KR100667433B1 - 연료전지시스템용 가습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지시스템용 가습장치에 관한 것으로, 건조 공기와 수분 공기의 수분 교환이 넓은 부위에 걸쳐서 빠른 속도로 이루어져 가습효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 추운 날씨에도 건조 공기와 수분 공기를 적절히 가열시켜 수분 공기의 수분이 얼지 않도록 해서 냉한지에서도 효과적으로 사용할 수 있도록 하기 위해, 건조 공기와 수분 공기를 통과시켜 상기 건조 공기와 수분 공기사이에 수분 교환이 이루어지도록 하는 중공사막과, 상기 중공사막 내부로 다른 건조 공기를 공급하는 건조 공기유도관을 구비하고 있다.

Description

연료전지시스템용 가습장치{Humidification device for fuel battery system}

도 1은 본 발명에 따른 연료전지시스템용 가습장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 건조 공기유도관의 일부 절개 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-하우징 2-중공사막

3-제1유입구 4-제1유출구

5-수분 공기유입구 6-수분 공기유출구

7-건조 공기유도관 8-제2유입구

9-제2유출구 10-열선

본 발명은 연료전지시스템에 관한 것으로, 특히 열선을 내장한 나선형상의 건조 공기유도관을 사용하여 가습효율을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지시스템용 가습장치에 관한 것이다.

전기자동차의 동력원으로 사용되고 있는 연료전지시스템에서는 원활한 화학반응을 위하여 가습공기가 필요하고, 연료전지에서 배출되는 습한 가스인 오프 가 스의 수분을 건조 공기와 수분 교환을 시키는 가습장치가 사용되고 있다.

상기 가습장치는 전력 소비량이 적고, 그 장착 스페이스가 작은 것이 바람직한 데, 연료전지시스템에서는 중공사막을 이용한 가습장치가 통상적으로 사용되고 있다.

본 발명의 목적은 건조 공기와 수분 공기의 수분 교환이 넓은 부위에 걸쳐서 빠른 속도로 이루어져 가습효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 추운 날씨에도 건조 공기와 수분 공기를 적절히 가열시켜 수분 공기의 수분이 얼지 않도록 해서 냉한지에서도 효과적으로 사용할 수 있도록 한 연료전지시스템의 가습장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 건조 공기와 수분 공기를 통과시켜 상기 건조 공기와 수분 공기사이에 수분 교환이 이루어지도록 하는 중공사막과, 상기 중공사막 내부로 다른 건조 공기를 공급하는 건조 공기유도관을 구비하고 있다.

바람직하기로는, 상기 중공사막 내부로 유입되는 건조 공기와 수분 공기를 가열하는 가열수단이 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 건조 공기유도관이 서로 일부가 겹쳐지는 다수개의 원형이 상기 중공사막의 길이방향을 따라 배치되게 형성됨과 더불어 상기 건조 공기가 분출되는 다수개의 유출구멍이 그 길이방향을 따라 다수 부위에 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 건조 공기유도관이 내측관과 외측관을 구비한 2중 관 구조로 이루어지고, 상기 가열수단이 상기 내측관과 상기 외측관 사이에 심어진 열선을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 연료전지시스템용 가습장치가 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 하우징(1)의 내부에는 다수의 중공사막(2)이 수납되어 있다. 상기 하우징(1)에는 내부로 건조 공기가 유입되는 제1유입구(3)와, 외부로 건조 공기가 유출되는 제1유출구(4)가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 제1유입구(3) 및 제1유출구(4)와 수직한 방향이면서 상기 중공사막(2)과 평행한 방향으로 하우징의 내부로 수분 공기가 유입되는 수분 공기유입구(5)와, 하우징의 외부로 수분 공기가 유출되는 수분 공기유출구(6)가 각각 형성되어 있다.

상기 수분 공기유입구(5)로 수분 공기를 하우징(1)의 내부로 공급하면 상기 수분 공기는 중공사막(2)을 통과하여 상기 수분 공기유출구(6)를 통해서 하우징(1)의 외부로 유출되게 된다. 상기 수분 공기에 포함된 수분은 상기 중공사막(2)의 모세관 작용에 의해 분리되고, 분리된 수분은 중공사막(2)의 모세관내를 투과하면서 응축되어 중공사막(2)의 외측으로 이동하게 된다.

상기 제1유입구(3)를 통해 건조 공기를 공급하면, 상기 건조 공기는 상기 중공사막(2)의 외측으로 이동하면서 상기 수분 공기로부터 분리된 수분에 의해 가습된 다음에 상기 제1유출구(4)를 통해 하우징의 외부로 유출되게 된다.

상기 하우징(1)의 내부에 수납된 상기 중공사막(2)의 내부에는 건조 공기유도관(7)이 설치되어 있다. 상기 공기유도관(7)은 다수개의 원형을 이루고 있고, 각 원형의 일부는 서로 중첩되게 형성된다. 상기 공기유도관(7)의 유입구는 상기 하우징(1)에 상기 제1유입구(3)와 대향되게 형성된 제2건조 공기유입구(8)와 연결되어 있고, 상기 건조 공기유도관(7)의 유출구는 상기 하우징(1)에 상기 제1유출구(4)와 대향하도록 형성된 제2건조 공기유출구(9) 쪽을 향하도록 배치된다.

상기 건조 공기유도관(7)은 도 2에 자세히 도시된 바와 같이 내측관(7a)과 외측관(7b)을 구비한 2중 관 구조로 되어 있다. 상기 내측관(7a)과 외측관(7b) 사이에는 전원을 공급받으면 발열하여 상기 공기유도관(7)을 가열하는 열선(10)이 심어져 있다. 상기 건조 공기유도관(7)의 길이방향을 따른 다수의 부위에는 다수개의 유출구멍(7c)이 형성되어 있다.

상기 제2유입구(8)를 통해 상기 건조 공기유도관(7)으로 건조 공기가 공급되면, 건조 공기는 건조 공기유도관(7)을 따라서 유동하다가 상기 다수개의 유출구멍(7c)을 통해 건조 공기유도관(7)의 외부로 분출되게 된다. 상기 다수개의 유출구멍(7c)을 통해 분출된 건조 공기는 하우징(1) 내에서 전체적으로 골고루 중공사막(2)의 외부로 분사되어 가습됨으로써, 건조 공기의 가습효율이 향상되게 된다.

상기 다수개의 유출구멍(7c)을 통해 건조 공기가 빠르게 중공사막의 외부로 분사됨에 따라 수분 교환속도도 증대되어 가습효율이 향상되게 된다. 상기 건조 공기유도관(7)을 통해 공급된 건조 공기의 대부분은 상기 제2유출구를 통해 하우징의 외부로 유출되고, 나머지의 일부는 상기 제1유입구를 통해 유입되는 건조 공기와 혼합되어 상기 제1유출구를 통해 하우징의 외부로 유출되게 된다.

또한, 날씨가 추울 경우에 상기 열선(10)에 전원을 공급하면, 상기 열선(10)에 의해 상기 건조 공기유도관(7)이 가열되면서 중공사막의 외부로 이동하는 수분이 얼지 않게 되어 건조 공기의 가습효율이 향상되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지시스템용 가습장치에 의하면, 건조 공기를 중공사막의 내부에 설치된 건조 공기유도관을 통해 분출시킴에 따라 하우징의 내부에서 전체적으로 골고루 중공사막의 외부로 건조 공기를 분사시킬 수 있게 되어, 건조 공기의 가습효율이 향상되게 되고, 또한 건조 공기의 분사속도도 증가되어 건조 공기와 수분 공기의 수분 교환속도를 증가시킬 수 있으며, 날씨가 추울 경우에는 건조 공기유도관에 심어진 열선을 통해 건조 공기와 수분 공기를 가열하여 수분 공기의 수분이 얼지 않도록 해서 건조 공기의 가습효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 건조 공기와 수분 공기를 통과시켜 상기 건조 공기와 수분 공기사이에 수분 교환이 이루어지도록 하는 중공사막과, 상기 중공사막 내부로 다른 건조 공기를 공급하는 건조 공기유도관을 구비한 연료전지시스템용 가습장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중공사막 내부로 유입되는 건조 공기와 수분 공기를 가열하는 가열수단이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 연료전지시스템용 가습장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 건조 공기유도관이 서로 일부가 겹쳐지는 다수개의 원형이 상기 중공사막의 길이방향을 따라 배치되게 형성됨과 더불어 상기 건조 공기가 분출되는 다수개의 유출구멍이 그 길이방향을 따라 다수 부위에 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지시스템용 가습장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 건조 공기유도관이 내측관과 외측관을 구비한 2중 관 구조로 이루어지고, 상기 가열수단이 상기 내측관과 상기 외측관 사이에 심어진 열선을 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지시스템용 가습장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 중공사막이 하우징내에 수납되고, 상기 하우징은 제 1,2건조 공기 유입구와, 제1,2건조 공기 유출구 및, 상기 제1,2건조 공기 유입구와 상기 제1,2건조 공기 유출구에 대해 수직한 방향으로 배치된 수분 공기 유입구와 수분 공기 유출구를 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지시스템용 가습장치.

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