KR102368650B1 - Heat recovery apparatus and fuel cell system including the same - Google Patents

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Abstract

A heat recovery device includes: a heat transfer duct defining an inner passage; a first exhaust pipe for discharging a first exhaust gas at a first position of the inner passage; a second exhaust pipe for discharging a second exhaust gas at a second position of the inner passage; and a heat exchanger connected to the heat transfer duct, wherein the inner passage has a greater cross-sectional area in the second position than in the first position.

Description

열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템{HEAT RECOVERY APPARATUS AND FUEL CELL SYSTEM INCLUDING THE SAME}HEAT RECOVERY APPARATUS AND FUEL CELL SYSTEM INCLUDING THE SAME

본 개시는 열 회수 장치 및 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present disclosure relates to a heat recovery device and a fuel cell system.

연료전지는 연료의 전기화학적 산화반응을 통해 연료의 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환시키는 에너지 변환장치로, 전지와 달리 연료의 공급에 의해 연속적인 발전이 가능하며, 기존의 발전장치들과 비교할 때 이론적으로 높은 발전효율을 얻을 수 있다. 연료 전지는 모듈화가 용이하여 다양한 용량을 얻을 수 있으며, 수소를 연료로 사용할 경우 물 이외의 오염물질을 배출하지 않는 환경 친화적인 발전방식이다.A fuel cell is an energy conversion device that directly converts the chemical energy of a fuel into electrical energy through an electrochemical oxidation reaction of the fuel. Theoretically, high power generation efficiency can be obtained. A fuel cell is an environmentally friendly power generation method that does not emit pollutants other than water when hydrogen is used as a fuel, and it is easy to modularize and can obtain various capacities.

연료전지는 구성 소재에 따라 운전조건과 특성이 달라진다. 연료 전지는 사용되는 전해질에 따라 알칼리형(AFC, alkaline fuel cell), 인산형(PAFC, phosphoric acid fuel cell), 고분자형(PEMFC, polymer electrolyte membrane fuel cell), 용융탄산염형(MCFC, molten carbonate fuel cell), 고체산화물형 연료전지(SOFC, solid oxide fuel cell) 등으로 나눌 수 있다. 이 가운데 SOFC는 셀을 구성하는 기본 요소인 전해질 및 전극이 모두 세라믹으로 구성되어 있으며, 작동온도(약 500 ℃-1000 ℃)가 높아 발전 효율이 높고 배가스의 열을 이용할 수 있는 장점이 있다. Fuel cells have different operating conditions and characteristics depending on their constituent materials. Depending on the electrolyte used, the fuel cells are alkaline fuel cell (AFC), phosphoric acid fuel cell (PAFC), polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), and molten carbonate fuel (MCFC). cell) and a solid oxide fuel cell (SOFC). Among them, the electrolyte and electrode, which are the basic elements constituting the cell, of SOFC are all made of ceramic, and the operating temperature (about 500 ℃-1000 ℃) is high, so the power generation efficiency is high and the heat of the exhaust gas can be used.

해결하고자 하는 과제는 배가스가 연료 전지로 다시 유입되는 것을 방지하는 열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것에 있다.An object to be solved is to provide a heat recovery device for preventing exhaust gas from flowing back into a fuel cell and a fuel cell system including the same.

해결하고자 하는 과제는 유지보수가 용이한 열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것에 있다.An object to be solved is to provide a heat recovery device that is easy to maintain and a fuel cell system including the same.

다만, 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the problem to be solved is not limited to the above disclosure.

일 측면에 있어서, 내부 통로를 정의하는 열 이송 덕트; 상기 내부 통로의 제1 위치에 제1 배가스를 배출하는 제1 배기 파이프; 상기 내부 통로의 제2 위치에 제2 배가스를 배출하는 제2 배기 파이프; 및 상기 열 이송 덕트에 연결되는 열 교환기;를 포함하되, 상기 내부 통로는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 단면적을 가지는 열 회수 장치가 제공될 수 있다.In one aspect, there is provided a heat transfer duct defining an internal passage; a first exhaust pipe for discharging a first exhaust gas to a first position of the inner passage; a second exhaust pipe for discharging a second exhaust gas at a second position of the inner passage; and a heat exchanger connected to the heat transfer duct, wherein the internal passage has a larger cross-sectional area at the second location than at the first location.

상기 내부 통로의 높이는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 높을 수 있다.The height of the inner passage may be higher in the second position than in the first position.

상기 내부 통로의 폭은 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 클 수 있다.A width of the inner passage may be greater in the second position than in the first position.

상기 제1 배기 파이프 및 상기 제2 배기 파이프는 동일한 배출 압력으로 상기 제1 배가스 및 상기 제2 배가스를 상기 내부 통로에 배출하도록 구성될 수 있다.The first exhaust pipe and the second exhaust pipe may be configured to discharge the first exhaust gas and the second exhaust gas to the internal passage at the same exhaust pressure.

상기 열 이송 덕트의 내부 압력은 상기 제1 배가스 및 상기 제2 배가스의 상기 배출 압력 이하일 수 있다.The internal pressure of the heat transfer duct may be less than or equal to the discharge pressure of the first exhaust gas and the second exhaust gas.

상기 열 이송 덕트에 연결되는 바이패스 덕트; 및 상기 열 이송 덕트와 상기 열 교환기 사이에 제공되는 전방 덕트;를 더 포함할 수 있다.a bypass duct connected to the heat transfer duct; and a front duct provided between the heat transfer duct and the heat exchanger.

상기 전방 덕트 내에 제공되는 제1 댐퍼; 및 상기 바이패스 덕트 내에 제공되는 제2 댐퍼;를 더 포함하되, 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼는 상기 전방 덕트와 상기 바이패스 덕트를 선택적으로 개폐할 수 있다.a first damper provided in the front duct; and a second damper provided in the bypass duct, wherein the first damper and the second damper may selectively open and close the front duct and the bypass duct.

상기 열 교환기에 대해 상기 전방 덕트의 반대편에 제공되는 후방 덕트; 및 상기 후방 덕트로부터 돌출되는 배출 스택;을 더 포함하되, 상기 바이패스 덕트는 상기 배출 스택에 연결될 수 있다.a rear duct provided opposite the front duct to the heat exchanger; and an exhaust stack protruding from the rear duct, wherein the bypass duct may be connected to the exhaust stack.

상기 배출 스택 내에 제공되는 팬;을 더 포함하되, 상기 팬은 상기 열 이송 덕트의 내부 압력을 조절하도록 구성될 수 있다.a fan provided within the exhaust stack, wherein the fan may be configured to regulate an internal pressure of the heat transfer duct.

상기 내부 통로의 단면적은 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치를 향하는 방향을 따라 갈수록 커질 수 있다.A cross-sectional area of the inner passage may increase in a direction from the first position toward the second position.

일 측면에 있어서, 내부 통로를 정의하는 열 이송 덕트; 상기 내부 통로의 제1 위치에 제1 배가스를 배출하는 제1 연료 전지; 상기 내부 통로의 제2 위치에 제2 배가스를 배출하는 제2 연료 전지; 및 상기 열 이송 덕트에 연결되는 열 교환기;를 포함하되, 상기 내부 통로는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 단면적을 가지는 연료 전지 시스템이 제공될 수 있다.In one aspect, there is provided a heat transfer duct defining an internal passage; a first fuel cell for discharging a first exhaust gas to a first position of the inner passage; a second fuel cell for discharging a second exhaust gas to a second position of the inner passage; and a heat exchanger connected to the heat transfer duct, wherein the internal passage has a larger cross-sectional area at the second position than at the first position.

상기 내부 통로의 높이는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 높을 수 있다.The height of the inner passage may be higher in the second position than in the first position.

상기 내부 통로의 폭은 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 클 수 있다.A width of the inner passage may be greater in the second position than in the first position.

상기 열 이송 덕트에 연결되는 바이패스 덕트; 상기 열 이송 덕트와 상기 열 교환기 사이에 제공되는 전방 덕트; 상기 전방 덕트 내에 제공되는 제1 댐퍼; 및 상기 바이패스 덕트 내에 제공되는 제2 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.a bypass duct connected to the heat transfer duct; a front duct provided between the heat transfer duct and the heat exchanger; a first damper provided in the front duct; and a second damper provided in the bypass duct.

상기 열 교환기에 대해 상기 전방 덕트의 반대편에 제공되는 후방 덕트; 상기 후방 덕트로부터 돌출되는 배출 스택; 및 상기 배출 스택 내에 제공되는 팬;을 더 포함하되, 상기 바이패스 덕트는 상기 배출 스택에 연결되고, 상기 팬은 상기 열 이송 덕트의 내부 압력을 조절하도록 구성될 수 있다.a rear duct provided opposite the front duct to the heat exchanger; an exhaust stack protruding from the rear duct; and a fan provided within the exhaust stack, wherein the bypass duct is connected to the exhaust stack, and the fan may be configured to regulate an internal pressure of the heat transfer duct.

본 개시는 배가스가 연료 전지로 다시 유입되는 것을 방지하는 열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공할 수 있다. The present disclosure may provide a heat recovery device for preventing exhaust gas from flowing back into a fuel cell, and a fuel cell system including the same.

본 개시는 유지보수가 용이한 열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a heat recovery device that is easy to maintain and a fuel cell system including the same.

다만, 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the effect of the invention is not limited to the above disclosure.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 연료 전지 시스템의 평면도이다.
도 3은 도 1의 연료 전지 시스템의 A-A'선을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 1의 연료 전지 시스템의 B-B'선을 따르는 단면도이다.
도 5는 도 1의 연료 전지 시스템의 C-C'선을 따르는 단면도이다.
도 6은 연료 전지 시스템의 제1 상태를 설명하기 위한 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다.
도 7은 연료 전지 시스템의 제2 상태를 설명하기 위한 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 평면도이다.
도 9는 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다.
도 10은 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 B-B'선에 대응하는 단면도이다.
도 11은 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 C-C'선에 대응하는 단면도이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다.1 is a conceptual diagram of a fuel cell system according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the fuel cell system of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of the fuel cell system of FIG. 1 .
4 is a cross-sectional view taken along line B-B' of the fuel cell system of FIG. 1 .
5 is a cross-sectional view taken along line C-C' of the fuel cell system of FIG. 1 .
6 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 for explaining a first state of the fuel cell system.
7 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 for explaining a second state of the fuel cell system.
8 is a plan view of a fuel cell system according to an exemplary embodiment.
9 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 .
10 is a cross-sectional view corresponding to the line B-B' of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 .
11 is a cross-sectional view corresponding to the line C-C′ of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 .
12 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 of a fuel cell system according to an exemplary embodiment.

하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same components, and the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. Meanwhile, the embodiments described below are merely exemplary, and various modifications are possible from these embodiments.

이하에서, "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, what is referred to as "on" may include those directly over in contact as well as over non-contact.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Also, when a part "includes" a component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.In addition, terms such as “…unit” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation.

이하에서, 'a, b, 및 c 중 적어도 하나'는 '오직 a', '오직 b', '오직 c', 'a와 b', 'a와 c', 'b와 c', 또는 'a, b, 및 c'를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, 'at least one of a, b, and c' means 'only a', 'only b', 'only c', 'a and b', 'a and c', 'b and c', or ' It should be understood to include a, b, and c'.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 개념도이다. 도 2는 도 1의 연료 전지 시스템의 평면도이다. 도 3은 도 1의 연료 전지 시스템의 A-A'선을 따르는 단면도이다. 도 4는 도 1의 연료 전지 시스템의 B-B'선을 따르는 단면도이다. 도 5는 도 1의 연료 전지 시스템의 C-C'선을 따르는 단면도이다. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell system according to an exemplary embodiment. FIG. 2 is a plan view of the fuel cell system of FIG. 1 . 3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of the fuel cell system of FIG. 1 . 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' of the fuel cell system of FIG. 1 . 5 is a cross-sectional view taken along line C-C' of the fuel cell system of FIG. 1 .

도 1 내지 도 5를 참조하면, 연료 전지 시스템(11)이 제공될 수 있다. 연료 전지 시스템(11)은 연료 전지들(101~114), 제1 열 이송 덕트(120), 배출 파이프들(116), 열 교환기(150), 전방 덕트(151), 후방 덕트(152), 배출 스택(160), 스택 커버(170), 팬(180), 및 바이패스 덕트(130)를 포함할 수 있다. 이하에서, 제1 열 이송 덕트(120), 배출 파이프들(116), 열 교환기(150), 전방 덕트(151), 후방 덕트(152), 배출 스택(160), 스택 커버(170), 및 바이패스 덕트(130)는 열 회수 장치로 지칭될 수 있다. 1 to 5 , a fuel cell system 11 may be provided. The fuel cell system 11 includes fuel cells 101 to 114 , a first heat transfer duct 120 , exhaust pipes 116 , a heat exchanger 150 , a front duct 151 , a rear duct 152 , It may include an exhaust stack 160 , a stack cover 170 , a fan 180 , and a bypass duct 130 . Hereinafter, the first heat transfer duct 120 , the exhaust pipes 116 , the heat exchanger 150 , the front duct 151 , the rear duct 152 , the exhaust stack 160 , the stack cover 170 , and The bypass duct 130 may be referred to as a heat recovery device.

일 예에서, 연료 전지들(101~114)은 고체산화물 연료전지(SOFC)일 수 있다. 14개의 연료 전지들(101~114)이 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 연료 전지들(101~114)의 수는 필요에 따라 선택될 수 있다. 제1 내지 제7 연료 전지들(101~107)은 제1 연료 전지 그룹(FG1)으로 지칭될 수 있다. 제8 내지 제14 연료 전지들(108~114)은 제2 연료 전지 그룹(FG2)으로 지칭될 수 있다. 제1 내지 제7 연료 전지들(101~107)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 제8 내지 제14 연료 전지들(108~114)은 제1 내지 제7 연료 전지들(101~107)과 각각 제2 방향(DR2)을 따라 마주할 수 있다. 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)은 서로 수직할 수 있다. 제1 연료 전지 그룹(FG1)과 제2 연료 전지 그룹(FG2)에서 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 적어도 한 쌍의 연료 전지들은 비상시를 대비한 예비 연료 전지들일 수 있다. 예비 연료 전지들은 정상 상태에서는 가동되지 않고, 비상시에만 가동될 수 있다. 일 예에서, 제7 연료 전지(107) 및 제14 연료 전지(114)가 예비 연료 전지들일 수 있다. 다른 예에서, 제1 연료 전지(101) 및 제8 연료 전지(108)가 예비 연료 전지들일 수 있다. 제1 내지 제14 연료 전지들(101~114)은 배가스를 배출할 수 있다. 배가스는 고온을 가질 수 있다. 예를 들어, 배가스의 온도는 약 300 도(℃)일 수 있다.In one example, the fuel cells 101 to 114 may be solid oxide fuel cells (SOFCs). Although 14 fuel cells 101 to 114 are shown, this is exemplary. The number of fuel cells 101 to 114 may be selected as needed. The first to seventh fuel cells 101 to 107 may be referred to as a first fuel cell group FG1 . The eighth to fourteenth fuel cells 108 to 114 may be referred to as a second fuel cell group FG2 . The first to seventh fuel cells 101 to 107 may be arranged along the first direction DR1 . The eighth to fourteenth fuel cells 108 to 114 may face the first to seventh fuel cells 101 to 107 in the second direction DR2 , respectively. The first direction DR1 and the second direction DR2 may cross each other. For example, the first direction DR1 and the second direction DR2 may be perpendicular to each other. At least one pair of fuel cells facing each other in the second direction DR2 in the first fuel cell group FG1 and the second fuel cell group FG2 may be spare fuel cells in case of emergency. The spare fuel cells are not operated in a normal state and may be operated only in an emergency. In one example, the seventh fuel cell 107 and the fourteenth fuel cell 114 may be spare fuel cells. In another example, the first fuel cell 101 and the eighth fuel cell 108 may be spare fuel cells. The first to fourteenth fuel cells 101 to 114 may discharge exhaust gas. The flue-gas may have a high temperature. For example, the temperature of the exhaust gas may be about 300 degrees (℃).

제1 연료 전지 그룹(FG1)과 제2 연료 전지 그룹(FG2) 사이에 제1 열 이송 덕트(120)가 제공될 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)는 제1 방향(DR1)을 따라 연장할 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)는 제1 연료 전지 그룹(FG1)과 제2 연료 전지 그룹(FG2)으로부터 배출되는 배가스를 수용할 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)는 배가스가 이송되는 제1 내부 통로(122)을 포함할 수 있다. 제1 내부 통로(122)는 제1 방향(DR1)을 따라 갈수록 커지는 높이를 가질 수 있다. 제1 내부 통로(122)의 높이는 제3 방향(DR3)을 따르는 제1 내부 통로(122)의 크기일 수 있다. 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 서로 수직할 수 있다. 제1 내부 통로(122)는 실질적으로 일정한 폭을 가질 수 있다. 제1 내부 통로(122)의 폭은 제2 방향(DR2)을 따르는 제1 내부 통로(122)의 크기일 수 있다. 제1 내부 통로(122)의 단면적은 제1 내부 통로(122)의 높이와 폭의 곱으로 정의될 수 있다. 따라서, 제1 내부 통로(122)의 단면적은 제1 방향(DR1)을 따라 갈수록 커질 수 있다. A first heat transfer duct 120 may be provided between the first fuel cell group FG1 and the second fuel cell group FG2 . The first heat transfer duct 120 may extend in the first direction DR1 . The first heat transfer duct 120 may receive the exhaust gas discharged from the first fuel cell group FG1 and the second fuel cell group FG2 . The first heat transfer duct 120 may include a first internal passage 122 through which the exhaust gas is transferred. The first internal passage 122 may have a height that increases in the first direction DR1 . The height of the first internal passage 122 may be the same as that of the first internal passage 122 in the third direction DR3 . The first to third directions DR1 , DR2 , and DR3 may cross each other. For example, the first to third directions DR1 , DR2 , and DR3 may be perpendicular to each other. The first internal passage 122 may have a substantially constant width. A width of the first internal passage 122 may be the same as that of the first internal passage 122 in the second direction DR2 . A cross-sectional area of the first internal passage 122 may be defined as a product of a height and a width of the first internal passage 122 . Accordingly, the cross-sectional area of the first internal passage 122 may increase in the first direction DR1 .

도 3에 도시된 것과 같이, 제1 위치(B-B'선이 배치된 위치)에서 제1 내부 통로(122)는 제1 폭(W1) 및 제1 높이(H1)를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 제2 위치(C-C'선이 배치된 위치)에서 제1 내부 통로(122)는 제2 폭(W2) 및 제2 높이(H2)를 가질 수 있다. 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)은 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 클 수 있다. 제1 내부 통로(122)의 단면적은 제1 위치보다 제2 위치에서 더 클 수 있다. 제1 내부 통로(122)의 단면적의 변화량은 연료 전지들(101~114)로부터 제1 내부 통로(122)에 배가스가 제공되는 경우 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력이 제1 방향(DR1)을 따라 작아지도록 결정될 수 있다. 이에 따라, 제1 열 이송 덕트(120) 내에서 배가스가 압력 차이에 의해 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력은 배가스가 연료 전지들(101~114)로부터 배출되는 압력보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력은 0.1 psig 이하일 수 있다. 배가스는 제1 열 이송 덕트(120)에서 연료 전지들(101~114)로 유입되지 않을 수 있다. As shown in FIG. 3 , the first internal passage 122 may have a first width W1 and a first height H1 in the first position (a position where the line B-B′ is disposed). As shown in FIG. 4 , the first internal passage 122 may have a second width W2 and a second height H2 at the second position (a position where the line C-C′ is disposed). The first width W1 and the second width W2 may be substantially the same. The second height H2 may be greater than the first height H1 . A cross-sectional area of the first internal passageway 122 may be greater in the second position than in the first position. The amount of change in the cross-sectional area of the first internal passage 122 is the amount of change in the internal pressure of the first heat transfer duct 120 when the exhaust gas is provided from the fuel cells 101 to 114 to the first internal passage 122 in the first direction ( DR1) can be determined to be small. Accordingly, the exhaust gas may move in the first direction DR1 by the pressure difference in the first heat transfer duct 120 . The internal pressure of the first heat transfer duct 120 may be less than the pressure at which the exhaust gas is discharged from the fuel cells 101 to 114 . For example, the internal pressure of the first heat transfer duct 120 may be 0.1 psig or less. The exhaust gas may not flow into the fuel cells 101 to 114 from the first heat transfer duct 120 .

제1 내지 제14 연료 전지들(101~114)과 제1 열 이송 덕트(120) 사이에 배기 파이프들(116)이 제공될 수 있다. 제1 내지 제14 연료 전지들(101~114)의 각각과 제1 열 이송 덕트(120) 사이에 두 개의 배기 파이프들(116)이 배치되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예에서, 제1 내지 제14 연료 전지들(101~114)의 각각과 제1 열 이송 덕트(120) 사이에 하나의 배기 파이프(116) 또는 셋 이상의 배기 파이프들(116)이 배치될 수 있다. 배기 파이프들(116)은 제1 내지 제14 연료 전지들(101~114)로부터 배출되는 배가스를 제1 내부 통로(122)으로 이송할 수 있다. 배가스는 배기 파이프들(116)들로부터 실질적으로 동일한 배출 압력으로 내부 영역(122)에 배출될 수 있다. Exhaust pipes 116 may be provided between the first to fourteenth fuel cells 101 to 114 and the first heat transfer duct 120 . Although it is illustrated that two exhaust pipes 116 are disposed between each of the first to fourteenth fuel cells 101 to 114 and the first heat transfer duct 120 , this is exemplary. In another example, one exhaust pipe 116 or three or more exhaust pipes 116 may be disposed between each of the first to fourteenth fuel cells 101 to 114 and the first heat transfer duct 120 . there is. The exhaust pipes 116 may transport the exhaust gas discharged from the first to fourteenth fuel cells 101 to 114 to the first internal passage 122 . The flue gas may be discharged from the exhaust pipes 116 into the interior region 122 at substantially the same exhaust pressure.

제1 열 이송 덕트(120)는 제1 방향(DR1)에 위치하는 단부에서 전방 덕트(151)와 바이패스 덕트(130)로 분기될 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)의 제1 내부 통로(122)와 전방 덕트(151)의 내부 영역은 서로 이어질 수 있다. 전방 덕트(151)는 제1 댐퍼(141)를 포함할 수 있다. 제1 댐퍼(141)는 전방 덕트(151)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 제1 댐퍼(141)는 버터플라이 밸브를 포함할 수 있다. 제1 댐퍼(141)는 제1 댐퍼(141)는 열 교환기(150) 상태에 따라 개폐될 수 있다. 예를 들어, 제1 댐퍼(141)는 열 교환기(150)의 온도에 따라 개폐되는 온도제어밸브(Temperature Control Valve, TCV)를 포함할 수 있다. The first heat transfer duct 120 may branch into the front duct 151 and the bypass duct 130 at an end positioned in the first direction DR1 . The first inner passage 122 of the first heat transfer duct 120 and the inner region of the front duct 151 may be connected to each other. The front duct 151 may include a first damper 141 . The first damper 141 may open and close the front duct 151 . For example, the first damper 141 may include a butterfly valve. The first damper 141 may be opened and closed according to the state of the heat exchanger 150 . For example, the first damper 141 may include a temperature control valve (TCV) that is opened and closed according to the temperature of the heat exchanger 150 .

열 교환기(150)는 전방 덕트(151)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 열 교환기(150)는 전방 덕트(151)에 대해 제1 열 이송 덕트(120)의 반대편에 제공될 수 있다. 열 교환기(150)는 내부 영역을 정의하는 하우징(150a) 및 하우징(150a)을 관통하는 튜브(150b)를 포함할 수 있다. 하우징(150a)은 전방 덕트(151)와 연결될 수 있다. 열 교환기(150)의 내부 영역은 전방 덕트(151)의 내부 영역과 연결될 수 있다. 열 교환기(150)의 내부 영역은 전방 덕트(151)로부터 제공되는 배가스를 수용할 수 있다. The heat exchanger 150 may be connected to the front duct 151 . For example, a heat exchanger 150 may be provided opposite the first heat transfer duct 120 with respect to the front duct 151 . The heat exchanger 150 may include a housing 150a defining an interior region and a tube 150b passing through the housing 150a. The housing 150a may be connected to the front duct 151 . The inner region of the heat exchanger 150 may be connected with the inner region of the front duct 151 . The inner region of the heat exchanger 150 may receive the exhaust gas provided from the front duct 151 .

튜브(150b)는 피가열 유체를 수용할 수 있다. 예를 들어, 피가열 유체는 물 또는 냉매를 포함할 수 있다. 튜브(150b)는 열 교환기(150)의 내부 영역에 제공될 수 있다. 튜브(150b)는 열 전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜브(150b)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 또는 스테인리스를 포함할 수 있다. 튜브(150b)는 배가스에 노출될 수 있다. 튜브(150b)는 배가스로부터 열을 공급받을 수 있다. 튜브(150b)는 열을 피가열 유체에 공급할 수 있다. 열 교환기(150)의 종류는 상기 설명된 것에 한정되지 않는다. 필요에 따라 적절한 열 교환기(150)가 선택될 수 있다. The tube 150b may contain a fluid to be heated. For example, the fluid to be heated may include water or a refrigerant. Tube 150b may be provided in the inner region of heat exchanger 150 . The tube 150b may include a material having high thermal conductivity. For example, tube 150b may include aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or stainless steel. The tube 150b may be exposed to the flue gas. The tube 150b may receive heat from the exhaust gas. The tube 150b may supply heat to the fluid to be heated. The type of the heat exchanger 150 is not limited to those described above. An appropriate heat exchanger 150 may be selected as needed.

후방 덕트(152)는 열 교환기(150)에 대해 전방 덕트(151)의 반대편에 제공될 수 있다. 후방 덕트(152)는 열 교환기(150)로부터 배출되는 배가스를 수용할 수 있다. 후방 덕트(152)의 내부 영역은 열 교환기(150)의 내부 영역과 연결될 수 있다. A rear duct 152 may be provided opposite the front duct 151 to the heat exchanger 150 . The rear duct 152 may receive the exhaust gas discharged from the heat exchanger 150 . The inner region of the rear duct 152 may connect with the inner region of the heat exchanger 150 .

바이패스 덕트(130)의 내부 영역은 제1 내부 통로(122)와 연결될 수 있다. 바이패스 덕트(130)가 제1 열 이송 덕트(120)로부터 제3 방향(DR3)을 따라 돌출되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예에서, 바이패스 덕트(130)는 제1 열 이송 덕트(120)의 측벽 또는 하단부로부터 돌출될 수 있다. 바이패스 덕트(130)는 제2 댐퍼(142)를 포함할 수 있다. 제2 댐퍼(142)는 바이패스 덕트(130)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 제2 댐퍼(142)는 버터플라이 밸브를 포함할 수 있다. 제2 댐퍼(142)는 열 교환기(150)의 상태에 따라 개폐될 수 있다. 예를 들어, 제2 댐퍼(142)는 열 교환기(150)의 온도에 따라 개폐되는 온도제어밸브를 포함할 수 있다.An inner region of the bypass duct 130 may be connected to the first inner passage 122 . Although the bypass duct 130 is illustrated to protrude from the first heat transfer duct 120 along the third direction DR3 , this is exemplary. In another example, the bypass duct 130 may protrude from a sidewall or lower end of the first heat transfer duct 120 . The bypass duct 130 may include a second damper 142 . The second damper 142 may open and close the bypass duct 130 . For example, the second damper 142 may include a butterfly valve. The second damper 142 may be opened or closed according to the state of the heat exchanger 150 . For example, the second damper 142 may include a temperature control valve that is opened and closed according to the temperature of the heat exchanger 150 .

제어기(200)는 제1 댐퍼(141) 및 제2 댐퍼(142)의 개폐 작동을 조절할 수 있다. 연료 전지 시스템이 정상적으로 작동하는 제1 상태에서 제어기(200)는 제1 댐퍼(141)가 개방된 상태를 갖고, 제2 댐퍼(142)는 닫힌 상태를 갖도록 제1 댐퍼(141) 및 제2 댐퍼(142)를 제어할 수 있다. 연료 전지 시스템이 비정상적으로 작동하거나 수리가 요구되는 제2 상태에서 제어기(200)는 제1 댐퍼(141)가 닫힌 상태를 갖고, 제2 댐퍼(142)가 개방된 상태를 갖도록 제1 댐퍼(141) 및 제2 댐퍼(142)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 유지보수가 용이한 열 회수 장치를 포함하는 연료 전지 시스템(11)이 제공될 수 있다.The controller 200 may control opening and closing operations of the first damper 141 and the second damper 142 . In a first state in which the fuel cell system is normally operated, the controller 200 has the first damper 141 in an open state and the second damper 142 in a closed state. (142) can be controlled. In the second state in which the fuel cell system operates abnormally or repair is required, the controller 200 controls the first damper 141 to have the first damper 141 closed and the second damper 142 open. ) and the second damper 142 can be controlled. Accordingly, the fuel cell system 11 including the heat recovery device that is easy to maintain can be provided.

배출 스택(160)은 후방 덕트(152)로부터 돌출될 수 있다. 배출 스택(160)은 제3 방향(DR3)을 따라 연장할 수 있다. 배출 스택(160)은 배가스가 이송되는 내부 영역을 정의할 수 있다. 배출 스택(160)의 내부 영역의 제3 방향(DR3)을 따르는 단부는 배출구로 지칭될 수 있다. 배출 스택(160)의 내부 영역과 후방 덕트(152)의 내부 영역은 연결될 수 있다. 배출 스택(160)은 바이패스 덕트(130)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 바이패스 덕트(130)는 배출 스택(160)의 측벽 상에 제공될 수 있다. 배출 스택(160)의 내부 영역과 후방 덕트(152)의 내부 영역은 연결될 수 있다. 배출 스택(160)은 배가스를 연료 전지 시스템(11) 외부로 배출할 수 있다.The exhaust stack 160 may protrude from the rear duct 152 . The exhaust stack 160 may extend in the third direction DR3 . The exhaust stack 160 may define an interior area to which the flue gas is transported. An end along the third direction DR3 of the inner region of the discharge stack 160 may be referred to as an outlet. The inner region of the exhaust stack 160 and the inner region of the rear duct 152 may be connected. The exhaust stack 160 may be connected to the bypass duct 130 . For example, a bypass duct 130 may be provided on a sidewall of the exhaust stack 160 . The inner region of the exhaust stack 160 and the inner region of the rear duct 152 may be connected. The exhaust stack 160 may discharge the exhaust gas to the outside of the fuel cell system 11 .

배출 스택(160) 상에 스택 커버(170)가 제공될 수 있다. 스택 커버(170)는 배가스가 외부로 방출되는 배출 스택(160)의 배출구와 마주할 수 있다. 스택 커버(170)는 빗물과 같은 외부 물질이 배가스(1) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. A stack cover 170 may be provided on the exhaust stack 160 . The stack cover 170 may face the outlet of the exhaust stack 160 through which the exhaust gas is discharged to the outside. The stack cover 170 may prevent an external material such as rainwater from flowing into the exhaust gas 1 .

배출 스택(160) 내에 팬(180)이 제공될 수 있다. 팬(180)은 열 회수 장치 내부의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 팬(180)은 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력이 배가스가 내부 통로(122)로 배출되는 배출 압력보다 작도록 열 회수 장치 내부의 압력을 조절할 수 있다. 이에 따라, 배가스가 연료 전지들(101~114)로 유입되는 것이 방지되는 열 회수 장치를 포함하는 연료 전지 시스템(11)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 팬(180)은 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력이 제1 방향(DR1)을 따라 작아지도록 열 회수 장치 내부의 압력을 조절할 수 있다. A fan 180 may be provided within the exhaust stack 160 . The fan 180 may adjust the pressure inside the heat recovery device. For example, the fan 180 may adjust the internal pressure of the heat recovery device so that the internal pressure of the first heat transfer duct 120 is less than the exhaust pressure through which the exhaust gas is discharged to the internal passage 122 . Accordingly, the fuel cell system 11 including the heat recovery device that prevents the exhaust gas from flowing into the fuel cells 101 to 114 may be provided. For example, the fan 180 may adjust the internal pressure of the heat recovery device so that the internal pressure of the first heat transfer duct 120 decreases along the first direction DR1 .

이하에서, 연료 전지 시스템(11)의 작동 태양이 설명된다. Hereinafter, an operating aspect of the fuel cell system 11 is described.

도 6은 연료 전지 시스템의 제1 상태를 설명하기 위한 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다. 도 7은 연료 전지 시스템의 제2 상태를 설명하기 위한 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 구성요소들의 참조 부호는 도 3에 표기된 것과 동일하다.6 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 for explaining a first state of the fuel cell system. 7 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 for explaining a second state of the fuel cell system. Reference numerals of the components shown in FIGS. 6 and 7 are the same as those shown in FIG. 3 .

도 3 및 도 6을 참조하면, 연료 전지 시스템(11)은 제1 상태에서 작동될 수 있다. 제1 상태는 정상 상태일 수 있다. 제1 상태에서 제어기(200)는 제1 댐퍼(141)를 개방하고, 제2 댐퍼(142)를 닫을 수 있다. 3 and 6 , the fuel cell system 11 may be operated in a first state. The first state may be a normal state. In the first state, the controller 200 may open the first damper 141 and close the second damper 142 .

배가스(1)는 연료 전지들(101~114)로부터 배출될 수 있다. 배가스(1)는 연료 전지들(101~114)로부터 동일한 압력으로 배출될 수 있다. 연료 전지들(101~114)로부터 배출된 배가스(1)는 제1 열 이송 덕트(120)에 공급될 수 있다. 제1 열 이송 덕트(120)는 내부 압력이 제1 방향(DR1)을 따라 갈수록 작아지도록 구성될 수 있다. 배가스(1)는 압력차에 의해 제1 방향(DR1)을 따라 이송될 수 있다. 배가스(1)가 연료 전지로 다시 유입되는 것이 방지될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력은 0.1 psig 이하일 수 있다.The exhaust gas 1 may be discharged from the fuel cells 101 to 114 . The exhaust gas 1 may be discharged from the fuel cells 101 to 114 at the same pressure. The exhaust gas 1 discharged from the fuel cells 101 to 114 may be supplied to the first heat transfer duct 120 . The first heat transfer duct 120 may be configured such that the internal pressure becomes smaller along the first direction DR1 . The exhaust gas 1 may be transferred along the first direction DR1 by a pressure difference. The exhaust gas 1 can be prevented from flowing back into the fuel cell. For example, the internal pressure of the first heat transfer duct 120 may be 0.1 psig or less.

제1 열 이송 덕트(120)로부터 배출된 배가스(1)는 전방 덕트(151) 및 제1 댐퍼(141)를 지나 열 교환기(150)에 도달할 수 있다. 피가열 유체(2)는 열 교환기(150)의 튜브(150b) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 피가열 유체(2)는 물 또는 냉매를 포함할 수 있다. 피가열 유체(2)는 튜브(150b)의 일 단부에 유입되고, 타 단부로 배출될 수 있다. 열 교환기(150) 내에서 튜브(150b)는 배가스(1)와 접촉할 수 있다. 튜브(150b)는 배가스(1)의 열을 피가열 유체(2)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 튜브(150b)에 유입되는 피가열 유체(2)보다 튜브(150b)로부터 방출되는 피가열 유체(2)의 온도가 높을 수 있다. 피가열 유체(2)는 연료 전지 시스템(11) 외부로 이송되어 활용될 수 있다. 상기 과정을 통해 본 개시의 연료 전지 시스템(11)은 제1 상태에서 배가스(1)의 열을 회수할 수 있다.The exhaust gas 1 discharged from the first heat transfer duct 120 may reach the heat exchanger 150 through the front duct 151 and the first damper 141 . The fluid to be heated 2 may be provided in the tube 150b of the heat exchanger 150 . For example, the fluid to be heated 2 may include water or a refrigerant. The fluid to be heated 2 may be introduced into one end of the tube 150b and discharged through the other end. In the heat exchanger 150 , the tube 150b may be in contact with the flue gas 1 . The tube 150b may transfer the heat of the exhaust gas 1 to the fluid to be heated 2 . For example, the temperature of the fluid to be heated 2 discharged from the tube 150b may be higher than that of the fluid 2 to be introduced into the tube 150b. The fluid to be heated 2 may be transferred to and utilized outside the fuel cell system 11 . Through the above process, the fuel cell system 11 of the present disclosure may recover heat from the exhaust gas 1 in the first state.

열 교환기(150)로부터 배출된 배가스(1)는 후방 덕트(152) 및 배출 스택(160)을 차례로 지나 연료 전지 시스템(11)의 외부로 배출될 수 있다. 배출 스택(160)에 배치되는 팬(180)은 배가스(1)가 용이하게 배출될 수 있도록 열 회수 장치 내부의 압력을 낮출 수 있다. 팬(180)에 의해 제1 열 이송 덕트(120) 내의 압력이 낮아지므로, 배가스(1)가 연료 전지로 다시 유입되는 것이 방지될 수 있다. The exhaust gas 1 discharged from the heat exchanger 150 may pass through the rear duct 152 and the exhaust stack 160 in sequence to be discharged to the outside of the fuel cell system 11 . The fan 180 disposed in the exhaust stack 160 may lower the pressure inside the heat recovery device so that the exhaust gas 1 can be easily discharged. Since the pressure in the first heat transfer duct 120 is lowered by the fan 180 , the exhaust gas 1 can be prevented from flowing back into the fuel cell.

도 3 및 도 7을 참조하면, 연료 전지 시스템(11)은 제2 상태에서 작동될 수 있다. 제2 상태는 열 교환기(150)의 온도가 지나치게 높은 상태 또는 열 교환기(150)를 정비하기 위한 상태일 수 있다. 제2 상태에서 제어기(200)는 제1 댐퍼(141)를 닫고, 제2 댐퍼(142)를 개방할 수 있다. 배가스(1)는 바이패스 덕트(130)를 따라 이송될 수 있다. 이에 따라, 배가스(1)는 열 교환기(150)에 제공되지 않을 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 연료 전지 시스템(11)은 제2 상태에서 배가스(1)의 열을 회수하지 않을 수 있다.3 and 7 , the fuel cell system 11 may be operated in the second state. The second state may be a state in which the temperature of the heat exchanger 150 is too high or a state for servicing the heat exchanger 150 . In the second state, the controller 200 may close the first damper 141 and open the second damper 142 . The flue gas 1 may be transported along the bypass duct 130 . Accordingly, the exhaust gas 1 may not be provided to the heat exchanger 150 . In other words, the fuel cell system 11 of the present disclosure may not recover the heat of the exhaust gas 1 in the second state.

배가스(1)가 연료 전지로 다시 유입되는 경우, 연료 전지에 고장이 발생할 수 있다. 본 개시의 제1 열 이송 덕트(120)의 내부 압력은 낮게 유지될 수 있다. 따라서, 배가스(1)가 연료 전지들(101~114)로 유입되는 것을 방지하는 열 회수 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템(11)이 제공될 수 있다.When the exhaust gas 1 flows back into the fuel cell, a failure may occur in the fuel cell. The internal pressure of the first heat transfer duct 120 of the present disclosure may be kept low. Accordingly, a heat recovery device for preventing the exhaust gas 1 from flowing into the fuel cells 101 to 114 and a fuel cell system 11 including the same can be provided.

도 8은 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 평면도이다. 도 9는 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다. 도 10은 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 B-B'선에 대응하는 단면도이다. 도 11은 도 8의 연료 전지 시스템의 도 1의 C-C'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 8 is a plan view of a fuel cell system according to an exemplary embodiment. 9 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 . 10 is a cross-sectional view corresponding to the line B-B' of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 . 11 is a cross-sectional view corresponding to the line C-C' of FIG. 1 of the fuel cell system of FIG. 8 . For brevity of description, contents substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 5 may not be described.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 연료 전지 시스템(12)이 제공될 수 있다. 연료 전지 시스템(12)은 연료 전지들(101~114), 제2 열 이송 덕트(300), 배출 파이프들(116), 열 교환기(150), 전방 덕트(151), 후방 덕트(152), 배출 스택(160), 스택 커버(170), 및 바이패스 덕트(130)를 포함할 수 있다. 제2 열 이송 덕트(300)를 제외한 나머지 구성요소들은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다. 8 to 11 , a fuel cell system 12 may be provided. The fuel cell system 12 includes fuel cells 101 - 114 , a second heat transfer duct 300 , exhaust pipes 116 , a heat exchanger 150 , a front duct 151 , a rear duct 152 , It may include an exhaust stack 160 , a stack cover 170 , and a bypass duct 130 . Components other than the second heat transfer duct 300 may be substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 5 .

제2 열 이송 덕트(300)는 배가스가 이송되는 제2 내부 통로(302)를 포함할 수 있다. 제2 내부 통로(302)는 제1 방향(DR1)을 따라 갈수록 커지는 폭을 가질 수 있다. 제2 내부 통로(302)는 실질적으로 일정한 폭을 가질 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, 제3 위치(B-B'선이 배치된 위치)에서 제2 내부 통로(302)는 제3 폭(W3) 및 제3 높이(H3)를 가질 수 있다. 도 11에 도시된 것과 같이, 제4 위치(C-C'선이 배치된 위치)에서 제2 내부 통로(302)는 제4 폭(W4) 및 제4 높이(H4)를 가질 수 있다. 제4 위치는 제3 위치로부터 제1 방향(DR1)으로 이격될 수 있다. 제3 높이(H3)와 제4 높이(H4)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제4 폭(W4)은 제3 폭(W3)보다 클 수 있다. 제2 내부 통로(302)의 단면적은 제1 방향(DR1)을 따라 갈수록 커질 수 있다. 예를 들어, 제2 내부 통로(302)의 단면적은 제3 위치보다 제4 위치에서 더 클 수 있다. 제2 내부 통로(302)의 단면적의 변화량은 제2 열 이송 덕트(300)의 내부 압력이 제1 방향(DR1)을 따라 작아지도록 결정될 수 있다. 이에 따라, 제2 열 이송 덕트(300) 내에서 배가스(1)는 압력 차이에 의해 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다. 제2 열 이송 덕트(300) 내부의 압력은 연료 전지들(101~114)로부터 배가스가 배출되는 압력보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 열 이송 덕트(300)의 내부 압력은 0.1 psig 이하일 수 있다. 이에 따라, 배가스(1)는 제2 열 이송 덕트(300)에서 연료 전지들(101~114)로 유입되지 않을 수 있다. The second heat transfer duct 300 may include a second internal passage 302 through which the exhaust gas is transferred. The second internal passage 302 may have a width that increases in the first direction DR1 . The second internal passageway 302 may have a substantially constant width. As illustrated in FIG. 10 , the second internal passage 302 may have a third width W3 and a third height H3 at the third position (a position where the line B-B′ is disposed). As illustrated in FIG. 11 , the second internal passage 302 may have a fourth width W4 and a fourth height H4 at the fourth position (a position where the line C-C′ is disposed). The fourth position may be spaced apart from the third position in the first direction DR1 . The third height H3 and the fourth height H4 may be substantially the same. The fourth width W4 may be greater than the third width W3 . A cross-sectional area of the second internal passage 302 may increase in the first direction DR1 . For example, the cross-sectional area of the second internal passageway 302 may be greater in the fourth position than in the third position. The amount of change in the cross-sectional area of the second internal passage 302 may be determined such that the internal pressure of the second heat transfer duct 300 decreases along the first direction DR1 . Accordingly, the exhaust gas 1 in the second heat transfer duct 300 may move in the first direction DR1 by the pressure difference. The pressure inside the second heat transfer duct 300 may be less than the pressure at which the exhaust gas is discharged from the fuel cells 101 to 114 . For example, the internal pressure of the second heat transfer duct 300 may be 0.1 psig or less. Accordingly, the exhaust gas 1 may not flow into the fuel cells 101 to 114 from the second heat transfer duct 300 .

도 12는 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.12 is a cross-sectional view corresponding to the line A-A' of FIG. 1 of a fuel cell system according to an exemplary embodiment. For brevity of description, contents substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 5 may not be described.

도 1 및 도 12를 참조하면, 연료 전지 시스템(13)이 제공될 수 있다. 연료 전지 시스템(13)은 연료 전지들(101~114), 제1 열 이송 덕트(120), 배출 파이프들(116), 열 교환기(150), 전방 덕트(151), 후방 덕트(152), 배출 스택(160), 스택 커버(170), 팬(180), 및 바이패스 덕트(130)를 포함할 수 있다. 팬(180)의 위치에 관한 것을 제외하면, 연료 전지 시스템(13)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 연료 전지 시스템(11)과 실질적으로 동일할 수 있다. 팬(180)은 배출 스택(160) 내에 제공될 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 것과 달리, 팬(180)은 후방 덕트(152)와 바이패스 덕트(130) 사이에 제공될 수 있다. 1 and 12 , a fuel cell system 13 may be provided. The fuel cell system 13 includes fuel cells 101 to 114 , a first heat transfer duct 120 , exhaust pipes 116 , a heat exchanger 150 , a front duct 151 , a rear duct 152 , It may include an exhaust stack 160 , a stack cover 170 , a fan 180 , and a bypass duct 130 . Except for the position of the fan 180 , the fuel cell system 13 may be substantially the same as the fuel cell system 11 described with reference to FIGS. 1 to 5 . A fan 180 may be provided within the exhaust stack 160 . However, unlike shown in FIG. 3 , the fan 180 may be provided between the rear duct 152 and the bypass duct 130 .

본 개시의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 개시의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 개시의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 개시의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.The above description of embodiments of the technical idea of the present disclosure provides an example for the description of the technical idea of the present disclosure. Therefore, the technical spirit of the present disclosure is not limited to the above embodiments, and within the technical spirit of the present disclosure, a person skilled in the art may perform various modifications and changes such as combining the above embodiments. It is clear that this is possible.

11, 12: 연료 전지 시스템 101~114: 연료 전지
116: 배기 파이프 120, 300: 열 이송 덕트
130: 바이패스 덕트 141, 142: 댐퍼
150: 열 교환기 160: 배출 스택
170: 스택 커버 180: 팬
200: 제어기11, 12: fuel cell system 101 to 114: fuel cell
116: exhaust pipe 120, 300: heat transfer duct
130: bypass duct 141, 142: damper
150: heat exchanger 160: exhaust stack
170: stack cover 180: fan
200: controller

Claims (15)

내부 통로를 정의하는 열 이송 덕트;
상기 내부 통로의 제1 위치에 제1 배가스를 배출하는 제1 배기 파이프;
상기 내부 통로의 제2 위치에 제2 배가스를 배출하는 제2 배기 파이프; 및
상기 열 이송 덕트에 연결되는 열 교환기;를 포함하되,
상기 내부 통로는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 단면적을 가지고,
상기 제1 배기 파이프 및 상기 제2 배기 파이프는 동일한 배출 압력으로 상기 제1 배가스 및 상기 제2 배가스를 상기 내부 통로에 배출하도록 구성되는 열 회수 장치. a heat transfer duct defining an internal passage;
a first exhaust pipe for discharging a first exhaust gas to a first position of the inner passage;
a second exhaust pipe for discharging a second exhaust gas at a second position of the inner passage; and
a heat exchanger connected to the heat transfer duct;
wherein the internal passage has a greater cross-sectional area in the second position than in the first position;
and the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are configured to discharge the first exhaust gas and the second exhaust gas to the internal passage with the same exhaust pressure. 제 1 항에 있어서,
상기 내부 통로의 높이는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 높은 열 회수 장치.The method of claim 1,
The height of the inner passage is higher in the second position than in the first position. 제 1 항에 있어서,
상기 내부 통로의 폭은 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 열 회수 장치.The method of claim 1,
and a width of the internal passage is greater in the second position than in the first position. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 열 이송 덕트의 내부 압력은 상기 제1 배가스 및 상기 제2 배가스의 상기 배출 압력 이하인 열 회수 장치.The method of claim 1,
The internal pressure of the heat transfer duct is equal to or less than the discharge pressure of the first exhaust gas and the second exhaust gas. 제 1 항에 있어서,
상기 열 이송 덕트에 연결되는 바이패스 덕트; 및
상기 열 이송 덕트와 상기 열 교환기 사이에 제공되는 전방 덕트;를 더 포함하는 열 회수 장치.The method of claim 1,
a bypass duct connected to the heat transfer duct; and
and a front duct provided between the heat transfer duct and the heat exchanger. 제 6 항에 있어서,
상기 전방 덕트 내에 제공되는 제1 댐퍼; 및
상기 바이패스 덕트 내에 제공되는 제2 댐퍼;를 더 포함하되,
상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼는 상기 전방 덕트와 상기 바이패스 덕트를 선택적으로 개폐하는 열 회수 장치.7. The method of claim 6,
a first damper provided in the front duct; and
A second damper provided in the bypass duct; further comprising,
The first damper and the second damper selectively open and close the front duct and the bypass duct. 제 6 항에 있어서,
상기 열 교환기에 대해 상기 전방 덕트의 반대편에 제공되는 후방 덕트; 및
상기 후방 덕트로부터 돌출되는 배출 스택;을 더 포함하되,
상기 바이패스 덕트는 상기 배출 스택에 연결되는 열 회수 장치.7. The method of claim 6,
a rear duct provided opposite the front duct to the heat exchanger; and
The exhaust stack protruding from the rear duct; further comprising,
wherein the bypass duct is connected to the exhaust stack. 제 8 항에 있어서,
상기 배출 스택 내에 제공되는 팬;을 더 포함하되,
상기 팬은 상기 열 이송 덕트의 내부 압력을 조절하도록 구성되는 열 회수 장치.9. The method of claim 8,
a fan provided within the exhaust stack;
wherein the fan is configured to regulate an internal pressure of the heat transfer duct. 제 1 항에 있어서,
상기 내부 통로의 단면적은 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치를 향하는 방향을 따라 갈수록 커지는 열 회수 장치.The method of claim 1,
A cross-sectional area of the internal passage increases from the first position toward the second position. 내부 통로를 정의하는 열 이송 덕트;
상기 내부 통로의 제1 위치에 제1 배가스를 배출하는 제1 연료 전지;
상기 내부 통로의 제2 위치에 제2 배가스를 배출하는 제2 연료 전지; 및
상기 열 이송 덕트에 연결되는 열 교환기;를 포함하되,
상기 내부 통로는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 단면적을 가지고,
상기 제1 연료 전지 및 상기 제2 연료 전지는 동일한 배출 압력으로 상기 제1 배가스 및 상기 제2 배가스를 상기 내부 통로에 배출하도록 구성되는 연료 전지 시스템. a heat transfer duct defining an internal passage;
a first fuel cell for discharging a first exhaust gas to a first position of the inner passage;
a second fuel cell for discharging a second exhaust gas to a second position of the inner passage; and
a heat exchanger connected to the heat transfer duct;
wherein the internal passage has a greater cross-sectional area in the second position than in the first position;
and the first fuel cell and the second fuel cell are configured to discharge the first exhaust gas and the second exhaust gas to the internal passage at the same exhaust pressure. 제 11 항에 있어서,
상기 내부 통로의 높이는 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 높은 연료 전지 시스템.12. The method of claim 11,
The height of the inner passage is higher in the second position than in the first position. 제 11 항에 있어서,
상기 내부 통로의 폭은 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에서 더 큰 연료 전지 시스템.12. The method of claim 11,
a width of the inner passage is greater in the second position than in the first position. 제 11 항에 있어서,
상기 열 이송 덕트에 연결되는 바이패스 덕트;
상기 열 이송 덕트와 상기 열 교환기 사이에 제공되는 전방 덕트;
상기 전방 덕트 내에 제공되는 제1 댐퍼; 및
상기 바이패스 덕트 내에 제공되는 제2 댐퍼;를 더 포함하는 연료 전지 시스템.12. The method of claim 11,
a bypass duct connected to the heat transfer duct;
a front duct provided between the heat transfer duct and the heat exchanger;
a first damper provided in the front duct; and
The fuel cell system further comprising a; second damper provided in the bypass duct. 제 14 항에 있어서,
상기 열 교환기에 대해 상기 전방 덕트의 반대편에 제공되는 후방 덕트;
상기 후방 덕트로부터 돌출되는 배출 스택; 및
상기 배출 스택 내에 제공되는 팬;을 더 포함하되,
상기 바이패스 덕트는 상기 배출 스택에 연결되고,
상기 팬은 상기 열 이송 덕트의 내부 압력을 조절하도록 구성되는 연료 전지 시스템.15. The method of claim 14,
a rear duct provided opposite the front duct to the heat exchanger;
an exhaust stack protruding from the rear duct; and
a fan provided within the exhaust stack;
the bypass duct is connected to the exhaust stack;
wherein the fan is configured to regulate an internal pressure of the heat transfer duct.
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