KR101268846B1 - 연료전지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 연료전지 장치를 이루는 각 개별장치가 스택모듈(10), 연료변환기모듈(20), BOP모듈(30), 열저장모듈(40) 등으로 모듈화되고, 상기 스택모듈(10), 연료변환기모듈(20), BOP모듈(30)은 하나의 케이스(1) 내부에 슬라이드레일(11,21,31)을 매개로 장착되어 케이스(1)의 전방으로 인출될 수 있게 설치된다.
따라서, 모듈화로 인해 연료전지 장치의 제작 및 수리가 용이하고, 연료전지 장치가 좁은 장소에 설치된 경우에도 상기와 같이 케이스(1)로부터 고장 모듈을 전방으로 인출함으로써 고장 수리를 위한 작업공간을 확보할 수 있게 된다.

Description

연료전지 장치{fuel cell system}
본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 특히 조립 및 수리 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있도록 된 연료전지 장치에 관한 것이다.
연료전지 장치는 탄화수소계 연료를 개질하여 얻은 수소와 공기중의 산소를 스택의 막전극조합체(MEA)에서 전기화학반응시켜 전기를 생산하는 장치이며, 작동시 필연적으로 물과 열이 발생된다.
상기와 같은 작동을 위해 연료전지 장치는 공급 연료를 개질하는 개질기와, 개질반응에 필요한 열을 공급하는 버너와, 상기 스택을 냉각하고 열을 회수하기 위한 열교환기 및 냉각수배관, 생산된 직류전류를 교류전류로 바꿔주는 전력변환기 등을 구비한다.
따라서, 연료전지 장치의 케이스 내부에는 상기와 같은 다수의 개별 장치들과 이들 사이의 유체 흐름(공기, 연료, 물)을 가능케 하는 배관이 복잡하게 설치되어 있다.
따라서, 조립 및 고장 수리 작업이 난해하고 시간이 많이 걸리는 단점이 있었다.
또한, 설치 장소가 협소할 경우(일반적인 가정의 보일러실) 작업공간을 확보하기 어려우므로 고장 수리 작업이 더욱 곤란해지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 케이스내 장치들을 모듈화하고, 각 모듈별 전방 인출이 가능하도록 하여 조립 및 고장 수리 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있도록 된 연료전지 장치를 제공함에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온수탱크를 포함하는 열저장모듈,
전력을 생산하는 스택과, 상기 스택에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기를 포함하는 스택모듈,
연료가스를 수소가스로 변환하는 개질기와, 상기 개질기에 반응열을 공급하는 버너를 포함하는 연료변환기모듈 및
상기 스택의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 버너의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 개질기에서 생성된 수소가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제3열교환기를 포함하는 BOP모듈을 포함한다.
또한, 상기 제1열교환기의 코어 입구와 출구에 스택배기가스유입관과 스택배기가스배출관이 연결되고,
상기 제2열교환기의 코어 입구와 출구에 버너배기가스유입관과 버너배기가스배출관이 연결되며,
상기 제3열교환기의 코어 입구와 출구에 수소가스유입관과 수소가스배출관이 연결되고,
상기 온수탱크와 상기 제3열교환기의 하우징이 제1저장수유입관으로 연결되고, 상기 제3열교환기의 하우징과 상기 제2열교환기의 하우징이 제1연결관으로 연결되며, 상기 제2열교환기의 하우징과 상기 제1열교환기의 하우징이 제2연결관으로 연결되고, 상기 제1열교환기의 하우징과 상기 온수탱크가 제1저장수배출관으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스택모듈에 상기 스택을 냉각시키는 초순수 열교환기가 설치되고,
상기 초순수 열교환기의 코어 입구와 출구에 초순수유입관과 초순수배출관이 연결되고,
상기 초순수 열교환기의 하우징 입구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수유입관이 연결되며,
상기 초순수 열교환기의 하우징 출구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수배출관이 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 하나의 케이스 내에 설치되고,
상기 케이스 내의 일측 공간에 상기 스택모듈이 배치되며,
상기 케이스 내의 타측 공간의 상부 또는 하부에는 상기 연료변환기모듈이 배치되고,
상기 BOP모듈은 상기 연료변환기모듈과 수직하게 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스는 상기 열저장모듈의 케이스 상부에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스의 프레임에 슬라이드레일을 매개로 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 장착되어, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 상기 케이스의 전방으로 인출될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 각각 상호 힌지 연결된 전방링크와 후방링크를 매개로 상기 케이스의 후방 벽면에 연결되고,
상기 전방링크와 후방링크를 따라 전선이 배선된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방링크와 후방링크가 관체로 이루어지고,
상기 전선이 상기 전방링크와 후방링크의 내부를 통해 배선된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 스택배기가스유입관, 상기 스택배기가스배출관, 상기 버너배기가스유입관, 상기 버너배기가스배출관, 상기 수소가스유입관, 상기 수소가스배출관, 상기 제1저장수유입관 및 상기 제1저장수배출관은 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 제2저장수유입관과 상기 제2저장수배출관은 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 연료전지 장치를 구성하는 개별 장치들이 모듈화되고, 각 모듈들이 BOP모듈을 중심으로 배치되어 각종 배관들의 배치구조가 단순해짐으로써 연료전지 장치의 제작 및 고장 수리시의 분해 조립 작업이 매우 용이해진다.
또한, 각 모듈들이 슬라이드레일을 매개로 장착되어 케이스의 전방으로 인출될 수 있게 됨으로써 협소한 공간에서도 각 모듈의 고장 수리를 위한 작업공간을 확보할 수 있게 된다.
또한, 각 모듈의 후방에 배선링크장치가 구비되고 그 배선링크장치를 따라 전선이 배선됨으로써 모듈 이동시 모듈과 전선의 간섭이 방지되어 모듈의 이동이 원활히 이루어지고 전선이 보호된다.
또한, 각 모듈을 연결하는 배관이 모듈의 전면에 설치되어 배관의 분해 조립이 용이하므로 장치의 제작 및 고장 수리시의 분해 조립 작업이 매우 용이하다.
또한, 배관의 길이가 최소화됨으로써 열손실이 감소되어 연료전지 장치의 에너지 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 모듈화 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 장치의 개별 모듈 설치 상태도,
도 3 내지 5는 고장 수리 시, 각 모듈의 수리 공간 확보 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 배선링크장치의 설치 상태도,
도 7은 상기 배선링크장치의 사용 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 장치의 배관 설치 상태도,
도 9의 (a),(b),(c)는 상기 배관의 분해 및 모듈 인출 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 장치는 스택모듈(10)과, 연료변환기모듈(20)과, BOP(Balance of Plant)모듈(30)과, 열저장모듈(40)을 포함한다.
상기 스택모듈(10)은 연료전지 셀이 적층되어 구성되고 전력을 생산하는 스택(10A)과, 상기 스택(10A)에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기(10B)와, 상기 스택(10A)을 냉각시키는 초순수가 순환하는 초순수 열교환기(10C)를 포함한다.
상기 연료변환기모듈(20)은 연료가스를 공급받아 수소가스로 변환하는 개질기(20A)와, 상기 개질기(20A)로 개질반응에 필요한 열을 공급하는 버너(20B)를 포함한다.
상기 BOP모듈(30)은 상기 스택(10A)의 배기가스로부터 열을 회수하는 제1열교환기(30A)와, 상기 버너(20B)의 배기가스로부터 열을 회수하는 제2열교환기(30B)와, 상기 개질기(20A)에서 배출되는 수소가스로부터 열을 회수하는 제3열교환기(30C)를 포함한다.
상기 열저장모듈(40)은 상기 스택모듈(10)의 초순수 열교환기(10C)와, 상기 제1열교환기(30A)와, 제2열교환기(30B)와, 제3열교환기(30C)로 저장수를 순환시켜 열을 회수, 저장하는 온수탱크(40A)를 포함한다. 즉, 상기 온수탱크(40A)는 축열 기능을 수행한다.
상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20)과 BOP모듈(30)과 열저장모듈(40) 사이의 배관 연결은 다음과 같이 이루어진다.
상기 스택(10A)의 냉각수 출구 즉, 초순수 출구와 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어 입구 사이에는 초순수유입관(81)이 연결되고, 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어 출구와 상기 스택(10A)의 초순수 입구에는 초순수배출관(82)이 연결된다.
상기 스택(10A)의 배기가스 출구와 상기 제1열교환기(30A)의 코어 입구 사이에는 스택배기가스유입관(83)이 연결되고, 상기 제1열교환기(30A)의 코어 출구에는 스택배기가스배출관(84)이 연결된다.
상기 버너(20B)의 배기가스 출구와 상기 제2열교환기(30B)의 코어 입구 사이에는 버너배기가스유입관(85)이 연결되고, 상기 제2열교환기(30B)의 코어 출구에는 버너배기가스배출관(86)이 연결된다.
상기 스택배기가스배출관(84)에서 배출되는 스택배기가스는 정화장치를 통해 정화된 후 대기로 배출되거나 스택배기가스 재순환관로를 통해 상기 스택(10A)으로 공급되어 재사용된다. 또한, 상기 버너배기가스배출관(86)에서 배출되는 버너배기가스는 상기 정화장치를 통해 정화된 후 대기로 방출된다.
상기 개질기(20A)의 수소가스 출구와 상기 제3열교환기(30C)의 코어 입구 사이에는 수소가스유입관(87)이 연결되고, 상기 제3열교환기(30C)의 코어 출구와 상기 스택(10A)의 수소가스 입구 사이에는 수소가스배출관(88)이 연결된다.
한편, 상기 온수탱크(40A)와 제3열교환기(30C)의 하우징 입구 사이에 온수탱크(40A)로부터 제3열교환기(30C)로 저장수가 유입되는 제1저장수유입관(89)이 설치되고, 상기 제3열교환기(30C)의 하우징 출구와 제2열교환기(30B)의 하우징 입구가 제1연결관(90)으로 연결되며, 상기 제2열교환기(30B)의 하우징 출구와 제1열교환기(30A)의 하우징 입구가 제2연결관(91)으로 연결되고, 상기 제1열교환기(30A)의 하우징 출구와 상기 온수탱크(40A)가 제1저장수배출관(92)으로 연결된다.
또한, 상기 온수탱크(40A)와 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징 입구가 제2저장수유입관(93)으로 연결되고, 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징 출구와 상기 온수탱크(40A)가 제2저장수배출관(94)으로 연결된다.
따라서, 상기 스택(10A)의 배기가스와 버너(20B)의 배기가스와 개질기(20A)의 수소가스가 각각 제1열교환기(30A)와 제2열교환기(30B)와 제3열교환기(30C)의 코어를 흐르게 되고, 상기 온수탱크(40A)의 저장수가 상기 제1저장수유입관(89)을 통해 상기 제3열교환기(30C)의 하우징으로 유입된 뒤, 상기 제1연결관(90)과 제2연결관(91)을 통해 상기 제2열교환기(30B)의 하우징과 제1열교환기(30A)의 하우징을 차례로 통과하고, 상기 제1저장수배출관(92)을 통해 상기 온수탱크(40A)로 복귀하게 되며, 이때 상기 저장수가 스택배기가스와 버너배기가스 및 개질기의 수소가스로부터 열을 흡수함으로써 상기 온수탱크(40A)의 축열이 이루어진다.
또한, 상기 스택(10A)의 초순수가 상기 초순수 열교환기(10C)의 코어를 흐르고, 상기 온수탱크(40A)의 저장수가 상기 제2저장수유입관(93)을 통해 상기 초순수 열교환기(10C)의 하우징으로 유입된 뒤, 초순수와 열교환하고, 상기 제2저장수배출관(94)을 통해 상기 온수탱크(40A)로 복귀한다. 따라서, 상기 온수탱크(40A)의 저장수는 상기 초순수로부터 열을 흡수함으로써 축열이 이루어진다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 장치는 상기 BOP모듈(30)이 중심이 되어 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 열저장모듈(40)의 유체(배기가스, 수소가스, 물) 유동이 이루어진다.
따라서, 각종 보조 장치(상기 각 가스나 물의 공급, 배출, 순환을 원활하게 하기 위한 블로어, 펌프 등의 연료전지 장치내 액츄에이터들) 및 상기 배관들이 상기 BOP모듈(30)에 집중되는 방식으로 설치될 수 있다. 즉, 연료전지 장치의 케이스내 여러 위치에 산재했던 배관이 하나의 모듈(즉, 상기 BOP모듈)로 집중될 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 연료전지내 각 개별 장치들을 모듈화할 수 있다.
또한, 상기와 같이 BOP모듈(30)을 중심으로 주변에 타 모듈이 배치됨으로써 유체의 이동경로가 짧아지게 됨으로써 배관을 통한 열손실이 감소되고 펌프의 부하가 감소함으로써 연료전지 장치의 에너지 효율 향상에 도움이 된다.
한편, 상기와 같이 모듈화된 각 모듈들은 도 2에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지 장치의 케이스(1) 내부에서 일측 공간에는 상기 스택모듈(10)이 배치되고, 타측 공간의 상부(또는 하부)에는 연료변환기모듈(20)이 배치되며, 상기 타측 공간의 하부(또는 상부)에는 BOP모듈(30)이 배치된다.(도면에서는 상기 연료변환기모듈(20)이 상부에 배치되고, 상기 BOP모듈(30)이 하부에 배치된 상태를 예시하였으나, 상기 연료변환기모듈(20)과 상기 BOP모듈(30)은 상호 수직관계로 배치되면 되고, 그 상하 위치는 바뀔 수 있다.)
상기 열저장모듈(40)은 상기 케이스(1)의 외측에 별도로 설치되며, 상기 케이스(1)의 측부에 배치되거나 하부에 배치될 수 있다.
즉, 상기 열저장모듈(40)의 케이스는 상기 케이스(1)의 측부에 배치되거나, 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 상기 케이스(1)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 케이스(1)는 케이스(1)를 구성하는 판재를 장착하고, 케이스(1)의 강성을 유지하며, 상기 각 모듈(10,20,30)들의 설치면을 제공하기 위해 프레임이 구비된다.(프레임 도시 생략)
그리고, 상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 BOP모듈(30)은 슬라이드레일(11,21,31)을 매개로 상기 프레임에 장착된다.
상기 슬라이드레일(11,21,31)은 가이드레일과, 가이드레일에 삽입된 상태에서 가이드레일에 안내되어 직선 이동되는 슬라이더로 이루어진 것으로 상기 프레임측에 가이드레일이 장착되고, 상기 각 모듈측에 슬라이더가 장착된다.
따라서, 상기 슬라이드레일(11,21,31)을 매개로 상기 스택모듈(10)과 연료변환기모듈(20) 및 BOP모듈(30)은 상기 케이스(1)의 전방으로 인출되거나 케이스(1)의 내부로 수납될 수 있다.
따라서, 상기 모듈들은 보통의 상태에서는 상기 케이스(1)의 내부에 수납된 상태에서 상호 배관으로 연결되어 연료전지 장치로서 운전되고, 고장시에는 배관을 분리하고 고장 모듈을 전방으로 인출한 뒤 수리하는 방식으로 사용된다.
도 3 내지 도 5에 그 사용예가 도시되어 있다.
도 3은 연료변환기모듈(20)이 고장난 경우로서, 고장난 연료변환기모듈(20)을 전방으로 잡아당겨 케이스(1) 밖으로 인출함으로써 연료변환기모듈(20)의 전면 뿐만 아니라 상,하부와 좌측부에 작업공간(S)을 확보하고 수리작업을 실시할 수 있다.
도 4는 상기 BOP모듈(30)이 고장난 경우로서, 고장난 BOP모듈(30)을 전방으로 잡아당겨 케이스(1) 밖으로 인출하고, BOP모듈(30)의 전면과 좌측 및 상부에 작업공간(S)을 확보하고, 이를 통해 수리작업을 실시할 수 있다.
이때 상기 케이스(1)가 보일러실과 같은 설치 공간의 벽면에 소정 높이로 설치되거나, 또는 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 설치된 경우에는 BOP모듈(30)의 하부에도 작업공간이 확보되므로 이를 통해서도 수리작업을 실시할 수 있다.
도 5는 스택모듈(10)이 고장난 경우로서, 마찬가지로 스택모듈(10)을 케이스(1)로부터 인출하여 스택모듈(10)의 상부와 우측부에 확보된 작업공간(S)을 통해 수리작업을 실시할 수 있다.
이 경우에도 케이스(1)가 연료전지 장치 설치 공간의 벽면에 소정 높이로 설치되거나, 또는 상기 열저장모듈(40)의 케이스 상부에 설치된 경우에는 스택모듈(10)의 하부에도 작업공간이 확보된다.
상기와 같이, 고장 모듈을 케이스(1)의 전방으로 인출할 수 있게 됨으로써 해당 모듈의 전방 뿐만 아니라 추가로 확보된 상,하부 및 측부의 작업공간을 활용하여 수리작업을 한층 용이하게 실시할 수 있게 된다.
한편, 상기 모듈들의 후방에는 각 모듈에 연결된 전선(60)들이 존재하는데, 상기 모듈들의 전,후방 이동시 전선(60)들이 서로 간섭되지 않도록 하여 모듈들의 이동이 원활히 이루어지도록 하고, 또한 전선(60)들을 보호하기 위하여 각 모듈의 후방에는 배선링크장치(50)가 설치된다.
상기 배선링크장치(50)는 모듈(30;BOP모듈을 예로 들어 도시하였다.)의 후면에 연결되는 전방링크(51)와 상기 케이스(1)의 후방 벽면에 연결되는 후방링크(52)를 포함하여 이루어진다.
상기 전방링크(51)와 후방링크(52)는 상호 힌지 연결되고, 상기 전방링크(51)의 전방단부와 상기 후방링크(52)의 후방단부는 각각 모듈(30)의 후면과 케이스(1)의 후방 벽면에 힌지 연결된다.
상기와 같은 설치상태에서 모듈(30)에 연결된 전선(60)은 상기 전방링크(51)와 후방링크(52)에 클립, 밴드 등을 매개로 고정될 수 있다.
또한, 상기 전방링크(51)와 후방링크(52)가 내부가 빈 관체로 형성되고, 상기 전선(60)은 전방링크(51)와 후방링크(52)의 내부를 통해 배선될 수 있다.
상기 전선(60)의 후단은 케이스(1)의 후방벽면에 형성된 구멍을 통해 케이스(1) 외부로 연장된다.
따라서, 평소에는 도 6과 같이 전방링크(51)와 후방링크(52)가 모듈(30)의 뒤쪽 공간에 접힌 상태로 있게 되고, 모듈(30)을 케이스(1) 외측으로 인출(가이드레일(31b)로부터 슬라이더(31a)가 인출된다.)할 때는 도 7과 같이 펼쳐지게 되며, 그와 같은 작동상태에서 전선(60)은 전방링크(51) 및 후방링크(52)에 안정적으로 배선된 상태를 유지하게 된다.
따라서, 모듈(30)에 이상이 발생하여 해당 모듈(30)을 케이스 전방으로 인출하여 점검 및 수리하거나, 수리가 끝난 후 다시 케이스(1)의 내부로 밀어 집어 넣을때 모듈(30)과 전선(60)의 간섭이 발생하지 않으므로 모듈(30)의 전,후진 이동이 원활히 이루어지고, 전선(60)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 배치되는 각 모듈을 연결하는 상기 배관(81~94 ; 90,91 제외)들은 상기 모듈들(스택모듈(10), 연료변환기모듈(20), BOP모듈(30) 및 열저장모듈(40))의 전면에 배치된다.
도 8에서 상기 스택모듈(10)과 BOP모듈(30)간의 배관 구조를 예시하였다.
도시된 바와 같이, 스택모듈(10)과 BOP모듈(30)의 전면 중 상호 인접한 측부에 유체의 출입구들이 형성되고, 상기 출입구들이 배관 피팅부재(70)들로 연결된다.
상기 양측 모듈(10,30)의 입출구에는 L형 피팅부재(71,72)가 연결되고, 양측 L형 피팅부재(71,72)의 사이에 직선형 피팅부재(73)가 연결된다.(상기 피팅부재(71,72,73)들은 시중에 판매되고 있는 배관 연결부품으로서 구조에 관한 상세 설명은 생략한다.) 상기 모듈간 거리에 따라서, 피팅부재들의 사이에 설치되는 배관 즉, 파이프의 길이가 적절히 조절될 수 있다.
상기와 같이, 모듈간(스택모듈(10)과 BOP모듈(30)의 사이, 연료변환기모듈(20)과 BOP모듈(30)의 사이)의 배관이 모듈의 전면에서 최단 길이로 설치됨으로써 배관구조가 단순해지고, 배관을 통한 열손실이 감소되어 연료전지 장치의 에너지 효율이 향상된다.
한편, 상기와 같은 배관상태에서 고장 모듈이 발생하여 수리가 필요할 때는 도 9에 도시된 바와 같이, 양측 L형 피팅부재(71,72)와 그 사이의 직선형 피팅부재(73)를 분리하고, 양측 L형 피팅부재(71,72)를 각각의 모듈측 방향으로 회동시켜 모듈 외측으로 돌출되지 않도록 정리한 뒤, 고장이 발생한 모듈을 케이스 전방으로 인출하여 고장을 수리한다.
수리 후에는 해당 모듈을 케이스(1)의 내부로 밀어 넣고 상기와 같이 피팅부재(71,72,73)들을 다시 연결한다.
상기와 같이 배관이 모듈의 전면에 배치됨으로써 모듈화된 연료전지 장치의 각 모듈의 고장 수리시 배관을 용이하게 분해, 조립할 수 있게 됨으로써 고장 수리 작업을 한층 용이하고 신속하게 실시할 수 있다.
1 : 케이스 10 : 스택모듈
20 : 연료변환기모듈 30 : BOP모듈
40 : 열저장모듈 50 : 배선링크장치
51 : 전방링크 52 : 후방링크
60 : 전선 70 : 피팅부재
71,72 : L형 피팅부재 73 : 직선형 피팅부재
81 : 초순수유입관 82 : 초순수배출관
83 : 스택배기가스유입관 84 : 스택배기가스배출관
85 : 버너배기가스유입관 86 : 버너배기가스배출관
87 : 수소가스유입관 88 : 수소가스배출관
89 : 제1저장수유입관 90 : 제1연결관
91 : 제2연결관 92 : 제1저장수배출관
93 : 제1저장수유입관 94 : 제2저장수배출관

Claims (10)

  1. 온수탱크를 포함하는 열저장모듈,
    전력을 생산하는 스택과, 상기 스택에서 생산된 직류전류를 교류전류로 변환하는 전력변환기를 포함하는 스택모듈,
    연료가스를 수소가스로 변환하는 개질기와, 상기 개질기에 반응열을 공급하는 버너를 포함하는 연료변환기모듈 및
    상기 스택의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 버너의 배기가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 개질기에서 생성된 수소가스와 상기 온수탱크의 저장수가 열교환되는 제3열교환기를 포함하는 BOP모듈을 포함하고,
    상기 제1열교환기의 코어 입구와 출구에 스택배기가스유입관과 스택배기가스배출관이 연결되고,
    상기 제2열교환기의 코어 입구와 출구에 버너배기가스유입관과 버너배기가스배출관이 연결되며,
    상기 제3열교환기의 코어 입구와 출구에 수소가스유입관과 수소가스배출관이 연결되고,
    상기 온수탱크와 상기 제3열교환기의 하우징이 제1저장수유입관으로 연결되고, 상기 제3열교환기의 하우징과 상기 제2열교환기의 하우징이 제1연결관으로 연결되며, 상기 제2열교환기의 하우징과 상기 제1열교환기의 하우징이 제2연결관으로 연결되고, 상기 제1열교환기의 하우징과 상기 온수탱크가 제1저장수배출관으로 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택모듈에 상기 스택을 냉각시키는 초순수 열교환기가 설치되고,
    상기 초순수 열교환기의 코어 입구와 출구에 초순수유입관과 초순수배출관이 연결되고,
    상기 초순수 열교환기의 하우징 입구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수유입관이 연결되며,
    상기 초순수 열교환기의 하우징 출구와 상기 온수탱크 사이에 제2저장수배출관이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 하나의 케이스 내에 설치되고,
    상기 케이스 내의 일측 공간에 상기 스택모듈이 배치되며,
    상기 케이스 내의 타측 공간의 상부 또는 하부에는 상기 연료변환기모듈이 배치되고,
    상기 BOP모듈은 상기 연료변환기모듈과 수직하게 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 케이스는 상기 열저장모듈의 케이스 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 케이스의 프레임에 슬라이드레일을 매개로 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 장착되어, 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈이 상기 케이스의 전방으로 인출될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈 및 상기 BOP모듈은 각각 상호 힌지 연결된 전방링크와 후방링크를 매개로 상기 케이스의 후방 벽면에 연결되고,
    상기 전방링크와 후방링크를 따라 전선이 배선된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전방링크와 후방링크가 관체로 이루어지고,
    상기 전선이 상기 전방링크와 후방링크의 내부를 통해 배선된 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 스택배기가스유입관, 상기 스택배기가스배출관, 상기 버너배기가스유입관, 상기 버너배기가스배출관, 상기 수소가스유입관, 상기 수소가스배출관, 상기 제1저장수유입관 및 상기 제1저장수배출관은 상기 스택모듈, 상기 연료변환기모듈, 상기 BOP모듈 및 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 스택모듈과 상기 열저장모듈 사이에 연결되는 상기 제2저장수유입관과 상기 제2저장수배출관은 상기 스택모듈과 상기 열저장모듈의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
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