KR100867443B1 - Performance test equipment for a multi-ejector used to fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지용 복식이젝터의 성능 평가장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating the performance of a double ejector for a fuel cell.
상세하게 본 발명은, 연료전지의 순환 및 재순환을 수행하기 위해 다수개로 적용된 이젝터(Ejector)의 성능평가를 실제 연료전지 스택(stack)을 적용하지 않고도 수행할 수 있도록 한 구성을 구현하고, 그 구성이 보다 안정적으로 구동되기 위한 구성을 제안하여 성능 평가를 수행할 때의 비용 절감 및 장치의 구동 시 발생될 오동작 우려를 해소하도록 한 연료전지용 복식이젝터의 성능 평가장치에 관한 것이다.In detail, the present invention implements a configuration that enables the performance evaluation of a plurality of ejectors applied to perform the circulation and recirculation of the fuel cell without applying an actual fuel cell stack, and the configuration thereof. The present invention relates to a device for evaluating the performance of a double ejector for a fuel cell that proposes a configuration for more stable driving, thereby reducing the cost of performing the performance evaluation and eliminating the fear of malfunction caused when the device is driven.
연료를 이용하여 구동력을 발생시키기 위한 동력원은 휘발유, 경유 등에 의해 구동되는 내연기관이 전통적으로 적용되고 있다. 이와 같은 내연기관은 연료를 흡입하여 압축하고 폭발시켜 구동력을 발생시키고 폭발된 배기가스를 외부로 배출하도록 하는 것임은 주지된 것과 같다.As a power source for generating a driving force using fuel, an internal combustion engine driven by gasoline, diesel, or the like is traditionally applied. Such internal combustion engines are known to inhale, compress, and explode fuel to generate driving power and discharge explosive exhaust gas to the outside.
이와 같은 내연기관은 배기가스에 따른 공해도가 높기 때문에, 이를 개선하기 위한 유망 대체수단으로 연료전지가 주목되고 있다. 이러한 연료전지는 내연기관에 비해 공해요인이 감소되며 그 효율이 높아 기존의 내연기관을 대체할 수단으로 많은 연구개발이 진행되고 있다.Since the internal combustion engine has a high pollution due to the exhaust gas, fuel cells are attracting attention as a promising alternative means for improving this. Such fuel cells have reduced pollution compared to internal combustion engines, and their high efficiency has resulted in much research and development as a means to replace existing internal combustion engines.
도 1은 상기 연료전지의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel cell.
도면을 참조하면, 상기 연료전지는 챔버(1)의 내부에 연료극(2)과 공기극(3)이 일정한 간격을 유지하며 배치되고, 연료극(2)과 공기극(3)의 사이에 전해질막(4)이 형성되며, 챔버(1)를 통해 연료극(2)과 공기극(3)으로 수소가스 등의 연료와 공기가 공급되도록 하여 구성된다.Referring to the drawings, the fuel cell is disposed in the
이와 같은 연료전지는 수소가스(H)인 연료가 연료극(2) 측으로 공급되고, 동시에 공기가 공기극(3) 측으로 공급되면, 상기 연료극(2)에서는 전기 화학적 산화반응이 발생되어 수소이온과 전자가 이온화되어 산화된다. 상기 이온화된 수소이온은 전해질막(4)을 통해 공기극(3) 측으로 이동하고 전자는 연료극(2)을 통해 이동하게 된다.In such a fuel cell, when a fuel, which is hydrogen gas (H), is supplied to the
이 때, 상기 공기극(3)으로 이동한 수소이온은 공기극(3)으로 공급되는 공기중의 산소와 전기 화학적 환원반응하여 반응열과 물을 방생시키게 되고, 동시에 전자의 이동에 따라 전기에너지가 발생되는 것이다.At this time, the hydrogen ions moved to the
여기서, 상기 연료전지에서 전기에너지가 연속적으로 생성되기 위해서는 연 료극(2) 측으로 항상 연료를 공급하는 상태를 유지해야 하는데, 이를 위해 연료가 연료극(2) 측으로 공급되고, 공급된 연료가 전기에너지를 발생시킨 후 배출되는 라인에는 연료의 순환 및 재순환을 수행하기 위한 이젝터가 설치되어 구성된다.In this case, in order to continuously generate electrical energy in the fuel cell, fuel must always be supplied to the
특히, 상기 이젝터는 연료를 공급, 순환, 재순환할 때의 부하가 낮을 경우에는 하나의 이젝터만을 구동시키고, 상기 부하가 높을 경우에는 양측의 이젝터를 모두 구동시켜 연료의 공급, 순환, 재순환 효율을 향상시키도록 한 더블이젝터 구성이 제안된 바 있다.In particular, the ejector drives only one ejector when the load is low when the fuel is supplied, circulated and recycled, and when the load is high, both ejectors are driven to improve the fuel supply, circulation and recycling efficiency. A double ejector configuration has been proposed for this purpose.
이러한 연료전지용 더블이젝터는 주로 대용량의 연료전지를 구현할 때 상당량의 연료를 공급, 순환, 재순환시키기 위한 용도로 적용된다.The double ejector for fuel cells is mainly used for supplying, circulating, and recycling a large amount of fuel when implementing a large-capacity fuel cell.
상기와 같은 연료전지의 이젝터는 연료전지에서 생성되는 전기에너지의 효율을 파악하기 위해 그 성능에 대한 평가가 실시되어야 하며, 이와 같은 성능평가를 수행하기 위해서는 실제와 동일하게 제작된 연료전지 스택(다수의 연료전지를 적층한 형태의 구성)을 제작하고 이젝터에서 연료의 공급, 순환, 재순환되는 과정을 통해 이젝터의 성능평가를 수행하게 된다.The ejector of the fuel cell must be evaluated for its performance in order to determine the efficiency of the electric energy generated in the fuel cell, and in order to perform the performance evaluation, the fuel cell stack (many of which is manufactured in the same manner as the actual one) Of fuel cells stacked on top of each other), and the ejector performance is evaluated by supplying, circulating, and recirculating fuel in the ejector.
상기 종래의 이젝터 평가장치 구성에서 실제와 동일한 연료전지 스택은 상당한 고비용으로 제작되기 때문에 평가를 수행할 때의 비용이 상승되는 문제점이 노출된다.In the conventional ejector evaluator configuration, the same fuel cell stack as the actual one is manufactured at a considerable high cost, thereby exposing a problem that the cost of performing the evaluation is increased.
또한, 상기 이젝터 평가장치는 최근까지 단일의 이젝터에 대해 각각 평가가 수행되었기 때문에, 다수개의 이젝터를 채용한 연료전지에 적용되는 각각의 이젝터를 성능평가하기 위해서 개별의 이젝터를 평가장치에 각각 적용하여 여러번에 걸친 성능평가를 수행하기 때문에 평가비용을 더욱 상승시키는 문제점이 발생된다.In addition, since the ejector evaluator has been evaluated on a single ejector until recently, each ejector is individually applied to the evaluator to evaluate performance of each ejector applied to a fuel cell employing a plurality of ejectors. Since the performance evaluation is performed several times, a problem arises that further increases the evaluation cost.
이는 다수개의 이젝터를 동시에 성능평가하기 위한 별도의 구성이 제안되지 못해서 발생되는 문제점이며, 다수개의 이젝터가 적용된 시스템에 대한 각 이젝터의 성능평가를 단 1회로 완료할 수 있도록 한 장치가 절실히 요구되는 실정이다.This is a problem caused by the fact that a separate configuration for evaluating the performance of multiple ejectors at the same time cannot be proposed, and an apparatus is urgently needed to complete the performance evaluation of each ejector in a single operation for a system in which multiple ejectors are applied. to be.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고 요구에 부응하기 위해 발명한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems and meet the needs.
이에 본 발명은, 연료전지 시스템에 다수개 적용된 이젝터를 동시에 평가하기 위해 연료전지 스택을 낮은 비용으로 제작될 수 있는 목업(Mock-up)으로 제작하여 구현하며, 성능평가 시간을 단축시킴과 동시에 복식의 이젝터를 동작시킬 때 발생되는 오동작의 우려를 해소하고 성능평가 결과를 보다 정확하게 얻을 수 있도록 한 이젝터의 성능 평가장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is implemented by manufacturing a fuel cell stack in a mock-up that can be manufactured at a low cost to evaluate the ejectors applied to a plurality of fuel cell systems at the same time, reducing the performance evaluation time and at the same time doubles It is an object of the present invention to provide an ejector performance evaluation apparatus that can eliminate the risk of malfunction caused when the ejector is operated and to obtain the performance evaluation results more accurately.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
본 발명은 구동유체의 진행에 의해 발생된 이젝터의 흡입력에 의해 흡입유체가 공급되도록 하여 공급된 흡입유체가 연료전지 스택에서 연료기능을 모사하도록 하며, 연료기능을 모사한 후 잔류하는 흡입유체가 이젝터에 의해 순환되도록 하는 이젝터 성능평가 장치에 있어서, 상기 구동유체가 진행되는 배관이 다수개소로 분지되어 상기 이젝터가 각각 분지된 배관에 설치되고, 이들 각각의 이젝터에 연료기능이 수행된 후 잔류하는 흡입유체를 흡입하는 배관이 연결되어 구성된다.The present invention allows the suction fluid to be supplied by the suction force of the ejector generated by the progress of the driving fluid so that the supplied suction fluid simulates the fuel function in the fuel cell stack, and the remaining suction fluid after the fuel function is ejected In the ejector performance evaluation device to be circulated by the suction apparatus, the pipe in which the drive fluid is progressed is branched into a plurality of places, the ejector is installed in each branched pipe, the suction that remains after the fuel function is performed on each of these ejectors The pipe for sucking the fluid is connected.
또는, 본 발명은 구동유체의 진행에 의해 발생된 이젝터의 흡입력에 의해 흡입유체가 공급되도록 하여 공급된 흡입유체가 연료전지의 연료기능을 모사하도록 하고, 연료기능을 모사한 후 잔류하는 흡입유체가 이젝터에 의해 순환되도록 하는 이젝터 성능평가 장치에 있어서, 상기 흡입유체가 연료전지의 연료기능을 모사하기 위해 흡입유체가 흡입되는 지점에는 실제 잔류연료가 갖는 유체특성과 동일한 조건을 형성하는 가습장치 및 압력강하장치가 배관연결된 목업스택이 설치되며, 상기 구동유체가 진행되는 배관이 다수개소로 분지되어 상기 이젝터가 각각 분지된 배관에 설치되고, 이들 각각의 이젝터에 목업스택에서 연료기능이 수행된 흡입유체를 흡입하는 배관이 연결되어 구성될 수 있다.Alternatively, the present invention allows the suction fluid to be supplied by the suction force of the ejector generated by the driving fluid so that the supplied suction fluid simulates the fuel function of the fuel cell, and the remaining suction fluid after the fuel function is simulated. In the ejector performance evaluation device to be circulated by the ejector, the humidifier and pressure forming the same conditions as the fluid characteristics of the actual residual fuel at the point where the suction fluid is sucked in order to simulate the fuel function of the fuel cell A mock-up stack with a dropping device connected to the pipe is installed, and the pipe through which the driving fluid proceeds is branched into a plurality of places, and the ejector is installed in a branched pipe, and each of the ejectors performs a fuel function on the mock-up stack. Piping for sucking the connection may be configured.
이 때, 상기 다수개의 이젝터가 설치된 각각의 배관에는 이젝터를 통해 공급 및 순환되는 구동유체와 흡입유체의 진행조건을 측정하고 단속하는 평가제어 어셈블리가 설치된다.At this time, each of the pipes provided with the plurality of ejectors is installed with an evaluation control assembly for measuring and interrupting the conditions of the driving fluid and the suction fluid supplied and circulated through the ejector.
여기서, 상기 평가제어 어셈블리는, 이젝터로 공급되는 공급유체의 압력, 이젝터를 통과한 공급유체의 압력, 이젝터로 흡입되는 연료의 압력을 각각 검출하고 변환하기 위해 다수개소로 분지된 배관에 각각 설치된 압력변환기로 구성된다.Here, the evaluation control assembly, the pressure installed in a plurality of branched pipes respectively for detecting and converting the pressure of the supply fluid supplied to the ejector, the pressure of the supply fluid passed through the ejector, the pressure of the fuel sucked into the ejector It consists of a transducer.
특히, 상기 평가제어 어셈블리는, 구동유체가 이젝터를 통과하기 이전의 분지된 배관에 각각 설치되어, 다수개의 이젝터 중 목적하는 이젝터를 통해서만 구동유체가 통과할 수 있도록 구동유체의 진행을 단속하는 작동선택밸브를 포함하여 구성된다.In particular, the evaluation control assembly is installed in the branched pipe before the drive fluid passes through the ejector, respectively, operation selection to control the progress of the drive fluid so that the drive fluid can pass only through the desired ejector of the plurality of ejectors It is configured to include a valve.
또한, 상기 평가제어 어셈블리는, 잔류하는 흡입유체가 흡입되어 이젝터를 통과하기 이전의 배관에 각각 설치되어, 작동선택밸브의 단속에 의해 선택되어 작동되는 이젝터 측으로만 흡입유체가 흡입될 수 있도록 흡입유체의 진행을 단속함과 동시에 흡입유체의 역류를 방지하는 흡입선택밸브를 더 포함하여 구성된다.In addition, the evaluation control assembly, the suction fluid is installed in the pipe before the remaining suction fluid is sucked through the ejector, so that the suction fluid can be sucked only to the ejector side is selected and operated by the control of the operation selection valve. It further comprises a suction selection valve for controlling the progress of and at the same time to prevent the back flow of the suction fluid.
또한, 상기 평가제어 어셈블리는, 구동유체와 흡입유체가 이젝터를 통과하여 진행되는 분지된 배관에 각각 설치되어 외기에 의해 구동유체와 흡입유체가 역류됨을 방지하는 첵밸브를 포함하여 구성된다.The evaluation control assembly may further include a check valve installed in a branched pipe where the driving fluid and the suction fluid pass through the ejector to prevent the driving fluid and the suction fluid from flowing back by outside air.
바람직하게, 상기 구동유체와 흡입유체는 수소가스로 적용된다.Preferably, the driving fluid and the suction fluid is applied to hydrogen gas.
이상에서와 같이 본 발명은, 연료전지 스택을 목업으로 제작하여 성능평가를 수행하기 위한 구성을 낮은 가격으로 제작할 수 있도록 하므로써 평가를 수행할 때의 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻게 된다.As described above, the present invention, by making the fuel cell stack as a mock-up to make a configuration for performing the performance evaluation at a low price it is possible to obtain the effect of reducing the cost when performing the evaluation.
또한, 본 발명은 복식 이젝터의 성능평가를 각 이젝터 별로 수행하는 것이 아닌 동시에 수행할 수 있게 되어 성능평가 시간을 단축시킬 수 있으며, 공급된 연료의 역류 등에 따른 오동작우려를 해소할 수 있도록 구성되므로써 보다 정확한 성능평가 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can perform the performance evaluation of the double ejector for each ejector at the same time can be performed at the same time to reduce the performance evaluation time, it is configured to solve the problem of malfunction due to the back flow of the supplied fuel It is effective to obtain accurate performance evaluation results.
도 2는 본 발명에 의한 이젝터 성능 평가장치의 배관 구성도이다.2 is a piping configuration diagram of an ejector performance evaluation apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 평가장치는 이젝터(E1, E2), 1차 유동부(10), 2차 유동부(20), 목업스택(30), 3차 유동부(40)로 구성된다. 이와 같은 구성에서 상기 각각의 유동부(10, 20, 40)는 구동유체, 흡입유체가 공급 및 순환되는 과정을 실제 연료전지 시스템과 같이 모사하기 위해 배관(P)으로 연결되어 구성된다. 특히, 상기 각 유동부(10, 20, 40)는 이젝터(E1, E2)에 배관(P)이 연결된 지점을 기준으로 하여 1, 2, 3차 유동부(10, 20, 40)가 구분된다.Referring to the drawings, the evaluation apparatus according to the present invention is composed of the ejector (E1, E2), the
즉, 상기 1차 유동부(10)는 구동유체를 이젝터(E1, E2)로 공급하는 상황을 모사하기 위한 구성이고, 2차 유동부(20)는 이젝터(E1, E2)의 흡입력에 의해 연료전지 내에서 사용되고 남은 유체를 흡입하여 진행시키는 상황을 모사하기 위한 구성이다. 또한, 상기 목업스택(30)은 흡입유체를 연료전지의 연료기능을 모사하기 위한 장치이며, 3차 유동부(40)는 이젝터(E1, E2)에 의해 흡입된 흡입유체를 목업스택(30)으로 재공급하는 상황을 모사하기 위한 구성이다.That is, the
여기서, 상기 이젝터(E1, E2)는 고압의 구동유체를 이젝터(E1, E2)의 노즐을 통해 고속으로 진행시켜 분사하고, 구동유체가 이젝터(E1, E2)의 노즐을 고속으로 통과할 때 발생되는 주변의 부압(負壓)에 의해 흡입력을 발생시킬 수 있도록 한 분사펌프 또는 분류펌프의 한 종류로 구분되는 기기임은 주지된 것과 같다.Here, the ejector (E1, E2) is generated when the high-pressure driving fluid is advanced at a high speed through the nozzles of the ejector (E1, E2) and injected, and the driving fluid passes through the nozzles of the ejector (E1, E2) at high speed It is known that the apparatus is classified into one type of injection pump or fractionation pump which can generate suction force by the negative pressure of surroundings.
상기 구성에 의해 1차 유동부(10)는 구동유체를 이젝터(E1, E2)로 공급하고, 이 구동유체가 이젝터(E1, E2)를 통과하여 분사될 때 발생된 흡입력에 의해 2차 유동부(20)에서 흡입유체가 목업스택(30)으로 공급되어 연료전지의 연료기능을 모사하게 된다. 이 후, 상기 연료전지의 연료기능을 모사하고 잔류하는 잔류연료 형태의 흡입유체는 이젝터(E1, E2)로 흡입되어 3차 유동부(40)를 통해 목업스택(30)으로 재공급되는 상황이 모사된다.By the above configuration, the
이 때, 상기 흡입유체가 연료전지의 연료기능을 모사하기 위해 목업스택(30)은 가습장치(31)와 압력강하장치(32)가 배관연결되어 구성된다. 즉, 상기 가습장치(31)와 압력강하장치(32)는 실제 잔류연료가 갖는 유체특성과 동일한 조건을 형성하기 위한 것으로, 흡입유체가 목업스택(30)으로 진입한 후의 압력을 압력강하장치를 통해 조절하고, 가습장치(31)에서 연료기능을 수행한 실제연료의 수분발생 현상을 발생시키게 된다.In this case, the mock-
또한, 상기 목업스택(30)은 가습장치(31)와 압력강하장치(32)의 사이에 유량계(33)를 설치하여 흡입유체가 실제 연료처럼 모사될 때의 유량을 측정할 수 있도록 구성된다. 이와 관련하여 상기 구동유체와 흡입유체는 실제 연료처럼 모사될 때 가장 유리한 유체로 수소가스를 선택하여 적용한다.In addition, the mock-
이러한 구성에서 상기 이젝터(E1, E2)는 연료전지의 규격 및 용량 등에 따른 연료의 부하요인에 의해 실제 연료전지 이젝터와 같이 다수개로 적용된다. 즉, 도면에 도시된 이젝터(E1, E2)는 낮은 부하에서 단일의 이젝터(E1, E2)가 작동하고, 높은 부하에서는 2개의 이젝터(E1, E2)가 작동하도록 한 더블 이젝터(복식의 이젝터 중 2개의 이젝터를 적용한 구성) 시스템으로 구현된다. 특히, 상기 이젝터(E1, E2)는 연료전지의 규격 및 용량이 확장됨에 따라 2 이상의 개수로도 적용될 수 있다.In such a configuration, the ejectors E1 and E2 may be applied in plural numbers as in actual fuel cell ejectors due to fuel load factors according to the fuel cell size and capacity. That is, the ejector E1, E2 shown in the drawing has a single ejector E1, E2 at low load and two ejectors E1, E2 at high load. It is implemented as a system with two ejectors. In particular, the ejectors E1 and E2 may be applied to two or more numbers as the size and capacity of the fuel cell are expanded.
이와 같이 2이상의 이젝터(E1, E2)가 적용되기 위해, 상기 구동유체가 진행되는 1차 유동부(10)의 배관(P)은 다수개소로 분지되어 상기 이젝터(E1, E2)가 각각 분지된 배관(P)에 설치된다. 또한, 이들 각각의 이젝터(E1, E2)에는 연료기능이 수행된 후 잔류하는 흡입유체를 흡입하는 2차 유동부(20)의 배관(P)이 연결된다. 또한, 상기 구성과 대응하여 구동유체의 분사 및 흡입유체를 순환시키는 3차 유동부(40)의 배관(P)도 각 이젝터(E1, E2)에 연결되고 일정한 길이 지점에서 취합된다.In order to apply two or more ejectors E1 and E2 as described above, the pipe P of the
보다 구체적으로, 상기 배관(P)은 이젝터(E1, E2)가 적용되는 개수에 대응하여 분지되고 연결되어 구성된 것이다. 즉, 상기 배관(P)은 1차 유동부(10)에서 구동유체가 이젝터(E1, E2)로 유입되기 이전의 구간에서 분지되고, 구동유체가 이젝터(E1, E2)를 통과한 이 후 흡입유체가 순환되는 3차 유동부(40)의 구간에서 취합되며, 흡입유체가 이젝터(E1, E2)로 진행되기 이전의 2차 유동부(20) 구간에서 분지되어 각각의 배관(P)이 이젝터(E1, E2)와 연결됨은 도면에서와 같다.More specifically, the pipe P is branched and connected to correspond to the number of ejectors E1 and E2 applied. That is, the pipe P is branched in a section before the driving fluid flows into the ejectors E1 and E2 in the
상기 구성에서, 다수개의 이젝터(E1, E2)가 설치된 각각의 배관(P)에는 이젝터(E1, E2)를 통해 공급 및 순환되도록 모사되는 구동유체와 흡입유체의 진행조건을 측정하고 단속하는 평가제어 어셈블리(50)가 설치된다.In the above configuration, each of the pipes (P) where a plurality of ejectors (E1, E2) is installed, the evaluation control to measure and interrupt the progress conditions of the driving fluid and the suction fluid simulated to be supplied and circulated through the ejectors (E1, E2) The
이러한 평가제어 어셈블리(50)는 각각의 배관(P)에 압력변환기(P2-P7), 작동선택밸브(51), 흡입선택밸브(52), 첵밸브(53)로 이루어진다.The
상기 압력변환기(P2-P7)는 다수개소로 분지된 상기 배관(P)에 각각 설치되어 구성된다. 이와 같은 압력변환기(P2-P7)는 이젝터(E1, E2)로 공급되는 공급유체의 압력, 이젝터(E1, E2)를 통과한 공급유체의 압력, 이젝터(E1, E2)로 흡입되는 연료의 압력을 각각 검출하고 변환하기 위한 구성이다.The pressure transducers P2-P7 are respectively installed in the pipe P branched into a plurality of places. Such a pressure transducer (P2-P7) is the pressure of the supply fluid supplied to the ejectors (E1, E2), the pressure of the supply fluid passing through the ejectors (E1, E2), the pressure of the fuel sucked into the ejectors (E1, E2) Is a configuration for detecting and converting respectively.
상기 작동선택밸브(51)는 구동유체가 이젝터(E1, E2)를 통과하기 이전의 분지된 배관(P)에 각각 설치된다. 이 작동선택밸브(51)는 다수개의 이젝터(E1, E2) 중 목적하는 이젝터(E1, E2)를 통해서만 구동유체가 통과할 수 있도록 구동유체의 진행을 단속하기 위한 구성이다. 특히, 상기 작동선택밸브(51)는 배관(P)으로 진행되는 구동유체를 진행 또는 차단하는 수동식 또는 자동식 밸브로 적용되며, 바람직하게 구동유체의 효율적인 단속을 위해 자동식 밸브로 적용된다.The
상기 흡입선택밸브(52)는 잔류하는 흡입유체가 흡입되어 이젝터(E1, E2)를 통과하기 이전의 배관(P)에 각각 설치된다. 즉, 상기 흡입선택밸브(52)는 작동선택밸브(51)의 단속에 의해 선택되어 작동되는 이젝터(E1, E2) 측으로만 흡입유체가 흡입될 수 있도록 흡입유체의 진행을 단속하기 위한 구성이다. 이와 같은 흡입선택 밸브(52)도 작동선택밸브(51)와 같은 수동식 또는 자동식 밸브로 적용된다.The
특히, 상기 흡입선택밸브(52)는 본 실시예의 성능 평가장치에서 이젝터(E1, E2)의 보다 정확하고 다양한 평가(1, 2차 유동상태를 동시에 또는 별도로 측정하는 등의 여러 형태로 평가)를 수행하기 위해 구동유체와 흡입유체의 공급탱크(T)를 별도로 마련하기 때문에 1차 유동과 2차 유동의 압력변화 등에 따른 흡입유체의 역류를 방지하게 된다.In particular, the
상기 첵밸브(53)는 구동유체와 흡입유체가 이젝터(E1, E2)를 통과하여 진행되는 분지된 배관(P)에 각각 설치된다. 이와 같은 첵밸브(53)는 후술할 3차 유동부의 비례밸브(41)의 동작(오동작 또는 동작 딜레이 타임)에 의해 외기와 함께 구동유체, 흡입유체가 역류됨을 방지하도록 한 구성이다.The
상기와 같은 구성에서 상기 1차 유동부(10)는 구동유체를 공급하여 진행시키기 위한 배관(P)에 구동유체를 충전 및 공급하는 공급탱크(T)와, 공급되는 구동유체의 압력강하를 조절하는 레귤레이터(11)와, 구동유체의 진행압력을 검출하고 변환하는 압력변환기(P1)와, 구동유체의 진행유량을 측정하는 유량계(12)가 순차적으로 설치되어 구성된다.In the above configuration, the
또한, 상기 2차 유동부(20)는 흡입유체를 공급하기 위해 배관(P)에 흡입유체를 충전 및 공급하는 공급탱크(T)와, 전술한 목업스택(30)이 순차적으로 설치되어 구성된다.In addition, the
또한, 상기 3차 유동부(40)는 이젝터(E1, E2)에서 분사되는 공급유체 및 흡 입유체를 순환시키는 배관(P)에 비례밸브(41)를 설치하여 실제 연료전지 시스템에서 소비되는 수소량에 대응하는 유량, 압력을 조절하도록 구성된다. 이 때, 상기 3차 유동부(40)는 전술한 비례밸브(41)의 동작에 의해 외기 유입에 따른 구동유체와 흡입유체의 역류가 발생될 수 있는데, 이는 평가제어 어셈블리(50)의 첵밸브(53)에 의해 차단된다.In addition, the
도 3은 본 발명에 의한 이젝터 성능 평가장치의 동작과정 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of the operation of the ejector performance evaluation apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 상기 이젝터의 성능 평가를 수행하기 위해 공급탱크(T)에서 구동유체를 이젝터(E1, E2)로 공급하면,(S10) 상기 이젝터(E1, E2)에서는 구동유체를 분사하여 제 1 유동부(10)의 구동을 수행한다.(S20)Referring to the drawings, when the driving fluid is supplied from the supply tank (T) to the ejectors (E1, E2) to perform the performance evaluation of the ejector (S10), the ejector (E1, E2) injects the driving fluid to the first 1 performs the driving of the
여기서, 도면 상 상기 이젝터(E1, E2)가 더블 이젝터 형태로 구성되기 때문에 상기 구동유체는 배관(P)의 분기 지점에서 분할되어 양측의 이젝터(E1, E2)로 분기진행된다. 이 때, 상기 단일 이젝터(E1, E2)에 의한 1차 유동부(10)의 구동을 수행하고자 한다면 평가제어 어셈블리(50)의 작동선택 밸브(51)로 어느 일측의 배관(P)을 차단하고, 양측의 이젝터(E1, E2)에 의한 구동을 수행하고자 한다면 양측의 작동선택 밸브(51)를 모두 개방하여 배관(P)의 양측으로 구동유체가 진행되도록 한다.Here, in the drawing, since the ejectors E1 and E2 are configured in the form of a double ejector, the driving fluid is divided at branch points of the pipes P and branches to both ejectors E1 and E2. At this time, if you want to drive the
상기와 같이 이젝터(E1, E2)에서 구동유체가 분사되면, 이젝터(E1, E2)에서는 부압이 발생되어 공급탱크(T)에 충전된 흡입유체를 흡입함에 의해 2차 유동부(20)의 구동이 수행된다.(S30) 이 때, 흡입되는 흡입유체는 목업스택(30)으로 공 급되어 실제 연료전지의 연료기능을 수행하는 것과 같이 압력강하장치(32)에 의해 공급압력이 조절되고 가습장치에 의해 수분을 생성하는 과정이 모사된다.(S40)As described above, when the driving fluid is injected from the ejectors E1 and E2, the negative pressure is generated in the ejectors E1 and E2 and the
이 후, 상기 목업스택(30)에서 연료의 기능을 수행하고 잔류하는 흡입유체는 이젝터(E1, E2)의 흡입력에 의해 진행되어 3차 유동부(40)로 공급된다.(S50) 이와 같이 3차 유동부(40)로 진행된 잔류연료 형태의 흡입유체는 3차 유동부(40)의 배관(P)에 의해 순환되는 과정이 모사된다.(S60)Thereafter, the suction fluid remaining after performing the function of fuel in the mock-
여기서, 상기 잔류연료 형태의 흡입유체 흡입은 전술한 작동선택밸브(51)에 의해 선택(단일 또는 양측 모두의 이젝터 선택)되어 구동하는 이젝터(E1, E2) 측으로만 흡입되며, 이를 위해 상기 작동선택밸브(51)의 단속상태와 대응하는 상태로 흡입선택밸브(52)가 단속됨은 당연하다.Here, the suction fluid suction in the form of residual fuel is sucked only to the ejectors E1 and E2 that are selected and driven by the aforementioned operation selection valve 51 (single ejector selection of one or both sides), and the operation selection for this purpose. Naturally, the
상기와 같은 과정의 수행 중 이젝터(E1, E2)에 대한 성능 평가는 각각의 배관(P)에 설치된 유량계(12, 33) 및 압력변환기(P1-P7)에 의해 구동유체 및 흡입유체의 유량측정, 압력검출 및 변환상황 등이 측정되어 그 결과치를 얻을 수 있게 된다.Performance evaluation of the ejector (E1, E2) during the execution of the above process is measured the flow rate of the driving fluid and the suction fluid by the flow meters (12, 33) and pressure transducers (P1-P7) installed in each pipe (P) The pressure detection and conversion status can be measured and the result can be obtained.
도 1은 일반적인 연료전지의 단위셀을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a unit cell of a typical fuel cell.
도 2는 본 발명에 의한 복식이젝터 성능 평가장치의 구성 개략도.2 is a schematic view of a double ejector performance evaluation apparatus according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 복식이젝터 성능 평가장치의 동작과정 순서도.Figure 3 is a flow chart of the operation of the double ejector performance evaluation apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 1차 유동부 20: 2차 유동부10: first flow part 20: second flow part
30: 목업스택 31: 가습장치30: mock-up stack 31: humidifier
32: 압력강하장치 40: 3차 유동부32: pressure drop device 40: third flow section
50: 평가제어 어셈블리 51: 작동선택밸브50: evaluation control assembly 51: operation selection valve
52: 흡입선택밸브 53: 첵밸브52: suction selection valve 53: check valve
E1, E2: 이젝터 P1-P7: 압력변환기E1, E2: Ejector P1-P7: Pressure transducer
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