大量生產是困難的，因為由于由產品的機加工變化引起的質量上的變差，需要全尺寸測量，然而在本發明密封的特性中，因為在質量上幾乎沒有變差并且顯著地低的漏水的可能性，大量生產是可能的。
[0023]第二,開始密封組件結構的本地生產(home product1n,家庭生產)以及用結構的簡化而降低制造成本是可能的。例如，由于能去除次要零件(例如用于安裝密封件的密封墊圈和扣環)，能夠降低制造成本。
[0024]換言之，在現有密封特性中，因為在適配過程中由于PTFE的低彈性，密封件可能變得分離，所以需要輔助零件(例如，密封墊圈和扣環)，但是根據本發明的密封特性，在適配過程中由于FKM的高彈性，密封件牢固地固定，使得能夠去除輔助零件(例如，密封墊圈和扣環)。
[0025]本發明上述的和其他的特征將在下文描述。
【附圖說明】
[0026]參考附圖示出的本發明的特定示例性實施方式，本發明的上述和其他的特征現將詳細的描述，下文給出這些特定示例性實施方式只為了說明，并且因此并不限制本發明，并且在附圖中:
[0027]圖1是示出了根據本發明的示例性實施方式的致動器殼體和密封件的立體圖，該致動器殼體和密封件用于密封用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥的活塞軸；
[0028]圖2是示出了在根據本發明的示例性實施方式的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥中的密封件的立體圖；
[0029]圖3是示出了在根據本發明的示例性實施方式的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥中的密封件的密封操作的橫截面圖；
[0030]圖4是示出了現有技術的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥的不意圖；
[0031]圖5是示出了用于密封現有技術的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥的活塞軸的零件的立體圖；以及
[0032]圖6是示出了現有技術的用于在燃料電池車輛中的燃料電池組的冷卻劑控制閥中的密封件的立體圖和橫截面圖。
[0033]12:活塞13:活塞軸
[0034]14:致動器殼體16:開孔
[0035]17:密封件 18:密封墊圈<