KR101113643B1 - Water drain device for exhaust manifold of fuel cell system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 시스템의 공기공급시스템의 배기관에 물배출을 위한 전용 물배출 장치를 설치하여, 배기시스템에서의 원할한 물 배출이 이루어질 수 있도록 한 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water discharge device for mounting an exhaust pipe of a fuel cell system, and more particularly, to install a dedicated water discharge device for discharging water in an exhaust pipe of an air supply system of a fuel cell system, thereby providing smooth water in an exhaust system. It relates to a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system to enable the discharge.

이를 위해, 본 발명은 연료전지 시스템의 배기관 소정 위치에 장착되는 배기연결배관과; 상기 배기연결배관의 하단에 물 고임공간을 가지며 장착되고, 외부와 연통되는 드레인포트가 관통 형성된 물배출용 브라켓과; 상기 배기연결배관의 내부에 상하방향으로 배열되되, 상단은 배기연결배관의 상단을 관통해 대기측으로 연장되고, 하단끝은 상기 드레인포트의 입구와 이격 배치되는 압력유지용 배관과; 상기 드레인포트와 압력유지용 배관 사이에 배열되어, 드레인포트를 닫아주거나 압력 및 부력 작용에 의하여 승강하여 드레인포트를 열어주는 개폐체; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치를 제공한다.To this end, the present invention and the exhaust pipe connected to the exhaust pipe predetermined position of the fuel cell system; A water discharge bracket having a water holding space at a lower end of the exhaust connection pipe and having a drain port formed therein communicating with the outside; A pressure maintenance pipe disposed in the exhaust connection pipe in a vertical direction, the upper end extending through the upper end of the exhaust connection pipe to the atmosphere, and the lower end spaced apart from the inlet of the drain port; An opening and closing body arranged between the drain port and the pressure holding pipe and closing the drain port or lifting by lifting pressure and buoyancy to open the drain port; It provides a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system comprising a.

연료전지, 배기관, 물배출 장치, 배기관, 부력, 압력, 물, 공기, 개폐체 Fuel Cell, Exhaust Pipe, Water Discharge Device, Exhaust Pipe, Buoyancy, Pressure, Water, Air, Switchgear

Description

연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치{Water drain device for exhaust manifold of fuel cell system}Water drain device for exhaust manifold of fuel cell system

본 발명은 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 시스템의 공기공급시스템의 배기관에 물배출을 위한 전용 물배출 장치를 설치하여, 배기시스템에서의 원할한 물 배출이 이루어질 수 있도록 한 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water discharge device for mounting an exhaust pipe of a fuel cell system, and more particularly, to install a dedicated water discharge device for discharging water in an exhaust pipe of an air supply system of a fuel cell system, thereby providing smooth water in an exhaust system. It relates to a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system to enable the discharge.

일반적으로, 내연기관 차량에 적용되는 배기시스템은 엔진에서 발생한 배기가스를 배출하는 기능 및 엔진에서 발생한 소음을 저감하는 기능을 위해 설치되고 있다.In general, an exhaust system applied to an internal combustion engine vehicle is installed for the function of exhausting the exhaust gas generated from the engine and the function of reducing the noise generated from the engine.

내연기관의 배기시스템 구성은 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 배출 매니폴드(Exhaust manifold), 프론트 머플러(Front muffler), 배기가스 정화용 촉매, 센터 머플러(Center muffler), 메인 머플러(Main muffler) 등으로 구성되고, 그 사용 환경은 성능, 연비 및 소음 등을 고려하여 온도 조건은 최대 800℃, 단품 압력 손실 범위는 약 60~80 kPa이다.Exhaust manifold, exhaust muffler, exhaust gas purification catalyst, center muffler, main muffler, exhaust exhaust system configuration of the internal combustion engine is shown in FIG. The environment is used in consideration of performance, fuel economy and noise, the temperature conditions are up to 800 ℃, the pressure drop range of about 60 ~ 80 kPa.

이러한 내연기관에서의 물 배출 방법은 상기와 같은 온도 및 압력 조건, 즉 배기부의 물 생성 방지에 유리한 온도 조건이면서, 배기계 전단에서 측정된 배기계의 압력이 배기계의 생성수 및 배출수를 외부로 밀어 낼 정도로 충분히 큰 조건을 이용하여 이루어진다.The method of discharging water in the internal combustion engine is such a temperature and pressure condition that is advantageous for preventing the generation of water in the exhaust part, and the pressure of the exhaust system measured at the front of the exhaust system pushes the generated and discharged water of the exhaust system to the outside. This is accomplished using sufficiently large conditions.

다시 말해서, 배기시스템 후단에서 발생 가능한 압력이 80 kPa 이상으로 발생 가능한 고압 시스템에서는 첨부한 도 2b에 나타낸 바와 같이 압력차를 이용하여 생성수 및 배출수를 외부로 용이하게 밀어낼 수 있다.In other words, in a high pressure system capable of generating pressure of 80 kPa or more at the rear end of the exhaust system, the generated water and the discharged water can be easily pushed out using the pressure difference as shown in FIG. 2B.

또한, 첨부한 도 2a에서 보는 바와 같이 배기계에 홀을 뚫어 물을 배출할 수 있지만, 배기계에 홀을 뚫을시는 소음 문제가 발생할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2A, water may be discharged by drilling a hole in the exhaust system, but a noise problem may occur when drilling a hole in the exhaust system.

이와 같은 일반적인 내연기관의 배기시스템과 달리, 연료전지 시스템의 공기공급계의 배기계는 물/공기/수소를 배출하는 기능 및 엔진에서 발생한 소음을 저감하는 기능을 한다.Unlike the exhaust system of the general internal combustion engine, the exhaust system of the air supply system of the fuel cell system functions to discharge water / air / hydrogen and to reduce noise generated by the engine.

연료전지 배기시스템의 구성을 보면, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 배기관에 메인 머플러(Main muffler)와 리어 머플러(Rear muffler)가 장착된 구조로 이루어져 있고, 그 사용 환경은 성능을 고려하여 온도 조건은 최대 70℃~100 ℃, 단품 허용 압력 손실은 5kPa이내로 낮을수록 유리하다.In the fuel cell exhaust system, as shown in FIG. 3, a main muffler and a rear muffler are mounted on an exhaust pipe. Conditions are advantageous as the maximum 70 ℃ ~ 100 ℃, the lower allowable pressure loss in the unit within 5 kPa.

이러한 연료전지 배기시스템의 배기부 압력 조건은 일반적인 내연기관에 비해 훨씬 낮은 압력 조건이므로, 물 배출 측면에서 불리하고, 연료전지 시스템의 배기관에 대한 레이아웃(Lay out) 조건에 있어서 배기관의 최종 끝단보다 그 중간 부 위가 높으면 물 배출 조건에서도 불리하다.Since the exhaust pressure of the fuel cell exhaust system is much lower than that of a general internal combustion engine, it is disadvantageous in terms of water discharge, and is less than the final end of the exhaust pipe in the layout out condition for the exhaust pipe of the fuel cell system. Higher intermediates are also disadvantageous for water discharge conditions.

그리고, 배기계의 배관 중간에 물 배출을 위한 드레인 홀을 뚫는 것은 수소 누출, 이상 소음 발생 등의 문제가 예상되므로 적절한 방법이 될 수 없다.In addition, drilling a drain hole for discharging water in the middle of the pipe of the exhaust system may not be an appropriate method because problems such as hydrogen leakage and abnormal noise are expected.

따라서, 연료전지 시스템의 배기부에 가습기 후단, 즉 배기부 전단의 압력 영향을 받지 않는 새로운 물 배출수단이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a new water discharging means that is not affected by the pressure at the rear of the humidifier, that is, at the front of the exhaust, at the exhaust of the fuel cell system.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지 시스템의 공기공급시스템의 배기부에 물배출을 위한 전용 장치를 설치하여, 연료전지 시스템 운전시에는 배기 배관내의 압력에 따라 드레인 홀을 개방시켜 물 배출이 이루어지도록 하고, 연료전지 시스템의 운전 오프 및 물 발생이 없는 경우에는 드레인 홀을 막아주어 외부 공기의 유입을 방지하는 동시에 이상 소음이 발생되지 않도록 함으로써, 배기부에서의 원할한 물 배출이 이루어질 수 있도록 한 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and a dedicated device for discharging water is provided in the exhaust portion of the air supply system of the fuel cell system, and during operation of the fuel cell system, a drain hole is provided according to the pressure in the exhaust pipe. Water can be discharged by opening it, and when the fuel cell system is not turned off and no water is generated, the drain hole is blocked to prevent the inflow of external air and prevent abnormal noise. It is an object of the present invention to provide a water discharge device for mounting an exhaust pipe of a fuel cell system to enable discharge.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지 시스템의 배기관 소정 위치에 장착되는 배기연결배관과; 상기 배기연결배관의 하단에 물 고임공간을 가지며 장착되고, 외부와 연통되는 드레인포트가 관통 형성된 물배출용 브라켓과; 상 기 배기연결배관의 내부에 상하방향으로 배열되되, 상단은 배기연결배관의 상단을 관통해 대기측으로 연장되고, 하단끝은 상기 드레인포트의 입구와 이격 배치되는 압력유지용 배관과; 상기 드레인포트와 압력유지용 배관 사이에 배열되어, 드레인포트를 닫아주거나 압력 및 부력 작용에 의하여 승강하여 드레인포트를 열어주는 개폐체; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is an exhaust connection pipe which is mounted at a predetermined position of the exhaust pipe of the fuel cell system; A water discharge bracket having a water holding space at a lower end of the exhaust connection pipe and having a drain port formed therein communicating with the outside; A pressure maintaining pipe disposed in the exhaust connection pipe in a vertical direction and having an upper end extending through the upper end of the exhaust connection pipe and extending to the atmosphere, and having a lower end spaced apart from the inlet of the drain port; An opening and closing body arranged between the drain port and the pressure holding pipe and closing the drain port or lifting by lifting pressure and buoyancy to open the drain port; It provides a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system comprising a.

바람직한 일 구현예로서, 상기 압력유지용 배관의 상단끝은 연료전지 시스템의 공기흡기부에 배관을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the upper end of the pressure maintaining pipe is connected to the air intake portion of the fuel cell system using a pipe.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 압력유지용 배관의 하단부에는 개폐체의 승하강 안내공간이 더 형성된 것을 특징으로 한다.As another preferred embodiment, the lower and lower guide space of the opening and closing body is further formed on the lower end of the pressure maintaining pipe.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 개폐체는 물보다 비중이 낮은 물질로 만들어진 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the switch body is characterized in that it is made of a material having a specific gravity lower than water.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 연료전지 시스템의 공기공급시스템의 배기부에 부력 및 압력 차이에 따라 승하강하는 개폐체를 갖는 물배출 전용 장치를 설치하여, 연료전지 시스템 운전시에는 드레인포트를 개방시켜 배기부에 고이는 물의 원할한 배출이 이루어질 수 있고, 연료전지 시스템의 운전 오프 및 물 발생이 없는 경우에는 드레인 홀을 막아주어 외부 공기 유입 및 이상 소음 발생을 방지할 수 있다.According to the present invention, by installing a water discharge dedicated device having an opening and closing body which rises and falls in accordance with the buoyancy and pressure difference in the exhaust portion of the air supply system of the fuel cell system, the exhaust port by opening the drain port during operation of the fuel cell system In this case, smooth discharge of water can be achieved, and in the case where there is no operation off and no water generation of the fuel cell system, the drain hole can be blocked to prevent external air inflow and abnormal noise generation.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적인 내연기관 배기계와 달리, 연료전지 시스템의 공기공급계의 배기관은 공기, 수소, 물을 배출하는 기능을 가지는 바, 이러한 배기부의 미설치시에는 수소 안전 및 소음 문제, 차량 하부 부식 등의 문제를 유발할 수 있다.Unlike the general internal combustion engine exhaust system, the exhaust pipe of the air supply system of the fuel cell system has a function of discharging air, hydrogen, and water. If the exhaust unit is not installed, it may cause problems such as hydrogen safety and noise, and corrosion of the underside of the vehicle. Can be.

연료전지 시스템에서는 공기공급계를 통하여 공급된 공기(산소)가 스택내에서 수소와 반응하여 물을 생성하며, 수소공급계와 수소재순환 시스템을 통한 수소시스템에서도 다량의 물이 생성되며, 이때 연료전지시스템에서 생성된 모든 물은 공기배기시스템을 통하여 배출된다.In a fuel cell system, air (oxygen) supplied through an air supply system reacts with hydrogen in a stack to generate water, and a large amount of water is also generated in a hydrogen system through a hydrogen supply system and a hydrogen recycling system. All water produced in the system is discharged through the air exhaust system.

연료전지 시스템의 공기공급계의 배기관을 통해 물 배출이 원활하게 이루어지지 않을 경우에는 배기압력의 상승으로 인한 시스템 효율의 저하를 가져오거나, 물이 배관을 막아 배기효율을 크게 떨어뜨리거나 배관내의 미배출된 물이 얼어서 전체 시스템을 셧다운시키는 등의 상황이 발생하게 된다.If the water is not discharged smoothly through the exhaust pipe of the air supply system of the fuel cell system, the system efficiency may be lowered due to the increase of the exhaust pressure, or the water may block the pipe, thereby greatly reducing the exhaust efficiency, The discharged water freezes and shuts down the entire system.

그리고, 배기관에 물배출을 위한 단순한 드레인 홀을 뚫을 경우에는 내연기관의 배기관과 마찬가지로 소음을 유발하거나, 배기를 통하여 배출된 수소가 드레인 홀을 통하여 배출되어 차량의 안전에도 문제가 될 수 있다.In addition, in the case of drilling a simple drain hole for discharging water in the exhaust pipe, as in the exhaust pipe of the internal combustion engine, noise may be generated, or hydrogen discharged through the exhaust may be discharged through the drain hole, which may also be a problem in vehicle safety.

이를 위해, 본 발명은 연료전지 시스템의 공기공급시스템의 배기부에 물배출을 위한 전용의 물 배출장치를 설치하여, 배기관에서의 원할한 물 배출이 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.To this end, the present invention is to provide a water discharge device dedicated for the discharge of water in the exhaust portion of the air supply system of the fuel cell system, the main point is that the smooth water discharge from the exhaust pipe can be made.

첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템과, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급 시스템과, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등으로 나누어 볼 수 있으며, 전기에너지의 생성을 위하여 고순도의 수소가 연료전지의 연료극(anode)으로 운전 중 공급되고, 에어블로워와 같은 공기 공급 장치를 이용하여 대기중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(cathode)으로 공급된다.As shown in FIG. 4, the fuel cell system includes a fuel cell stack for generating electrical energy, a fuel supply system for supplying fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, and an oxidant required for an electrochemical reaction to the fuel cell stack. It can be divided into air supply system for supplying oxygen in phosphorus air, and heat and water management system for controlling the operating temperature of fuel cell stack.High-purity hydrogen is used as anode of fuel cell to generate electric energy. ) Is supplied during operation, and air in the atmosphere is directly supplied to the cathode of the fuel cell using an air supply device such as an air blower.

이에, 연료전지 스택으로 공급된 수소가 연료극(anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질 막을 통해 공기극(cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 된다.Therefore, hydrogen supplied to the fuel cell stack is separated into hydrogen ions and electrons in the catalyst of the anode, and the separated hydrogen ions are transferred to the cathode through the electrolyte membrane, and the oxygen supplied to the cathode is subsequently It combines with the electrons that enter the cathode through the wires to generate water while generating electrical energy.

여기서, 본 발명에 따른 물 배출 장치의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Here, the configuration of the water discharge device according to the invention in more detail as follows.

첨부한 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 대한 설치 위치를 설명하는 개략도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치를 나타내는 사시도 및 단면도이다.4 and 5 are schematic views illustrating an installation position of the exhaust pipe mounting water discharge device of the fuel cell system according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 are the exhaust pipe mounting water of the fuel cell system according to the present invention. It is a perspective view and sectional drawing which shows a discharge apparatus.

본 발명에 따른 물 배출 장치(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 연료전지 시스템의 배기관(12)에 설치되고, 배기관(12)에 설치된 물 배출 장치(10)의 압력유지용 배관(20)은 공기흡기부(에어크리너(22), 또는 공기블로워(24)의 전단 위치)에 튜브 또는 배관으로 연결된다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the water discharge device 10 according to the present invention is installed in the exhaust pipe 12 of the fuel cell system as described above, and the water discharge device 10 is installed in the exhaust pipe 12. The pressure holding pipe 20 is connected to the air intake portion (air cleaner 22, or the front end position of the air blower 24) by a tube or pipe.

상기 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치(10)는 배기관의 소정 위치에 장착되는 배기연결배관(14)과, 이 배기연결배관(14)의 바닥에 장착되는 드레인포트(18)를 갖는 물배출용 브라켓(16)와, 상기 배기연결배관(14)을 상하로 가로지르며 장착되는 압력유지용 배관(20)과, 상기 드레인포트(18)와 압력유지용 배관(20) 사이에 승하강 가능하게 삽입되는 부레와 같은 개폐체(30)를 포함하여 구성된다.The exhaust pipe mounting water discharge device 10 of the fuel cell system includes an exhaust connection pipe 14 mounted at a predetermined position of the exhaust pipe and a drain port 18 mounted at the bottom of the exhaust connection pipe 14. It is possible to move up and down between the discharge bracket 16, the pressure holding pipe 20 mounted across the exhaust connection pipe 14 up and down, and the drain port 18 and the pressure holding pipe 20. It is configured to include an opening and closing body 30 such as a beret to be inserted.

상기 배기연결배관(14)은 연료전지 시스템의 배기관(12), 즉 연료전지 시스템의 공기공급계의 가습기로부터 연장된 배기관(12)의 소정 위치에 기밀을 유지하며 장착되는 바, 그 바닥면에는 물배출용 브라켓(16)이 일체로 장착된다.The exhaust connection pipe 14 is airtightly installed at a predetermined position of the exhaust pipe 12 of the fuel cell system, that is, the exhaust pipe 12 extending from the humidifier of the air supply system of the fuel cell system, The water discharge bracket 16 is integrally mounted.

상기 물배출용 브라켓(16)은 물이 고이게 되는 오목한 물 고임공간(17)을 가지며, 그 중앙 위치에는 외부와 연통되는 드레인포트(18)가 관통 형성된다.The water discharge bracket 16 has a concave water pool space 17 in which water is accumulated, and a drain port 18 communicating with the outside is formed in a central position thereof.

상기 압력유지용 배관(20)은 배기연결배관(14)의 내부에 상하방향으로 가로지르며 배열되는 중공관 형태로서, 그 상단은 배기연결배관(14)의 상부면을 관통하여 대기측으로 연장되고, 하단끝은 드레인포트(18)의 입구와 이격 배치된다.The pressure maintaining pipe 20 is a hollow pipe shape that is arranged transversely in the vertical direction inside the exhaust connection pipe 14, the upper end of the exhaust connection pipe 14 extends to the atmosphere side, The lower end is spaced apart from the inlet of the drain port 18.

이때, 상기 압력유지용 배관(20)의 하단부는 드레인포트(18)를 개폐하는 개폐체(30)가 승하강할 수 있도록 보다 큰 직경을 갖는 승하강 안내공간(26)이 형성된다.At this time, the lower end portion of the pressure holding pipe 20 has a lifting guide space 26 having a larger diameter so that the opening and closing body 30 for opening and closing the drain port 18 can be raised and lowered.

특히, 상기 상기 압력유지용 배관(20)의 상단끝은 연료전지 시스템의 공기흡 기부, 바람직하게는 공기공급계의 공기블로워(24) 전단부에 위치하는 배관 또는 에어클리너(22)에 연결되어, 대기와 연통되는 상태가 되도록 한다.In particular, the upper end of the pressure maintaining pipe 20 is connected to the air suction base of the fuel cell system, preferably a pipe or an air cleaner 22 located at the front end of the air blower 24 of the air supply system. In order to be in communication with the atmosphere.

상기 개폐체(30)는 부력에 의하여 상승 이동할 수 있도록 물보다 비중이 낮은 물질로 만들어진 것으로서, 물배출용 브라켓(16)의 드레인포트(18)와 압력유지용 배관(20) 사이에 승하강 가능하게 배열되어, 연료전지 시스템 운전시에는 배기관(12)내의 압력차 및 개폐체(30)의 부력에 따라 상승하는 동시에 드레인포트(18)을 개방시켜 배기관(12)내의 물 배출이 이루어지게 하고, 연료전지 시스템의 운전 오프 및 물 발생이 없는 경우에는 하강하는 동시에 드레인포트(18)을 막아주어 외부 공기의 유입을 방지하는 동시에 이상 소음이 발생되지 않게 한다.The opening and closing body 30 is made of a material having a specific gravity lower than that of water so as to move upward by buoyancy, and can be lifted and lowered between the drain port 18 of the water discharge bracket 16 and the pressure maintaining pipe 20. When the fuel cell system is operated, the pressure rises in accordance with the pressure difference in the exhaust pipe 12 and the buoyancy of the opening and closing body 30, and at the same time, the drain port 18 is opened to discharge the water in the exhaust pipe 12. When there is no operation off and no water generation of the fuel cell system, the fuel cell system descends and blocks the drain port 18 to prevent the inflow of external air and prevent abnormal noise from occurring.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.Here, the operation flow for the exhaust pipe mounting water discharge device of the fuel cell system according to the present invention having the above configuration will be described.

연료전지 시스템 운전시에는 공기공급계의 공기블로워(24)가 작동하여 공기가 연료전지 스택으로 공급되고, 공급된 공기(산소)는 스택내에서 수소공급계를 통해 공급된 수소와 반응하여 물을 생성하며, 또한 수소공급계와 수소재순환 시스템을 통한 수소시스템에서도 다량의 물 및 미량의 수소가 생성 배출되며, 이때 연료전지시스템에서 생성된 모든 물은 공기공급계의 배기관(12)을 통하여 배출된다.During operation of the fuel cell system, the air blower 24 of the air supply system is operated to supply air to the fuel cell stack, and the supplied air (oxygen) reacts with hydrogen supplied through the hydrogen supply system in the stack to supply water. In addition, a large amount of water and a small amount of hydrogen are generated and discharged from the hydrogen system through the hydrogen supply system and the hydrogen recycling system, and all the water generated in the fuel cell system is discharged through the exhaust pipe 12 of the air supply system. .

이렇게 배기관(12)을 통해, 물, 공기, 수소 등이 배출되어, 상기 배기연결배관(14)의 바닥에 장착된 물 배출용 브라켓(16)의 물 고임공간(17)에 물이 고이게 된다.Thus, through the exhaust pipe 12, water, air, hydrogen and the like is discharged, the water is accumulated in the water holding space 17 of the water discharge bracket 16 mounted on the bottom of the exhaust connection pipe (14).

이에, 상기 물 고임공간(17)내에 물이 고이면, 드레인포트(18)를 막고 있던 개폐체(30)가 부력에 의하여 떠오르며 압력유지용 배관(20)의 승하강 안내공간(26)내로 상승하게 된다.Accordingly, when water is accumulated in the water holding space 17, the opening and closing body 30 blocking the drain port 18 is caused to rise by buoyancy and ascends into the lifting guide space 26 of the pressure maintaining pipe 20. do.

이때, 상기 배기관(12)내의 압력은 물, 공기, 수소 등의 배출 압력이 작용하여 공기블로워(24) 전단부에 연결되는 압력유지용 배관(20)의 상단부쪽 압력(대기압, 또는 음압)보다 높거나 같게 되므로, 결국 상기 개폐체(30)는 부력을 받는 동시에 배기관(12)내 압력과 압력유지용 배관(20)내의 압력 차이에 의하여 압력유지용 배관(20)의 승하강 안내공간(26)내로 용이하게 상승하게 된다.At this time, the pressure in the exhaust pipe 12 is greater than the pressure (atmospheric pressure or negative pressure) of the upper end side of the pressure holding pipe 20 connected to the front end of the air blower 24 by the discharge pressure such as water, air, hydrogen, and the like. Since the high and the same, eventually the opening and closing body 30 receives the buoyancy and at the same time the elevating guide space 26 of the pressure holding pipe 20 by the pressure difference in the pressure in the exhaust pipe 12 and the pressure holding pipe 20 It rises easily in).

따라서, 상기 개폐체(30)의 상승에 따라 드레인포트(18)가 열리게 되어, 물 배출용 브라켓(16)의 물 고임공간(17)에 고여 있던 물이 중력에 의하여 드레인포트(18)를 통해 외부로 용이하게 배출된다.Therefore, the drain port 18 is opened as the opening / closing body 30 rises, and water accumulated in the water holding space 17 of the water discharge bracket 16 is moved through the drain port 18 by gravity. It is easily discharged to the outside.

반면, 연료전지 시스템이 운전을 정지하여 배기관(12)으로 물, 공기, 수소 등의 배출이 이루어지지 않거나, 연료전지 시스템이 운전되더라도 물 발생이 미량 또는 없는 경우에는 개폐체(30)가 드레인포트(18)를 계속 막아주는 상태가 되므로, 외부 공기의 유입이 차단되어 이상소음 문제를 발생시키지 않게 된다.On the other hand, when the fuel cell system stops operation and water, air, hydrogen, etc. are not discharged to the exhaust pipe 12, or when the fuel cell system is operated, there is little or no water generation. Since it keeps blocking 18, the inflow of external air is cut off and it does not generate an abnormal noise problem.

도 1은 내연기관의 배기시스템 구성을 설명하는 개략도,1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an exhaust system of an internal combustion engine;

도 2a 및 도 2b는 내연기관의 배기관에 적용되는 물 배출 구조를 설명하는 개력도,2a and 2b is a schematic diagram illustrating the water discharge structure applied to the exhaust pipe of the internal combustion engine,

도 3은 연료전지 시스템의 배기시스템 구성을 설명하는 개략도,3 is a schematic diagram illustrating a configuration of an exhaust system of a fuel cell system;

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치에 대한 설치 위치를 나타낸 개략도,4 and 5 is a schematic view showing the installation position of the exhaust pipe mounting water discharge device of the fuel cell system according to the present invention,

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치를 나타내는 사시도 및 단면도.6 to 8 are a perspective view and a cross-sectional view showing a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system according to the present invention.

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

10 : 물 배출 장치 12 : 배기관10: water discharge device 12: exhaust pipe

14 : 배기연결배관 16 : 물배출용 브라켓14: exhaust connection piping 16: water discharge bracket

17 : 물 고임공간 18 : 드레인포트17: water holding space 18: drain port

20 : 압력유지용 배관 22 : 에어크리너20: pressure holding pipe 22: air cleaner

24 : 공기블로워 26 : 승하강 안내공간24: air blower 26: elevating guide space

30 : 개폐체30: switching body

Claims (4)

연료전지 시스템의 배기관에 장착되는 배기연결배관과;An exhaust connection pipe mounted to an exhaust pipe of the fuel cell system; 상기 배기연결배관의 하단에 물 고임공간을 가지며 장착되고, 외부와 연통되는 드레인포트가 관통 형성된 물배출용 브라켓과;A water discharge bracket having a water holding space at a lower end of the exhaust connection pipe and having a drain port formed therein communicating with the outside; 상기 배기연결배관의 내부에 상하방향으로 배열되되, 상단은 배기연결배관의 상단을 관통해 대기측으로 연장되고, 하단끝은 상기 드레인포트의 입구와 이격 배치되는 압력유지용 배관과;A pressure maintenance pipe disposed in the exhaust connection pipe in a vertical direction, the upper end extending through the upper end of the exhaust connection pipe to the atmosphere, and the lower end spaced apart from the inlet of the drain port; 상기 드레인포트와 압력유지용 배관 사이에 배열되어, 드레인포트를 닫아주거나 압력 및 부력 작용에 의하여 승강하여 드레인포트를 열어주는 개폐체;An opening and closing body arranged between the drain port and the pressure holding pipe and closing the drain port or lifting by lifting pressure and buoyancy to open the drain port; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치.Water discharge device for mounting exhaust pipe of the fuel cell system, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 압력유지용 배관의 상단끝은 연료전지 시스템의 공기흡기부에 별도의 배관을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치.The upper end of the pressure maintaining pipe is connected to the air intake of the fuel cell system using a separate pipe, characterized in that the exhaust pipe mounting water discharge device of the fuel cell system. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 압력유지용 배관의 하단부에는 개폐체의 승하강 안내공간이 더 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치.The lower end portion of the pressure maintenance pipe is a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system, characterized in that the lowering guide space of the opening and closing body is further formed. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 개폐체는 물보다 비중이 낮은 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치.The switch body is a water discharge device for mounting the exhaust pipe of the fuel cell system, characterized in that made of a material having a lower specific gravity than water.
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