KR100738063B1 - 연료전지의 열교환기 - Google Patents

연료전지의 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR100738063B1
KR100738063B1 KR1020060049997A KR20060049997A KR100738063B1 KR 100738063 B1 KR100738063 B1 KR 100738063B1 KR 1020060049997 A KR1020060049997 A KR 1020060049997A KR 20060049997 A KR20060049997 A KR 20060049997A KR 100738063 B1 KR100738063 B1 KR 100738063B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
housing
heat exchanger
moving plate
cooling water
Prior art date
Application number
KR1020060049997A
Other languages
English (en)
Inventor
송태원
이승재
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020060049997A priority Critical patent/KR100738063B1/ko
Priority to US11/515,029 priority patent/US8003271B2/en
Priority to CNB2006101537029A priority patent/CN100547839C/zh
Priority to JP2007148101A priority patent/JP5149546B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR100738063B1 publication Critical patent/KR100738063B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06—Control arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

연료전지의 발열량에 따른 냉각수의 수위 조절이 기계적으로 자동 제어될 수 있는 열교환기가 개시된다. 개시된 연료전지용 열교환기는, 연료전지의 스택과 연결된 냉각수의 유입구 및 유출구가 구비된 하우징과, 그 하우징 내에 왕복이동 가능하게 설치되어 일방향으로의 이동 시 하우징 안에 찬 냉각수를 유출구를 통해 스택 쪽으로 보내주며 타방향으로는 유입구를 통해 들어오는 증기압을 받는 이동판 및, 이 이동판에 일방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구조의 열교환기는, 기존처럼 센서와 밸브 및 컨트롤러 등 복잡한 전자장치를 추가하기 않고도 전부하 운전과 부분부하 운전 시 발열량 차이에 의해 나타나는 상황을 자동적으로 조절할 수 있을 뿐 아니라, 이를 사용할 경우 부분부하 운전 시에 과열 증기에 장시간 노출되는 영역이 거의 없어지기 때문에 스택의 수명을 연장할 수 있다.

Description

연료전지의 열교환기{Heat exchanger for fuel cell}
도 1은 일반적인 연료전지의 발전 원리를 보인 도면,
도 2는 종래의 열교환기가 채용된 연료전지의 구조를 도시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 연료전지의 스택 내 유로를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 채용된 연료전지를 도시한 도면,
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 열교환기의 전부하 운전 시와 부분부하 운전시 작동 상태를 각각 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 도면,
도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 격리수단의 변형 가능한 예를 도시한 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10...스택 4a...유로
100...열교환기 111...유입구
112...유출구 110...하우징
120...이동판 130...탄성부재
140...오-링
본 발명은 연료전지에 사용되는 열교환기에 관한 것으로서, 특히 연료전지의 발열량에 따른 냉각수의 수위 조절이 기계적으로 자동 제어될 수 있는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료가 가진 화학에너지를 화학반응에 의해 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 연료가 공급되는 한 계속해서 전기를 만들어낼 수 있는 일종의 발전장치이다. 도 1은 이러한 연료전지의 에너지 전환 구조를 개략적으로 보인 것으로, 도면과 같이 캐소드(cathode; 1)에 산소를 포함한 공기가, 애노드(anode; 3)에 수소를 함유한 연료가 공급되면, 전해질막(2)을 통해 물의 전기분해와 역반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다. 그런데, 통상적으로 이러한 단위 셀(4) 하나에서 발생되는 전기는 유용하게 사용될 만큼 그 전압이 높지 않기 때문에, 도 2와 같이 여러 개의 셀(4)을 직렬로 연결한 스택(stack;10)의 형태로 사용하게 된다.
한편, 이와 같이 전기화학반응 과정에서는 전기 뿐 아니라 열도 같이 발생하기 때문에, 연료전지의 원활한 가동을 위해서는 이 열을 계속해서 식혀줄 필요가 있다. 따라서, 연료전지에는 도 2와 같은 열교환기(20)가 함께 구비되어 있다. 도면과 같이, 연료전지의 각 단위 셀(4)에는 열교환용 냉각수가 지나가기 위한 유로(4a)가 형성되어 있어서, 이 유로(4a)를 통과하면서 스택(10) 내의 열을 냉각수가 흡수하고, 이렇게 열을 흡수한 냉각수는 열교환기(20) 안에서 2차 냉각수에 의 해 식혀진 후 다시 스택(10)의 유로(4a)로 순환하게 된다. 이때 냉각수의 순환은 별도의 동력원에 의해 이루어지는 것이 아니라, 냉각수가 주변 열을 흡수하여 끓어오르면서 넘치는 자연 대류 현상에 의해 이루어진다. 예를 들어서 도 3과 같이 유로(4a) 내에 냉각수가 적정 수위를 유지하면서 채워져 있을 경우, 냉각수(4a)가 열을 흡수하게 되면 기포가 발생되면서 냉각수가 끓어 넘치게 되고, 이렇게 끓어 넘친 냉각수가 열교환기(20)로 넘어가서 2차 냉각수에 의해 식혀진 후 다시 스택(10)으로 보내지는 것이다. 그런데, 연료전지를 사용하다보면 처음에 설계되었던 것보다 낮은 부하로 사용이 되는 경우도 발생하게 된다. 통상 부분부하 운전이라고 칭하는 상황으로, 전기를 소모하는 부하가 설계치 보다 낮게 걸린 상태로 연료전지가 사용되는 상태를 말한다. 이 상황에서는 발열량도 낮아지기 때문에, 냉각수가 흡수하는 열량도 자연히 줄어들게 된다. 이렇게 되면, 냉각수가 충분히 끓어 넘치지 못하기 때문에, 냉각수의 대류가 제대로 진행되지 못하는 문제가 생긴다. 따라서, 이 문제를 해결하기 위해 종래에는, 열교환기(20)로 들어오는 냉각수의 온도를 센서(30)로 측정해서, 설계치보다 온도가 낮을 경우, 즉 부분부하 운전 상황인 것으로 측정되는 경우에 열교환기(20) 출구측의 솔레노이드 밸브(40)를 닫아서 스택(10) 내의 냉각수 온도가 순환에 적합할 때까지 올라가도록 냉각 작업을 보류하는 제어방식이 채용되었다.
그러나, 이러한 기존의 방식에서는, 냉각수 온도가 충분히 올라갈 때까지 스택(10) 내에서 냉각수가 넘쳐흐르지 못하고 오르락 내리락만 반복하는 요동(fluctuation)이 생기기 때문에, 결국 냉각수에 오랫동안 접촉하지 못하는 영역 이 생긴다. 이렇게 되면 해당 영역이 과열 증기에 장시간 노출되므로 열내구성이 현저히 저하될 수 있다.
그리고, 온도를 측정하기 위한 센서(30)와 유로를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브(40) 및, 이들을 제어하기 위한 컨트롤러(미도시) 등 복잡한 제어용 장치가 추가되어야 하는 단점도 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 보다 간소화된 구조를 가지면서도 부분부하 운전 상황에서 스택 내의 열 안정성을 확보할 수 있도록 개선된 연료전지의 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 열교환기는, 연료전지의 스택과 연결된 냉각수의 유입구 및 유출구가 구비된 하우징; 상기 하우징 내에 왕복이동 가능하게 설치되어, 일방향으로의 이동 시 상기 하우징 안에 찬 냉각수를 상기 유출구를 통해 상기 스택 쪽으로 보내주며, 타방향으로는 상기 유입구를 통해 들어오는 증기압을 받는 이동판; 및, 상기 이동판에 일방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이동판의 증기압이 작용하는 측과 탄성력이 작용하는 측의 양측 공간을 상기 냉각수가 왕래하지 않게 격리시키는 격리수단이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 격리수단은 상기 이동판의 테두리부에 끼워져서 상기 하우징 내벽과의 틈새를 막는 오-링이나, 상기 이동판의 탄성력 작용 공간을 덮는 다이아프램, 또는 상기 탄성부재를 감싸는 벨로우즈 튜브가 될 수 있다.
상기 하우징 내에는 상기 스택을 순환하는 냉각수와의 열교환을 위한 2차 냉각수의 유로가 마련되는 것이 바람직하며, 상기 하우징의 상기 탄성부재가 배치된 측의 공간에는 대기압이 작용할 수 있도록 통기공이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 하우징과 이동판은 스테인레스강과 고무 및 폴리머 중 선택된 어느 한 재질로 만드는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탄성부재는, 상기 이동판의 전체 이동 구간에 걸쳐서 탄성력을 제공하는 제1스프링과, 상기 이동판이 타방향으로 소정 거리 이상 움직일 때부터 탄성력을 제공하는 제2스프링의 이중 구조로 만들어질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 열교환기(100)를 도시한 것 이다.
도시된 바와 같이 본 실시예의 열교환기(100)에는, 연료전지의 스택(10) 내에 마련된 유로(4a)를 따라 순환하는 냉각수의 유입구(111)와 유출구(112) 마련된 하우징(110)과, 이 하우징(110) 안에 승강 이동가능하게 설치된 이동판(120), 그리고 이동판(120)이 상승하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재로서 스프링(130)이 구비되어 있다.
상기 이동판(120)은 유입구(111)로 들어온 냉각수가 채워지는 하우징(110) 내부 공간의 바닥면의 역할을 하며, 그 상방에는 스택(10)으로부터 유입되는 증기의 압력을 받게 되고, 하방에서는 통기공(113)을 통해 작용하는 대기압과 함께 상기 스프링(130)에 의한 탄성력을 받고 있다. 따라서, 상방의 증기압과 하방의 탄성력이 평형을 이루는 위치에서 이동판(120)은 정지된 상태를 유지하게 된다. 참조부호 140은 이동판(120)와 하우징(110) 내벽 사이의 틈새를 밀봉하여 상, 하측을 격리시키기 위한 수단인 오-링을 나타낸다.
이와 같은 구조의 열교환기(100)로 냉각을 수행하면서 연료전지를 가동시키게 되면, 일단 전(全)부하 상태에서는 스택(10) 내에서 발열이 활발하게 일어나기 때문에 대류가 원활하게 진행되며, 하우징(110) 안에 작용하는 증기압도 증가하므로 도 5a와 같이 스프링(130)이 약간 압축된 상태로 이동판(120)이 평형 상태를 유지하게 된다. 따라서, 이 상태에서 냉각수는 하우징(110)과 스택(10)의 유로(4a) 사이를 순환하게 되며, 하우징(110)을 통과하는 동안 코일형태의 유로(150)를 따라 순환하는 2차냉각수와 열교환을 수행하게 된다.
그러다가 부분부하 운전에 의해 스택(10) 내의 발열량이 줄어든 상황이 되면, 하우징(110) 안에 작용하는 증기압도 줄어들게 된다. 이렇게 되면, 스프링(130)과 힘의 평형을 이루면서 이동판(120)을 누르던 압력이 상대적으로 약해지기 때문에, 도 5b와 같이 이동판(120)이 더 상승하게 된다. 이에 따라 바닥면이 되는 이동판(120)에서 유출구(112) 까지의 수위가 낮아지게 되어, 더 많은 양의 냉각수가 스택(10)의 유로(4a) 쪽으로 보내지게 된다. 따라서, 스택(10) 내 각 셀에 채워지는 냉각수의 수위가 높아지게 되어 적은 발열량으로도 냉각수가 쉽게 끓어 넘치면서 열교환기(100)의 하우징(110) 쪽으로 이동할 수 있게 된다. 그리고, 이렇게 냉각수의 순환이 원활해지면 과열증기에 장시간 노출되는 영역도 거의 없어지기 때문에 스택(10)의 안정성도 확보할 수 있다.
다시 말해서, 본 구성의 열교환기(100)는 종래처럼 온도를 측정하고 컨트롤러로 밸브의 개폐를 제어하면서 냉각수의 순환상태를 조절하는 것이 아니라, 증기압과 스프링(130)의 기계적인 힘의 평형 상태가 유지되면서 자연스럽게 수위가 조절되게 하는 것이다. 따라서, 기존처럼 센서와 밸브 및 컨트롤러 등 복잡한 전자장치를 추가하기 않고도, 전부하 운전과 부분부하 운전 시 발열량 차이에 의해 나타나는 상황을 자동적으로 조절할 수 있다.
한편, 여기서 이동판(120)이 전부하 운전 상태일 때에서 부분부하 상태일 때 이동하는 거리ΔX를 설정할 때에는 다음과 같은 수학식 1을 이용한다.
ΔF=kΔX=A(Ph - Patm)
(F:작용력, k:스프링 탄성계수, A:이동판 면적, Ph:증기압, Patm:대기압)
여기서 ΔX를 도출해낼 수 있다.
그리고, 하우징(110)과 이동판(120)은 내열성이 우수한 스테인레스강과 고무 및 폴리머 등으로 만드는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기(100')를 도시한 것이다. 도면에서 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일 기능을 수행하는 부재를 가리킨다.
본 실시예의 열교환기(100')도 이동판(120)을 사이에 두고 증기압과 탄성부재의 탄성력이 평형을 이루면서 수위를 조절하는 기본 구조는 같다. 다만, 여기서는 탄성부재를 전술한 실시예처럼 한 개만 둔 것이 아니라, 제1스프링(131)과 제2스프링(132)이 조합된 이중 구조로 채택한 점에 특징이 있다. 즉, 제1스프링(131)은 전술한 실시예와 마찬가지로 이동판(120)을 전체 이동 영역에 대해 지지하고 있다. 그리고 제2스프링(132)은 이동판(120)이 어느 정도 하강했을 경우, 즉 증기압이 증가하여 이동판(120)이 소정 거리를 하강했을 때부터 이동판(120)에 탄성력을 가하도록 배치되어 있다. 이것은 발열량 증가에 따른 증기압 상승이 직선적으로 상승하는 것이 아니라, 포물선 형태로 점점 급하게 상승하는 경향을 보이기 때문에 채택된 구조이다. 이렇게 하면, 발열량이 상승해서 증기압이 급격하게 증가할 때부터 상기 제2스프링(132)의 탄성력이 더해지기 때문에, 압력 증가에 따른 이동 판(120)의 급격한 변위를 완화시킬 수 있다. 기타 다른 구성이나 작동 원리는 전술한 실시예와 동일하다.
따라서, 본 실시예의 열교환기(100')를 사용하면, 간소한 구조를 가지고 전부하 운전과 부분부하 운전 시 발열량 차이에 의해 나타나는 상황을 자동적으로 조절할 수 있을 뿐 아니라, 증기압 변화에 따른 이동판(120)의 급격한 변위를 방지할 수 있으므로 더 안정적인 제어가 가능해진다.
한편, 전술한 실시예들에서는 증기압 작용 영역과 탄성력 작용 영역을 격리시키기 위한 수단으로서 오-링(140)을 사용한 것을 예시하였는데, 이외에도 도 7과 같은 다이아프램(141)이나 도 8과 같은 벨로우즈 튜브(142)를 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기와 같은 본 발명의 연료전지용 열교환기는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 기존처럼 센서와 밸브 및 컨트롤러 등 복잡한 전자장치를 추가하기 않고도, 전부하 운전과 부분부하 운전 시 발열량 차이에 의해 나타나는 상황을 자동적으로 조절할 수 있다.
둘째, 부분부하 운전 시에 과열 증기에 장시간 노출되는 영역이 거의 없어지기 때문에 스택의 수명을 연장할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (9)

  1. 연료전지의 스택과 연결된 냉각수의 유입구 및 유출구가 구비된 하우징;
    상기 하우징 내에 왕복이동 가능하게 설치되어, 일방향으로의 이동 시 상기 하우징 안에 찬 냉각수를 상기 유출구를 통해 상기 스택 쪽으로 보내주며, 타방향으로는 상기 유입구를 통해 들어오는 증기압을 받는 이동판; 및,
    상기 이동판에 일방향으로의 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 연료전지의 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동판의 증기압이 작용하는 측과 탄성력이 작용하는 측의 양측 공간을 상기 냉각수가 왕래하지 않게 격리시키는 격리수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 격리수단은 상기 이동판의 테두리부에 끼워져서 상기 하우징 내벽과의 틈새를 막는 오-링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 격리수단은 상기 이동판의 탄성력 작용 공간을 덮는 다이아프램을 포함 하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 격리수단은 상기 탄성부재를 감싸는 벨로우즈 튜브인 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내에는 상기 스택을 순환하는 냉각수와의 열교환을 위한 2차 냉각수의 유로가 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 탄성부재가 배치된 측의 공간에는 대기압이 작용할 수 있도록 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징과 이동판은, 스테인레스강과 고무 및 폴리머 중 선택된 어느 한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 상기 이동판의 전체 이동 구간에 걸쳐서 탄성력을 제공하 는 제1스프링과, 상기 이동판이 타방향으로 소정 거리 이상 움직일 때부터 탄성력을 제공하는 제2스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 열교환기.
KR1020060049997A 2006-06-02 2006-06-02 연료전지의 열교환기 KR100738063B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060049997A KR100738063B1 (ko) 2006-06-02 2006-06-02 연료전지의 열교환기
US11/515,029 US8003271B2 (en) 2006-06-02 2006-09-05 Heat exchanger for fuel cell
CNB2006101537029A CN100547839C (zh) 2006-06-02 2006-09-14 用于燃料电池的热交换器
JP2007148101A JP5149546B2 (ja) 2006-06-02 2007-06-04 燃料電池の熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060049997A KR100738063B1 (ko) 2006-06-02 2006-06-02 연료전지의 열교환기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100738063B1 true KR100738063B1 (ko) 2007-07-10

Family

ID=38503953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060049997A KR100738063B1 (ko) 2006-06-02 2006-06-02 연료전지의 열교환기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8003271B2 (ko)
JP (1) JP5149546B2 (ko)
KR (1) KR100738063B1 (ko)
CN (1) CN100547839C (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9911990B2 (en) 2013-10-01 2018-03-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Fuel cell stack including end plate having insertion hole

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080081523A (ko) * 2007-03-05 2008-09-10 삼성전자주식회사 고온형 연료 전지 시스템을 이용하는 가전 시스템 및 그과열 스팀 공급 방법
FI20105962A (fi) * 2010-09-17 2012-03-18 Waertsilae Finland Oy Menetelmä ja järjestely anodioksidoinnin välttämiseksi
CN110822961B (zh) * 2019-11-26 2021-07-09 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种两相流体冷却系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200171979Y1 (ko) * 1999-08-28 2000-03-15 포항종합제철주식회사 복수기의 디스크교체용 압력차단장치
KR20030089519A (ko) 2002-05-15 2003-11-22 기아자동차주식회사 라디에터의 열수 배출 장치
KR20040094345A (ko) 2003-05-02 2004-11-09 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 연료전지 발전장치
KR20050116067A (ko) 2004-06-04 2005-12-09 주식회사 특허뱅크 열교환기

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774675A (en) 1970-10-27 1973-11-27 Nissan Motor Rotary heat-accumulative regenerator for gas turbine engines
JPH0665055B2 (ja) * 1986-03-25 1994-08-22 三菱電機株式会社 燃料電池
JPH0665056B2 (ja) * 1986-03-25 1994-08-22 三菱電機株式会社 燃料電池
JPS62223975A (ja) * 1986-03-26 1987-10-01 Hitachi Ltd 燃料電池の熱交換装置
US4941550A (en) * 1989-04-24 1990-07-17 Blake Kenneth D Bearing lubricating device
CN2074395U (zh) 1990-08-06 1991-04-03 郭勇先 低水头水力泵
DE4102853A1 (de) * 1991-01-31 1992-08-06 Freudenberg Carl Fa Verdampfungsgekuehlte verbrennungskraftmaschine
US5953924A (en) 1991-06-17 1999-09-21 Y. T. Li Engineering, Inc. Apparatus, process and system for tube and whip rod heat exchanger
CN2148225Y (zh) 1992-12-30 1993-12-01 王纯平 自动放水阀
US5258242A (en) * 1993-02-08 1993-11-02 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical cell having improved pressure vent
US5868105A (en) * 1997-06-11 1999-02-09 Evans Cooling Systems, Inc. Engine cooling system with temperature-controlled expansion chamber for maintaining a substantially anhydrous coolant, and related method of cooling
JP2000353536A (ja) * 1999-06-09 2000-12-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 燃料電池及びその運転方法
US6355368B1 (en) * 1999-11-05 2002-03-12 Plug Power Inc. Cooling method and apparatus for use with a fuel cell stack
WO2005008819A2 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Dupont Canada Inc. Evaporative coolants having low dielectric constant for use in fuel cells & other electrochemical reactor stacks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200171979Y1 (ko) * 1999-08-28 2000-03-15 포항종합제철주식회사 복수기의 디스크교체용 압력차단장치
KR20030089519A (ko) 2002-05-15 2003-11-22 기아자동차주식회사 라디에터의 열수 배출 장치
KR20040094345A (ko) 2003-05-02 2004-11-09 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 연료전지 발전장치
KR20050116067A (ko) 2004-06-04 2005-12-09 주식회사 특허뱅크 열교환기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9911990B2 (en) 2013-10-01 2018-03-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Fuel cell stack including end plate having insertion hole

Also Published As

Publication number Publication date
JP5149546B2 (ja) 2013-02-20
CN100547839C (zh) 2009-10-07
CN101083328A (zh) 2007-12-05
US20070277960A1 (en) 2007-12-06
US8003271B2 (en) 2011-08-23
JP2007324136A (ja) 2007-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4687679B2 (ja) 燃料電池システム
KR100790851B1 (ko) 스택에 열교환기가 내장된 연료전지
JP6059286B2 (ja) 発電機の遮断弁
KR100738063B1 (ko) 연료전지의 열교환기
US20060141308A1 (en) Apparatus and method for variable conductance temperature control
CA2952368C (en) Back-up fuel cell electric generator comprising a compact manifold body, methods of managing the operation thereof
US20180351184A1 (en) Fuel cell, control method for fuel cell, and computer readable recording medium
KR20090078550A (ko) 연료전지 및 그 연료전지에 채용되는 스택과 냉각플레이트
WO2018174054A1 (ja) 燃料電池及び温度調整方法
JP5407235B2 (ja) 燃料電池システムとその制御方法
KR20100096814A (ko) 연료전지 냉각 시스템
KR100645594B1 (ko) 연료전지 성능 평가용 셀 또는 스택 및 연료전지 성능 평가방법
JP2006331850A (ja) 燃料電池の反応ガス供給装置
JP2011198653A (ja) 燃料電池システム
CN115347223A (zh) 补偿机构、层叠式电池封装结构和全工况封装力控制方法
WO2012098945A1 (ja) ２次電池型燃料電池システム
JP6600713B2 (ja) ガス発生装置
KR20210045971A (ko) 연료전지 수소공급시스템
CN208256811U (zh) 水氢发电机的制冷机构
KR101553443B1 (ko) 카트리지를 구비하는 연료전지 시스템용 냉각수 탱크
KR102347322B1 (ko) 연료전지 시스템의 냉각 제어 방법 및 그 장치
JP2013191370A (ja) 燃料電池システム
JP2010282905A (ja) 燃料電池
JP5103708B2 (ja) 燃料電池システム
KR20210044764A (ko) 연료전지 자동차의 수소 공급장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120625

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee