KR101200689B1 - Heat recovery apparatus of fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 전지의 열 회수 장치에 관한 것으로, 연료 전지부에서 발생한 열을 온수 저장부에 온수 형태로 저장하고, 상기 온수 저장부에 저장된 온수를 보일러부에서 재가열하여 온수로 사용할 때 선택적으로 상기 연료 전지부에서 배출되는 온수를 온수 저장부로 저장하여 순환시키지 않고 상기 보일러부로 직접 공급하여 순환시킴으로써 동절기에 동파를 방지하는 구조인 것이다.
본 발명은 동절기 시 보일러의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위의 동파를 방지하여 연료 전지의 열 회수로 온수를 안정적으로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또 본 발명은 동파 방지를 위한 별도의 장비가 필요하지 않아 설비비를 절감하는 효과가 있는 것이다.The present invention relates to a heat recovery apparatus of a fuel cell, wherein the heat generated from the fuel cell unit is stored in the hot water storage unit in the form of hot water, and when the hot water stored in the hot water storage unit is reheated in the boiler unit to be used as warm water. The hot water discharged from the fuel cell unit is stored in the hot water storage unit to circulate by directly supplying the boiler unit without circulating, thereby preventing freezing in winter.
The present invention is to prevent the freezing of the hot water inlet and hot water discharge portion of the boiler during the winter season has the effect that can be used stably hot water by heat recovery of the fuel cell.
In addition, the present invention does not need a separate equipment for freezing prevention has the effect of reducing the equipment cost.

Description

연료 전지의 열 회수 장치{Heat recovery apparatus of fuel cell} Heat recovery apparatus of fuel cell

본 발명은 연료 전지의 열 회수 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 연료 전지에서 발생한 물을 온수 형태로 저장하여 사용하는 열 회수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat recovery apparatus of a fuel cell, and more particularly, to a heat recovery apparatus for storing and using water generated in a fuel cell in the form of hot water.

일반적으로 연료전지는 연료의 산화에 의해 발생되는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생시키는 것이다.In general, a fuel cell generates electricity by directly converting chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy.

상기 연료전지는 탄화 수소 계열의 연료를 개질하여 정제된 수소 또는 탄화수소 계열의 연료와 공기를 직접 연료전지 스택에 공급하여 전기화학적으로 반응시킴으로써 전기 에너지를 발생시키는 것이다.The fuel cell generates electric energy by reforming a hydrocarbon-based fuel and supplying purified hydrogen or hydrocarbon-based fuel and air directly to the fuel cell stack to react electrochemically.

더 상세히 설명하면, 다음과 같다.In more detail, as follows.

연료전지 스택은 전극과, 전극 사이에 개재되는 전해질 막, 세퍼레이터를 포함한 단위 셀이 복수로 적층된 구조로 전해질 막을 사이에 두고 양극(Anode)과 음극(Cathode)이 부착된 구조를 가지는 것이다.The fuel cell stack has a structure in which a plurality of unit cells including an electrode, an electrolyte membrane interposed between the electrodes, and a separator are stacked, and a cathode and a cathode are attached with the electrolyte membrane interposed therebetween.

상기 양극에는 수소 또는 수소를 포함한 가스가 공급되고, 상기 음극에는 산소를 포함한 가스가 공급되는 것이다. Hydrogen or a gas containing hydrogen is supplied to the anode, and a gas containing oxygen is supplied to the cathode.

그러면, 양극에서는 수소의 전기화학적 산화가 발생하고, 음극에서는 산소의 전극 화학적 환원이 발생하는 것이다.Then, electrochemical oxidation of hydrogen occurs at the anode, and electrode chemical reduction of oxygen occurs at the cathode.

상기 산화, 환원 반응은 전자를 생성하게 되고, 상기 전자는 상기 양극에서 음극으로 이동하면서 전기를 발생시키게 되는 것이다.The oxidation and reduction reactions generate electrons, and the electrons generate electricity while moving from the anode to the cathode.

한편, 고체 고분자막을 전해질로 이용한 고체 고분자형 연료 전지는 스택의 온도를 최적의 반응 조건 온도에 맞게 조절함으로서 발전 효율을 증대시키는 구조로 되어 있으며, 상기 스택의 온도를 냉각시키는 냉각 라인이 구비된다.Meanwhile, the polymer electrolyte fuel cell using the polymer electrolyte membrane as an electrolyte has a structure for increasing power generation efficiency by adjusting the stack temperature to an optimal reaction condition temperature, and is provided with a cooling line for cooling the stack temperature.

상기한 바와 같이 연료 전지 내에서 발생한 열을 회수하여 스택의 온도를 냉각시킨 냉각수를 회수하여 온수로 사용하는 열 회수 장치가 제안되고 있다.As described above, a heat recovery apparatus has been proposed that recovers heat generated in a fuel cell, recovers cooling water that has cooled the stack temperature, and uses it as hot water.

상기한 열 회수 장치는 연료 전지 내에서 발생한 열로 가열된 온수를 사용하기에 부족한 열량을 가해주는 보일러가 추가로 설치된다.The heat recovery device is further provided with a boiler for applying a heat amount insufficient to use hot water heated by the heat generated in the fuel cell.

그러나 종래의 열 회수 장치는 보일러의 직수 및 온수 배출 부위에 동파 대비가 없는 것이다.However, the conventional heat recovery apparatus has no freezing contrast in the direct water and hot water discharge portion of the boiler.

따라서 동절기에 보일러의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위가 동파되어 파손되는 일이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었던 것이다. Therefore, there was a problem that frequent breakage caused by freezing of the hot water inlet and hot water discharge part of the boiler in winter.

본 발명은 연료 전지에서 발생하는 열을 회수하여 온수로 사용하는 경우 온수 사용을 보조하는 보일러의 유입, 배출관의 동파를 방지한 연료 전지의 열 회수 장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to provide a heat recovery apparatus of a fuel cell that prevents the inflow of the boiler to assist the use of hot water, the freezing of the discharge pipe when the heat generated from the fuel cell is used as hot water.

이러한 본 발명의 과제는 내부에서 발생한 열을 냉각수로 냉각시키기 위한 열 교환기를 포함한 연료 전지부와;The object of the present invention is a fuel cell unit including a heat exchanger for cooling the heat generated therein with cooling water;

상기 열 교환기에서 열 교환으로 가열된 온수를 회수하여 저장하는 온수 저장부와; A hot water storage unit for recovering and storing hot water heated by heat exchange in the heat exchanger;

상기 온수 저장부 내의 온수를 상기 열 교환기를 통과시켜 순환시키는 제 1 온수 순환부와;A first hot water circulation unit configured to circulate hot water in the hot water storage unit through the heat exchanger;

상기 온수 저장부에 연결되는 온수 공급관으로부터 온수를 공급받아 온수를 가열하고 배출관을 통해 온수를 배출하는 보일러부와;A boiler unit receiving hot water from a hot water supply pipe connected to the hot water storage unit to heat hot water and discharge hot water through a discharge pipe;

상기 온수 순환부에서 분기되어 상기 연료 전지부에서 배출된 온수를 상기 보일러부로 공급하여 온수조로 순환시키는 제 2 온수 순환부를 포함한 연료 전지의 열 회수 장치를 제공함으로써 해결되는 것이다.It is solved by providing a heat recovery apparatus of a fuel cell including a second hot water circulation unit branched from the hot water circulation unit to supply hot water discharged from the fuel cell unit to the boiler unit to circulate the hot water tank.

상기 제 2 온수 순환부는 상기 온수 공급관에 장착되는 제 1 삼방 밸브와;The second hot water circulation unit and the first three-way valve is mounted to the hot water supply pipe;

상기 제 1 온수 순환부에서 분기되어 상기 제 1 삼방 밸브에 연결되는 제 1 보일러 순환 관부재와;A first boiler circulation pipe member branched from the first hot water circulation part and connected to the first three-way valve;

상기 배출관에 장착되는 제 2 삼방 밸브와;A second three-way valve mounted to the discharge pipe;

상기 제 2 삼방 밸브에 연결되고 상기 온수 저장부로 연결되는 제 2 보일러 순환 관부재를 포함한 것을 특징으로 한다.And a second boiler circulation pipe member connected to the second three-way valve and connected to the hot water storage unit.

상기 온수 저장부의 온도 또는 상기 보일러부의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위의 온도를 측정하는 온도 감지 센서부와;A temperature sensor unit for measuring the temperature of the hot water storage unit or the temperature of the hot water inlet and the hot water outlet of the boiler unit;

상기 온도 감지 센서 및 상기 보일러부, 상기 제 1 삼방 밸브 및 상기 제 2 삼방 밸브에 연결되어 상기 온수의 순환을 제어하는 제어부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.And a control unit connected to the temperature sensor and the boiler unit, the first three-way valve and the second three-way valve to control the circulation of the hot water.

상기 제 1 온수 순환부는 상기 온수 저장부의 온수를 상기 열 교환기 내로 유입시키는 제 1 순환 관부재와;The first hot water circulation unit and the first circulation pipe member for introducing the hot water of the hot water storage unit into the heat exchanger;

상기 제 1 순환 관부재에 장착되며 상기 온수의 온도를 냉각시키는 온수 냉각기와;A hot water cooler mounted on the first circulation pipe member and cooling the temperature of the hot water;

상기 열 교환기에서 가열된 온수를 상기 온수 저장부 내로 유입시키는 제 2 순환 관부재와;A second circulation pipe member for introducing hot water heated in the heat exchanger into the hot water storage unit;

상기 온수 저장부 내로 냉각수를 유입시키는 급수 관부재를 포함하며,It includes a water supply pipe member for introducing the cooling water into the hot water storage,

상기 제 1 보일러 순환 관부재는 상기 제 2 순환 관부재에서 분기되는 것을 특징으로 한다.The first boiler circulation pipe member is branched from the second circulation pipe member.

본 발명은 동절기 시 보일러의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위의 동파를 방지하여 연료 전지의 열 회수로 온수를 안정적으로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention is to prevent the freezing of the hot water inlet and hot water discharge portion of the boiler during the winter season has the effect that can be used stably hot water by heat recovery of the fuel cell.

또 본 발명은 동파 방지를 위한 별도의 장비가 필요하지 않아 설비비를 절감하는 효과가 있는 것이다.In addition, the present invention does not need a separate equipment for freezing prevention has the effect of reducing the equipment cost.

도 1은 본 발명의 구조를 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing the structure of the present invention

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명인 연료 전지부(10)는 내부에 냉각수가 통과되면서 열 교환으로 스택에서 발생한 열을 냉각시키는 열 교환기(11)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the fuel cell unit 10 of the present invention includes a heat exchanger 11 for cooling heat generated in a stack by heat exchange while cooling water passes therein.

상기 연료 전지부(10)는 탄화 수소 계열의 연료를 개질하여 정제된 수소 또는 탄화수소 계열의 연료와 공기를 직접 연료전지 스택에 공급하여 전기화학적으로 반응시킴으로써 전기 에너지를 발생시키는 것으로, 고체 고분자막을 전해질로 이용한 것을 일 예로 한다.The fuel cell unit 10 generates electrical energy by reforming a hydrocarbon-based fuel and supplying purified hydrogen or hydrocarbon-based fuel and air directly to the fuel cell stack and reacting electrochemically. It is used as an example.

상기 연료 전지부(10)는 전극과, 전극 사이에 개재되는 전해질 막, 세퍼레이터를 포함한 단위 셀이 복수로 적층된 구조로 전해질 막을 사이에 두고 양극(Anode)과 음극(Cathode)이 부착된 스택을 포함한 것으로, 상기 양극에는 수소 또는 수소를 포함한 가스가 공급되고, 상기 음극에는 산소를 포함한 가스가 공급되는 것이다.The fuel cell unit 10 has a structure in which a plurality of unit cells including an electrode, an electrolyte membrane interposed between the electrodes, and a separator are stacked, and a stack having an anode and a cathode attached therebetween with the electrolyte membrane interposed therebetween. In addition, hydrogen or a gas containing hydrogen is supplied to the anode, and a gas containing oxygen is supplied to the cathode.

그러면, 양극에서는 수소의 전기화학적 산화가 발생하고, 음극에서는 산소의 전극 화학적 환원이 발생하는 것이다.Then, electrochemical oxidation of hydrogen occurs at the anode, and electrode chemical reduction of oxygen occurs at the cathode.

상기 산화, 환원 반응은 전자를 생성하게 되고, 상기 전자는 상기 양극에서 음극으로 이동하면서 전기를 발생시키게 되는 것이다.The oxidation and reduction reactions generate electrons, and the electrons generate electricity while moving from the anode to the cathode.

상기한 바와 같이 스택은 연료를 공급받아 발생하는 산화, 환원 반응을 통해 발전하는 것이며, 상기 열 교환기(11)는 상기 스택에서 발전 중 발생하는 열을 냉각수와 열 교환시켜 냉각함으로써 발전 효율을 증대시키는 것이다.As described above, the stack generates power through oxidation and reduction reactions generated by receiving fuel, and the heat exchanger 11 increases heat generation efficiency by cooling heat exchanged with cooling water for heat generated during power generation in the stack. will be.

상기 연료 전지부(10)의 구조는 공지의 구조로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.It is noted that the structure of the fuel cell unit 10 is a known structure, and thus a detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 상기 연료 전지부(10)의 스택에서 발생하는 열을 냉각시킨 냉각수를 온수로 저장하는 온수 저장부(20)를 포함한다.The present invention includes a hot water storage unit 20 for storing the cooling water cooled by the heat generated in the stack of the fuel cell unit 10 as hot water.

상기 온수 저장부(20)는 상기 스택에서 발생한 열을 냉각하는 냉각수가 상기 열 교환기(11)를 통해 가열된 온수로 되고, 상기 온수를 저장하는 것이다.The hot water storage unit 20 is a cooling water for cooling the heat generated in the stack is heated hot water through the heat exchanger 11, and stores the hot water.

상기 온수 저장부(20)의 온수는 제 1 온수 순환부(30)를 통해 상기 연료 전지부(10)의 열 교환기(11)를 통과하여 순환되는 것이다.The hot water of the hot water storage unit 20 is circulated through the heat exchanger 11 of the fuel cell unit 10 through the first hot water circulation unit 30.

상기 제 1 온수 순환부(30)는 상기 온수 저장부(20) 내의 온수를 상기 열 교환기(11)를 통과시켜 순환하는 것으로, 상기 온수 저장부(20)의 온수를 상기 열 교환기(11) 내로 유입시키는 제 1 순환 관부재(31)와;The first hot water circulation unit 30 circulates the hot water in the hot water storage unit 20 through the heat exchanger 11, and circulates the hot water of the hot water storage unit 20 into the heat exchanger 11. A first circulation pipe member 31 for introducing;

상기 제 1 순환 관부재(31)에 장착되며 상기 온수의 온도를 냉각시키는 온수 냉각기(32)와;A hot water cooler (32) mounted to the first circulation pipe member (31) to cool the temperature of the hot water;

상기 열 교환기(11)에서 가열된 온수를 상기 온수 저장부(20) 내로 유입시키는 제 2 순환 관부재(33)를 포함한다.And a second circulation pipe member 33 for introducing hot water heated in the heat exchanger 11 into the hot water storage unit 20.

또 상기 제 1 온수 순환부(30)는 상기 온수 저장부(20) 내로 냉각수를 유입시키는 급수 관부재(34)를 포함한다.In addition, the first hot water circulation unit 30 includes a water supply pipe member 34 for introducing cooling water into the hot water storage unit 20.

상기 급수 관부재(34)는 상기 온수 저장부(20) 내의 온수를 사용하여 배출하는 경우 배출된 양만큼 상기 온수 저장부(20) 내에 냉각수를 공급하여 온수를 지속적으로 사용 가능하게 하는 것이다.When the water supply pipe member 34 discharges using hot water in the hot water storage unit 20, the water supply pipe member 34 supplies cooling water to the hot water storage unit 20 by the amount discharged to continuously use hot water.

즉, 상기 온수는 상기 온수 냉각기(32)를 통과하면서 냉각되어 냉각수 상태로 상기 제 1 순환 관부재(31)를 통해 상기 열 교환기(11)로 공급되며 상기 스택에서 발생된 열을 냉각시키면서 가열되는 것이다.That is, the hot water is cooled while passing through the hot water cooler 32 and is supplied to the heat exchanger 11 through the first circulation pipe member 31 in the state of cooling water and heated while cooling the heat generated in the stack. will be.

그리고 상기 온수는 상기한 바와 같이 열 교환기(11)에서 상기 스택을 냉각시키면서 가열된 후 상기 제 2 순환 관부재(33)를 통해 상기 온수 저장부(20) 내로 유입되어 순환되는 것이다.And the hot water is heated while cooling the stack in the heat exchanger 11 as described above is introduced into the hot water storage unit 20 through the second circulation pipe member 33 and circulated.

또 상기 급수 관부재(34)는 상기 온수 저장부(20) 내의 온수가 배출되어 사용할 때 부족해지는 물을 공급함으로써 상기 온수 저장부(20) 내의 온수 량을 유지시키고 온수를 지속적으로 장기간 안정적으로 사용 가능하게 하는 것이다.In addition, the water supply pipe member 34 supplies water that is insufficient when the hot water in the hot water storage unit 20 is discharged and used, thereby maintaining the amount of hot water in the hot water storage unit 20 and continuously using the hot water for a long time. It is possible.

한편, 본 발명은 상기 온수 저장부(20)의 온수를 가열하여 배출관(42)을 통해 온수를 배출하여 사용자가 온수를 사용 가능하게 하는 보일러부(40)를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a boiler 40 for heating the hot water of the hot water storage unit 20 to discharge the hot water through the discharge pipe 42 to enable the user to use hot water.

또 상기 제 1 온수 순환부(30)에서 분기되어 상기 연료 전지부(10)에서 배출된 온수를 상기 보일러부(40)로 공급하여 상기 온수 저장부(20)로 순환시키는 제 2 온수 순환부(50)를 포함한다.In addition, a second hot water circulation unit branched from the first hot water circulation unit 30 to supply hot water discharged from the fuel cell unit 10 to the boiler unit 40 to circulate the hot water storage unit 20 ( 50).

상기 보일러부(40)는 상기 온수 저장부(20)로부터 온수를 공급받아 가열하는 것으로, 상기 스택의 열을 냉각하면서 가열된 온수를 사용 온도로 가열하여 사용 시 불편함이 없게 하는 것이다.The boiler unit 40 is to receive hot water from the hot water storage unit 20 to heat it, and to heat the heated hot water to a use temperature while cooling the heat of the stack so that there is no inconvenience in use.

상기 보일러부(40)는 상기 온수 저장부(20)로 연결되어 온수를 공급받는 온수 공급관(41)과;The boiler unit 40 is connected to the hot water storage unit 20 and the hot water supply pipe 41 for receiving hot water;

상기 온수를 사용 가능하게 배출하는 배출관(42)을 포함한다.It includes a discharge pipe 42 for discharging the hot water usable.

즉, 본 발명은 온수 사용 시 상기 스택에 의해 가열된 온수를 상기 보일러부(40)를 통해 가열하여 사용하므로, 최소한의 연료 소모로 온수를 사용 온도로 가열하여 사용할 수 있게 하는 것이다.That is, the present invention is to use the hot water heated by the stack through the boiler unit 40 when using hot water, so that the hot water can be heated to use temperature with minimal fuel consumption.

또 상기 제 2 온수 순환부(50)는 상기 온수 공급관(41)에 장착되는 제 1 삼방 밸브(51)와;In addition, the second hot water circulation unit 50 and the first three-way valve (51) mounted to the hot water supply pipe (41);

상기 제 1 온수 순환부(30)에서 분기되어 상기 제 1 삼방 밸브(51)에 연결되는 제 1 보일러 순환 관부재(52)와;A first boiler circulation pipe member 52 branched from the first hot water circulation part 30 and connected to the first three-way valve 51;

상기 배출관(42)에 장착되는 제 2 삼방 밸브(53)와;A second three-way valve 53 mounted to the discharge pipe 42;

상기 제 2 삼방 밸브(53)에 연결되고 상기 온수 저장부(20)로 연결되는 제 2 보일러 순환 관부재(54)를 포함한다.And a second boiler circulation pipe member 54 connected to the second three-way valve 53 and connected to the hot water storage unit 20.

상기 제 1 보일러 순환 관부재(52)는 상기 제 2 순환 관부재(33)에서 분기되는 것이다.The first boiler circulation pipe member 52 is branched from the second circulation pipe member 33.

상기 제 1 삼방 밸브(51)는 상기 온수 공급관(41)에 구비되고, 상기 제 1 보일러 순환 관부재(52)에 연결되어 상기 온수 공급관(41)을 통해 상기 보일러부(40)로 유입되는 온수의 경로를 선택하도록 제어되는 것이다.The first three-way valve 51 is provided in the hot water supply pipe 41, is connected to the first boiler circulation pipe member 52, the hot water flowing into the boiler unit 40 through the hot water supply pipe 41 It is controlled to select the path of.

즉, 상기 제 1 삼방 밸브(51)는 상기 온수 저장부(20)의 온수를 상기 온수 공급관(41)을 통해 상기 보일러부(40)로 유입되게 관로를 형성하는 것을 기본으로 하며, 선택적으로 상기 온수 저장부(20)에서 상기 보일러부(40)로 유입되는 관로를 막고, 상기 상기 제 1 보일러 순환 관부재(52)에서 상기 열 교환기(11)에서 가열된 온수를 직접 상기 보일러부(40)로 유입되게 관로를 열도록 제어되는 것이다.That is, the first three-way valve 51 is based on forming a conduit in which hot water from the hot water storage unit 20 flows into the boiler unit 40 through the hot water supply pipe 41. The hot water storage unit 20 blocks the conduit flowing into the boiler unit 40 and directly heats the hot water heated by the heat exchanger 11 in the first boiler circulation pipe member 52. It is controlled to open the conduit to flow into.

상기 제 2 삼방 밸브(53)는 상기 배출관(42)에 구비되고, 상기 제 2 보일러 순환 관부재(53)에 연결되어 상기 보일러부(40)에서 배출되는 온수의 경로를 선택하도록 제어되는 것이다.The second three-way valve 53 is provided in the discharge pipe 42, is connected to the second boiler circulation pipe member 53 is controlled to select the path of hot water discharged from the boiler unit 40.

즉, 상기 제 2 삼방 밸브(53)는 상기 보일러부(40)의 온수를 상기 배출관(42)을 통해 온수를 사용하는 수용가로 배출하도록 관로를 형성하는 것을 기본으로 하며, 선택적으로 상기 보일러부(40)에서 상기 수용가 측으로 배출되는 온수의 관로를 막고, 상기 보일러부(40)에서 배출된 온수를 상기 제 2 보일러 순환 관부재(54)를 통해 상기 온수 저장부(20)로 유입되게 관로를 열도록 제어되는 것이다.That is, the second three-way valve 53 is based on forming a conduit to discharge the hot water of the boiler unit 40 to the consumer using the hot water through the discharge pipe 42, and optionally the boiler unit ( Blocking the pipeline of the hot water discharged to the customer side in 40, and heat the pipeline so that the hot water discharged from the boiler unit 40 flows into the hot water storage unit 20 through the second boiler circulation pipe member 54. To be controlled.

또한, 본 발명은 상기 온수 저장부(20)의 온도 또는 상기 보일러부(40)의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위의 온도를 측정하는 온도 감지 센서부(60)와;In addition, the present invention includes a temperature sensor 60 for measuring the temperature of the hot water storage unit 20 or the temperature of the hot water inlet and hot water discharge portion of the boiler unit 40;

상기 온도 감지 센서부(60) 및 상기 보일러부(40), 상기 제 1 삼방 밸브(51) 및 상기 제 2 삼방 밸브(53)에 연결되어 상기 온수의 순환을 제어하는 제어부(70)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The controller 70 is further connected to the temperature sensor 60 and the boiler 40, the first three-way valve 51 and the second three-way valve 53 to control the circulation of the hot water. It is desirable to.

본 발명은 상기 연료 전지부(10)가 작동하는 중에 상기 연료 전지부(10)의 스택에서 발생한 열을 열 교환기(11)로 회수하여 온수 형태로 상기 온수 저장부(20)로 저장하고, 상기 온수 저장부(20)의 온수를 상기 열 교환기(11)를 통해 순환시키는 구조인 것이다.The present invention recovers the heat generated in the stack of the fuel cell unit 10 while the fuel cell unit 10 is operating in the heat exchanger 11 and stores the hot water in the hot water storage unit 20 in the form of hot water. It is a structure for circulating the hot water of the hot water storage unit 20 through the heat exchanger (11).

상기한 바와 같이 온수가 상기한 바와 같이 연료 전지부(10)의 작동으로 순환되고, 온수 사용 시 상기 제어부(70)는 상기 온수 저장부(20)의 온수가 상기 온수 공급관(41)을 통해 상기 보일러부(40)로 공급되게 상기 제 1 삼방 밸브(51)를 제어하고, 상기 배출관(42)을 통해 상기 온수를 사용하는 수용가로 공급되게 상기 제 2 삼방 밸브(53)를 제어하는 것이다.As described above, the hot water is circulated by the operation of the fuel cell unit 10 as described above, and when the hot water is used, the controller 70 indicates that the hot water of the hot water storage unit 20 passes through the hot water supply pipe 41. The first three-way valve 51 is controlled to be supplied to the boiler unit 40, and the second three-way valve 53 is controlled to be supplied to the consumer using the hot water through the discharge pipe 42.

즉, 온수 사용 시에 상기 온수 저장부(20) 내의 상기 온수는 상기 온수 공급관(41)을 통해 상기 보일러부(40)로 유입된 후 상기 보일러부(40)에서 재가열되고, 상기 배출관(42)을 통해 온수를 사용하는 수용가로 공급되고 상기 급수 관부재(34)로 상기 온수 저장부(20)로 물이 공급되는 것이다.That is, when hot water is used, the hot water in the hot water storage unit 20 flows into the boiler unit 40 through the hot water supply pipe 41, and then is reheated in the boiler unit 40, and the discharge pipe 42 is provided. It is supplied to the customer using the hot water through the water is supplied to the hot water storage unit 20 to the water supply pipe member 34.

따라서 수용가에서 온수를 사용하게 되면 보일러부(40)를 통해서 온수를 지속적으로 수용가로 공급하여 사용 가능하게 되는 것이다.Therefore, when using the hot water in the consumer will be able to continue to supply hot water to the customer through the boiler unit 40 is available.

반면에, 동절기에 수용가에서 온수를 사용하지 않는 경우에 상기 보일러부(40)의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위 즉, 온수 공급관(41)과 배출관(42)의 온도가 O도 이하로 떨어지면 온수 공급관(41) 및 배출관(42) 내의 물이 얼어 온수 공급관(41)과 배출관(42)이 동파되는 것이다.On the other hand, when the hot water is not used in the water in winter, when the temperature of the hot water inlet and hot water discharge portion of the boiler unit 40, that is, the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42 falls below 0 degrees or less, the hot water supply pipe The water in the 41 and the discharge pipe 42 is frozen, and the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42 are frozen.

상기한 바와 같이 상기 온도 감지 센서부(60)에서 온수 공급관(41)과 배출관(42)의 온도가 O도 이하인 것을 감지하면 상기 제어부(70)는 상기 열 교환기(11)에서 가열된 온수를 상기 온수 저장부(20)로 유입시키지 않고 상기 보일러부(40)로 직접 유입되게 상기 제 1 삼방 밸브(51)를 제어하고, 상기 보일러부(40)에서 배출되는 온수가 상기 제 2 보일러 순환 관부재(54)를 통해 상기 온수 저장부(20)로 유입되게 제 2 삼방 밸브(53)를 제어한다.As described above, when the temperature sensor 60 detects that the temperature of the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42 is less than or equal to 0 degrees, the control unit 70 receives the hot water heated by the heat exchanger 11. The first three-way valve 51 is controlled to flow directly into the boiler unit 40 without flowing into the hot water storage unit 20, and the hot water discharged from the boiler unit 40 passes through the second boiler circulation pipe member. The second three-way valve 53 is controlled to flow into the hot water storage unit 20 through 54.

즉, 동절기에서 상기한 바와 같이 상기 연료 전지부(10)가 작동 중에 온수를 수용가에서 사용하지 않는 경우 상기한 바와 같이 온수가 상기 보일러부(40)를 통과하여 상기 온수 저장부(20)로 순환되는 구조를 가짐으로써 상기 온수 공급관(41)과 배출관(42)의 동파를 방지할 수 있는 것이다.That is, in the winter, when the fuel cell unit 10 does not use hot water during operation as described above, the hot water passes through the boiler unit 40 and circulates to the hot water storage unit 20 as described above. By having a structure that can prevent the freezing of the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42.

또한 상기 제어부(70)는 상기 연료 전지부(10)가 가동되지 않아 상기 온수 저장부(20) 및 상기 온수 공급관(41)과 배출관(42)의 온도가 O도 이하인 경우 상기 보일러부(40)를 작동시키고 상기 온수 저장부(20) 내의 온수를 상기 온수 공급관(41)을 통해 상기 보일러부(40)로 공급하고 상기 보일러부(40)에서 가열된 온수가 상기 온수 저장부(20)로 유입되는 폐순환 구조를 가지도록 제 1 삼방 밸브(51) 및 제 2 삼방 밸브(53)를 제어한다.In addition, when the temperature of the hot water storage unit 20 and the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42 is less than 0 degrees because the fuel cell unit 10 is not operated, the boiler unit 40 The hot water in the hot water storage unit 20 is supplied to the boiler unit 40 through the hot water supply pipe 41 and the hot water heated in the boiler unit 40 flows into the hot water storage unit 20. The first three-way valve 51 and the second three-way valve 53 are controlled to have a closed circulation structure.

즉, 동절기에서 상기한 바와 같이 상기 연료 전지부(10)가 미작동 중에 온수를 수용가에서 사용하지 않는 경우 상기한 바와 같이 상기 온수 저장부(20) 내에 저장된 온수를 상기 보일러부(40)를 작동시키고 상기 보일러부(40)를 통과하여 상기 온수 저장부(20)로 순환되는 폐구조를 가짐으로써 상기 온수 저장부(20) 및 상기 온수 공급관(41)과 배출관(42)의 동파를 방지할 수 있는 것이다.That is, in the winter, when the fuel cell unit 10 does not use hot water in the consumer during operation as described above, the boiler unit 40 operates hot water stored in the hot water storage unit 20 as described above. By passing through the boiler unit 40 and having a closed structure circulated to the hot water storage unit 20 can prevent the freezing of the hot water storage unit 20, the hot water supply pipe 41 and the discharge pipe 42. It is.

본 발명은 상기한 바와 같이 동절기에 상기 연료 전지부(10)의 작동 및 온수의 사용에 관계 없이 온수가 순환되는 순환 라인에서의 동파를 원천적으로 방지하는 것이다.The present invention basically prevents freezing in a circulation line in which hot water is circulated regardless of the operation of the fuel cell unit 10 and the use of hot water in winter as described above.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

10 : 연료 전지부 11 : 열 교환기
20 : 온수 저장부 30 : 제 1 온수 순환부
31 : 제 1 순환 관부재 32 : 온수 냉각기
33 : 제 2 순환 관부재 34 : 급수 관부재
40 : 보일러부 50 : 제 2 온수 순환부
51 : 제 1 삼방 밸브 52 : 제 1 보일러 순환 관부재
53 : 제 2 삼방 밸브 54 : 제 2 보일러 순환 관부재
60 : 온도 감지 센서부 70 : 제어부10 fuel cell unit 11 heat exchanger
20: hot water storage unit 30: the first hot water circulation unit
31: first circulation pipe member 32: hot water cooler
33: second circulation pipe member 34: water supply pipe member
40: boiler section 50: second hot water circulation section
51: first three-way valve 52: first boiler circulation pipe member
53: second three-way valve 54: second boiler circulation pipe member
60: temperature sensor unit 70: control unit

Claims (4)

내부에서 발생한 열을 냉각수로 냉각시키기 위한 열 교환기를 포함한 연료 전지부와;
상기 열 교환기에서 열 교환으로 가열된 온수를 회수하여 저장하는 온수 저장부와;
상기 온수 저장부 내의 온수를 상기 열 교환기를 통과시켜 순환시키는 제 1 온수 순환부와;
상기 온수 저장부에 연결되는 온수 공급관으로부터 온수를 공급받아 온수를 가열하고 배출관을 통해 온수를 배출하는 보일러부와;
상기 온수 순환부에서 분기되어 상기 연료 전지부에서 배출된 온수를 상기 보일러부로 공급하여 온수 저장부로 순환시키는 제 2 온수 순환부를 포함하며,
상기 제 2 온수 순환부는,
상기 온수 공급관에 장착되는 제 1 삼방 밸브와;
상기 제 1 온수 순환부에서 분기되어 상기 제 1 삼방 밸브에 연결되는 제 1 보일러 순환 관부재와;
상기 배출관에 장착되는 제 2 삼방 밸브와;
상기 제 2 삼방 밸브에 연결되고 상기 온수 저장부로 연결되는 제 2 보일러 순환 관부재와;
상기 보일러부의 온수 유입 부위 및 온수 배출 부위의 온도를 측정하는 온도 감지 센서부와;
상기 온도 감지 센서부 및 상기 보일러부, 상기 제 1 삼방 밸브 및 상기 제 2 삼방 밸브에 연결되어 상기 온수의 순환을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 연료 전지부의 가동 시 상기 온도 감지 센서부에서 감지된 온도가 기설정된 온도 이하인 경우 상기 열 교환기에서 가열된 온수를 상기 온수 공급관을 통해 보일러부로 공급하도록 상기 제 1 삼방 밸브 및 상기 제 2 삼방 밸브의 작동을 제어하고,
상기 연료 전지부의 미가동 시 상기 온도 감지 센서부에서 감지된 온도가 기설정된 온도 이하인 경우 상기 보일러부를 작동시키고 상기 온수 저장부 내의 온수를 상기 온수 공급관을 통해 상기 보일러부로 공급하고 상기 보일러부에서 가열된 온수가 상기 온수 저장부로 유입되게 상기 보일러부, 상기 제 1 삼방 밸브 및 상기 제 2 삼방 밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 열 회수 장치.A fuel cell unit including a heat exchanger for cooling the heat generated therein with cooling water;
A hot water storage unit for recovering and storing hot water heated by heat exchange in the heat exchanger;
A first hot water circulation unit configured to circulate hot water in the hot water storage unit through the heat exchanger;
A boiler unit receiving hot water from a hot water supply pipe connected to the hot water storage unit to heat hot water and discharge hot water through a discharge pipe;
A second hot water circulation part branched from the hot water circulation part to supply hot water discharged from the fuel cell part to the boiler part and circulated to the hot water storage part,
The second hot water circulation unit,
A first three-way valve mounted to the hot water supply pipe;
A first boiler circulation pipe member branched from the first hot water circulation part and connected to the first three-way valve;
A second three-way valve mounted to the discharge pipe;
A second boiler circulation pipe member connected to the second three-way valve and connected to the hot water storage unit;
A temperature sensor unit for measuring a temperature of the hot water inlet and the hot water outlet of the boiler unit;
A control unit connected to the temperature sensor unit and the boiler unit, the first three-way valve and the second three-way valve to control circulation of the hot water;
The control unit,
The first three-way valve and the second three-way valve to supply hot water heated in the heat exchanger to the boiler through the hot water supply pipe when the temperature sensed by the temperature sensor is less than a predetermined temperature when the fuel cell unit operates. To control the operation of
When the fuel cell unit is not running, when the temperature detected by the temperature sensor is less than a predetermined temperature, the boiler unit is operated and hot water in the hot water storage unit is supplied to the boiler unit through the hot water supply pipe and heated in the boiler unit. And controlling the operation of the boiler unit, the first three-way valve and the second three-way valve so that the hot water is introduced into the hot water storage unit. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 온수 순환부는 상기 온수 저장부의 온수를 상기 열 교환기 내로 유입시키는 제 1 순환 관부재와;
상기 제 1 순환 관부재에 장착되며 상기 온수의 온도를 냉각시키는 온수 냉각기와;
상기 열 교환기에서 가열된 온수를 상기 온수 저장부 내로 유입시키는 제 2 순환 관부재와;
상기 온수 저장부 내로 냉각수를 유입시키는 급수 관부재를 포함하며,
상기 제 1 보일러 순환 관부재는 상기 제 2 순환 관부재에서 분기되는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 열 회수 장치.
The method according to claim 1,
The first hot water circulation unit and the first circulation pipe member for introducing the hot water of the hot water storage unit into the heat exchanger;
A hot water cooler mounted on the first circulation pipe member and cooling the temperature of the hot water;
A second circulation pipe member for introducing hot water heated in the heat exchanger into the hot water storage unit;
It includes a water supply pipe member for introducing the cooling water into the hot water storage,
And the first boiler circulation pipe member is branched from the second circulation pipe member.
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