KR101154586B1 - 연료 전지 차량의 가습 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 전지 차량의 가습 장치에 관한 것으로, 가습기로 공급되는 압축 공기의 온도를 주변 온도에 상관없이 일정 온도로 열전 소자를 통해 유지시킴으로써, 가습기의 성능을 극대화 시키고, 연료 전지로 적정 습도의 압축 공기를 공급하고, 별도의 냉매 사용 없이 냉각 및 가열을 수행하고, 무진동으로 작동이 가능하므로 가습 장치 구동시 진동에 의해 발생되는 소음을 제거할 수 있다.

Description

연료 전지 차량의 가습 장치{HUMIDIFICATION DEVICE OF FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료 전지 차량의 가습 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 열전 소자를 통해 가습기로 인가되는 압축 공기의 온도를 주변 온도에 상관없이 일정 온도로 유지시킴으로써, 가습기의 성능을 극대화 시키고, 연료 전지로 적정 습도의 공기를 공급할 수 있는 연료 전지 차량의 가습 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료 전지 차량 또는 수소 엔진 차량의 경우, 고압의 수소를 연료로 하고, 연료전지 내부에서 공기와 수소가 반응하여 열과 전기 및 물을 생성하고, 생성된 물은 배출되는 가스와 함께 배출된다.
그리고 이러한 연료전지가 작동하기 위해서는 일정 습도의 공기가 연료전지로 공급되어야 하고, 이를 위해 연료전지 시스템에는 가습기가 포함되어 구성된다. 이러한 가습기는 압축기를 통해 압축된 공기를 공급 받아 수증기를 흡수하고, 이를 연료 전지로 공급한다.
이와 같은 가습기는 압축된 공기의 온도가 높을수록 가습 성능이 저하되어, 냉각 수 라인을 이용한 열교환기를 이용하여 가습기로 공급되는 공기의 온도를 낮추고, 가습 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그러나 이와 같은 냉각수 라인을 이용한 열교환기는, 별도의 냉각수 라인을 구비해야 하므로 부피가 증가하고, 냉각수 온도에 의존하여 온도를 제어하므로 공기의 온도를 원하는 온도로 제어하기 어려우며, 냉각수와 같은 냉매에 의한 진동 소음이 발생될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 열전 소자를 통해 가습기로 인가되는 공기의 온도를 주변 온도에 상관없이 일정 온도로 유지시킴으로써, 가습기의 성능을 극대화 시키고, 연료 전지로 적정 습도의 공기를 공급할 수 있는 연료 전지 차량의 가습 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 열전 소자를 이용하므로 별도의 냉매 사용 없이 냉각 및 가열을 수행하고, 무진동으로 작동이 가능하므로 가습 장치 구동시 진동에 의해 발생되는 소음을 제거할 수 있는 연료 전지 차량의 가습 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 연료 전지 차량의 가습 장치는 압축기에서 인가되는 압축된 공기를 가습 성능을 향상시키기 위한 적정 온도로 가열 또는 냉각 시키는 열전소자 및 상기 열전 소자를 통해 인가되는 공기를 온도에 대응되도록 습기를 제어하여 연료 전지에 공급하는 가습기를 포함할 수 있다.
상기 열전 소자는 상기 연료 전지의 출력 전압 특성에 따라, 상기 연료 전지에서 요구하는 수분양이 되도록 상기 공기의 온도를 제어하여 상기 가습기로 인가할 수 있다.
상기 가습기는 잔류하는 수분을 제거하기 위한 가습기 내부 열전 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 연료 전지 차량의 가습 장치는 열전 소자를 통해 가습기로 인가되는 공기의 온도를 주변 온도에 상관없이 일정 온도로 유지시킴으로써, 가습기의 성능을 극대화시키고, 연료 전지로 적정 습도의 공기를 공급할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 연료 전지 차량의 가습 장치는 열전 소자를 이용하므로 별도의 냉매 사용 없이 냉각 및 가열을 수행하고, 무진동으로 작동이 가능하므로 가습 장치 구동시 진동에 의해 발생되는 소음을 제거할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지 차량의 가습 장치를 도시한 블록도가 도시되어 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지 차량의 가습 장치를 도시한 블록도가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 연료 전지 차량의 가습 장치(10)는 압축기(20)에서 인가되는 압축된 공기를 가습 성능을 향상시키기 위한 적정 온도로 가열 또는 냉각 시키는 열전소자(11) 및 열전 소자(11)를 통해 인가되는 공기를 온도에 대응되도록 습기를 제어하여 연료 전지(30)에 공급하는 가습기(12)를 포함한다.
우선 압축기(20)에서 압축되어 인가되는 공기는 열전 소자(11)를 통해 가습기(12)로 인가한다. 이와 같이 열전 소자(11)를 통해 가습기(12)로 공기를 인가 압축기(20)는 저 압력으로 구동되는 시스템에서는 블로어로 대체될 수 있다.
그리고 열전 소자(11)는 압축기(20)에서 가습기(12)로 인가되는 공기를 전자 제어기(40)에서 인가되는 전류에 의해 가열 또는 냉각시킨다. 즉, 열전 소자(11)는 전자 제어기(40)에서 인가되는 전류에 의해 공기를 냉각 또는 가열한다.
그리고 가습기(12)는 압축기(20)에서 공급되는 공기의 온도가 높거나 낮을 경우에는 성능이 저하되어 공기 내의 수증기를 제대로 흡수하지 못하므로, 열전 소자(11)를 통해 가습에 용이한 온도로 제어된 공기를 인가받아 공기 속의 수증기를 용이하게 흡수한다. 즉, 가습기(12)로 공급되는 공기의 온도를 열전 소자(11)를 통해 일정 온도로 유지시켜 줌으로써, 가습기(12)의 성능을 극대화시킬 수 있다.
그리고 가습기(12)는 가습기(12) 내부에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 가습기 내부 열전 소자(12a)를 포함한다. 이러한 가습기 내부 열전 소자(12a)는 겨울철에 가습기 바닥에 남아 있는 수분이 냉각되어 발생되는 중공사막의 파괴 등을 막을 수 있다.
그리고 열전 소자(11)와 가습기 내부 열전 소자(12a)는 펠티 효과를 갖는 소자로서, 전자 제어기(40)에서 인가되는 전류의 크기에 따라 열을 흡수 또는 열을 방출함으로써, 압축기(20)를 통해 공급되는 공기의 온도를 일정 온도로 제어한다.
그리고 전자 제어기(40)는 연료 전지(30)의 요구 출력 전압에 대응되는 습도의 공기를 가습기(12)를 통해 공급하기 위해서, 열전 소자(11)로 인가되는 전류를 제어한다. 그리고 이때 가습기(12)는 열전 소자(11)를 통해 온도가 제어된 공기를 인가받아, 온도에 대응되는 습도가 되도록 공기 속에 수증기를 흡수한다.
이와 같은 연료 전지 차량의 가습 장치(10)는 열전 소자(11)를 통해 가습기(12)로 인가되는 공기의 온도를 주변 온도에 상관없이 일정 온도로 유지시킴으로써, 가습기(12)의 성능을 극대화시켜서 연료 전지(30)로 적정 습도의 공기를 공급할 수 있다. 또한 연료 전지 차량의 가습 장치(10)는 열전 소자(11)를 이용하므로 별도의 냉매 사용 없이 냉각 및 가열을 수행하고, 무진동으로 작동이 가능하므로 가습 장치 구동시 진동에 의해 발생되는 소음을 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 연료 전지 차량의 가습 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 연료 전지 차량의 가습 장치
11; 열전 소자 12; 가습기

Claims (3)

  1. 압축기에서 인가되는 압축된 공기를 가습 성능을 향상시키기 위한 적정 온도로 가열 또는 냉각시키는 열전소자; 및
    상기 열전 소자를 통해 인가되는 공기를 온도에 대응되도록 습기를 제어하여 연료 전지에 공급하는 가습기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량의 가습 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전 소자는
    상기 연료 전지의 출력 전압 특성에 따라, 상기 연료 전지에서 요구하는 수분양이 되도록 상기 공기의 온도를 제어하여 상기 가습기로 인가하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량의 가습 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가습기는 잔류하는 수분을 제거하기 위한 가습기 내부 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량의 가습 장치.
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