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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定的閥。
【背景技術(shù)】
[0002]通常地，作為在燃料電池車輛中的主要?jiǎng)恿?yīng)裝置的燃料電池組，是使用氧化劑(例如，空氣中的氧)和反應(yīng)劑(例如，作為燃料的氫)產(chǎn)生動(dòng)力的裝置。因?yàn)楫?dāng)冷卻劑在最佳溫度流入到電池組中時(shí)，燃料電池組穩(wěn)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(tǒng)的最初階段產(chǎn)生少量的熱。因此，當(dāng)其溫度低(例如，低于明確限定的值)時(shí)，冷卻劑通過冷卻劑控制閥沿電池組的環(huán)路流到泵并且進(jìn)入電池組中。因?yàn)榻?jīng)過一段時(shí)間由電池組產(chǎn)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(dāng)?shù)仃P(guān)閉旁路使得冷卻劑能通過另一個(gè)環(huán)路從電池組流到泵，然后連續(xù)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(yīng)于與電池組的入口溫度相關(guān)聯(lián)的信號(hào)而合適地控制允許穿過每個(gè)環(huán)路的量，并且允許冷卻劑在不受外部環(huán)境影響的情況下以恒定的溫度流入電池組中。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多種裝備有冷卻劑控制閥的燃料電池系統(tǒng)，例如，在韓國專利申請(qǐng)公開第10-2013-0061445號(hào)、韓國專利申請(qǐng)公開第10-2012-0032345號(hào)以及韓國專利申請(qǐng)公開第10-2009-0058095號(hào)中。
[0006]圖4是示出了在現(xiàn)有技術(shù)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(dòng)器(未示出)，該致動(dòng)器布置在致動(dòng)器殼體14中在活塞12的一側(cè)，并且用于致動(dòng)活塞12 ;以及控制器15，該控制器用于控制致動(dòng)器的操作。
[0007]活塞12被從致動(dòng)器通過活塞軸13傳送的操作力旋轉(zhuǎn)，并且以類似于現(xiàn)有技術(shù)的操作方式而被操作。因而，沒有提供其操作的詳細(xì)說明。
[0008]圖5和圖6是示出了用于密封在現(xiàn)有技術(shù)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(dòng)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(huán)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(nèi)部的張緊彈簧20向內(nèi)推動(dòng)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(shù)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(dòng)器控制器中，密封活塞軸是非常重要的。這是因?yàn)樵谲囕v經(jīng)常操作的條件(例如，極冷、極熱以及劇烈震動(dòng)等)下密封直接與部件的耐久性相關(guān)。
[0010]然而，由于當(dāng)車輛在運(yùn)動(dòng)中時(shí)產(chǎn)生的這些極端的條件，在大約三到六個(gè)月的使用中，現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)部中流動(dòng)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(dòng)器控制器中的所述水汽，產(chǎn)生凝水。因此，存在改正這些問題的必要。
[0011]因此，現(xiàn)有技術(shù)的活塞軸的密封的缺點(diǎn)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(duì)于長時(shí)間的熱和冷是易受損的。第二，由于震動(dòng)，活塞軸對(duì)于漏水是易受損的。這是因?yàn)橛捎谒芰系奶匦远謴?fù)能力低。第三，由于當(dāng)施加壓力時(shí)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?yàn)楫?dāng)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(huán)等)組成，所以當(dāng)前的軸制造成本高。
[0012]在本【背景技術(shù)】部分中公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】的理解，并且因此可能包含沒有在該國家中對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已經(jīng)形成已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)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(shí)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(jié)構(gòu)和形狀而使活塞軸上的摩擦力最小化。
[0014]此外，本發(fā)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(shù)量的減少以及結(jié)構(gòu)的簡化而能夠減少制造成本。這通過去除次要的零件同時(shí)提供了適當(dāng)?shù)拿芊鈦硗瓿伞?br>[0015]為了實(shí)現(xiàn)該目的，通過本發(fā)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(dòng)器殼體的開孔中，穿過該開孔布置有活塞軸，并且具有側(cè)敞口的空間被限定在密封件內(nèi)部，使得通過在該空間中流動(dòng)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(nèi)壁外側(cè)，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(nèi)壁上。
[0018]防塵唇構(gòu)被造成用于防止外部異物流入內(nèi)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(nèi)側(cè)的軸密封部分的側(cè)部形成。
[0019]優(yōu)選地，密封件可由具有增加的耐久性和優(yōu)良的耐熱性與耐冷性的氟橡膠(FKM)制成。
[0020]由本發(fā)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(yōu)勢(shì)。首先，使用改善密封件安裝結(jié)構(gòu)的技術(shù)，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(fù)力高，以抵抗車輛的震動(dòng)，使得密封件是足夠堅(jiān)固以抵抗由于軸的搖動(dòng)和震動(dòng)或外部震動(dòng)而產(chǎn)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(jiān)固以抵抗極端的環(huán)境條件(極冷和極熱)。
[0022]此外，在現(xiàn)有密封的特性中，大量生產(chǎn)是困難的，因?yàn)橛捎谟僧a(chǎn)品的機(jī)加工變化引起的質(zhì)量上的變差，需要全尺寸測(cè)量，然而在本發(fā)明密封的特性中，因?yàn)樵谫|(zhì)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(chǎn)是可能的。
[0023]第二,開始密封組件結(jié)構(gòu)的本地生產(chǎn)(home product1n,家庭生產(chǎn))以及用結(jié)構(gòu)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(huán))，能夠降低制造成本。
[0024]換言之，在現(xiàn)有密封特性中，因?yàn)樵谶m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(huán))，但是根據(jù)本發(fā)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(huán))。
[0025]本發(fā)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(fā)明的特定示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的上述和其他的特征現(xiàn)將詳細(xì)的描述，下文給出這些特定示例性實(shí)施方式只為了說明，并且因此并不限制本發(fā)明，并且在附圖中:
[0027]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的致動(dòng)器殼體和密封件的立體圖，該致動(dòng)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(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)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(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)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(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(dòng)器殼體16:開孔
[0035]17:密封件 18:密封墊圈<