KR100832851B1 - Latent heat storage type heat storage system for fuel cell using phase change materials - Google Patents

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송경호
홍성철
전범수
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Abstract

A heat storage system for a fuel cell is provided to store the heat generated a fuel cell to use it, to minimize the system, and to allow warm water to be supplied stably with very small temperature change. A heat storage system(1) comprises a heat storage/radiation device(3) which is filled with a phase change material and comprises a fist heat transmission pipe(34) and a second heat transmission pipe(35) arranged between the phase change material by a certain interval to circulate the phase change material; a heat exchanger(21) which transmits the heat generated at a fuel cell system; a heat transmission path(2) which transmits the heat transmitting material heated at the fuel cell system to the heat exchanger by a first pump(22); a heat transmission circulation path(4) which is connected with the entrance/exit of the first heat transmission pipe to circulate the heat transmitting material to the heat exchanger and the first heat transmission pipe by a second pump(41) and transmits the heat to the phase change material; and a water supply path(5a) which is connected with the entrance/exit of the second heat transmission pipe to supply water to the second heat transmission pipe and to discharges the heat transmitted from the phase change material as warm water.

Description

상변환물질을 이용한 잠열 축열식 연료전지용 열저장 시스템{Latent heat storage type heat storage system for fuel cell using phase change materials}Latent heat storage type heat storage system for fuel cell using phase change materials}

도 1은 종래 연료 전지용 열저장 시스템을 나타낸 개략도1 is a schematic view showing a heat storage system for a conventional fuel cell

도 2는 종래 연료 전지시스템 및 열저장 시스템의 구성도2 is a block diagram of a conventional fuel cell system and a heat storage system

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 개략도3 is a schematic diagram according to a first embodiment of the present invention

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 개략도4 is a schematic diagram according to a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 개략도5 is a schematic view according to a third embodiment of the present invention

도 6은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 개략도6 is a schematic diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 연료전지 시스템1: fuel cell system

2 : 열전달로2: heat transfer furnace

21 : 열교환기 22 : 제 1 펌프21: heat exchanger 22: first pump

23 : 펌프 24 : 유량계23 pump 24 flow meter

3 : 축/방열 장치3: shaft / heat radiator

32 : 제 1 3방향 밸브 33 : 제 2 3방향 밸브32: first three-way valve 33: second three-way valve

34 : 제 1 열전달관 35 : 제 2 열전달관34: first heat transfer tube 35: second heat transfer tube

36 : 열전달관 37 : 열전달 파이프36: heat transfer pipe 37: heat transfer pipe

4 : 열전달 순환로4: heat transfer circuit

41 : 제 2 펌프 42 : 유량계41 second pump 42 flow meter

43 : 제 3 3방향 밸브 44 : 제 4 3방향 밸브43: third three-way valve 44: fourth third-way valve

5a : 물공급로 5b : 온수배출로5a: water supply passage 5b: hot water discharge passage

7 : 방열로7: heat dissipation furnace

71 : 방열기71: radiator

8 : 열전달로8: heat transfer furnace

81 : 열교환기81: heat exchanger

9 : 온수저장 탱크9: hot water storage tank

91 : 배관91: piping

본 발명은 연료전지용 열저장 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 연료전지에서 발생하는 열을 온수의 형태로 저장하는 열저장 시스템의 부피가 상당히 크다는 문제점, 또한 그 내부에서 물의 대류 현상 및 효과적인 열의 보존이 곤란한 문제점 등을 해결하기 위하여 개발된 연료전지용 열저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat storage system for a fuel cell, which will be described in more detail. The problem is that the volume of the heat storage system for storing heat generated from the fuel cell in the form of hot water is quite large, and also convection of water and effective heat therein. The present invention relates to a heat storage system for fuel cells developed to solve a problem of difficulty in preservation.

연료전지는 연료와 산소의 산화·환원반응에 의하여 가스의 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 전지를 말하는 것으로서 연료전지는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물은 제거된다.A fuel cell refers to a cell that directly converts chemical energy of a gas into electrical energy by oxidation and reduction of fuel and oxygen. Unlike a chemical cell, a fuel cell is continuously supplied with reactants from outside and reaction products are removed.

연료전지의 가장 대표적 형태가 수소 - 산소 연료전지이고 연료전지는 작동온도에 따라 고온형과 저온형으로 나뉜다.The most representative type of fuel cell is hydrogen-oxygen fuel cell, and fuel cell is divided into high temperature type and low temperature type according to operating temperature.

연료전지에서 산화반응(예를 들어 수소와 산소와의 반응 등)은 발열반응이기에 열이 발생하며 반응하는 열을 제거하는 과정에서 이를 활용하는 열병합 시스템이 이용되고 있으며, 대표적인 예로서는 온수공급 또는 난방 시스템을 들 수 있다.Since the oxidation reaction (for example, the reaction between hydrogen and oxygen) in the fuel cell is exothermic, heat is generated, and a cogeneration system using the same is used in the process of removing the reacting heat, and a representative example is hot water supply or heating system. Can be mentioned.

도 1은 종래 연료 전지용 열저장 시스템을 나타낸 개략도이며, 도 2는 종래 연료전지 시스템 및 열저장 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 연료전지 시스템은 연료전지 시스템(1)에서 발생한 열을 전달하는 열전달로(8)가 열교환기(81)을 거치며 순환하게 되고, 가압식 열저장 탱크(9)와 연결된 열전달 순환로(91)에 의하여 물이 순환하며 열교환기(81)를 통하여 열을 전달받아 열저장탱크 내부에 온수의 형태로 저장된다. 열저장탱크에 저장된 온수는 필요시 배출되고 상수원으로부터 찬물이 유입되어 전술한 방법으로 다시 가열되게 된다.1 is a schematic view showing a heat storage system for a conventional fuel cell, Figure 2 is a block diagram of a conventional fuel cell system and a heat storage system. As shown in FIG. 1, in the conventional fuel cell system, a heat transfer path 8 for transferring heat generated in the fuel cell system 1 is circulated through a heat exchanger 81, and a pressurized heat storage tank 9 is provided. Water is circulated by the connected heat transfer circulation path 91 and receives heat through the heat exchanger 81 and is stored in the form of hot water in the heat storage tank. The hot water stored in the heat storage tank is discharged when necessary, and cold water is introduced from the water supply source and heated again in the above-described method.

이러한 종래 구성은 먼저 가압식 열 저장탱크(9)의 크기가 매우 크기 때문에 좁은 공간에 이러한 열저장시스템을 설치할 수 없다는 문제점이 있다. 도 2에 나타난 구성도를 보면 연료전지 시스템에 비하여 열저장시스템이 상대적으로 매우 큰 부피를 차지하고 있음을 알 수 있다.This conventional configuration has a problem that it is impossible to install such a heat storage system in a narrow space because the size of the pressurized heat storage tank 9 is very large. 2 shows that the heat storage system occupies a relatively large volume compared to the fuel cell system.

또한 연료전지의 연속 운전시 온수의 사용이 없을 경우 연료전지 시스템의 냉각을 위해 직수(city water)의 유입이 필수적이며, 직수의 유입이 없을 경우 연료전지 시스템의 작동 온도의 상승으로 인한 시스템 효율 및 수명의 감소가 일어날 수 있다.In addition, when no hot water is used during continuous operation of the fuel cell, inflow of city water is essential for cooling the fuel cell system.In the absence of inflow of water, system efficiency due to an increase in operating temperature of the fuel cell system and Decrease in life may occur.

반대로 연료전지 시스템의 가동이 이루어지지 않을 경우, 열저장 탱크 내부에서 물의 대류현상에 의해 전체적인 열 손실이 일어나게 되고, 이로 인해 온수의 사용이 불가능해지거나, 온수 사용을 위하여 추가적인 보조 열원을 구성하게 된다.On the contrary, when the fuel cell system is not operated, overall heat loss occurs due to convection of water in the heat storage tank, which makes the use of hot water impossible or constitutes an additional auxiliary heat source for using the hot water. .

일반적으로 연료전지의 열저장탱크로 사용되는 대용량의 열저장 탱크일 경우 열저장탱크의 약 절반 정도의 온수를 공급하고 나면 온수의 온도가 급격히 떨어져 온수기의 기능을 발휘하지 못하게 된다. 그 이유는 상수원으로부터 유입된 직수가 온수와 희석되면서 온수의 온도가 크게 낮아지기 때문이다.In general, in the case of a large-capacity heat storage tank used as a heat storage tank of a fuel cell, after about half of the hot water is supplied to the heat storage tank, the temperature of the hot water drops sharply, thereby preventing the function of the water heater. The reason is that the temperature of the hot water is significantly lowered as the direct water introduced from the water supply is diluted with the hot water.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 상변환 물질을 이용한 축열시스템을 구축하여 열저장 시스템을 소형화하는데 있다.The present invention was developed to solve the above problems, the object of which is to build a heat storage system using a phase conversion material to miniaturize the heat storage system.

또한 생산되는 온수의 온도 변화가 최소화되어 안정적인 온도의 온수 공급이 가능하고 연료전지 시스템으로 유입되는 물의 온도를 일정하게 유지하여 연료전지 시스템의 안정성을 확보하도록 하는데 있다.In addition, since the temperature change of the produced hot water is minimized, it is possible to supply hot water at a stable temperature and to ensure the stability of the fuel cell system by maintaining a constant temperature of the water flowing into the fuel cell system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 열저장 시스템은,Heat storage system for a fuel cell of the present invention for achieving the above object,

연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관 및 제 2 열전달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a first heat transfer tube and a second heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials;

연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system;

연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump;

상기 축/방열장치의 제 1 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 제 2 펌프에 의하여 열전달 물질이 상기 열교환기 및 상기 제 1 열전달관을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circuit connected to each inlet / outlet of the first heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein a heat transfer material circulates through the heat exchanger and the first heat transfer tube by a second pump, and transfers heat to the phase change material; ; And

상기 축/방열장치의 제 2 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 상기 제 2 열전달관으로 물이 공급되어 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온수공급로;A hot water supply passage connected to each inlet / outlet of the second heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water is supplied to the second heat transfer tube to receive heat from the phase change material and be discharged as hot water;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

이러한 본 발명에 의하여, 열교환기를 통해 가열된 물과 상수원에서 유입된 물이 서로 섞이지 않으므로, 전술한 종래 열저장 탱크에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있고 이로써 연속적이며 안정적인 온수 공급이 가능하며, 종래 열을 저장하기 위한 대용량의 열 저장 탱크가 필요하지 않아 열저장 시스템의 크기를 획기적으 로 줄일 수 있다.According to the present invention, since the water heated through the heat exchanger and the water introduced from the water supply source do not mix with each other, it is possible to solve the problems occurring in the above-described conventional heat storage tank, thereby enabling continuous and stable hot water supply, There is no need for a large heat storage tank for storage, significantly reducing the size of the heat storage system.

또한, 본 발명의 다른 연료전지용 열저장 시스템은, In addition, another fuel cell heat storage system of the present invention,

연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관 및 제 2 열전달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a first heat transfer tube and a second heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials;

상기 축/방열장치의 제 1 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 펌프에 의하여 열전달 물질이 상기 제 1 열전달관 및 연료전지 시스템을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circuit connected to the inlet / outlet of the first heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein a heat transfer material circulates through the first heat transfer tube and the fuel cell system by a pump and transfers heat to the phase change material; And

상기 축/방열장치의 제 2 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 상기 제 2 열전달관으로 물이 공급되어 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온수공급로;A hot water supply passage connected to each inlet / outlet of the second heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water is supplied to the second heat transfer tube to receive heat from the phase change material and be discharged as hot water;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

이러한 본 발명은 열교환기가 필요하지 않아 시스템의 크기를 더욱 작게 할 수 있으며, 열전달 과정이 열교환기의 매개 없이 이루어져 열전달 효율을 극대화할 수 있고 열저장 속도를 증가시킬 수 있다.The present invention does not require a heat exchanger to further reduce the size of the system, the heat transfer process can be made without the medium of the heat exchanger can maximize the heat transfer efficiency and increase the heat storage rate.

또한, 본 발명의 또 다른 연료전지용 열저장 시스템은,In addition, another fuel cell heat storage system of the present invention,

연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 순환하는 열전달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material;

연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system;

연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump;

상기 축/방열장치의 열전달관과 연결되어, 제 2 펌프에 의하여 물이 상기 열교환기 및 상기 열전달관을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로;A heat transfer circuit connected to a heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water circulates through the heat exchanger and the heat transfer tube by a second pump and transfers heat to the phase change material;

상기 열전달관의 입/출구 측 열전달 순환로에 각각 설치된 제 1 3방향 밸브 및 제 2 3방향 밸브;A first three-way valve and a second three-way valve respectively installed at the inlet / outlet side heat transfer circulation paths of the heat transfer pipe;

상기 제 1 및 제 2 3방향 밸브와 상기 열교환기 사이에 연결되는 열전달 순환로에 각각 설치된 제 3 3방향 밸브 및 제 4 3방향 밸브;A third three-way valve and a fourth three-way valve respectively installed in a heat transfer circuit connected between the first and second three-way valves and the heat exchanger;

상기 제 1 3방향 밸브 및 상기 제 2 3방향 밸브에 각각 연결된 온수배출로 및 물공급로;A hot water discharge passage and a water supply passage connected to the first three-way valve and the second three-way valve, respectively;

상기 제 3 3방향 밸브 및 상기 제 4 3방향 밸브에 각각 연결된 방열로; 및 A heat dissipation path connected to the third three-way valve and the fourth three-way valve, respectively; And

상기 방열로에 설치된 방열기;A radiator installed in the radiating path;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

본 발명에서, 상기 제 1 내지 제 4 3방향 밸브에 의하여,In the present invention, by the first to fourth three-way valve,

축열시에는 공급된 물이 상기 열교환기와 상기 열전달관 사이를 순환하여 상기 상변환 물질에 열을 전달하고, During the heat storage, the supplied water circulates between the heat exchanger and the heat transfer tube to transfer heat to the phase change material.

온수 사용시에는, 상기 열교환기와 상기 방열기 사이를 물이 순환하며 열을 방출하고, 상기 물공급로로 공급된 물이 상기 열전달관을 통하여 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 상기 온수배출로로 배출되게 된다.When hot water is used, water is circulated between the heat exchanger and the radiator to release heat, and water supplied to the water supply path receives heat from the phase change material through the heat transfer pipe and is discharged to the hot water discharge path. do.

이러한 본 발명에 의하면, 축/방열 장치 내에 축/방열 경로를 하나의 관으로 이용할 수 있어, 축/방열 장치의 구조를 간단해지고 또한 크기를 줄일 수 있으며, 온수 사용시에는 여분의 열을 방출시켜 연료전지 시스템의 과열을 방지하면서 방출되는 열을 회수하여 활용할 수도 있다.According to the present invention, the axial / heat dissipation path can be used as a single pipe in the axial / heat dissipation device, so that the structure of the axial / heat dissipation device can be simplified and reduced in size. It is also possible to recover and utilize heat released while preventing overheating of the battery system.

또한, 본 발명의 또 다른 연료전지용 열저장 시스템은,In addition, another fuel cell heat storage system of the present invention,

연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell,

열전도성 재질로 이루어지고 내부에 상변환 물질이 충진된 열전달 파이프가 내부에 다수 집적된 축/방열장치;Axial / heat radiator made of a thermally conductive material and a plurality of heat transfer pipes filled with a phase change material therein;

연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system;

연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump;

상기 축/방열장치와 연결되고 제 2 펌프에 의하여 물이 상기 열교환기를 순환하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circulation circuit connected to the shaft / heat radiator and configured to circulate the heat exchanger with water by a second pump; And

상기 축/방열장치로 물이 공급되는 물공급로 및 상기 축/방열장치로부터 온수가 배출되는 온수배출로;A water supply path through which water is supplied to the shaft / heat radiator, and a hot water discharge path through which hot water is discharged from the shaft / heat radiator;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

이러한 본 발명의 경우, 사용되는 상변환 물질의 양을 줄일 수 있고, 부분적인 상변환 물질의 교체가 용이한 장점을 가지고 있다.In the case of the present invention, it is possible to reduce the amount of phase change material used, and has the advantage of easy replacement of the partial phase change material.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 의미한다.Accordingly, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce. Like reference numerals in the drawings denote components that perform the same function.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 개략도로서, 연료전지 시스템(1)에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,3 is a schematic diagram according to a first embodiment of the present invention, in the fuel cell heat storage system connected to the fuel cell system 1 to store and utilize heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관(34)및 제 2 열전달관(35)을 포함하는 축/방열장치(3);A shaft / heat sink comprising a first heat transfer tube 34 and a second heat transfer tube 35 respectively filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material. (3);

연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기(21);A heat exchanger 21 transferring heat generated from the fuel cell system;

연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프(22)에 의하여 열교환기(21)로 열을 전달하는 열전달로(2);A heat transfer furnace 2 through which the heat transfer material heated in the fuel cell system transfers heat to the heat exchanger 21 by the first pump 22;

축/방열장치(3)의 제 1 열전달관(34)의 입/출구와 각각 연결되고, 제 2 펌프(41)에 의하여 열전달 물질이 열교환기(21) 및 제 1 열전달관(34)을 순환하며 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로(4, 34)); 및Respectively connected to the inlet / outlet of the first heat transfer tube 34 of the shaft / heat radiator 3, and the heat transfer material circulates through the heat exchanger 21 and the first heat transfer tube 34 by the second pump 41. Heat transfer circuits (4, 34) for transferring heat to the phase change material; And

축/방열장치(3)의 제 2 열전달관(35)의 입/출구와 각각 연결되고, 제 2 열전달관(35)으로 물이 공급되어 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온 수공급로(5a, 35, 5b);Hot water that is connected to the inlet / outlet of the second heat transfer tube 35 of the shaft / heat radiator 3, respectively, is supplied with water to the second heat transfer tube 35, receives heat from the phase change material, and is discharged as hot water. Supply passages 5a, 35, 5b;

를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템을 나타내었다.Represented a heat storage system for a fuel cell comprising a.

본 실시예는, 연료전지로부터 발생하는 열을 제 1 열전달관(34)을 통하여 전달받아 상변환 물질(Phase Change Materials; PCM)에 잠열로 저장하여 두었다가, 온수 사용시 상변환 물질이 제 2 열전달관(35)을 통과하는 물에 잠열을 전달하여 온수로 배출하는 열저장 시스템이다.In this embodiment, the heat generated from the fuel cell is received through the first heat transfer tube 34 and stored in latent heat in Phase Change Materials (PCM), and when the hot water is used, the phase change material is transferred to the second heat transfer tube. It is a heat storage system that transfers latent heat to the water passing through 35 to discharge it to hot water.

상변환물질(PCM, phase change material)이라 함은 액체가 고·기체 또는 고체가 액·기체, 기체가 고·액체로 변화하는 단계에서 열의 이동에 중점을 두어 물질 자신과 그 대상과의 열을 주고받는 역할을 하는 기능을 갖는 물질을 뜻하며 잠열재, 축열재, 축냉재, 열 조절성 물질로 지칭된다. 이러한 상변환물질(PCM)은 상변화 과정에서 변화 전후의 각 상의 에너지 차이에 해당하는 에너지를 잠열로 방출하거나 흡수한다. Phase change material (PCM) refers to the heat transfer between the substance itself and its object, focusing on the heat transfer in the stage where the liquid is solid, gaseous, or solid is liquid, gaseous, and gas is solid. It refers to a material having a function of exchanging and giving a role, and is referred to as a latent heat material, a heat storage material, a heat storage material and a heat regulating material. The phase change material (PCM) releases or absorbs energy corresponding to the energy difference of each phase before and after the change in the latent phase process.

이러한 상변환 물질을 이용한 열저장 시스템의 원리는 상변환 물질이 일정한 온도 이상에서 고체에서 액체로 상이 변하면서 융해열을 흡수하여 잠열의 형태로 저장하여 두었다가 그 온도 이하로 온도가 내려가게 되면 액체에서 고체상태로 상이 변화면서 저장하였던 잠열을 주위로 내어놓는 현상을 이용한 것이다.The principle of the heat storage system using the phase change material is that the phase change material absorbs the heat of fusion as the phase changes from a solid to a liquid at a certain temperature or higher, and stores it in the form of latent heat. As the phase changes to a state, the latent heat stored in the surroundings is used.

본 발명에서는, 물이 존재하는 0℃~100℃ 사이에서 상변화가 가능한 물질이 이용될 수 있으며, 이러한 온도에서 고상/액상으로 상변화하는 물질이 바람직하다.In the present invention, a material capable of phase change between 0 ° C. and 100 ° C. in which water is present may be used, and a material which phase changes into a solid / liquid phase at such a temperature is preferable.

이러한 상변환 물질은 캡슐이나 패널 내에 충진된 형태로 축/방열 장치에 채워지게 된다. 본 발명에서는 상변환 물질 저장 패널에 개폐 가능한 밸브를 연결하 여 축/방열 장치의 개폐 없이 상변환 물질을 교체 가능케 하는 것이 바람직하다. This phase change material is filled in the heat / radiation device in the form of capsules or panels. In the present invention, it is preferable to connect an openable valve to the phase change material storage panel so that the phase change material can be replaced without opening / closing the axial / heat radiating device.

또한, 상변환 물질 저장 패널이 상호 일정한 간격을 유지하도록 연속 배열하여 상변환 물질 저장 패널에 축열된 열원이 냉수 유입 시 잘 전도되도록 하여 이를 난방 또는 급탕수로 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the phase change material storage panels are continuously arranged so as to maintain a constant interval therebetween so that the heat sources accumulated in the phase change material storage panels are well conducted when cold water is introduced, so that they can be used as heating or hot water supply.

한편, 이종의 상변환 물질을 사용하여 다층으로 적층하는 방식으로 본 발명의 축/방열 장치에 상변환 물질을 적층할 수도 있다. 일례로서, 상층부에 고온의 상변환 물질층을, 하층부에 저온의 상변환 물질층을 적층할 수 있다. 이러한 방식을 이용한다면, 축열되는 에너지가 포화될 경우에도 또 하나의 상변환 물질층을 이용한 열전달을 통하여 연료전지의 과열을 방지할 수 있을 것이다.On the other hand, it is also possible to laminate the phase change material in the axis / heat dissipation device of the present invention by laminating in multiple layers using different phase change materials. As an example, a high temperature phase change material layer may be laminated on an upper layer, and a low temperature phase change material layer may be laminated on a lower layer. Using this method, even if the heat energy is saturated, it is possible to prevent overheating of the fuel cell through heat transfer using another phase change material layer.

이상에서 설명한 본 발명의 축/방열 장치 내에 충진되는 상변환 물질에 대한 구성은 이하의 제 2 내지 제 4 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.The configuration of the phase change material filled in the axial / heat radiating device of the present invention described above can be equally applied to the following second to fourth embodiments.

본 실시예에서, 축/방열 장치는 제 1 열전달관(34) 및 제 2 열전달관(35)을 충진된 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치하여 상변환 물질 전체를 각각 순환하도록 설치한다. 제 1 열전달관(34) 및 제 2 열전달관(35)을 형성하는 배관은 최대한 길게 연장되도록 구불구불하게 형성하는 것이 바람직하며, 상변환 물질 전체를 일정간격으로 통과하도록 배치되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the axial heat-radiating device is arranged to circulate the entire phase conversion material by circulating the first heat transfer pipe 34 and the second heat transfer pipe 35 at regular intervals between the filled phase change materials. The pipes forming the first heat transfer pipe 34 and the second heat transfer pipe 35 are preferably formed to be meandered so as to extend as long as possible, and are preferably arranged to pass the entire phase change material at a predetermined interval.

이상에서와 같이, 본 실시예에서는 축열 경로와 방열 경로를 분리한 새로운 열저장시스템을 제공한다. 즉, 열교환기를 통해 가열된 물이 순환하는 열전달 순환로(4, 34)와 상수원으로부터 물이 유입되어 온수로 배출되는 온수공급로(5a, 35, 5b)가 분리된다. As described above, the present embodiment provides a new heat storage system that separates the heat storage path and the heat radiation path. That is, the heat transfer circulation paths 4 and 34 through which the water heated through the heat exchanger circulates, and the hot water supply paths 5a, 35 and 5b in which water is introduced and discharged into hot water are separated.

따라서, 본 실시예에서는, 열교환기를 통해 가열된 물과 상수원에서 유입된 물이 서로 섞이지 않으므로, 전술한 종래 열저장 탱크에서 온수와 직수가 서로 섞임으로써 발생하는 문제점을 해결할 수 있고 이로써 안정적인 온수 공급이 가능하다.Therefore, in the present embodiment, since the water heated through the heat exchanger and the water introduced from the water supply source do not mix with each other, it is possible to solve the problem caused by the mixing of hot water and direct water in the aforementioned conventional heat storage tank, thereby providing a stable hot water supply. It is possible.

또한, 본 실시예의 축/방열 장치를 사용함으로써, 종래 온수를 저장하기 위한 대용량의 열저장 탱크가 필요하지 않아 열저장 시스템의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다. 실제 실험예에 의하면, 안정적 온수공급을 위해 충분한 양의 상변환 물질을 함유하기 위한 축/방열 장치의 부피를 고려하더라도, 시스템의 크기를 약 1/2로 줄일 수 있다.In addition, by using the heat storage device of the present embodiment, there is no need for a large-capacity heat storage tank for storing hot water in the related art, which can drastically reduce the size of the heat storage system. According to a practical experiment, the size of the system can be reduced to about 1/2, even considering the volume of the axial / heat radiating device to contain a sufficient amount of phase change material for stable hot water supply.

도 3에 나타낸 구성에 따라 본 실시예에 따른 온수공급 원리를 설명하면, 연료전지로부터 발생한 열은 열전달로(2)를 순환하는 열전달 물질(일반적으로 물이 사용됨)에 의해 열교환기(21)를 거쳐 열전달 순환로(4)를 순환하는 열전달 물질에 전달되고, 이 열전달 물질이 제 1 열전달관(34)을 통과하는 동안 상변환 물질로 열이 전달된다. 이때 상변환 물질은 고상에서 액상으로 상변화를 일으키면서 잠열 형태로 열을 저장하게 된다. Referring to the principle of the hot water supply according to the present embodiment according to the configuration shown in Figure 3, the heat generated from the fuel cell is used to heat the heat exchanger 21 by a heat transfer material (generally water is used) circulating the heat transfer path (2) It is transferred to the heat transfer material circulating through the heat transfer circuit 4, and heat is transferred to the phase change material while the heat transfer material passes through the first heat transfer pipe 34. At this time, the phase change material is stored in the latent heat form while causing a phase change from the solid phase to the liquid phase.

온수 공급시에는 축/방열장치(3)의 제 2 열전달관(35)으로 물이 공급되어 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 전환되어 배출된다. 이때, 상변환 물질은 액상에서 고상으로 상변화를 일으키면서 저장된 잠열을 제 2 열전달관(35)을 흐르는 물로 방출하게 된다.When hot water is supplied, water is supplied to the second heat transfer pipe 35 of the shaft / heat radiator 3 to receive heat from the phase change material, and is converted into hot water and discharged. At this time, the phase change material is to discharge the stored latent heat to the water flowing through the second heat transfer pipe 35 while causing a phase change from the liquid phase to the solid phase.

이와 같이, 본 발명은 상변환 물질을 사용하여 이에 저장된 잠열을 이용하여 축/방열 장치로 유입되는 찬물의 온도를 높임으로써, 온수의 온도가 급격히 떨어지는 경우가 발생하지 않으며, 따라서 연속적으로 많은 온수를 공급할 수 있게 된다.As described above, the present invention increases the temperature of the cold water flowing into the axial / heat radiating device by using latent heat stored therein by using a phase change material, so that the temperature of the hot water does not suddenly drop, and thus, a lot of hot water continuously is used. I can supply it.

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 개략도로서, 연료전지 시스템(1)에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,4 is a schematic diagram according to a second embodiment of the present invention, in the fuel cell heat storage system, which is connected to the fuel cell system 1 and stores and utilizes heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관(34) 및 제 2 열전달관(35)을 포함하는 축/방열장치(3);A shaft / heat sink comprising a first heat transfer tube 34 and a second heat transfer tube 35 respectively filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material. (3);

축/방열장치(3)의 제 1 열전달관(34)의 입/출구와 각각 연결되고, 펌프(23)에 의하여 열전달 물질이 제 1 열전달관(34) 및 연료전지 시스템(1)을 순환하며 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로(4); 및Respectively connected to the inlet / outlet of the first heat transfer tube 34 of the shaft / heat radiator 3, and the heat transfer material circulates through the first heat transfer tube 34 and the fuel cell system 1 by the pump 23. A heat transfer circuit 4 for transferring heat to the phase change material; And

축/방열장치(3)의 제 2 열전달관(35)의 입/출구와 각각 연결되고, 제 2 열전달관(35)으로 물이 공급되어 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온수공급로(5a, 35, 5b);The hot water supply is connected to the inlet / outlet of the second heat transfer pipe 35 of the shaft / heat dissipation device 3, respectively, and water is supplied to the second heat transfer pipe 35 to receive heat from the phase change material and discharged into hot water. Furnaces 5a, 35, 5b;

를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템을 나타낸다.Represents a heat storage system for a fuel cell comprising a.

본 실시예의 기본적인 구성은 전술한 제 1 실시예의 열저장 시스템과 동일하며, 별도의 열교환기의 매개 없이 연료전지 시스템(1)에서 축/방열 장치(3)로 직접 열이 전달되는 특징이 있다. 즉, 열전달 순환로(4, 34)가 연료전지 시스템(1)과 축/방열 장치(3) 사이에서 순환하는 구조이다.The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the heat storage system of the first embodiment described above, and is characterized in that heat is directly transferred from the fuel cell system 1 to the shaft / heat radiating device 3 without a separate heat exchanger. That is, the heat transfer circulation paths 4 and 34 circulate between the fuel cell system 1 and the heat / radiation device 3.

이러한, 제 2 실시예에서는, 먼저, 열교환기가 필요 없게 되어 시스템의 크기를 더욱 작게 할 수 있으며, 열전달 과정이 열교환기의 매개 없이 이루어져 열전달 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 열전달 효율이 상승됨에 따라 축열 속도가 증가하여, 온수를 공급하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다.In this second embodiment, first, the heat exchanger is not necessary, so that the size of the system can be further reduced, and the heat transfer process can be performed without the medium of the heat exchanger to maximize the heat transfer efficiency. In addition, as the heat transfer efficiency is increased, the heat storage rate is increased, thereby reducing the time taken to supply hot water.

하지만, 온수의 사용이 빈번하지 않은 경우에 축열된 에너지가 포화 상태가 되면 연료전지가 과열될 우려가 있는데, 이러한 문제는 전술한 바와 같이 열저장 시스템의 상변환 물질을 이종의 상변환물질을 사용하여 다층으로 적층함으로써 해결할 수 있을 것이다.However, when the use of hot water is not frequent, the fuel cell may be overheated when the heat energy is saturated, and this problem uses a different phase change material as a phase change material of the heat storage system. This can be solved by laminating in multiple layers.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 개략도로서, 연료전지 시스템(1)에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,5 is a schematic diagram according to a third embodiment of the present invention, in the fuel cell heat storage system, which is connected to the fuel cell system 1 and stores and utilizes heat generated from the fuel cell,

내부에 상변환 물질이 충진되고, 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상변환 물질 전체를 순환하는 열전달관(36)을 포함하는 축/방열장치(3);An axis / heat dissipation device 3 including a heat transfer tube 36 filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material;

연료전지 시스템(1)에서 발생한 열을 전달하는 열교환기(21);A heat exchanger 21 transferring heat generated by the fuel cell system 1;

연료전지 시스템(1)에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프(22)에 의하여 열교환기(21)로 열을 전달하는 열전달로(2);A heat transfer path 2 through which the heat transfer material heated in the fuel cell system 1 transfers heat to the heat exchanger 21 by the first pump 22;

축/방열장치(3)의 열전달관(36)의 입/출구와 각각 연결되고 제 2 펌프(41)에 의하여 물이 열교환기(21) 및 열전달관(36)을 순환하며 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로(4, 36);It is connected to the inlet / outlet of the heat transfer tube 36 of the shaft / heat radiator 3 respectively, and the water circulates through the heat exchanger 21 and the heat transfer tube 36 by the second pump 41 and heats up to the phase change material. Heat transfer circuits 4 and 36 for transmitting the heat transfer paths;

열전달관(36)의 입/출구 측 열전달 순환로(4)에 각각 설치된 제 1 3방향 밸브(32) 및 제 2 3방향 밸브(33);A first three-way valve 32 and a second three-way valve 33 respectively provided at the inlet / outlet side heat transfer circulation paths 4 of the heat transfer pipe 36;

제 1 및 제 2 3방향 밸브(32, 33)와 열교환기(21) 사이에 연결되는 열전달 순환로(4)에 각각 설치된 제 3 3방향 밸브(43) 및 제 4 3방향 밸브(44);A third three-way valve 43 and a fourth three-way valve 44 respectively installed in the heat transfer circulation path 4 connected between the first and second three-way valves 32 and 33 and the heat exchanger 21;

제 1 3방향 밸브(32) 및 제 2 3방향 밸브(33)에 각각 연결된 온수배출로(5b) 및 물공급로(5a);A hot water discharge passage 5b and a water supply passage 5a respectively connected to the first three-way valve 32 and the second three-way valve 33;

제 3 3방향 밸브(43) 및 제 4 3방향 밸브(44)에 각각 연결된 방열로(7); 및 A heat dissipation path 7 connected to the third three-way valve 43 and the fourth three-way valve 44, respectively; And

방열로(7)에 설치된 방열기(71);A radiator 71 installed in the radiating path 7;

를 포함하여 이루어지는 연료전지용 열저장 시스템을 나타낸다.Represents a heat storage system for a fuel cell comprising a.

본 실시예는, 먼저, 제 1 및 제 2 실시예와는 달리, 축/방열 장치(3)에서 축열 경로와 방열 경로를 동일한 경로 이용한다는 특징이 있으며, 이러한 구성을 바탕으로 축열시와 방열시(온수 사용시)의 경로를 조정하기 위하여 축/방열 장치(3)의 입/출구 측 열전달 순환로(4)에 각각 3방향 밸브를 설치하게 된다.Unlike the first and second embodiments, the present embodiment is characterized in that the heat storage path and the heat dissipation path are used in the heat storage device 3 in the same way. In order to adjust the path (when hot water is used), three-way valves are provided in the inlet / outlet side heat transfer circulation paths 4 of the shaft / heat radiator 3, respectively.

또한, 온수 사용시(방열시)에는, 열교환기(21)를 거쳐 가열된 물을 방열기(열교환기)가 구비된 별도의 순환로로 순환시켜 여분의 열을 활용하게 된다. 즉, 제 1 및 제 2 3방향 밸브(32, 33)와 열교환기(21) 사이에 연결되어 있는 열전달 순환로(4)에 각각 3방향 밸브(43, 44)를 설치하여, 열전달 순환로(21)를 방열기(71)와 연결된 방열로(7)와 각각 연결하게 된다.In addition, during the use of hot water (heat dissipation), the water heated through the heat exchanger 21 is circulated to a separate circulation path equipped with a radiator (heat exchanger) to utilize the extra heat. That is, the three-way valves 43 and 44 are respectively installed in the heat transfer circuits 4 connected between the first and second three-way valves 32 and 33 and the heat exchanger 21, so that the heat transfer circuits 21 are provided. Are respectively connected to the heat dissipation path 7 connected to the radiator 71.

본 실시예에서, 축/방열 장치(3)의 상변환 물질로 열을 공급하는 경로와 축/방열 장치(3)의 상변환 물질이 열을 방출하여 온수를 생성하는 경로는, 제 1 내지 제 4 3방향 밸브(32, 33, 43, 44)의 조작에 의하여 다음과 같이 형성되게 된다.In this embodiment, the path for supplying heat to the phase change material of the shaft / heat radiator 3 and the path for the phase change material of the shaft / heat radiator 3 to release heat to generate hot water are first to first. 4 By the operation of the three-way valve (32, 33, 43, 44) is formed as follows.

먼저, 축열시에는 공급된 물이 열교환기(21)와 열전달관(36) 사이를 순환하여, 축/방열 장치(3) 내의 상변환 물질에 열을 전달한다.(도 5에서 4, 36 경로)First, during the heat storage, the supplied water circulates between the heat exchanger 21 and the heat transfer tube 36 to transfer heat to the phase change material in the heat storage device / heat radiator 3. )

다음으로, 온수 사용시에는 열교환기(21)와 방열기(71) 사이를 물이 순환하며 열을 방출하고(도 5의 4, 7 경로), 물공급로(5a)로 공급된 물이 열전달관(36)을 통하여 축/방열 장치(3) 내의 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수배출로(5b)로 배출한다.(도 5의 5a, 36, 5b 경로)Next, when hot water is used, water is circulated between the heat exchanger 21 and the radiator 71 to release heat (4 and 7 paths in FIG. 5), and the water supplied to the water supply path 5a is a heat transfer tube ( 36) receives heat from the phase change material in the shaft / heat radiator 3 and discharges it to the hot water discharge path 5b (paths 5a, 36, and 5b of FIG. 5).

또한 본 실시예에서, 방열로(7)는 온수를 사용하지 않아 잠열이 최대한 축열되었을 때에도 열교환기(21)로부터 가열된 물을 순환시켜 여분의 열을 회수하는 경로로 활용하는 것이 바람직하다.In addition, in the present embodiment, the heat dissipation furnace 7 is preferably used as a path for recovering excess heat by circulating the heated water from the heat exchanger 21 even when the latent heat is regenerated as much as possible without using hot water.

본 실시예에서, 방열기(71)는 열교환기의 일종으로 온수 사용시에 열교환기(21)로부터 전달된 열을 방열기(71)를 통하여 회수하여 다른 용도로 사용할 수 있다.In the present embodiment, the radiator 71 is a kind of heat exchanger that recovers the heat transferred from the heat exchanger 21 when using hot water through the radiator 71 to be used for other purposes.

이러한 본 실시예에 의하면, 축/방열 장치 내에 축/방열 경로를 하나의 관으로 이용할 수 있어, 축/방열 장치의 구조가 간단해지고 또한 크기를 줄일 수 있으며, 온수 사용시에는 여분의 열을 방출시켜 연료전지 시스템의 과열을 방지하면서 방출되는 열을 회수하여 활용할 수도 있다.According to this embodiment, it is possible to use the axial / heat dissipation path as a single tube in the axial / heat dissipation device, so that the structure of the axial / heat dissipation device can be simplified and the size can be reduced. It is also possible to recover and utilize heat released while preventing overheating of the fuel cell system.

이러한 실시 예는 연료전지의 냉각을 우선적으로 확보하면서 온수를 공급하기 위함으로 연료전지 시스템의 가동이 안정적으로 이루어지는 장점을 가지고 있다.This embodiment has the advantage that the operation of the fuel cell system is stable to supply hot water while securing the cooling of the fuel cell first.

도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 개략도로서, 연료전지 시스템(1)에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장시스템에 있어서,6 is a schematic diagram according to a fourth embodiment of the present invention, in the fuel cell heat storage system connected to the fuel cell system 1 to store and utilize heat generated from the fuel cell,

열전도성 재질로 이루어지고 내부에 상변환 물질이 충진된 열전달 파이프(37)가 내부에 다수 집적된 축/방열장치(3);A shaft / heat sink 3 made of a thermally conductive material and in which a plurality of heat transfer pipes 37 filled with a phase change material are integrated therein;

연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기(21);A heat exchanger 21 transferring heat generated from the fuel cell system;

연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프(22)에 의하여 열교환기(21)로 열을 전달하는 열전달로(2);A heat transfer furnace 2 through which the heat transfer material heated in the fuel cell system transfers heat to the heat exchanger 21 by the first pump 22;

축/방열장치(3)와 연결되고 제 2 펌프(41)에 의하여 물이 열교환기(21)를 순환하는 열전달 순환로(4);A heat transfer circulation path 4 connected to the shaft / heat radiator 3 and through which water circulates through the heat exchanger 21 by the second pump 41;

축/방열장치(3)로 물이 공급되는 물공급로(5a) 및 축/방열장치(3)로부터 온수가 배출되는 온수배출로(5b);A water supply path 5a through which water is supplied to the shaft / heat radiator 3 and a hot water discharge path 5b through which hot water is discharged from the shaft / heat radiator 3;

를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템을 나타낸다.Represents a heat storage system for a fuel cell comprising a.

본 실시예에서, 축/방열 장치(3)의 내부에는 상변환 물질이 충진된 열전달 파이프(37)가 집적되어 배치되고, 그 주변에 물이 채워지게 된다. In this embodiment, a heat transfer pipe 37 filled with a phase change material is integrated and disposed inside the shaft / heat radiating device 3, and water is filled around it.

즉, 본 실시예는 제 1 내지 제 3 실시예와는 달리 상변환 물질이 충진된 열전달 파이프 외부로 물이 지나가면서 축열 및 방열이 일어나게 된다. 이 경우 열전달 파이프는 열전도성이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 열전도성 프라스틱이나 금속재질이 사용될 수 있다.In other words, unlike the first to third embodiments, heat storage and heat dissipation occur as water passes outside the heat transfer pipe filled with the phase change material. In this case, the heat transfer pipe is preferably formed of a material having good thermal conductivity, and thermally conductive plastic or metal material may be used.

본 실시 예의 경우 사용되는 상변환 물질의 양이 줄어들고, 부분적인 상변환 물질의 교체가 용이한 장점을 가지고 있다.In this embodiment, the amount of phase change material used is reduced, and partial replacement of phase change material is easy.

이상에서 설명한 본 발명의 열저장 시스템은 연료전지 이외에 다른 열발생 시스템을 열공급원으로 사용할 수도 있으며, 열저장 시스템으로 활용의 영역은 상당히 넓다고 하겠다.In addition to the fuel cell, the heat storage system of the present invention described above may use another heat generating system as a heat supply source, and the field of use as the heat storage system is considerably wider.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 상변환 물질의 잠열을 이용한 축/방열 시스템을 이용함으로써, 기존 열저장 탱크를 이용한 시스템보다 획기적으로 작은 크기로 시스템을 소형화할 수 있는 장점을 가지고 있다.According to the present invention described above, by using the axial / heat dissipation system using the latent heat of the phase change material, it has the advantage that the system can be miniaturized to a significantly smaller size than the system using a conventional heat storage tank.

또한, 상변환 물질의 잠열에 의하여 온수를 가열함으로써, 온도변화가 매우 적은 안정적인 온수의 공급이 가능하게 된다.In addition, by heating the hot water by the latent heat of the phase change material, it is possible to supply a stable hot water with a very small temperature change.

또한 열저장 시스템 내부에서 물의 대류현상이 없기 때문에 축열된 열을 열 손실 없이 사용 가능함은 물론 연료전지 시스템으로 유입되는 냉각수의 온도를 일정 온도로 유지 가능하기 때문에 연료전지 시스템의 성능 및 수명에도 향상된 효과를 가져올 수 있게 된다.In addition, since there is no convection of water inside the heat storage system, it is possible to use the accumulated heat without heat loss and to maintain the temperature of the coolant flowing into the fuel cell system at a constant temperature, thereby improving the performance and life of the fuel cell system. You will be able to import.

Claims (5)

연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell, 내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관 및 제 2 열절달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a first heat transfer tube and a second heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material; 연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system; 연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump; 상기 축/방열장치의 제 1 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 제 2 펌프에 의하여 열전달 물질이 상기 열교환기 및 상기 제 1 열전달관을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circuit connected to each inlet / outlet of the first heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein a heat transfer material circulates through the heat exchanger and the first heat transfer tube by a second pump, and transfers heat to the phase change material; ; And 상기 축/방열장치의 제 2 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 상기 제 2 열전달관으로 물이 공급되어 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온수공급로;A hot water supply passage connected to each inlet / outlet of the second heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water is supplied to the second heat transfer tube to receive heat from the phase change material and be discharged as hot water; 를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템.Heat storage system for a fuel cell comprising a. 연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell, 내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 각각 순환하는 제 1 열전달관 및 제 2 열전달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a first heat transfer tube and a second heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials; 상기 축/방열장치의 제 1 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 펌프에 의하여 열전달 물질이 상기 제 1 열전달관 및 연료전지 시스템을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circuit connected to the inlet / outlet of the first heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein a heat transfer material circulates through the first heat transfer tube and the fuel cell system by a pump and transfers heat to the phase change material; And 상기 축/방열장치의 제 2 열전달관의 입/출구와 각각 연결되어, 상기 제 2 열전달관으로 물이 공급되어 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 온수로 배출되는 온수공급로;A hot water supply passage connected to each inlet / outlet of the second heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water is supplied to the second heat transfer tube to receive heat from the phase change material and be discharged as hot water; 를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템.Heat storage system for a fuel cell comprising a. 연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell, 내부에 상변환 물질이 충진되고, 상기 상변환 물질 사이에 일정간격으로 순환 배치되어 상기 상변환 물질 전체를 순환하는 열전달관을 포함하는 축/방열장치;A shaft / heat dissipation device including a heat transfer tube filled with a phase change material and circulated at regular intervals between the phase change materials to circulate the entire phase change material; 연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system; 연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump; 상기 축/방열장치의 열전달관과 연결되어, 제 2 펌프에 의하여 물이 상기 열교환기 및 상기 열전달관을 순환하며 상기 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 순 환로;A heat transfer circuit connected to the heat transfer tube of the shaft / heat radiator, wherein water circulates through the heat exchanger and the heat transfer tube by a second pump and transfers heat to the phase change material; 상기 열전달관의 입/출구 측 열전달 순환로에 각각 설치된 제 1 3방향 밸브 및 제 2 3방향 밸브;A first three-way valve and a second three-way valve respectively installed at the inlet / outlet side heat transfer circulation paths of the heat transfer pipe; 상기 제 1 및 제 2 3방향 밸브와 상기 열교환기 사이에 연결되는 열전달 순환로에 각각 설치된 제 3 3방향 밸브 및 제 4 3방향 밸브;A third three-way valve and a fourth three-way valve respectively installed in a heat transfer circuit connected between the first and second three-way valves and the heat exchanger; 상기 제 1 3방향 밸브 및 상기 제 2 3방향 밸브에 각각 연결된 온수배출로 및 물공급로;A hot water discharge passage and a water supply passage connected to the first three-way valve and the second three-way valve, respectively; 상기 제 3 3방향 밸브 및 상기 제 4 3방향 밸브에 각각 연결된 방열로; 및 A heat dissipation path connected to the third three-way valve and the fourth three-way valve, respectively; And 상기 방열로에 설치된 방열기;A radiator installed in the radiating path; 를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템.Heat storage system for a fuel cell comprising a. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 제 1 내지 제 4 3방향 밸브에 의하여,By the first to fourth three-way valve, 축열시에는 공급된 물이 상기 열교환기와 상기 열전달관 사이를 순환하여 상기 상변환 물질에 열을 전달하고, During the heat storage, the supplied water circulates between the heat exchanger and the heat transfer tube to transfer heat to the phase change material. 온수 사용시에는 상기 열교환기와 상기 방열기 사이를 물이 순환하며 열을 방출하고, 상기 물공급로로 공급된 물이 상기 열전달관을 통하여 상기 상변환 물질로부터 열을 전달받아 상기 온수배출로로 배출되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 열저장 시스템.When hot water is used, water is circulated between the heat exchanger and the radiator to release heat, and the water supplied to the water supply path receives heat from the phase change material through the heat transfer pipe and is discharged to the hot water discharge path. A heat storage system for a fuel cell, characterized in that. 연료전지 시스템에 연결되어 연료전지에서 발생하는 열을 저장하여 활용하는 연료전지용 열저장 시스템에 있어서,In the fuel cell heat storage system that is connected to the fuel cell system to store and utilize the heat generated from the fuel cell, 열전도성 재질로 이루어지고 내부에 상변환 물질이 충진된 열전달 파이프가 내부에 다수 집적된 축/방열장치;Axial / heat radiator made of a thermally conductive material and a plurality of heat transfer pipes filled with a phase change material therein; 연료전지 시스템에서 발생한 열을 전달하는 열교환기;A heat exchanger transferring heat generated by the fuel cell system; 연료전지 시스템에서 가열된 열전달 물질이 제 1 펌프에 의하여 상기 열교환기로 열을 전달하는 열전달로;A heat transfer path in which a heat transfer material heated in a fuel cell system transfers heat to the heat exchanger by a first pump; 상기 축/방열장치와 연결되고 제 2 펌프에 의하여 물이 상기 열교환기를 순환하는 열전달 순환로; 및A heat transfer circulation circuit connected to the shaft / heat radiator and configured to circulate the heat exchanger with water by a second pump; And 상기 축/방열장치로 물이 공급되는 물공급로 및 상기 축/방열장치로부터 온수가 배출되는 온수배출로;A water supply path through which water is supplied to the shaft / heat radiator, and a hot water discharge path through which hot water is discharged from the shaft / heat radiator; 를 포함하는 연료전지용 열저장 시스템.Heat storage system for a fuel cell comprising a.
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