KR101589176B1 - Heating Apparatus using Fuel Cell with Improved Thermal Efficiency - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개질기, 연료전지 스택, 스팀생성기를 포함하는 연료전지부; 연료전지부에서 생성되는 열을 단열하기 위하여 설치되는 단열재; 단열재의 면을 따르도록 설치되는 흡열수배관 및 흡열가스배관을 포함하며; 흡열수배관에서 열교환한 물이 바이패스밸브에 의하여 연료전지 스택의 발전에 이용되거나 난방에 이용되고, 흡열가스배관에서 열교환한 가스는 흡열수배관에서 열교환한 물과 함께 연료전지 스택의 발전에 이용되는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치를 제공한다.
이에 의하면 연료 및 물을 예열하여 연료전지 시스템의 안정적인 운전을 가능하게 하고 버너에 들어갈 연료를 절감하여 시스템의 전체적인 효율을 증가시키는 효과가 있다. 또한 효율적으로 연료전지에서 발생하는 열을 난방에 효율적으로 이용할 수 있고, 고온상태를 유지하여야 운전 가능한 고체 산화물 연료전지에서 발생하는 열을 제어할 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating apparatus using a fuel cell having an increased thermal efficiency, and more particularly to a heating apparatus using a fuel cell including a reformer, a fuel cell stack, and a steam generator. A heat insulating material installed to heat the heat generated in the fuel cell unit; A heat absorbing water pipe and a heat absorbing gas pipe installed along the surface of the heat insulator; The heat exchanged water in the endothermic water pipe is used for power generation or heating of the fuel cell stack by the bypass valve, and the gas heat-exchanged in the endothermic gas pipe is used for the power generation of the fuel cell stack together with the heat- The present invention provides a heating apparatus using a fuel cell having an increased thermal efficiency.
This has the effect of pre-heating the fuel and water to enable stable operation of the fuel cell system and to reduce the fuel entering the burner, thereby increasing the overall efficiency of the system. Also, the heat generated from the fuel cell can be effectively used efficiently for heating, and the heat generated in the fuel cell can be controlled by maintaining the high temperature state.

Description

열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치{Heating Apparatus using Fuel Cell with Improved Thermal Efficiency}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heating apparatus using a fuel cell having increased thermal efficiency,

본 발명은 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)에 유입되는 연료 및 공기와 물을 예열하여 연료전지의 주 열원인 버너가 배출하는 가스의 온도가 기존보다 낮아도 연료전지 시스템의 안정적인 운전을 가능하게 하고 버너에 들어갈 연료를 절감하여 시스템의 전체적인 효율을 증가시키며, 또한 상기 예열된 물을 연료전지의 운전 온도에 따라 적절하게 난방에 활용하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방방치에 관한 것이다.The present invention relates to a heating apparatus using a fuel cell having an increased thermal efficiency, and more particularly, to a heating apparatus using a fuel cell, in which a fuel, air, and water introduced into a solid oxide fuel cell (SOFC) Even if the temperature of the gas discharged from the burner is lower than the existing temperature, the stable operation of the fuel cell system is enabled, the fuel to be introduced into the burner is reduced to increase the overall efficiency of the system, The present invention relates to a heating and heating system using a fuel cell having increased thermal efficiency for heating.

지구 온난화 문제를 해결하기 위하여 다양한 신재생에너지(Renewable Energy)를 활용한 CO2 절감 및 에너지 효율향상 기술 개발을 통한 환경 보호가 범국가적으로 추진되고 있는 실정이다. 특히 2012년부터 시행된 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)는 일정규모 이상의 발전사업자에게 총 발전량 중 일정량 이상을 신재생에너지 전력으로 공급하도록 의무화하는 제로도서, 연료전지 발전 시스템에 높은 가중치를 주어 보급의 활성화를 추진하고 있는 실정이다.In order to solve the global warming problem, the environment protection through the development of the energy saving technology and the CO 2 reduction using various renewable energy has been promoted nationwide. In particular, the RPS (Mandatory Renewable Energy System), which was enacted in 2012, will be applied to Zero Book and Fuel Cell Power Generation System, which are required to supply more than a certain amount of total generation power to power generators Of the total population.

연료전지란 연료가 가지고 있는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 일반적으로 천연가스, 메탄올, 가솔린 등의 연료를 개질하여 얻은 개질가스 중의 수소와 공기 중의 산소를 스택(stack)의 연료극(anode)과 공기극(cathode)에서 전기화학 반응시켜 전기를 생산하는 발전시스템을 말한다.A fuel cell is a device that converts the chemical energy of a fuel into electrical energy. Generally, hydrogen in a reformed gas obtained by reforming a fuel such as natural gas, methanol, or gasoline, and oxygen in the air, ) And the cathode (electrochemical reaction at the cathode) to generate electricity.

이 때 각 극에서의 반응식과 총 반응식은 다음과 같다.Here, the reaction formula and the total reaction formula at each pole are as follows.

연료극(anode) : H2(g) → 2H+ + 2e- Anode: H 2 (g) - & gt ; 2H + + 2e -

공기극(cathode) : 1/2O2(g) + 2H+ + 2e- → H2OCathode: 1 / 2O 2 (g) + 2H + + 2e - → H 2 O

총 반응식 : H2 + 1/2O2 → H2OTotal reaction formula: H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O

연료전지에는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 알칼리형 연료전지(AFC) 등이 있으며, 특히 고체산화물 연료전지(SOFC)는 운전온도가 약 700 ℃로 다른 타입의 연료전지에 비하여 매우 고온상태로 가동된다. Fuel cells include a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), direct methanol fuel cell (DMFC), phosphoric acid fuel cell (PAFC), molten carbonate fuel cell (MCFC), solid oxide fuel cell (SOFC), alkaline fuel cell (AFC) In particular, a solid oxide fuel cell (SOFC) is operated at a very high temperature compared to other types of fuel cells at an operating temperature of about 700 ° C.

한편 연료전지는 크게 공기 및 연료와 물에 의하여 운전되며, 연료전지의 직접적인 연료라 할 수 있는 수소로 개질하기 위해서는 연료 및 물이 약 300 ~ 400 ℃의 온도로 예열되어 개질기에 유입되어야 한다. 이에 종래에는 상기 연료 및 물을 예열하기 위하여 연료전지의 주 열원인 버너의 고온의 배기가스를 이용하는 등 상당한 양의 열에너지를 사용하여야 하였는바, 이러한 열에너지를 경제적으로 확보하여 공급할 수 있는 시스템의 개발이 요구된다.Meanwhile, the fuel cell is largely operated by air, fuel and water. In order to reform it into hydrogen which can be a direct fuel of the fuel cell, fuel and water should be preheated to a temperature of about 300 to 400 ° C and flow into the reformer. Conventionally, in order to preheat the fuel and the water, a considerable amount of heat energy has to be used, for example, a high-temperature exhaust gas of a burner, which is a main heat source of the fuel cell, is used. Development of a system capable of economically securing and supplying such heat energy Is required.

또한 연료전지 시스템에서 발생하는 고온의 열을 축열하여 난방에 활용하기 위하여 열교환기라는 별도의 장치를 이용하는 종래의 기술에 의하면, 연료전지 시스템에서 발생하는 배기가스 등의 열매체를 열교환기로 보내어 난방수나 온수와 열교환하게 하는 방식이 일반적이었다. 상기 방식에 의할 경우 열매체를 열교환기로 이송하는 과정이나 열교환기에서 열교환이 일어나는 과정 등에서 불필요한 열손실이 발생하게 되므로 효율적으로 난방수나 온수를 생성하지 못하는 문제가 있었으며, 고체 산화물 연료전지의 경우 상기와 같이 고온상태를 유지하여야 운전 가능함에 불구하고 고체 산화물 연료전지에서 발생하는 열을 제어하지 아니하고 난방에 이용하는 경우 고체 산화물 연료전지의 운전이 불가능하거나 연료전지 시스템에 무리를 주는 문제가 있었다.In addition, according to a conventional technique using a separate device, such as a heat exchanger, for storing heat at a high temperature generated in a fuel cell system and heating the same, a heat medium such as exhaust gas generated in the fuel cell system is sent to a heat exchanger, And the heat exchanging method was common. According to this method, since unnecessary heat loss occurs in the process of transferring the heat medium to the heat exchanger or the heat exchanging process in the heat exchanger, there is a problem that the hot water or hot water can not be efficiently generated. In the case of the solid oxide fuel cell, It is impossible to operate the solid oxide fuel cell when heating is used without controlling the heat generated from the solid oxide fuel cell.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료전지를 이용하여 발전하거나 연료전지에서 발생하는 열을 난방에 이용함에 있어, 연료전지에 유입되는 공기 및 물을 효율적으로 예열하여 연료전지 시스템의 안정적인 운전을 가능하게 하고 버너에 들어갈 연료를 절감하여 시스템의 전체적인 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 열의 손실을 최소화하여 보다 경제적으로 난방수를 공급하는 동시에 고체 산화물 연료전지의 적정한 운전온도를 유지할 수 있게 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치를 제공하는 데에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a fuel cell system which efficiently utilize heat generated in a fuel cell or heat generated in the fuel cell, It is possible to stabilize operation of the battery system and to reduce the fuel entering the burner to increase the overall efficiency of the system as well as to minimize the loss of heat to provide more economical heating water while maintaining the proper operating temperature of the solid oxide fuel cell And a heating device for heating the fuel cell.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스팀생성기, 개질기 및 연료전지 스택을 포함하는 연료전지부; 상기 연료전지부에서 생성되는 열을 단열하기 위하여 상기 연료전지부의 외부를 감싸도록 설치되고, 상기 연료전지부의 운전 시 고온의 상태로 존재하는 단열재; 및 상기 단열재의 내부에 상기 단열재의 면을 따라 설치되되, 상기 연료전지부에 각각 물 및 연료를 공급하는 흡열수배관 및 흡열가스배관;을 포함하며, 상기 흡열수배관 내부에서 고온의 상기 단열재와 열교환한 물은 바이패스밸브에 의하여 상기 스팀생성기에 공급되거나 온수공급배관을 거쳐 난방에 이용되고, 상기 흡열가스배관 내부에서 고온의 상기 단열재와 열교환한 연료는 상기 스팀생성기에 공급되며,상기 스팀생성기는 상기 흡열수배관 및 상기 흡열가스배관을 통하여 각각 공급되는 물 및 연료를 상기 연료전지부 내의 버너로부터 공급받은 고온의 배기가스에 의하여 가열함으로써 스팀을 생성하여 개질기에 공급하고, 상기 연료전지 스택은 상기 수소가스 및 상기 단열재를 관통하는 별도의 배관을 통하여 공급되는 공기의 전기화학적 반응에 의하여 전기와 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell system including: a fuel cell unit including a steam generator, a reformer, and a fuel cell stack; A heat insulating material installed to surround the outside of the fuel cell unit to insulate heat generated in the fuel cell unit and exist in a high temperature state during operation of the fuel cell unit; And a heat absorbing water pipe and a heat absorbing gas pipe which are installed along the surface of the heat insulating material inside the heat insulating material and supply water and fuel to the fuel cell unit, respectively, and the heat insulating material and the heat absorbing gas pipe, The heat-exchanged water is supplied to the steam generator by a bypass valve or used for heating through a hot water supply pipe, and the fuel which is heat-exchanged with the heat insulating material at a high temperature inside the heat absorbing gas pipe is supplied to the steam generator, Water and fuel supplied through the heat absorbing water pipe and the heat absorbing gas pipe are heated by hot exhaust gas supplied from a burner in the fuel cell unit to supply steam to the reformer, An electrochemical half of the air supplied through the hydrogen gas and a separate pipe passing through the heat insulating material A heating device using a fuel cell having an increased thermal efficiency, which is characterized in that electricity and heat are generated by heating the fuel cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치에 의하면 연료전지의 주 열원인 버너의 고온의 배기가스에 의하여 연료전지의 운전에 필요한 연료 및 물을 가열하기 이전에 상기 연료 및 물을 예열하여 연료전지 시스템의 안정적인 운전을 가능하게 하고 버너에 들어갈 연료를 절감하여 시스템의 전체적인 효율을 증가시키는 효과가 있다.According to the heating apparatus using the fuel cell with the increased thermal efficiency according to the embodiment of the present invention, before the fuel and the water required for the operation of the fuel cell are heated by the high temperature exhaust gas of the burner which is the main heat source of the fuel cell, And preheating the water to enable stable operation of the fuel cell system and to reduce the fuel entering the burner, thereby increasing the overall efficiency of the system.

또한 연료전지에서 발생하는 열을 열매체에 의하여 열교환기로 이송하는 과정이나 열교환기에서 열교환이 일어나는 과정 등에서의 불필요한 열손실을 방지하여 효율적으로 연료전지에서 발생하는 열을 난방에 이용할 수 있고, 고온상태를 유지하여야 운전 가능한 고체 산화물 연료전지에서 발생하는 열을 제어함과 동시에 이에 의한 열을 난방에 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.In addition, unnecessary heat loss in the process of transferring the heat generated in the fuel cell to the heat exchanger by the heat medium or the process of heat exchange in the heat exchanger can be efficiently utilized, and heat generated in the fuel cell can be utilized for heating. The heat generated from the solid oxide fuel cell can be controlled while the heat generated by the solid oxide fuel cell can be effectively used for heating.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 평면도이다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열수배관을 도시한 연료전지의 정면도이다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열가스배관을 도시한 연료전지의 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열수배관과 흡열가스배관을 하나의 관으로 도시한 연료전지의 사시도이다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지를 이용한 난방장치의 작동 개요도이다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지부의 온도가 설정 기준치를 초과할 때의 난방장치의 작동 상태도이다.
도 4c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지부의 온도가 설정 기준치와 동일할 때의 난방장치의 작동 상태도이다.
도 4d 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지부의 온도가 설정 기준치 미만일 때의 난방장치의 작동 상태도이다.
도 4e 는 본 발명의 일 실시예에 따른 난방장치에 의한 난방을 사용하는 경우가 아닌 때의 난방장치의 작동 상태도이다.1 is a plan view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2A is a front view of a fuel cell showing an endothermic water pipe according to an embodiment of the present invention.
2B is a front view of a fuel cell illustrating a heat absorbing gas pipe according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a fuel cell showing a heat absorbing water pipe and a heat absorbing gas pipe as one pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is an operational schematic diagram of a heating apparatus using a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4B is an operational state diagram of the heating apparatus when the temperature of the fuel cell unit according to the embodiment of the present invention exceeds the set reference value.
FIG. 4C is an operational state diagram of the heating apparatus when the temperature of the fuel cell unit according to the embodiment of the present invention is equal to the set reference value.
4D is an operational state diagram of the heating apparatus when the temperature of the fuel cell unit according to the embodiment of the present invention is lower than the set reference value.
FIG. 4E is an operational state diagram of the heating apparatus when the heating by the heating apparatus is not used according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 평면도이다.1 is a plan view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치는 스팀생성기(120)를 거쳐 공급되는 스팀을 개질처리하여 수소가스를 정제하는 개질기(130), 상기 개질기(130)에서 공급되는 수소가스 및 단열재를 관통하는 별도의 배관을 통하여 공급되는 공기의 전기화학적 반응에 의하여 전기와 열을 발생시키는 연료전지 스택(140), 흡열수배관(p1) 및 흡열가스배관(p2)에서 각각 가열된 물 및 연료를 연료전지부(100) 내의 고온의 버너 배기가스에 의하여 가열하여 스팀을 생성하고 상기 스팀을 개질기(130)에 공급하는 스팀생성기(120), 상기 연료 개질기(130)와 연료전지 스택(140) 및 스팀생성기(120)를 포함하는 연료전지부(100), 상기 연료전지부(100)에서 생성되는 열을 단열하기 위하여 상기 연료전지부(100)의 외부를 감싸도록 설치되는 단열재(110), 상기 단열재(110)와 열교환하여 연료전지부(100)의 개질기(130)에 공급되기 위한 물이 유입되고 상기 단열재(110) 내부에 상기 단열재(110)의 면을 따르도록 설치되는 흡열수배관(p1), 상기 단열재(110)와 열교환하여 연료전지부(100)의 개질기(130)에 공급되기 위한 연료가 유입되고 상기 단열재(110) 내부에 상기 단열재(110)의 면을 따르도록 설치되는 흡열가스배관(p2)로 구성되며, 상기 흡열수배관(p1)에서 열교환한 물이 바이패스밸브(v1)에 의하여 상기 스팀생성기(120) 및 상기 개질기(130)를 거쳐 상기 연료전지 스택(140)의 발전에 이용되거나 난방에 이용되고, 상기 흡열가스배관(p1)에서 열교환한 연료는 상기 흡열수배관(p1)에서 열교환한 물과 함께 스팀생성기(120)를 거쳐 상기 연료전지 스택의 발전에 이용된다. 한편 상기 버너 및 버너의 배기가스가 스팀생성기(120)로 전달되는 배관에 관한 도시는 생략하였다. 또한 연료전지가 운전되기 위하여는 외부의 공기가 유입되어야 하나 도시를 생략하였다.Referring to FIG. 1, a heating apparatus using a fuel cell having increased thermal efficiency according to an embodiment of the present invention includes a reformer 130 for reforming steam supplied through a steam generator 120 to purify hydrogen gas, A fuel cell stack 140 generating electricity and heat by the electrochemical reaction of the air supplied through the hydrogen gas supplied from the reformer 130 and the separate pipe passing through the heat insulating material, the endothermic water pipe p1, A steam generator 120 for heating water and fuel respectively heated in the pipe p2 by the high temperature burner exhaust gas in the fuel cell unit 100 to generate steam and supplying the steam to the reformer 130, A fuel cell unit 100 including a reformer 130, a fuel cell stack 140 and a steam generator 120, and a fuel cell unit 100 for heating the fuel cell unit 100 to insulate heat generated in the fuel cell unit 100. [ Enclosed surroundings Water to be supplied to the reformer 130 of the fuel cell unit 100 is heat-exchanged with the heat insulator 110 and the heat insulator 110 and flows into the heat insulator 110 along the surface of the heat insulator 110 The heat absorbing water pipe p1 to be installed and the fuel to be supplied to the reformer 130 of the fuel cell unit 100 by heat exchange with the heat insulating material 110 flow into the heat insulating material 110, And the heat exchanged water in the heat absorbing water pipe p1 is passed through the steam generator 120 and the reformer 130 by the bypass valve v1, The fuel that is heat-exchanged in the heat absorbing gas pipe (p1) is supplied to the fuel cell stack (140) through the steam generator (120) together with water heat-exchanged in the heat absorbing water pipe (p1) And is used for the development of the battery stack. And the exhaust gas of the burner and the burner is transmitted to the steam generator 120 is not shown. Also, in order for the fuel cell to operate, external air should be introduced, but the illustration is omitted.

상기의 구성에 의할 경우 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1) 및 흡열가스배관(p2)을 통하여 물과 연료가 가열되어 연료전지부(100) 내부로 유입되거나 상기 흡열수배관(p1)을 통하여 가열된 물이 난방에 제공되므로 별도의 장치를 장착하여 상기 물과 연료를 가열할 필요가 없으며, 특히 상기 물과 연료가 상기 흡열수배관(p1) 및 흡열가스배관(p2)을 통하여 연속적으로 연료전지부(100) 내에 유입되고, 상기 물이 상기 흡열수배관(p1)을 통하여 난방에 제공되므로 가열시간과 열교환에 의한 가열을 위한 열원과의 접촉면적을 확보하여 상기 물과 연료의 연속적이고 빠르고 고른 가열이 가능하게 된다.Water and fuel are heated through the heat absorbing water pipe p1 and the heat absorbing gas pipe p2 in the heat insulating material 110 to flow into the fuel cell unit 100 or the heat absorbing water pipe p1 The water and the fuel do not need to be heated by means of a separate device, and in particular, the water and the fuel are supplied through the heat absorbing water pipe (p1) and the heat absorbing gas pipe (p2) The water is continuously supplied into the fuel cell unit 100 and the water is supplied to the heating through the heat absorbing water pipe p1 so that the contact area between the heating time and the heat source for heating by heat exchange is secured, A continuous, fast and even heating is possible.

한편 상기 바이패스밸브(v1) 은 연료전지 및 난방장치의 운전 상태에 따라 상기 흡열수배관(p1)에 의하여 가열된 물을 연료전지 및 난방장치에 제공하게 된다. 예를 들어 연료전지가 장시간 가동되어 연료전지부(100)가 정상치 보다 고온인 경우에는 많은 열에너지가 발생하게 되므로 이에 의하여 가열된 물을 연료전지 및 난방장치에 모두에 제공할 수 있는 것이다.On the other hand, the bypass valve v1 supplies water heated by the heat absorbing water pipe p1 to the fuel cell and the heating device according to the operation state of the fuel cell and the heating device. For example, when the fuel cell is operated for a long time and the fuel cell unit 100 is heated to a temperature higher than the normal temperature, a lot of heat energy is generated, and thus the heated water can be supplied to both the fuel cell and the heating device.

상기 흡열가스배관(p2)이 연료전지부의 중심을 기준으로 상기 흡열수배관(p1) 보다 더 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 흡열가스배관(p2)을 통하여 유입되는 연료가 흡열수배관(p1)을 통하여 유입되는 물 보다 비열이 높아 가열에 많은 열에너지를 필요로 하고, 특히 연료의 경우 기체 상태로 흡열가스배관(p2)에 유입되나 물의 경우 액체상태로 흡열수배관(p1)에 유입되므로 상기 흡열수배관(p1)에서 물이 기체인 수증기로 상변화를 하게 되는 경우 흡열수배관(p1)이 받는 압력이 커져 연료전지 시스템에 무리를 줄 수 있기 때문이다. 또한 가열된 물의 경우 난방에도 제공되나 연료의 경우 연료전지의 운전에만 사용되므로 연료의 가열에 많은 열에너지를 소모한다 하더라도 연료전지가 열에너지를 잃는 것은 아니기 때문이다. It is preferable that the heat absorbing gas pipe (p2) is installed inside the heat absorbing water pipe (p1) with respect to the center of the fuel cell. This is because the fuel introduced through the endothermic gas pipe (p2) has a specific heat higher than that of water flowing through the heat absorbing water pipe (p1), requiring a lot of heat energy for heating. Particularly, The water flowing into the endothermic water pipe p1 flows into the endothermic water pipe p1 in a liquid state in the case of water. Therefore, when the water is phase-changed into water vapor, which is gas in the endothermic water pipe p1, This is because the system can be overloaded. In the case of heated water, it is provided for heating. However, since the fuel is used only for the operation of the fuel cell, the fuel cell does not lose heat energy even if it consumes a lot of heat energy for heating the fuel.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열수배관(p1) 또는 흡열가스배관(p2)을 도시한 연료전지의 정면도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열수배관(p1)과 흡열가스배관(p1)을 하나의 관으로 도시한 연료전지의 사시도이다. 본 발명의 그 외의 구성에 대하여는 도시를 생략하였다.2 and 3 are front views of a fuel cell showing an endothermic water pipe p1 or a heat absorbing gas pipe p2 according to an embodiment of the present invention, Is a perspective view of a fuel cell in which a pipe (p1) and a heat absorbing gas pipe (p1) are shown as one pipe. Other configurations of the present invention are not shown.

우선 도 3을 참조하면, 흡열수배관(p1) 또는 흡열가스배관(p2)은 단열재(110)의 면을 따라 직선 또는 곡선의 형태로 설치될 수 있으나, 단열재(110)와 흡열수배관(p1) 또는 흡열가스배관(p2)의 접촉면적을 넓혀 단열재(110)의 열을 충분히 흡수하고 시공상의 편의를 위하여 도시한 바와 같이 'ㄹ' 자의 형상으로 설치되는 것이 바람직하다.3, the endothermic water pipe p1 or the endothermic gas pipe p2 may be installed in a straight or curved shape along the surface of the heat insulating material 110. However, the heat absorbing water pipe p1 ) Or the heat absorbing gas pipe (p2) to sufficiently absorb the heat of the heat insulating material 110 and to be installed in the shape of 'r' as shown in the figure for convenience of construction.

도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 이에 도시된 바와 같이 상기 흡열가스배관(p2)이 상기 흡열수배관(p1) 보다 단열재(110)의 내부에서 더 길게 설치되어 더 많은 부피를 차지하도록 설치하는 것이 바람직하다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 흡열가스배관(p2)을 통하여 유입되는 연료가 흡열수배관(p1)을 통하여 유입되는 물 보다 비열이 높아 가열에 많은 열에너지를 필요로 하므로 연료의 단열재(110) 내부에서의 체류시간을 길게 하여 충분히 가열하고, 가열된 물의 경우 난방에도 제공되나 연료의 경우 연료전지의 운전에만 사용되므로 연료의 가열에 많은 열에너지를 소모한다 하더라도 연료전지가 열에너지를 잃는 것은 아니기 때문이다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the endothermic gas pipe p2 is installed in the heat insulating material 110 longer than the heat absorbing water pipe p1 so as to occupy a larger volume desirable. This is because the fuel introduced through the heat absorbing gas pipe (p2) has a specific heat higher than that of the water flowing through the heat absorbing water pipe (p1) as described above and requires much heat energy for heating, This is because the fuel cell does not lose heat energy even if it consumes a lot of heat energy to heat the fuel because it is used only for heating the fuel cell.

도 4a 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지를 이용한 난방장지의 작동 개요도이며, 도 4b 내지 도 4e 는 상기 연료전지부(100)의 온도상태에 따른 난방장치의 작동 상태도이다.FIG. 4A is a schematic view illustrating the operation of a heating apparatus using a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4B to 4E are operational states of a heating apparatus according to a temperature state of the fuel cell unit 100.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지를 이용한 난방장치는 상기 연료전지부(100)와 단열재(110) 및 흡열수배관(p1)으로 구성되는 흡열 시스템; 상기 흡열수배관(p1)에 유입된 물이 상기 단열재(110)의 내부에서 열교환한 온수가 저장되는 온수탱크(200); 상기 단열재(110) 내부에서 열교환하여 온수로 변화된 물을 온수탱크(200)에 공급하는 온수공급배관(p3), 상기 온수탱크(200)에 저장된 온수를 난방부(300)로 배급하는 제 1 온수배급배관(p4), 단열재(110)의 내부에서 열교환한 온수를 상기 온수탱크(200)를 거치지 않고 직접 난방부(300)로 배급하는 제 2 온수배급배관(p5), 난방부(300)에서 열교환한 물을 단열재(110) 내부 또는 상기 온수탱크(200)로 환수하기 위한 제 1 환수배관(p6), 상기 제 1 환수배관(p6)과 이어지며 제 1 환수배관(p6)에서 배출된 물을 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 유입시키기 위한 제 2 환수배관(p7), 상기 제 1 환수배관(p6) 및 상기 제 2 환수배관(p7)과 이어지며 제 1환수배관(p6)에서 배출된 물을 온수탱크(200)로 환수시키거나 온수탱크(200)의 물을 상기 제 2 환수배관(p7)을 통하여 상기 흡열수배관(p1)으로 환수시키기 위한 제 3 환수배관(p8)으로 이루어진 배관시스템; 온수공급배관(p3)에 설치되며 온수공급배관(p3)과 제 2 온수배급배관(p5)의 연결지점을 기준으로 온수탱크(200) 측에 설치되는 제 1 밸브(v2), 제 2 온수배급배관(p5)에 설치되는 제 2 밸브(v3), 제 1 환수배관(p6)에 설치되는 제 3 밸브(v4), 제 2 환수배관(p7)에 설치되는 제 4 밸브(v5), 연료전지부(100)의 내부에 설치되는 온도센서(150), 온수공급배관(p3)에 설치되며 온수공급배관(p3)과 제 2 온수 배급배관(p5)의 연결지점을 기준으로 연료전지부(100) 측에 설치되는 온수공급펌프(310), 제 1 온수배급배관(p4)에 설치되는 온수배급펌프(320), 제 3 환수배관(p8)에 설치되는 양방향펌프(330)로 구성되어, 상기 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치를 초과할 때에는 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 온수공급배관(p3)과 온수탱크(200)를 거쳐 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수되고, 상기 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치와 동일한 때에는 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 제 2 온수배급배관(p5)을 통하여 직접 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수되며, 상기 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치 미만일 때에는 온수탱크(200)에서 공급되는 온수가 제 1 온수배급배관(p4)을 통하여 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 3 환수배관(p8)을 통하여 온수탱크(200)로 환수되고, 상기의 경우와 달리 난방을 사용하는 경우가 아닌 때에는 온수탱크(200)에 저장된 온수의 가온을 위하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 온수공급배관(p3)을 거쳐 온수탱크(200)에 공급된 후 제 3 환수배관(p8)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수되도록 하는 온수공급모듈로 구성된다. 이상의 흡열시스템, 온수탱크, 배관시스템, 온수공급모듈에 의한 난방장치는 도 4b 내지 도 4e와 함께 상세히 설명한다.4A, a heating apparatus using a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes an endothermic system including the fuel cell unit 100, a heat insulating material 110, and a heat absorbing water pipe p1. A hot water tank 200 in which water introduced into the heat absorbing water pipe p1 stores hot water heat-exchanged within the heat insulating material 110; A hot water supply pipe p3 for supplying hot water from the hot water tank 200 to the hot water tank 200 through the heat exchanger 110 and supplying hot water to the hot water tank 200; A second hot water distribution pipe p5 for distributing hot water heat-exchanged in the inside of the heat insulating material 110 to the heating part 300 without passing through the hot water tank 200, A first water return pipe p6 for returning heat-exchanged water to the inside of the heat insulating material 110 or the hot water tank 200, a water discharge pipe p6 connected to the first water return pipe p6, A second water return pipe p7 for introducing water into the heat absorbing water pipe p1 in the heat insulating material 110 and a second water return pipe p6 connected to the first water return pipe p6 and the second water return pipe p7, p6 is returned to the hot water tank 200 or water in the hot water tank 200 is discharged through the second water return pipe p7, Third-exchange pipe system with pipe (p8) for water exchange with (p1); A first valve v2 installed on the hot water supply pipe p3 and based on a connection point between the hot water supply pipe p3 and the second hot water supply pipe p5, A second valve v3 installed in the pipe p5, a third valve v4 provided in the first water return pipe p6, a fourth valve v5 provided in the second water return pipe p7, A temperature sensor 150 installed in the inside of the paper 100 and a hot water supply pipe p3 provided on the basis of a connection point between the hot water supply pipe p3 and the second hot water supply pipe p5, A hot water supply pump 320 installed in the first hot water supply pipe p4 and a bidirectional pump 330 installed in the third hot water supply pipe p8, When the temperature of the temperature sensor 150 exceeds the set reference value, the hot water supplied from the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 flows into the heating unit 300 via the hot water supply pipe p3 and the hot water tank 200, Supplied to Is returned to the heat absorbing water pipe (p1) inside the heat insulating material (110) through the first water return pipe (p6) and the second water return pipe (p7). When the temperature of the temperature sensor (150) The hot water supplied from the endothermic water pipe p1 in the first hot water supply pipe p1 is directly supplied to the heating part 300 via the second hot water supply pipe p5 and then the first water return pipe p6 and the second water return pipe p7 When the temperature of the temperature sensor 150 is lower than the set reference value, the hot water supplied from the hot water tank 200 is supplied to the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 through the first hot water supply pipe p4 Is supplied to the heating unit 300 and then is returned to the hot water tank 200 through the first water return pipe p6 and the third water return pipe p8. Unlike the case described above, when the heating is not used, The hot water supplied from the heat absorbing water pipe (p1) inside the heat insulating material (110) Which is supplied to the hot water tank 200 through the supply pipe p3 and then returned to the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 through the third water return pipe p8 and the second water return pipe p7, And a supply module. The heat absorbing system, the hot water tank, the piping system, and the heating system by the hot water supply module will be described in detail with reference to FIGS. 4B to 4E.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지부(100)의 스택에서 발생하는 고온의 가스, 즉 연료전지부(100)의 연료전지 스택(140)에서 나오는 미반응 연료와 수증기가 포함된 고온의 가스를 온수탱크 안을 통과하여 다시 연료전지부(100)의 버너로 연결되도록 하는 가스배관(p9)을 더 포함하는 난방장치는 상기 고온의 가스를 온수탱크(200)에 저장된 온수를 가온하는 데에 이용하여 보다 고온의 온수를 얻기 위한 것이다. 상기 가스배관(p9)은 온수탱크(200) 내의 온수와의 접촉면적을 넓히기 위하여 온수탱크(200) 내에서 코일 형상으로 꼬여서 설치되는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되지 않고 상기 접촉면적을 넓히기 위한 다양한 형상으로 제작될 수 있다.The high temperature gas containing the unreacted fuel and the water vapor from the fuel cell stack 140 of the fuel cell unit 100, that is, the high temperature gas generated from the stack of the fuel cell unit 100 according to another embodiment of the present invention And a gas pipe (p9) that passes through the inside of the hot water tank and is connected to the burner of the fuel cell unit 100. The heating device uses the hot gas to warm the hot water stored in the hot water tank 200 So as to obtain hot water of a higher temperature. The gas pipe (p9) is preferably twisted in a coil shape in the hot water tank (200) to widen the contact area with the hot water in the hot water tank (200). However, the present invention is not limited thereto and various shapes for widening the contact area can be manufactured.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기(340)는 상기 가스배관에서 수증기를 포함한 고온의 가스가 온수탱크 안에서 냉각되어 가스에 포함된 기체인 수증기가 액체인 물로 상변화하는 경우 상기 액체인 물을 상기 고온의 가스에 포함된 다른 기체와 분리하여 배출되도록 한다. 상기 고온의 가스에서 수증기를 분리해주는 이유는 수증기를 포함한 상기 고온의 가스가 연료전지부(100) 내부의 버너로 들어가 연소의 연료로 사용되는 경우 수증기가 있으면 버너의 온도 증가가 한정적이며, 특히 버너를 촉매버너로 사용할 경우 수증기가 촉매에 심각한 손상을 줄 수 있기 때문이다. 따라서 상기 응축기(340)을 포함하는 난방장치는 버너의 연소에 적합한 연료를 공급하기 위하여 온수탱크(200)의 내부를 지나 연료전지부(100)의 버너로 연결되기 전의 가스배관(p9) 상에 설치될 수 있다.In the condenser 340 according to another embodiment of the present invention, when the high-temperature gas including water vapor in the gas pipe is cooled in the hot water tank and the water vapor, which is a gas contained in the gas, is phase-changed into liquid water, And is discharged separately from other gases contained in the high-temperature gas. The reason why the steam is separated from the high-temperature gas is that the temperature of the burner is limited if the high-temperature gas including water vapor enters the burner inside the fuel cell unit 100 and is used as fuel for combustion, Is used as a catalyst burner, water vapor may seriously damage the catalyst. Accordingly, the heating device including the condenser 340 is disposed on the gas pipe p9 before being connected to the burner of the fuel cell unit 100 through the inside of the hot water tank 200 to supply fuel suitable for burning the burner Can be installed.

도 4b 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난방장치의 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치를 초과할 때에는 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 온수공급배관(p3)과 온수탱크(200)를 거쳐 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수된다. 이는 연료전지부(100)의 온도가 비교적 고온이므로 이에 의한 열을 온수탱크(200)에 저장함과 동시에 난방부(300)로 보내어 난방에 이용하기 위함이다.4B, when the temperature of the temperature sensor 150 of the heating apparatus according to the embodiment of the present invention exceeds the set reference value, the hot water supplied from the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 is heated Is supplied to the heating unit 300 through the pipe p3 and the hot water tank 200 and then supplied to the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 through the first water return pipe p6 and the second water return pipe p7, . This is because the temperature of the fuel cell unit 100 is relatively high, so heat generated by the fuel cell unit 100 is stored in the hot water tank 200 and sent to the heating unit 300 for heating.

도 4c 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난방장치의 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치와 동일한 때에는 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 제 2 온수배급배관(p5)을 통하여 직접 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수된다. 이는 연료전지부(100)의 열을 온수탱크(200)에 저장함 없이 바로 난방에 이용하여 난방부(300)의 온도를 올리기 위함이다.Referring to FIG. 4C, when the temperature of the temperature sensor 150 of the heating apparatus according to the embodiment of the present invention is equal to the set reference value, the hot water supplied from the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 is heated by the second hot water Is supplied directly to the heating unit 300 through the delivery pipe p5 and then returned to the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 through the first water return pipe p6 and the second water return pipe p7. This is to increase the temperature of the heating unit 300 by directly using the heat of the fuel cell unit 100 for heating without storing it in the hot water tank 200.

도 4d 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난방장치의 온도센서(150)의 온도가 설정 기준치 미만일 때에는 온수탱크(200)에서 공급되는 온수가 제 1 온수배급배관(p4)을 통하여 난방부(300)에 공급된 후 제 1 환수배관(p6)과 제 3 환수배관(p8)을 통하여 온수탱크(200)로 환수된다. 이는 상기 배관시스템 및 상기 온수공급모듈의 운전을 중지하여 연료전지부(100)의 열을 난방부에 사용하지 않음으로써 연료전지부(100)의 전기를 발생시키기 위함 운전이 원활하게 이루어지게 함과 동시에 온수탱크(200)에 저장된 열만을 이용하여 난방에 이용하기 위함이다.Referring to FIG. 4D, when the temperature of the temperature sensor 150 of the heating apparatus according to the embodiment of the present invention is lower than the set reference value, the hot water supplied from the hot water tank 200 is heated through the first hot water supply pipe p4 And is then returned to the hot water tank 200 through the first water return pipe p6 and the third water return pipe p8. This stops the operation of the piping system and the hot water supply module so that the heat of the fuel cell unit 100 is not used in the heating unit, thereby smoothly driving the fuel cell unit 100 to generate electricity At the same time, only the heat stored in the hot water tank 200 is used for heating.

도 4e 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난방장치에 의한 난방을 사용하는 경우가 아닌 때에는 온수탱크(200)에 저장된 온수의 가온을 위하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)에서 공급되는 온수가 온수공급배관(p3)을 거쳐 온수탱크(200)에 공급된 후 제 3 환수배관(p8)과 제 2 환수배관(p7)을 통하여 단열재(110) 내부의 흡열수배관(p1)으로 환수된다. 이는 난방을 사용하지 않는 동안에 연료전지부(100)에서 발생하는 열을 온수탱크(200)에 저장하여 추후 난방에 대비하기 위함이다.Referring to FIG. 4E, when the heating by the heating device according to an embodiment of the present invention is not used, the heat absorbing water pipe p1 inside the heat insulating material 110 is heated for warming the hot water stored in the hot water tank 200, The hot water supplied from the hot water supply pipe p3 is supplied to the hot water tank 200 through the hot water supply pipe p3 and then the heat absorbing water pipe p1 in the heat insulating material 110 is connected to the hot water tank 200 through the third water return pipe p8 and the second water return pipe p7, ). This is to store the heat generated in the fuel cell unit 100 in the hot water tank 200 while the heating is not being used, so as to prepare for future heating.

한편 상기 도들에 도시하지는 않았으나, 연료전지부(100)의 운전에 의한 전기의 발생과 이에 의한 열의 난방에의 이용의 적절한 조화를 위하여 여분의 전기를 저장할 수 있는 축전기가 설치될 수 있다.Although not shown in the drawings, a condenser capable of storing extra electricity may be installed in order to appropriately balance the use of electricity generated by the operation of the fuel cell unit 100 and the heat generated by the operation of the fuel cell unit 100.

100 : 연료전지부
110 : 단열재
120 : 스팀생성기
130 : 개질기
140 : 연료전지 스택
150 : 온도센서
200 : 온수탱크
300 : 난방부
p1 : 흡열수배관
p2 : 흡열가스배관100: fuel cell unit
110: Insulation
120: steam generator
130: reformer
140: Fuel cell stack
150: Temperature sensor
200: Hot water tank
300: Heating
p1: endothermic water piping
p2: endothermic gas piping

Claims (8)

스팀생성기, 개질기 및 연료전지 스택을 포함하는 연료전지부;
상기 연료전지부에서 생성되는 열을 단열하기 위하여 상기 연료전지부의 외부를 감싸도록 설치되고, 상기 연료전지부의 운전 시 고온의 상태로 존재하는 단열재; 및
상기 단열재의 내부에 상기 단열재의 면을 따라 설치되되, 상기 연료전지부에 각각 물 및 연료를 공급하는 흡열수배관 및 흡열가스배관;
을 포함하며,
상기 흡열수배관 내부에서 고온의 상기 단열재와 열교환한 물은 바이패스밸브에 의하여 상기 스팀생성기에 공급되거나 온수공급배관을 거쳐 난방에 이용되고,
상기 흡열가스배관 내부에서 고온의 상기 단열재와 열교환한 연료는 상기 스팀생성기에 공급되며,
상기 스팀생성기는 상기 흡열수배관 및 상기 흡열가스배관을 통하여 각각 공급되는 물 및 연료를 상기 연료전지부 내의 버너로부터 공급받은 고온의 배기가스에 의하여 가열함으로써 스팀을 생성하여 개질기에 공급하고,
상기 개질기는 상기 스팀을 개질처리하여 수소가스를 정제하며,
상기 연료전지 스택은 상기 수소가스 및 상기 단열재를 관통하는 별도의 배관을 통하여 공급되는 공기의 전기화학적 반응에 의하여 전기와 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.A fuel cell unit including a steam generator, a reformer, and a fuel cell stack;
A heat insulating material installed to surround the outside of the fuel cell unit to insulate heat generated in the fuel cell unit and exist in a high temperature state during operation of the fuel cell unit; And
An endothermic water pipe and an endothermic gas pipe which are provided along the surface of the heat insulator in the heat insulator and supply water and fuel to the fuel cell unit, respectively;
/ RTI >
The hot water in the heat absorbing water pipe is heat-exchanged with the heat insulating material. The water is supplied to the steam generator by the bypass valve or heated by the hot water supplying pipe,
The heat-exchanged fuel in the heat absorbing gas pipe is supplied to the steam generator,
The steam generator generates steam and supplies it to the reformer by heating water and fuel supplied through the heat absorbing water pipe and the heat absorbing gas pipe respectively by hot exhaust gas supplied from a burner in the fuel cell unit,
The reformer reforms the steam to purify the hydrogen gas,
Wherein the fuel cell stack generates electricity and heat by electrochemical reaction of air supplied through the hydrogen gas and a separate pipe passing through the heat insulating material. 제 1 항에 있어서,
상기 흡열수배관 및 상기 흡열가스배관이 상기 단열재 내부와의 접촉면적을 넓히기 위하여 상기 단열재의 측면을 따라 'ㄹ' 자 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.The method according to claim 1,
Wherein the endothermic water pipe and the heat absorbing gas pipe are installed along the side surface of the heat insulator so as to widen the contact area with the inside of the heat insulator. 제 1 항에 있어서,
상기 흡열가스배관이 연료전지부의 중심을 기준으로 상기 흡열수배관 보다 더 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat absorbing gas pipe is installed inside the heat absorbing water pipe with respect to the center of the fuel cell unit. 제 1 항에 있어서,
상기 흡열가스배관이 상기 흡열수배관 보다 단열재 내부에서 더 길게 설치되어 더 많은 부피를 차지하고 있는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat absorbing gas pipe is longer than the heat absorbing water pipe in the heat insulating material and occupies a larger volume. 제 1 항에 있어서,
상기 흡열수배관에 유입된 물이 상기 단열재의 내부에서 열교환한 후 바이패스밸브에 의하여 난방에 이용되기 위하여 저장되는 온수탱크;
상기 연료전지의 단열재 내부에서 열교환하여 온수로 변화된 물을 온수탱크에 공급하는 온수공급배관, 상기 온수탱크에 저장된 온수를 난방부로 배급하는 제 1 온수배급배관, 단열재의 내부에서 열교환한 온수를 상기 온수탱크를 거치지 않고 직접 난방부로 배급하는 제 2 온수배급배관, 난방부에서 열교환한 물을 연료전지 단열재 내부 또는 상기 온수탱크로 환수하기 위한 제 1 환수배관, 상기 제 1 환수배관과 이어지며 제 1 환수배관에서 배출된 물을 연료전지 단열재 내부의 흡열수배관으로 유입시키기 위한 제 2 환수배관, 상기 제 1 환수배관 및 상기 제 2 환수배관과 이어지며 제 1환수배관에서 배출된 물을 온수탱크로 환수시키거나 온수탱크의 물을 상기 제 2 환수배관을 통하여 상기 흡열수배관으로 환수시키기 위한 제 3 환수배관으로 이루어진 배관시스템;
온수공급배관에 설치되며 온수공급배관과 제 2 온수배급배관의 연결지점을 기준으로 온수탱크 측에 설치되는 제 1 밸브, 제 2 온수배급배관에 설치되는 제 2 밸브, 제 1 환수배관에 설치되는 제 3 밸브, 제 2 환수배관에 설치되는 제 4 밸브, 연료전지부의 내부에 설치되는 온도센서, 온수공급배관에 설치되며 온수공급배관과 제 2 온수 배급배관의 연결지점을 기준으로 연료전지부 측에 설치되는 온수공급펌프, 제 1 온수배급배관에 설치되는 온수배급펌프, 제 3 환수배관에 설치되는 양방향펌프로 구성되어, 상기 온도센서의 온도가 설정 기준치를 초과할 때에는 단열재 내부의 흡열수배관에서 바이패스밸브에 의하여 난방에 이용되기 위하여 공급되는 온수가 온수공급배관과 온수탱크를 거쳐 난방부에 공급된 후 제 1 환수배관과 제 2 환수배관을 통하여 단열재 내부의 흡열수배관으로 환수되고, 상기 온도센서의 온도가 설정 기준치와 동일한 때에는 단열재 내부의 흡열수배관에서 바이패스밸브에 의하여 난방에 이용되기 위하여 공급되는 온수가 제 2 온수배급배관을 통하여 직접 난방부에 공급된 후 제 1 환수배관과 제 2 환수배관을 통하여 단열재 내부의 흡열수배관으로 환수되며, 상기 온도센서의 온도가 설정 기준치 미만일 때에는 온수탱크에서 공급되는 온수가 제 1 온수배급배관을 통하여 난방부에 공급된 후 제 1 환수배관과 제 3 환수배관을 통하여 온수탱크로 환수되고, 상기의 경우와 달리 난방을 사용하는 경우가 아닌 때에는 온수탱크에 저장된 온수의 가온을 위하여 단열재 내부의 흡열수배관에서 바이패스밸브에 의하여 난방에 이용되기 위하여 공급되는 온수가 온수공급배관을 거쳐 온수탱크에 공급된 후 제 3 환수배관과 제 2 환수배관을 통하여 단열재 내부의 흡열수배관으로 환수되도록 하는 온수공급모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.The method according to claim 1,
A hot water tank in which water introduced into the heat absorbing water pipe is heat-exchanged in the heat insulating material and stored for use in heating by a bypass valve;
A first hot water distribution pipe for distributing the hot water stored in the hot water tank to the heating section, hot water heat-exchanged in the heat insulating material, the hot water supplied from the hot water tank to the hot water tank, A second hot water distribution pipe for directly distributing the heat-exchanged water in the heating part to the inside of the fuel cell thermal insulator or the hot water tank, and a second water return pipe connected to the first water return pipe, A second water return pipe for introducing the water discharged from the pipe into the heat absorbing water pipe in the fuel cell thermal insulating material, a water return pipe connected to the first water return pipe and the second water return pipe and returning the water discharged from the first water return pipe to the hot water tank Or a third water return pipe for returning water in the hot water tank to the heat absorbing water pipe through the second water return pipe Pipe system;
A first valve installed in the hot water supply pipe and installed on the hot water tank side based on a connection point between the hot water supply pipe and the second hot water supply pipe, a second valve installed in the second hot water supply pipe, A third valve, a fourth valve installed in the second water return pipe, a temperature sensor provided inside the fuel cell unit, and a second water supply pipe provided on the hot water supply pipe. The connection point between the hot water supply pipe and the second hot water supply pipe, A hot water supply pump installed in the first hot water supply pipe, and a bidirectional pump installed in the third water supply pipe. When the temperature of the temperature sensor exceeds the set reference value, the heat absorbed water in the heat insulating water In the pipe, hot water supplied for heating by the bypass valve is supplied to the heating unit through the hot water supply pipe and the hot water tank, and then, through the first return pipe and the second return pipe When the temperature of the temperature sensor is equal to the set reference value, the hot water supplied to the heat absorbing water pipe in the heat insulating material for heating by the bypass valve is directly supplied to the heat absorbing water pipe And the hot water supplied from the hot water tank is supplied to the first hot water distribution pipe when the temperature of the temperature sensor is lower than the set reference value. The heating water is supplied to the heating part, and then the water is returned to the hot water tank through the first water return pipe and the third water return pipe. Unlike the above case, when the heating water is not used, In the water pipe, the hot water supplied to be used for heating by the bypass valve flows through the hot water supply pipe, Heating by the thermal efficiency further comprises a fuel cell increases; and then supplied to the large third-exchange pipe and the hot water supply module such that the heat-absorption-exchange water pipe inside the insulator 2 via the water exchange pipe. 제 5 항에 있어서,
상기 연료전지부의 스택에서 발생하는 고온의 가스를 온수탱크 안을 통과하여 다시 연료전지부의 버너로 연결되도록 하는 가스배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.6. The method of claim 5,
Further comprising a gas piping for connecting the hot gas generated in the stack of the fuel cell unit to the burner of the fuel cell unit through the hot water tank. 제 5 항에 있어서,
상기 가스배관은 온수탱크의 내부에서 코일 형상으로 꼬여있는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.6. The method of claim 5,
Wherein the gas pipe is twisted in a coil shape inside the hot water tank. 제 7 항에 있어서,
상기 가스배관에서 수증기를 포함한 고온의 가스가 온수탱크 안에서 냉각되어 가스에 포함된 기체인 수증기가 액체인 물로 상변화하는 경우 상기 액체인 물을 가스에 포함된 다른 기체와 분리하여 배출되도록 하는 응축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열효율이 증가된 연료전지를 이용한 난방장치.8. The method of claim 7,
A high-temperature gas including water vapor in the gas pipe is cooled in a hot water tank, and when water vapor, which is a gas included in the gas, is phase-changed into liquid water, a condenser for separating the liquid water from other gases contained in the gas, The fuel cell system according to claim 1,
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