KR100624196B1 - A humidity regulator of the fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지의 습도 조절 장치에 관한 것으로 특히, 연료전지에 공급되는 연료의 유량을 조절하면서 가습기 내부의 온도를 유지한 상태로 가습기 내부의 연료의 압력을 조절하여 연료의 습도를 조절할 수 있게 한 연료전지의 습도 조절 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a humidity control device of a fuel cell, and in particular, to control the humidity of the fuel inside the humidifier while maintaining the temperature inside the humidifier while controlling the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell. It relates to a humidity control device of a fuel cell.

이러한 본 발명은 연료전지에 공급되는 수소 연료의 습도를 조절하는 수소 습도조절장치와, 공기의 습도를 조절하는 공기 습도 조절 장치로 이루어지며, 상기 각 습도조절장치는 공급되는 수소 또는 공기의 유량을 조절하는 유량조절밸브와 ; 증류수펌프에 의해 내부에 공급된 증류수가 기화되고 기화된 수분과 수소 또는 공기를 혼합하는 가습기와 ; 상기 가습기 내의 온도를 검출하는 온도센서에 의해 검지된 온도에 따라 제어되어 가습기를 가열하는 히터와 ; 가습기 내의 수소 및 공기의 압력을 감지하는 압력센서와 ; 연료전지로 공급되는 수소 또는 공기의 습도를 조절하기 위하여 배출하는 수소 및 공기의 양에 의하여 가습기 내의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 ; 연료전지로 공급되는 수소 또는 공기의 습도를 감지하는 습도센서를 포함하여 구성된다. The present invention comprises a hydrogen humidity control device for adjusting the humidity of the hydrogen fuel supplied to the fuel cell, and an air humidity control device for controlling the humidity of the air, each of the humidity control device is a flow rate of the hydrogen or air supplied A flow control valve for regulating; A humidifier for evaporating distilled water supplied therein by a distilled water pump and mixing the vaporized water with hydrogen or air; A heater controlled according to a temperature detected by a temperature sensor detecting a temperature in the humidifier to heat the humidifier; A pressure sensor for sensing pressure of hydrogen and air in the humidifier; A pressure regulating valve for regulating the pressure in the humidifier by the amount of hydrogen and air discharged to regulate the humidity of hydrogen or air supplied to the fuel cell; It comprises a humidity sensor for sensing the humidity of the hydrogen or air supplied to the fuel cell.

연료전지, 수소, 압력, 습도Fuel cell, hydrogen, pressure, humidity

Description

연료전지의 습도 조절 장치{A humidity regulator of the fuel cell} A humidity regulator of the fuel cell             

도 1은 본 발명에 따른 습도 조절 장치 중 수소공급장치를 상세하게 도시한 블록도이고, 1 is a block diagram showing in detail the hydrogen supply apparatus of the humidity control apparatus according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 습도 조절 장치 중 공기공급장치를 상세하게 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing in detail the air supply apparatus of the humidity control apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 수소 습도조절장치 200 : 공기 습도조절장치100: hydrogen humidity control device 200: air humidity control device

110 : 수소탱크 210 : 공기탱크 110: hydrogen tank 210: air tank

111, 211 : 유량조절밸브 120, 220 : 온도센서111, 211: flow control valve 120, 220: temperature sensor

130, 230 : 가습기 131, 231 : 히터130, 230: humidifier 131, 231: heater

132, 232 : 드레인밸브 133, 233 : 매쉬망132, 232: drain valve 133, 233: mesh net

140, 240 : 증류수탱크 141, 241 : 증류수펌프140, 240: distilled water tank 141, 241: distilled water pump

150 , 250 : 압력센서 160, 260 : 릴리프밸브150, 250: Pressure sensor 160, 260: Relief valve

170, 270 : 압력조절밸브 180, 280 : 습도센서170, 270: pressure regulating valve 180, 280: humidity sensor

300 : 연료전지300: fuel cell

본 발명은 연료전지의 습도 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지에 공급되는 연료 및 공기의 유량을 조절하면서 가습기 내부의 온도를 유지하면서도 가습기 내부의 연료 및 공기의 압력을 압력조절밸브를 이용하여 조절함으로써 연료전지에 공급되는 연료 및 공기의 습도를 보다 용이하고 미세하게 조절할 수 있게 한 연료전지의 습도 조절 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a humidity control device of a fuel cell, and more particularly, to control the flow rate of fuel and air supplied to the fuel cell while maintaining the temperature inside the humidifier while maintaining the temperature inside the humidifier. The present invention relates to a humidity control device for a fuel cell, which makes it easier and finely to control the humidity of fuel and air supplied to a fuel cell by controlling the use thereof.

전기, 전자 기술을 비롯한 과학 기술의 발달에 따라 많은 종류의 에너지원이 개발되어 사용되고 있다. 특히, 에너지의 사용은 매년 그 수요가 급증하고 있으며, 이러한 에너지를 생산시키기 위한 방법으로는 화석연료, 원자력, 수력, 풍력 등 이용한 에너지 생산수단이 이용되고 있다. 그러나, 화석연료를 태움으로서 생기는 배기가스에 의한 환경오염문제와 화석연료 고갈에 의한 에너지 위기 등에 대처하기 위하여 무공해 대체에너지개발을 위한 노력이 전 세계적으로 진행되고 있다. Many kinds of energy sources have been developed and used according to the development of science and technology including electric and electronic technologies. In particular, the demand for energy is rapidly increasing every year, and as a method for producing such energy, energy production means such as fossil fuel, nuclear power, hydropower, and wind power are used. However, in order to cope with the environmental pollution caused by the burning of fossil fuels and the energy crisis caused by the depletion of fossil fuels, efforts have been made worldwide to develop alternative pollution-free energy.

대체에너지로서의 수소 연료의 사용은 무공해 대체에너지로서 지구상에 존재하는 무한한 자원의 활용으로서 그 의미가 있으며, 수소 연료를 사용하는 연료전지는 수소에너지 응용기술의 핵심으로 수소 연료로부터 전기를 직접 생산하는 개념으로서 전기자동차, 가정용, 발전용 등에 사용될 수 있는 대체 발전수단으로, 수소 가스와 공기를 연료로 공급하고, 한 쌍의 전극 사이에서 전기화학반응에 의하여 발전하는 수단이다. The use of hydrogen fuel as alternative energy is meaningful as the utilization of unlimited resources existing on the earth as pollution-free energy. The fuel cell using hydrogen fuel is the core of hydrogen energy application technology. The concept of producing electricity directly from hydrogen fuel. As an alternative power generation means that can be used for electric vehicles, households, power generation, etc., it is a means for supplying hydrogen gas and air as fuel and generating electricity by electrochemical reaction between a pair of electrodes.

상기 연료전지는 수소 연료를 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 수소 연료가 공급되면 촉매를 통하여 수소로부터 전자가 분리되고 수소이온은 전해질막을 통하여 그리고 전자는 외부도선을 통하여 이동한 후 전해질막의 반대편에 연료로서 공급된 공기 중의 산소와 결합하여 물이 생성된다. 상기 전해질막을 통하여 수소이온이 쉽게 통과할 수 있도록 하기 위하여 공급되는 수소 및 공기의 수분의 조절은 필수적이며 따라서, 연료전지의 수소 및 공기 공급장치에는 공급해주는 수소 및 공기의 습도 조절을 위한 가습기가 필수적으로 구성되어 있다. The fuel cell is a device that directly converts hydrogen fuel into electrochemically and directly into electrical energy. When hydrogen fuel is supplied, electrons are separated from hydrogen through a catalyst, hydrogen ions are transferred through the electrolyte membrane, and electrons are moved through the external conductor. Water is produced by combining with oxygen in the air supplied as fuel on the other side. In order to easily pass hydrogen ions through the electrolyte membrane, it is essential to control the moisture of hydrogen and air to be supplied. Therefore, a humidifier for controlling humidity of hydrogen and air to supply hydrogen and air to the fuel cell is essential. It consists of.

종래의 가습기는 버블형 가습기로서 증류수통 속에 증류수 아래쪽 수중으로 수소 및 공기를 공급하면 공급된 수소 및 공기가 버블형태로서 증류수 위쪽으로 올라오면서 가습되면서 나오게 되는데 증류수통의 위쪽부분에서 가습기 내부 온도와 압력에 따라 습도가 결정된다. 이러한 가습기는 수소 및 공기 공급장치 라인에 설치되어 있으며, 가습기의 내부 온도를 가열장치에 의하여 조절함으로서 상대습도를 조절하여 수소 및 공기의 습도를 미세 조정한다. The conventional humidifier is a bubble type humidifier, and when hydrogen and air are supplied to the bottom of the distilled water into the distilled water tank, the supplied hydrogen and air rises upward as the bubble rises above the distilled water. Humidity is determined accordingly. The humidifier is installed in the hydrogen and air supply line, and finely adjusts the humidity of the hydrogen and air by controlling the relative humidity by controlling the internal temperature of the humidifier by the heating device.

그러나 이러한 종래 방법의 습도 조절 방법 즉, 온도를 조절함에 의하여 상대습도를 조절함으로써 수소 및 공기의 습도를 조절하는 방법은 외부의 열원으로 가습기 내부의 온도를 조절하여 기화되는 수분의 양을 조절하여야 함으로 그 조절 속도가 느리기 때문에 이에 따라 상대습도의 조절이 어려운 단점이 있었다. However, the humidity control method of the conventional method, that is, the method of controlling the humidity of hydrogen and air by controlling the relative humidity by controlling the temperature, the external heat source to control the amount of evaporated moisture by controlling the temperature inside the humidifier. As a result of the slow adjustment speed, it was difficult to control the relative humidity.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 도출된 것으로서 가습기로부터 배출되는 관로에 압력조절밸브를 설치하여 가습기내의 압력을 조절함으로서 습도를 보다 신속하고 정확하게 조절 할 수 있게 한 연료전지의 습도 조절 장치를 제공하는데 목적이 있다.
The present invention is derived to improve the various problems as described above, the humidity of the fuel cell to adjust the pressure in the humidifier by installing a pressure control valve in the pipeline discharged from the humidifier to control the humidity more quickly and accurately It is an object to provide an adjustment device.

상기와 같은 본 발명의 목적은 수소를 연료로 하는 연료전지의 습도 조절 장치에 있어서, 연료전지에 공급되는 수소 연료의 습도를 조절하는 수소 습도조절장치와, 공기의 습도를 조절하는 공기 습도 조절 장치로 이루어지며, 상기 각 습도조절장치는 An object of the present invention as described above in the humidity control device of a fuel cell using hydrogen as a fuel, a hydrogen humidity control device for adjusting the humidity of the hydrogen fuel supplied to the fuel cell, air humidity control device for adjusting the humidity of the air The humidity control device is made of

공급되는 수소 또는 공기의 양을 조절하는 유량조절밸브와 ; 증류수펌프에 의해 내부에 공급된 증류수가 기화되고 기화된 수분과 수소 또는 공기가 혼합하는 가습기와 ; 상기 가습기 내의 온도를 검출하는 온도센서에 의해 검지된 온도에 따라 제어되어 가습기를 가열하는 히터와 ; 가습기 내의 압력을 감지하는 압력센서에 의해 감지된 압력에 따라 배출하는 수소 및 공기의 양에 의하여 가습기 내의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 ; 연료전지로 공급되는 수소 또는 공기의 습도를 감지하는 습도센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연료전지의 습도 조절 장치에 의해 이루어진다.A flow regulating valve for controlling the amount of hydrogen or air supplied; A humidifier in which distilled water supplied therein by a distilled water pump is vaporized and mixed with vaporized water and hydrogen or air; A heater controlled according to a temperature detected by a temperature sensor detecting a temperature in the humidifier to heat the humidifier; A pressure regulating valve for adjusting the pressure in the humidifier by the amount of hydrogen and air discharged according to the pressure sensed by the pressure sensor for detecting the pressure in the humidifier; It is made by the humidity control device of the fuel cell, characterized in that it comprises a humidity sensor for sensing the humidity of hydrogen or air supplied to the fuel cell.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 연료전지의 습도 조절 장치의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the humidity control apparatus for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 습도 조절 장치 중 수소공급장치를 상세하게 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 습도 조절 장치 중 공기공급장치를 상세하게 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing in detail the hydrogen supply apparatus of the humidity control apparatus according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing in detail the air supply apparatus of the humidity control apparatus according to the present invention.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지의 습도 조절 장치는 연료전지의 원료인 수조의 습도를 조절하기 위한 수소 습도조절장치(100)와 공기의 습도를 조절하기 위한 공기 습도조절장치(200)로 구성된다. As shown, the humidity control device of the fuel cell according to the present invention includes a hydrogen humidity control device 100 for controlling the humidity of the water tank which is a raw material of the fuel cell, and an air humidity control device 200 for controlling the humidity of the air. It is composed.

상기 각각의 습도조절장치(100, 200)는 습도가 조절되는 대상만이 다를 뿐 전체적인 구조에 있어서 동일함으로 이하, 수소 습도조절장치(100)를 그 예로 설명한다. Each of the humidity control devices (100, 200) is the same in the overall structure, but only the subject to which the humidity is controlled will be described below, the hydrogen humidity control device 100 as an example.

수소 습도조절장치(100)는 수소가 저장되는 고압의 수소탱크(110)로부터 배출되어 후속되는 습도조절수단들로 전송되는 배관에 설치되어 수소의 이송량을 조절하기 위한 유량조절밸브(111)와, 상기 유량조절밸브(111)를 통해 그 양이 조절된 수소를 공급받아 수분을 제공하는 가습기(130)를 포함하여 구성된다. Hydrogen humidity control device 100 is installed in the pipe is discharged from the high pressure hydrogen tank 110 in which hydrogen is stored and sent to the subsequent humidity control means flow rate control valve 111 for adjusting the transfer amount of hydrogen, It is configured to include a humidifier 130 for supplying the moisture is supplied through the amount of the hydrogen is adjusted through the flow control valve 111.

상기 가습기(130)는 도 1에 도시한 바와 같이, 그 내부의 하부에는 순수한 물 즉, 증류수가 저장되고, 저장된 증류수는 가열되는 온도와 그 가습기 내부의 압력에 맞추어 미세한 수증기로 기화한다.As shown in FIG. 1, the humidifier 130 stores pure water, that is, distilled water, in the lower part of the inside thereof, and the stored distilled water is vaporized with fine steam according to the temperature of heating and the pressure inside the humidifier.

상기 가습기(130)와 수소탱크(110) 사이에 연결된 배관의 단부 즉, 가습기(130)에 연통된 배관의 단부는 도 1에 도시한 바와 같이, 가습기(130)에 저장된 증류수에 묻히도록 길게 연장하여 설치되어 수소가 증류수 아래쪽 수중에 공급되고 증류수를 통과하며 상부로 버블형태로 상승하면서 수분을 함유할 수 있게 하였다. As shown in FIG. 1, the end of the pipe connected between the humidifier 130 and the hydrogen tank 110, that is, the end of the pipe communicating with the humidifier 130, is extended to be buried in the distilled water stored in the humidifier 130. Hydrogen is supplied into the lower water of the distilled water, passes through the distilled water, and rises in a bubble form to the top to contain water.

또한, 상기 가습기(130)의 내부로 연장된 배관은 공급되는 가스에 열이 용이하게 전달되게 하기 위해 외주면에 다수의 흡열판이 형성된 헬리컬 튜브를 사용한다. In addition, the pipe extending into the humidifier 130 uses a helical tube having a plurality of heat absorbing plates formed on the outer circumferential surface in order to easily transfer heat to the supplied gas.

상기 가습기(130)의 내부 상부에는 증발된 수분 중에 포함된 물방울을 걸러내지 위한 매쉬망(133)이 설치되어 있으며, 내부의 온도를 감지하기 위한 온도센서(120)가 설치되어 있다. A mesh net 133 for filtering the water droplets contained in the evaporated water is installed at the upper portion of the humidifier 130, and a temperature sensor 120 is installed to detect the internal temperature.

상기 가습기(130)의 외주면을 감싸고 히터(131)가 설치되어 있으며, 상기 히터(131)는 상기 온도센서(120)에서 감지된 온도에 따라 그 구동이 제어된다. The heater 131 is wrapped around the outer circumferential surface of the humidifier 130, and the driving of the heater 131 is controlled according to the temperature sensed by the temperature sensor 120.

또한, 상기 가습기(130)의 하단에는 가습기를 구동시키지 않을 때 내부의 증류수를 배출시키기 위한 드레인밸브(132)가 설치되어 있으며, 그 내부에 공급되는 증류수는 가습기(130)의 하단에 연통되게 설치된 증류수 펌프(141)를 구동시킴에 의해 증류수 탱크(140)의 증류수를 공급한다. In addition, the lower end of the humidifier 130 is provided with a drain valve 132 for discharging the distilled water when the humidifier is not driven, the distilled water supplied therein is installed in communication with the lower end of the humidifier (130). The distilled water pump 141 is driven to supply distilled water from the distilled water tank 140.

상기 증류수 펌프(141)의 구동을 제어하기 위한 수단 즉, 가습기(130)의 내부에 공급되는 증류수의 수위를 조절하기 위한 수단으로 수위조절스위치(142)가 설치되어 가습기(130)의 내부 수위를 감지하여 증류수 펌프(141)의 구동을 제어한다. As a means for controlling the operation of the distilled water pump 141, that is, a means for adjusting the level of distilled water supplied into the humidifier 130, a water level control switch 142 is installed to increase the internal water level of the humidifier 130. Sensing to control the driving of the distilled water pump (141).

상기 가습기(130)로부터 연료전지(300) 사이에는 습도가 조절된 수소를 이송하기 위한 연료 공급관(400)이 설치되어 있으며, 상기 연료 공급관(400)의 중단에는 연료전지(300)로 공급되는 즉, 가습기(130)를 통과하여 가습기(130)로부터 배출되는 수소의 양을 조절함으로서 가습기(130)의 내부 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(170)가 설치되어 있다. A fuel supply pipe 400 is installed between the humidifier 130 and the fuel cell 300 to transfer hydrogen with controlled humidity, and the fuel supply pipe 400 is supplied to the fuel cell 300 at the stop of the fuel supply pipe 400. In addition, a pressure control valve 170 for controlling the internal pressure of the humidifier 130 is provided by adjusting the amount of hydrogen discharged from the humidifier 130 through the humidifier 130.

상기 압력조절밸브(170)와 가습기(130) 사이에는 공급관(400)의 내부 압력을 감지하기 위한 압력센서(150)가 설치되어 있으며, 압력조절밸브(170)의 후단 즉, 압력조절밸브(170)와 연료전지(300) 사이의 연료 공급관(400)에는 습도센서(1800가 설치되어 연료전지(300)에 공급되는 수소의 습도를 감지할 수 있게 하였다. Between the pressure control valve 170 and the humidifier 130, a pressure sensor 150 for detecting the internal pressure of the supply pipe 400 is installed, that is, the rear end of the pressure control valve 170, that is, the pressure control valve 170 And a humidity sensor 1800 is installed in the fuel supply pipe 400 between the fuel cell 300 and the fuel cell 300 to detect the humidity of hydrogen supplied to the fuel cell 300.

또한, 상기 압력조절밸브(170)와 가습기(130) 사이의 배관에는 릴리프밸브(160)가 설치되어 있어 가습기(130)의 내부 압력이 지나치게 높아지면 가습기의 안전을 위하여 자동으로 개방되어 가습기(130)의 내부 압력을 낮출 수 있게 하였다. In addition, the relief valve 160 is installed in the pipe between the pressure control valve 170 and the humidifier 130, so if the internal pressure of the humidifier 130 is too high, the humidifier 130 is automatically opened for the safety of the humidifier. Lower the internal pressure.

상기 가습기(130)와 연료전지(300)사이의 연료 공급관(400)의 외면에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 라인히터(410)가 설치되어 있다. On the outer surface of the fuel supply pipe 400 between the humidifier 130 and the fuel cell 300, as shown in FIGS. 1 and 2, a line heater 410 is provided.

상기 라인히터(410)는 연료 공급관(400)의 온도가 일정하게 유지되게 하기 위한 수단으로서 연료 공급관(400)이 온도를 일정하게 유지되게 함으로서 연료전지(300)에 공급되는 수소의 습도를 일정하게 유지할 수 있게 한다. The line heater 410 is a means for maintaining a constant temperature of the fuel supply pipe 400 to maintain a constant temperature of the fuel supply pipe 400 to maintain a constant humidity of the hydrogen supplied to the fuel cell 300 To maintain.

상기와 같이 구성된 수소 습도조절장치(100)가 연결된 연료전지(300)의 반대즉, 공기 공급관에는 상기한 수소 습도조절장치(100)와 동일한 구조를 갖는 공기 습도조절장치(200)가 구성되어 있다. The air humidity control device 200 having the same structure as that of the hydrogen humidity control device 100 is configured on the opposite side of the fuel cell 300 to which the hydrogen humidity control device 100 configured as described above is connected. .

상기와 같이 구성된 연료전지의 습도 조절 잘치를 이용한 습도 조절 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다. A brief description of the humidity control process using the humidity control cutout of the fuel cell configured as described above is as follows.

이 또한 수소 습도조절장치(100)에서 수소의 습도를 조절하는 과정과 공기 습도조절장치(200)에서 공기의 습도를 조절하는 과정이 동일함으로 수소의 습도를 조절하는 과정만을 설명한다. In addition, the process of adjusting the humidity of the hydrogen in the hydrogen humidity control device 100 and the process of adjusting the humidity of the air in the air humidity control device 200 will be described only the process of adjusting the humidity of the hydrogen.

먼저, 수소탱크(110)로부터 가습기(130)에 공급되는 수소의 양은 정해진 공급량이 유지되도록 유량조절밸브(111)의 개폐량에 의하여 조절된다. First, the amount of hydrogen supplied from the hydrogen tank 110 to the humidifier 130 is adjusted by the opening / closing amount of the flow control valve 111 so that a predetermined supply amount is maintained.

유량조절밸브(111)가 개방됨에 따라 가습기(130)에 공급되는 수소는 가습기에 저장된 증류수중으로 공급되고 부력에 의해 상승하며 수분을 함유하게 된다. As the flow rate control valve 111 is opened, the hydrogen supplied to the humidifier 130 is supplied into the distilled water stored in the humidifier, rises by buoyancy, and contains moisture.

이때, 가습기(130)의 외부에 설치된 히터는 작동하여 증류수는 물론 가습기 내부의 수소를 정한 온도에서 유지하도록 가열하게 된다. At this time, the heater installed outside the humidifier 130 operates to maintain distilled water as well as hydrogen in the humidifier at a predetermined temperature.

가습기(130)에서 가습되는 수소의 습도 조절은 연료공급관(400)의 중단에 설치된 압력조절밸브(170)의 개폐량을 조절하여 가습기(130)의 내부 압력을 조절함에 의하여 수소의 습도가 조절된다. Humidity control of the hydrogen humidified in the humidifier 130 is controlled by adjusting the opening and closing amount of the pressure control valve 170 installed in the fuel supply pipe 400, the humidity of the hydrogen is controlled by adjusting the internal pressure of the humidifier 130. .

수소의 습도를 조절하기 위한 가습기 내부 압력의 조절은 압력조절밸브(170)와 연료전지(300) 사이에 설치된 습도센서(180)에서 감지된 습도에 따라 압력조절밸브(170)의 개폐량을 조절함에 의해 이루어진다.The control of the pressure inside the humidifier to control the humidity of the hydrogen controls the opening and closing amount of the pressure control valve 170 according to the humidity detected by the humidity sensor 180 installed between the pressure control valve 170 and the fuel cell 300. Is done by.

즉, 습도센서(180)에서 감지된 상대습도 값이 정한 값보다 낮으면 압력조절밸브(170)를 많이 개방하여 가습기(130)의 내부 압력을 낮추고 이에 따라 포화증기압이 높아져 가습기를 통하여 나온 수소에 포함되는 절대습도량이 높아지게 되어 연료전지에 공급될때의 수소의 상대습도는 변화되게 되며 이 경우는 상대습도가 높아진다. That is, when the relative humidity value detected by the humidity sensor 180 is lower than the predetermined value, the pressure control valve 170 is opened a lot to lower the internal pressure of the humidifier 130 and accordingly, the saturation vapor pressure is increased to increase the hydrogen from the humidifier. The absolute humidity contained is increased so that the relative humidity of hydrogen when supplied to the fuel cell is changed, in which case the relative humidity is increased.

반대로 상대습도 값이 높으면 압력조절밸브(170)를 조금 닫아 가습기(130)의 내부 압력이 높아지게 하고, 이에 따라 포화수증기압이 낮아져 가습기를 통하여 나온 수소에 포함되는 절대습도량이 낮아지게 되며 연료전지에 공급될때의 수소의 상대습도는 낮아진다.On the contrary, when the relative humidity value is high, the internal pressure of the humidifier 130 is increased by closing the pressure control valve 170 a little, and thus the saturated steam pressure is lowered, thereby lowering the absolute humidity contained in the hydrogen released through the humidifier and supplying the fuel cell. When the relative humidity of hydrogen is lowered.

여기서 중요한 점은 상기의 압력조절밸브(170)는 앞단의 유량조절밸브(111)와 상호 연계하여 작동된다는 점이다. 즉, 압력조절밸브(170)의 개폐량이 조절되면 가습기내부의 압력이 변하여 연료전지로 공급되는 수소의 유량이 변하게 되는데 이를 보정하기 위하여 앞단의 유량조절밸브(111)에서는 이러한 변화에 맞추어 정해진 수소 연료의 유량이 계속 공급되도록 조절된다는 것이다. 즉, 압력조절밸브(170)의 조절에 의하여 연료전지로 공급되는 수소의 습도가 조절되며 유량조절밸브(111)의 역할로서 연료전지로 공급되는 수소의 유량을 유지할 수 있는 것이다. The important point here is that the pressure control valve 170 is operated in conjunction with the flow control valve 111 of the front end. That is, when the opening / closing amount of the pressure control valve 170 is adjusted, the pressure in the humidifier is changed so that the flow rate of hydrogen supplied to the fuel cell is changed. The flow rate of is controlled to continue to supply. That is, the humidity of the hydrogen supplied to the fuel cell is controlled by the control of the pressure regulating valve 170 and as a flow control valve 111 to maintain the flow rate of hydrogen supplied to the fuel cell.

상기의 과정에서 압력센서(150)는 지속적으로 가습기(130)의 내부 압력을 감지하고 있으며, 감지된 압력이 소정의 기준치 이상이 되면 릴리프밸브(160)를 작동시켜 압력을 배출시킨다. In the above process, the pressure sensor 150 continuously detects the internal pressure of the humidifier 130, and when the detected pressure is higher than a predetermined reference value, the relief valve 160 is operated to discharge the pressure.

또한, 수위조절스위치(131)는 지속적으로 가습기(130)의 내부 수위를 감지하여 증류수 펌프(141)의 구동을 제어하여 가습기(130)의 수위가 일정하게 유지되게 하며, 가습기(130) 내부의 상부 공간에 설치된 매쉬망(133)은 수소를 따라 연료공급관(400)으로 이송되는 수분 중 과포화된 물방울을 걸러낸다. In addition, the water level control switch 131 continuously detects the internal level of the humidifier 130 to control the operation of the distilled water pump 141 to maintain a constant level of the humidifier 130, the inside of the humidifier 130 The mesh net 133 installed in the upper space filters out supersaturated droplets of water transferred to the fuel supply pipe 400 along with hydrogen.

이상과 같이 본 발명에 따른 연료전지의 습도 조절 장치는 가습기의 외부에 설치된 히터로 가습기의 온도를 정한 값에서 유지하면서 가습기 내의 압력을 압력조절밸브를 이용하여 조절함으로서 보다 신속하고 정확하게 연료전지에 공급하는 수소 및 공기 연료의 습도를 조절할 수 있게 한다.
As described above, the humidity control device of the fuel cell according to the present invention is supplied to the fuel cell more quickly and accurately by controlling the pressure in the humidifier using a pressure control valve while maintaining the temperature of the humidifier with a heater installed outside the humidifier. To control the humidity of the hydrogen and air fuel.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be appreciated that the invention can be varied and modified without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

Claims (5)

수소를 원료로 하되, 상기 가습기 내의 온도를 검출하는 온도센서에 의해 검지된 온도에 따라 제어되어 가습기를 가열하는 히터로 구성되는 연료전지의 습도 조절 장치에 있어서, In the fuel cell humidity control device comprising hydrogen as a raw material, the heater is controlled according to the temperature detected by the temperature sensor for detecting the temperature in the humidifier, the heater to heat the humidifier, 연료전지에 공급되는 연료들인 수소의 습도를 조절하는 수소 습도조절장치와, 공기의 습도를 조절하는 공기 습도조절장치로 이루어지며, Composed of a hydrogen humidity control device for controlling the humidity of the hydrogen supplied to the fuel cell, and an air humidity control device for controlling the humidity of the air, 상기 각 습도조절장치는 Each humidity control device 공급되는 수소 또는 공기의 유량을 조절하는 유량조절밸브와 ; A flow rate control valve for controlling a flow rate of hydrogen or air to be supplied; 증류수펌프에 의해 내부에 공급된 증류수가 기화하고 기화된 수분과 수소 또는 공기가 혼합하되, 내부의 상부로 물방울이 연료전지로 공급되는 것을 방지하기 위해 물방울을 걸러내는 매쉬망이 설치되는 가습기와 ; A humidifier having a mesh net for evaporating the distilled water supplied therein by the distilled water pump and mixing the vaporized water with hydrogen or air, and filtering the droplets to prevent the droplets from being supplied to the fuel cell to the upper portion thereof; 가습기 내의 수소 및 공기의 압력을 감지하는 압력센서와 ;A pressure sensor for sensing pressure of hydrogen and air in the humidifier; 연료전지로 공급되는 수소 또는 공기의 습도를 조절하기 위하여 배출되는 수소 또는 공기 양을 조절함으로서 가습기 내의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 ; A pressure control valve for controlling the pressure in the humidifier by controlling the amount of hydrogen or air discharged to control the humidity of hydrogen or air supplied to the fuel cell; 연료전지로 공급되는 수소 또는 공기의 습도를 감지하는 습도센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연료전지의 습도 조절 장치. Humidity control device of the fuel cell, characterized in that it comprises a humidity sensor for sensing the humidity of hydrogen or air supplied to the fuel cell. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 가습기와 증류수펌프 사이에는 가습기 내부의 수위를 감지하여 증류수펌프의 구동을 제어하여 가습기 내부의 수위를 조절하기 위한 수위조절스위치가 더 설치되고, According to claim 1, Between the humidifier and the distilled water pump detects the water level inside the humidifier to control the operation of the distilled water pump is further provided with a level control switch for adjusting the water level in the humidifier, 상기 가습기와 압력조절밸브 사이에는 가습기 내의 압력이 과도하게 걸리는 것을 방지하기 위한 릴리프밸브가 더 설치됨을 특징으로 하는 연료전지의 습도 조절 장치.Humidity control device of the fuel cell, characterized in that between the humidifier and the pressure control valve is further provided with a relief valve for preventing excessive pressure in the humidifier. 제 1항에 있어서, 상기 가습기와 연료전지 사이에 연결된 연료 공급관의 외면에는 관의 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 라인히터가 더 설치됨을 특징으로 하는 연료전지의 습도 조절 장치.The humidity control apparatus of claim 1, wherein a line heater is further installed on an outer surface of the fuel supply pipe connected between the humidifier and the fuel cell to maintain a constant internal temperature of the pipe. 제 3 항에 있어서, 상기 가습기와 연료전지 사이에 연결된 연료 공급관의 외면에는 관의 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 라인히터가 더 설치됨을 특징으로 하는 연료전지의 습도 조절 장치.The humidity control apparatus of claim 3, wherein a line heater is further installed on an outer surface of the fuel supply pipe connected between the humidifier and the fuel cell to maintain a constant internal temperature of the pipe.
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