KR100700548B1 - Heating/hot-water control device for fuel cell and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 연료전지의 난방/온수 제어 장치 및 그 방법은, 연료극과 공기극을 구비하여 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기를 생성하는 스택부와, 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열전달 가능하게 결합하여 냉각수를 순환 공급하도록 물저장통을 구비하여서 된 열교환부와, 상기 열교환부의 물저장통에 난방/온수라인을 연결하여 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열교환하면서 가열된 냉각수를 난방 또는 온수로 활용할 수 있도록 하는 난방/온수공급부와, 상기 난방/온수공급부에 설치하여 난방/온수라인을 통해 난방 또는 온수로 활용되는 난방/온수용 물을 적정온도로 조절하는 물조절부를 포함함으로써, 연료전지의 운전중에 가열되는 냉각수를 난방 및 온수로 활용하여 연료전지의 전체 효율을 향상시킬 수 있고, 난방/온수용 물을 항상 적정온도로 제공하여 히터에 의한 열손실과 전력소모량을 줄일 수 있으며, 물을 항상 적정량 공급할 수 있도록 하여 물부족으로 인한 난방 및 온수시스템의 오류를 미연에 방지할 수 있다.The heating / hot water control apparatus and method for a fuel cell according to the present invention include a stack unit including a fuel electrode and an air electrode to generate electricity by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, and the entire system including the stack unit or the stack unit and heat transfer. The heat exchanger is provided with a water reservoir to circulate and supply the cooling water, and the heating / hot water line is connected to the water reservoir of the heat exchanger to heat and heat the cooled water while exchanging heat with the stack or the entire system including the stack. By including a heating / hot water supply unit to be utilized as hot water, and a water control unit installed in the heating / hot water supply unit to adjust the water for heating or hot water used as heating or hot water through a heating / hot water line to an appropriate temperature, fuel Cooling water heated during operation of the battery is used as heating and hot water to improve the overall efficiency of the fuel cell. It can reduce the heat loss and power consumption by the heater by providing the heating / hot water at the proper temperature all the time, and it is possible to supply the proper amount of water at all times, thus preventing the error of the heating and hot water system due to the lack of water. You can prevent it.
Description
도 1은 종래 연료전지의 일례를 보인 계통도,1 is a system diagram showing an example of a conventional fuel cell;
도 2는 본 발명 연료전지의 일례를 보인 계통도,2 is a system diagram showing an example of the fuel cell of the present invention;
도 3은 본 발명 연료전지의 난방/온수 제어 장치를 개략적으로 보인 계통도,Figure 3 is a schematic diagram showing a heating / hot water control device of the present invention fuel cell,
도 4는 본 발명 연료전지에서 난방/온수용 물의 온도추정과정을 보인 순서도,4 is a flow chart showing a temperature estimation process of water for heating / hot water in the fuel cell of the present invention;
도 5는 본 발명 연료전지에서 물저장통의 수위조절과정을 보인 순서도,5 is a flow chart showing a water level control process of the water reservoir in the fuel cell of the present invention,
도 6은 본 발명 연료전지에서 물저장통의 수위조절과정에 대한 변형예를 보인 순서도.Figure 6 is a flow chart showing a modification to the water level control process of the water reservoir in the fuel cell of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
110 : 개질부 120 : 스택부110: reforming unit 120: stacking unit
130 : 전기출력부 140 : 열교환부130: electrical output unit 140: heat exchanger
143 : 방열기 150 : 난방/온수공급부143: radiator 150: heating / hot water supply
151 : 수도꼭지 152 : 난방/온수라인151: faucet 152: heating / hot water line
153 : 압력센서 154 : 급수펌프153: pressure sensor 154: water feed pump
160 : 물조절부 161 : 물온도설정유닛160: water control unit 161: water temperature setting unit
162 : 히터 163 : 온도센서162: heater 163: temperature sensor
164 : 유량센서 165 : 상수공급라인164: flow sensor 165: water supply line
166 : 상수조절밸브 167 : 수위센서166: constant adjustment valve 167: water level sensor
170 : 제어부170: control unit
본 발명은 연료전지에 관한 것으로, 특히 연료전지를 이용하여 난방/온수에 필요한 물을 공급할 때 이 난방/온수용 물을 적정온도로 제공할 수 있도록 하는 연료전지의 난방/온수 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell, and in particular, a heating / hot water control apparatus and method for controlling a fuel cell to provide water for heating / hot water at an appropriate temperature when supplying water for heating / hot water using a fuel cell. It is about.
일반적으로 연료전지(FUEL CELL SYSTEM)는 연료가 가지고 있는 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 이러한 연료전지는 통상 고분자 전해질 막을 중심으로 양쪽에 각각 양극(ANODE)과 음극(CATHODE)을 설치하고, 양극(산화전극 또는 연료극)에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가, 그리고 음극(환원전극 또는 공기극)에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나면서 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기에너지를 발생되도록 하는 전지계로서 일종의 발전장치라고 할 수 있다.In general, a fuel cell system is a device that directly converts energy contained in a fuel into electrical energy. Such a fuel cell typically has an anode (ANODE) and a cathode (CATHODE) on both sides of a polymer electrolyte membrane. In the anode (anode or anode), electrochemical oxidation of hydrogen as a fuel, and at the cathode (reduction electrode or cathode), electrochemical reduction of oxygen, which is an oxidant, causes electrical energy to be generated. It is a kind of power generation device as a battery system.
도 1은 LNG, LPG, CH3OH 등의 탄화수소계(CH계열) 연료(도면은 LNG)를 개질기에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H2)만을 정제하여 연료로 사 용하는 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)방식의 연료전지를 보인 계통도이다.1 is a hydrocarbon (CH-based) fuel such as LNG, LPG, CH 3 OH (LNG in the drawing) through the desulfurization process → reforming reaction → hydrogen purification process in the reformer to use only hydrogen (H 2 ) to refine the fuel PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) is a schematic diagram showing a fuel cell.
이에 도시한 바와 같이 종래의 연료전지는, LNG에서 수소를 정제하는 개질부(10)와, 개질부(10)에 연결하여 정제된 수소를 공급받는 연료극(21)과 공기를 공급받는 수소극(22)을 구비하여 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기와 열을 생산하는 스택부(20)와, 스택부(20)의 출력측에 연결하여 전기를 부하에 공급하는 전기출력부(30)와, 개질부(10)와 스택부(20)에 물을 공급하여 그 개질부(10)와 스택부(20)를 냉각하는 열교환부(40)와, 각 부에 전기적으로 연결하여 제어하는 제어부(미도시)로 구성하고 있다.As shown in the drawing, a conventional fuel cell includes a reforming
열교환부(40)는 소정량의 물을 충전하는 물저장통(41)과, 물저장통(41)과 스택부(20) 사이를 순환식으로 연결하여 냉각수를 절달하는 냉각수라인(42)과, 냉각수라인(42)의 중간에 설치하여 스택부(20)에서 물저장통(41)으로 회수되는 물을 냉각하는 방열기(43)와, 냉각수라인(42)의 중간에 설치하여 물저장통(41)의 물을 펌핑하고 그 펌핑된 물을 스택부(20)로 공급하는 순환펌프(44)로 이루어져 있다.The
상기와 같은 종래 연료전지는 다음과 같이 동작한다.The conventional fuel cell as described above operates as follows.
즉, 개질부(10)에서 탄화수소계열의 연료를 개질하여 수소를 정제하고 이 수소를 스택부(20)의 연료극(21)으로 공급하는 한편 공기를 스택부(20)의 공기극(22)으로 공급함으로써 연료극(21)에서는 산화반응이, 공기극(22)에서는 환원반응이 일어나게 한다. 이 과정에서 생성되는 전자가 연료극(21)에서 공기극(22)으로 이동하면서 전기를 발생시키고, 그 전기는 전기출력부(30)에서 교류전기로 전환시켜 각종 전기제품에 공급한다.That is, the
여기서, 스택부(20)에서는 전기와 함께 열이 발생하므로 열교환부(40)의 순환펌프(44)를 동작시켜 물저장통(41)에 채워져 있는 물을 상기한 냉각수라인(42)을 통해 스택부(20)에 공급하였다가 물저장통(41)으로 회수하는 일련의 과정을 반복하면서 스택부(20) 등을 냉각시키는 것이었다.In this case, since the heat is generated together with the electricity in the
그러나, 상기와 같은 종래 연료전지에 있어서는, 난방/온수용 물을 사용자의 요구에 맞게 적절하게 조절할 수 있는 제어 장치가 마련되지 않아 사용자의 요구에 신속하게 대응하지 못하는 것은 물론 불필요한 열손실로 인해 연료전지의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the conventional fuel cell as described above, there is no control device that can adjust the heating / hot water according to the user's needs properly, so that it is not possible to quickly respond to the user's demand, and of course, fuel is unnecessary due to unnecessary heat loss. There was a problem that the efficiency of the battery is lowered.
본 발명은 상기와 같은 종래 연료전지가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 난방/온수용 물을 사용자의 요구온도에 맞게 신속하게 공급하여 사용상의 편리성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 열손실을 막아 연료전지의 효율을 높일 수 있는 연료전지의 난방/온수 제어 장치 및 그 방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems of the conventional fuel cell, it is possible to quickly supply the heating / hot water for the user's required temperature to increase the convenience of use as well as to prevent unnecessary heat loss SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for heating / hot water control of a fuel cell and a method thereof capable of increasing the efficiency of the fuel cell.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 연료극과 공기극을 구비하여 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기를 생성하는 스택부; 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열전달 가능하게 결합하여 냉각수를 순환 공급하도록 물저장통을 구비하고, 상기 물저장통에는 난방/온수로 사용된 물의 양만큼 그 물저장통에 상수를 공급할 수 있도록 상수공급라인을 연결하며, 상기 상수공급라인의 중간에는 그 상수공급라인을 개폐할 수 있도록 상수조절밸브를 설치하고, 상기 물저장통에는 그 물저장통에 잔류하는 물의 양을 감지하는 수위센서를 설치하며, 상기 수위센서를 통해 감지된 물의 잔류량에 따라 상기 상수조절밸브를 자동으로 개폐하도록 상기 수위센서와 상수조절밸브를 전기적으로 연결하는 제어유닛을 구비하여서 된 열교환부; 상기 열교환부의 물저장통에 난방/온수라인을 연결하여 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열교환하면서 가열된 냉각수를 난방 또는 온수로 활용할 수 있도록 하는 난방/온수공급부; 및 상기 난방/온수공급부에 설치하여 난방/온수라인을 통해 난방 또는 온수로 활용되는 난방/온수용 물을 적정온도로 조절하는 물조절부;를 포함한 것을 특징으로 하는 연료전지의 난방/온수 제어 장치를 제공한다.
또, 연료극과 공기극을 구비하여 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 전기를 생성하는 스택부; 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열전달 가능하게 결합하여 냉각수를 순환 공급하도록 물저장통을 구비하고, 상기 물저장통에는 난방/온수로 사용된 물의 양만큼 그 물저장통에 상수를 공급할 수 있도록 상수공급라인을 연결하며, 상기 상수공급라인의 중간에는 그 상수공급라인을 개폐할 수 있도록 상수조절밸브를 설치하고, 상기 난방/온수라인에 설치된 유량센서를 통해 감지된 물의 사용량에 따라 상기 상수조절밸브를 자동으로 개폐하도록 상기 상수조절밸브를 유량센서와 함께 전기적으로 연결하는 제어유닛을 구비하여서 된 열교환부; 상기 열교환부의 물저장통에 난방/온수라인을 연결하여 상기 스택부 또는 스택부를 포함한 시스템 전체와 열교환하면서 가열된 냉각수를 난방 또는 온수로 활용할 수 있도록 하는 난방/온수공급부; 및 상기 난방/온수공급부에 설치하여 난방/온수라인을 통해 난방 또는 온수로 활용되는 난방/온수용 물을 적정온도로 조절하는 물조절부;를 포함한 것을 특징으로 하는 연료전지의 난방/온수 제어 장치를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, a stack having a fuel electrode and an air electrode to generate electricity by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen; A water reservoir is provided to circulate and supply the cooling water by combining the stack unit or the entire system including the stack unit, and the water reservoir is provided to supply constant water to the water reservoir by the amount of water used for heating / hot water. A water supply sensor is installed in the middle of the water supply line so as to open and close the water supply line, and a water level sensor is installed in the water reservoir to detect the amount of water remaining in the water reservoir. A heat exchanger having a control unit electrically connecting the water level sensor and the constant control valve to automatically open and close the constant control valve according to the residual amount of water detected by the water level sensor; A heating / hot water supply unit which connects a heating / hot water line to the water storage container of the heat exchanger unit and utilizes the heated cooling water as heating or hot water while exchanging heat with the entire stack including the stack unit or the stack unit; And a water control unit installed in the heating / hot water supply unit to adjust water for heating / hot water utilized as heating or hot water through a heating / hot water line to an appropriate temperature. To provide.
In addition, the stack having a fuel electrode and an air electrode for generating electricity by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen; A water reservoir is provided to circulate and supply the cooling water by combining the stack unit or the entire system including the stack unit, and the water reservoir is provided to supply constant water to the water reservoir by the amount of water used for heating / hot water. Connect a line, and install a constant control valve in the middle of the constant supply line to open and close the constant supply line, and according to the amount of water detected by the flow sensor installed in the heating / hot water line A heat exchanger having a control unit electrically connecting the constant control valve with a flow sensor to open and close automatically; A heating / hot water supply unit which connects a heating / hot water line to the water storage container of the heat exchanger unit and utilizes the heated cooling water as heating or hot water while exchanging heat with the entire stack including the stack unit or the stack unit; And a water control unit installed in the heating / hot water supply unit to adjust water for heating / hot water utilized as heating or hot water through a heating / hot water line to an appropriate temperature. To provide.
이하, 본 발명에 의한 연료전지의 난방/온수 제어 장치 및 그 방법을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a heating / hot water control apparatus and method thereof for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 연료전지의 일례를 보인 계통도이고, 도 3은 본 발명 연료전지의 난방/온수 제어 장치를 개략적으로 보인 계통도이며, 도 4는 본 발명 연료전지에서 난방/온수용 물의 온도추정과정을 보인 순서도이고, 도 5는 본 발명 연료전지에서 물저장통의 수위조절과정을 보인 순서도이며, 도 6은 본 발명 연료전지에서 물저장통의 수위조절과정에 대한 변형예를 보인 순서도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the fuel cell of the present invention, Figure 3 is a schematic diagram showing a heating / hot water control device of the fuel cell of the present invention, Figure 4 is a temperature estimation process of the heating / hot water in the fuel cell of the present invention 5 is a flow chart showing the water level control process of the water reservoir in the fuel cell of the present invention, Figure 6 is a flow chart showing a modification of the water level control process of the water reservoir in the fuel cell of the present invention.
이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지는, LNG에서 수소를 정제하는 개질부(110)와, 개질부(110)에 연결하여 정제된 수소를 공급받는 연료극(121)과 공기를 공급받는 공기극(122)을 구비하여 수소와 공기의 전기화학적 반응으로 전기와 열을 생산하는 스택부(120)와, 스택부(120)의 출력측에 연결하여 전기를 부하에 공급하는 전기출력부(130)와, 개질부(110)와 스택부(120)에 물을 공급하여 그 개질부(110)와 스택부(120)를 냉각하는 열교환부(140)와, 상기 열교환부(140)의 물저장통(141)에 난방/온수라인(152)을 연결하여 상기 스택부(120) 또는 스택부(120)를 포함한 시스템 전체와 열교환하면서 가열된 냉각수를 난방 또는 온수로 활용할 수 있도록 하는 난방/온수공급부(150)와, 상기 난방/온수공급부(150)에 설치하여 난방 /온수라인(152)을 통해 난방 또는 온수로 활용되는 난방/온수용 물을 적정온도로 조절하는 물조절부(160)와, 각 부를 적절하게 제어하는 제어부(170)를 포함한다.As shown in the drawing, the fuel cell according to the present invention includes a reforming
스택부(120)는 전해질막을 사이에 두고 연료극(121)과 공기극(122)을 배치하고 그 연료극(121)과 공기극(122)의 바깥면에 각각 연료유로와 공기유로를 구비한 분리판(미도시)을 설치하여 단위셀을 형성하며 이 단위셀을 겹겹이 적층하여 루어진다.The
열교환부(140)는 내열성이 높은 재질로 이루어져 소정량의 물을 충전하는 물저장통(141)과, 스택부(120)와 물저장통(141) 사이를 순환식으로 연결하여 냉각수를 공급하는 냉각수라인(142)과, 냉각수라인(142)의 회수측 중간에 설치하여 스택부(120)에서 물저장통(141)으로 회수되는 물을 냉각하는 방열기(143)와, 냉각수라인(143)의 중간에 설치하여 물저장통(141)의 물을 펌핑하고 그 펌핑된 물을 스택부(120) 등으로 공급하는 순환펌프(144)로 이루어진다.The
난방/온수공급부(150)는 열교환부(140)의 물저장통(141)에 회수된 냉각수를 난방이나 온수용 물로 활용할 수 있도록 그 물저장통(141)에서 수도꼭지(151)로 난방/온수라인(152)을 연결하여 이루어진다.The heating / hot
물조절부(160)는 도 2에서와 같이 난방/온수용 물의 온도를 임의로 설정할 수 있도록 통상 건물의 벽체에 구비하는 물온도설정유닛(161)과, 물온도설정유닛(161)에서 설정된 물의 온도만큼 난방/온수용 물의 온도를 높일 수 있도록 상기한 난방/온수라인(152)의 중간에 설치하는 히터(162)와, 히터(162)의 후류측 난방/온수라인(152)에서 난방/온수용 물의 온도와 유량을 검출하여 사용한 열량을 산출할 수 있도록 상기한 난방/온수라인(152)에 설치하는 온도센서(163) 및 유량센서(164)와, 물온도설정유닛(161)와 온도센서(163) 및 유량센서(164) 그리고 히터(162)를 전기적으로 연결하여 사용되는 난방/온수용 물의 열량에 따라 상기한 히터(162)의 작동 여부를 판단 제어하도록 제어부(170)에 포함된 제어유닛(미도시)으로 이루어진다.
여기서, 사용되는 난방/온수용 물의 온도가 설정온도 보다 높은 경우 상기 물저장통(141)으로 회수되는 물을 방열할 수 있도록 상기 방열기(143)와 순환펌프(144)를 상기한 제어유닛(미도시)에 전기적으로 연결한다.Here, the control unit (not shown) includes the
또, 물저장통(141)에는 항상 일정량 이상만큼을 유지할 수 있도록 상수공급라인(165)을 연결하고 물저장통(141)의 수위를 검출하여 상수의 공급을 조절하거나 난방/온수용 물의 사용량을 검출하여 상수의 공급을 조절한다. 예컨대, 물저장통(141)의 수위를 검출하여 상수의 공급을 조절하는 경우에는 도 2 및 도 5에서와 같이 물저장통(141)에는 난방/온수로 사용된 물의 양만큼 그 물저장통(141)에 상수를 공급할 수 있도록 상수공급라인(165)을 연결하고, 상수공급라인(165)의 중간에는 그 상수공급라인(165)을 개폐할 수 있도록 상수조절밸브(166)를 설치하며, 물저장통(141)에는 그 물저장통(141)에 잔류하는 물의 양을 감지하는 수위센서(167)를 설치하고, 수위센서(167)를 통해 감지된 물의 잔류량에 따라 상기 상수조절밸브(166)를 자동으로 개폐하도록 상기 수위센서(167)와 상수조절밸브(166)를 상기한 제어유닛에 전기적으로 연결한다. 반면, 난방/온수용 물의 사용량을 검출하여 상수의 공급량을 조절하는 경우에는 도 2 및 도 6에서와 같이 물저장통(141)에는 난방/온수 로 사용된 물의 양만큼 그 물저장통(141)에 상수를 공급할 수 있도록 상수공급라인(165)을 연결하고, 상기 상수공급라인(165)의 중간에는 그 상수공급라인(165)을 개폐할 수 있도록 상수조절밸브(166)를 설치하며, 상기 난방/온수라인(152)에 설치된 유량센서(164)를 통해 감지된 물의 사용량에 따라 상기 상수조절밸브(166)를 자동으로 개폐하도록 상기 상수조절밸브(166)를 유량센서(164)와 함께 상기한 제어유닛에 전기적으로 연결한다.In addition, the
상기 물저장통(141)의 수압으로 난방/온수용 물을 공급할 수 있도록 상기 난방/온수라인(152)을 물저장통(141)의 하반부에 연결하되, 도 3에서와 같이 상기 난방/온수라인(152)을 통과하는 물의 압력이 낮은 경우 이를 보상할 수 있도록 상기 난방/온수라인(152)의 중간에는 압력센서(153)와 급수펌프(154)를 설치한다. 여기서, 상기 압력센서(153)는 급수펌프(154) 보다 후류측에 설치하는 것이 바람직하다.The heating /
상기 상수공급라인(165)의 중간에서 상수공급라인(165)을 분관하여 상기한 난방/온수라인(152)에 연결하고, 상기 상수공급라인(165)은 난방/온수라인(152)의 중간 또는 끝단에 구비하는 수도꼭지(151)에 연결한다. 여기서, 상기 상수공급라인(165)은 상수조절밸브(166) 보다 상류에서 분관하는 것이 바람직하다.The
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
상기와 같은 본 발명 연료전지의 소화 장치가 가지는 작용효과는 다음과 같다.Effects of the fire extinguishing device of the fuel cell of the present invention as described above are as follows.
즉, 제어부가 지령하여 스택부(120)가 반응을 하면, 그 스택부(120)에서 전 기와 함께 열이 발생하여 전기는 전기출력부(130)를 통해 가정이나 사무실 등에서 필요로 하는 전기에너지로 활용되는 반면 열은 난방이나 온수시스템과 연결하여 열에너지로 활용된다. 이 과정에서 순환펌프(144)가 구동하여 물저장통(141)의 물을 냉각수라인(142)으로 펌핑한 후 개질부나 스택부(120)에 순환 공급하여 개질부(110)나 스택부(120)의 과열을 방지하는 동시에 그 회수되는 열을 이용하여 주택이나 사무실의 난방이나 온수로 활용할 수 있도록 한다.That is, when the control unit commands and the
이를 보다 상세히 살펴보면, 사용자가 물온도설정유닛(161)을 이용하여 사용할 물의 온도를 설정하면 제어유닛(미도시)에서 설정온도를 읽어 그에 맞게 히터(162)를 동작시키거나 방열기(143)에서 난방/온수용 물을 방열시켜 적정온도를 유지할 수 있도록 한다. 즉, 도 4에서와 같이 난방/온수라인(152)에 설치하는 온도센서(163)와 유량센서(164)를 통해 현재 사용되는 물의 온도와 유량을 검출하여 열량을 계산하고, 이를 토대로 설정값에 맞게 히터(162)를 동작시킬 것인지를 판단한 후 현재 사용되는 물의 온도가 낮은 경우에는 히터(162)를 동작시킨다. 히터(162)를 동작시키면 물저장통(141)에서 수도꼭지(151)로 배출되는 난방/온수용 물을 가열하여 적정온도를 유지하도록 한다. 반면, 물의 온도가 높은 경우에는 제어유닛이 열교환부(140)의 순환펌프(144)를 작동시켜 물저장통(141)의 물을 스택부(120) 또는 스택부(120)를 포함한 시스템 전체를 순환되도록 하면서 방열기(143)에서 난방/온수용 물의 온도를 낮추게 된다.In more detail, when the user sets the temperature of the water to be used using the water
한편, 물저장통(141)에서 사용한 물의 양은 그 물저장통(141)에 구비한 수위센서(167)를 이용하거나 난방/온수라인(152)에 구비한 유량센서(164)를 이용하여 적정량 이하까지 사용하였는지를 판단하고, 이를 토대로 상수조절밸브(166)를 열거나 닫아 물저장통(141)으로 상수를 공급한다. 즉, 도 5에서와 같이 수위센서(167)를 통해 물저장통(141)의 물 잔류량을 검출하고, 이 검출값이 설정값 보다 높은 경우에는 상수조절밸브(166)를 닫아 상수공급라인(165)을 차폐하는 반면 검출값이 설정값 보다 낮은 경우에는 상수조절밸브(166)를 열어 상수공급라인(165)을 개방함으로써 상수가 물저장통(141)으로 보충될 수 있도록 한다. 또 도 6에서와 같이 유량센서(164)를 통해 사용된 물의 누적량을 검출하고, 이 검출값이 설정값 보다 높거나 같은 경우에는 상수조절밸브(166)를 열어 상수가 물저장통(141)으로 보충되도록 하는 반면 검출값이 설정값 보다 낮은 경우에는 상수조절밸브(166)를 닫아 상수가 물저장통(141)으로 보충되는 것을 차단한다.On the other hand, the amount of water used in the
이렇게 하여, 연료전지의 운전중에 가열되는 냉각수를 이용하여 건물의 난방이나 온수로 활용함으로써 연료전지의 전체 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 난방/온수용 물의 온도변화를 세심하게 관리하여 항상 적정온도의 물이 제공될 수 있도록 함으로써 히터가 불필요하게 구동하는 것을 막아 열손실과 전력소모량을 줄일 수 있다. 또, 사용되는 물의 양을 항상 관리하여 물부족으로 인한 난방 및 온수시스템의 오류를 미연에 방지할 수 있다.In this way, by utilizing the cooling water heated during operation of the fuel cell as the heating or hot water of the building, not only can the overall efficiency of the fuel cell be improved, but also the temperature change of the heating / hot water water is carefully managed to always maintain the proper temperature. By allowing water to be provided, the heater is prevented from running unnecessarily, reducing heat loss and power consumption. In addition, the amount of water used can be managed at all times to prevent errors in heating and hot water systems due to lack of water.
본 발명에 의한 연료전지의 난방/온수 제어 장치 및 그 방법은, 연료전지의 운전중에 가열되는 냉각수를 난방 및 온수로 활용하여 연료전지의 전체 효율을 향상시킬 수 있고, 난방/온수용 물을 항상 적정온도로 제공하여 히터에 의한 열손실 과 전력소모량을 줄일 수 있으며, 물을 항상 적정량 공급할 수 있도록 하여 물부족으로 인한 난방 및 온수시스템의 오류를 미연에 방지할 수 있다.The heating / hot water control device and method of the fuel cell according to the present invention can improve the overall efficiency of the fuel cell by utilizing the cooling water heated during operation of the fuel cell as heating and hot water, and the water for heating / hot water is always By providing the proper temperature, it is possible to reduce heat loss and power consumption by the heater, and it is possible to supply the proper amount of water at all times, thereby preventing errors in the heating and hot water system due to the lack of water.
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