KR102377053B1 - Automobile hydrogen supplysystem - Google Patents

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KR102377053B1 KR1020210050182A KR20210050182A KR102377053B1 KR 102377053 B1 KR102377053 B1 KR 102377053B1 KR 1020210050182 A KR1020210050182 A KR 1020210050182A KR 20210050182 A KR20210050182 A KR 20210050182A KR 102377053 B1 KR102377053 B1 KR 102377053B1
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Abstract

본 발명은 연료전지 수소공급시스템에 대한 것으로서 더욱 상세하게는, 시동 및 정지용 솔레노이드밸브를 열어 차량의 연료탱크에 저장된 수소를 고압레귤레이터 및 저압레귤레이터에 의해 일정한 압력으로 조정하여 연료전지스택 입구에 공급하고, 스택 출구에서 발생한 잔류수소를 재사용하기 위해 수소재순환라인 및 재순환블로워가 설치된 연료전지 수소재순환공급장치와 관련한다.
레귤레이터가 연료탱크의 수소를 압력 조절하고, 이젝터가 상기 압력 조절된 수소를 스택에 공급하고, 상기 연료탱크와 상기 이젝터 사이에 설치되어 수소를 공급하는 수소공급라인으로 공급되는 수소와 상기 스택에서 배출되는 냉각수를 열교환기가 열교환하고, 재순환라인을 통하여 상기 스택에서 배출된 배기가스의 잉여 수소가 상기 이젝터로 순환된다.
조절부가, 상기 수소공급라인 상에 외주부를 감싸도록 설치되며, 작업유체를 수용하는 감온통과, 상기 감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 엑추에이터로 작동하는 감압밸브를 포함해서, 상기 열교환기에 공급되는 냉각수의 양을 조절한다.
상기 연통파이프가, 상기 감온통과 상기 감압밸브 사이에 연통되고, 냉각수입력라인에 맞닿아 고정되며, 상기 냉각수입력라인의 길이방향 위쪽에는 상기 연통파이프의 몸체 원주를 끼워 고정하도록 천공된 연통파이프끼움브라킷(46a)이 수직(b2)으로 구성되고, 여기에 상기 연통파이프의 외주 몸체가 결합된다.
상기 연통파이프의 단부 쪽은, 상기 냉각수입력라인의 길이를 따라 나란히 정렬(b1) 되도록 직각으로 절곡(b3)되어 수직(b2)에서 수평(b1)으로 방향이 바뀌고, 상기 절곡(b3)이 되어 제공되는 연통파이프단부(63a)에는 밸룬의 개구된 밸룬입구(80a)가 긴밀하게 부착되어 제공된다.
The present invention relates to a fuel cell hydrogen supply system, and more specifically, by opening a solenoid valve for starting and stopping, adjusting the hydrogen stored in the vehicle's fuel tank to a constant pressure by a high-pressure regulator and a low-pressure regulator, and supplying it to the inlet of the fuel cell stack, In order to reuse residual hydrogen generated at the outlet of the stack, it is related to a fuel cell hydrogen material circulation supply device equipped with a hydrogen material circulation line and a recirculation blower.
A regulator controls the pressure of hydrogen in the fuel tank, an ejector supplies the pressure-controlled hydrogen to the stack, and the hydrogen supplied to a hydrogen supply line installed between the fuel tank and the ejector to supply hydrogen and discharged from the stack A heat exchanger exchanges heat with the cooling water, and excess hydrogen of exhaust gas discharged from the stack through a recirculation line is circulated to the ejector.
A control unit is installed so as to surround the outer periphery of the hydrogen supply line, and includes a temperature sensing tube for accommodating a working fluid, and a pressure reducing valve operating as an actuator according to the pressure of the working fluid accommodated in the temperature sensing vessel, and is supplied to the heat exchanger. Adjust the amount of cooling water.
The communication pipe communicates between the temperature sensing tube and the pressure reducing valve, and is fixed in contact with the cooling water input line, and the communication pipe is perforated so as to be fixed by inserting the circumference of the body of the communication pipe above the cooling water input line in the longitudinal direction. The bracket 46a is vertically configured b2, and the outer peripheral body of the communication pipe is coupled thereto.
The end of the communication pipe is bent at a right angle (b3) so as to be aligned (b1) side by side along the length of the cooling water input line, the direction is changed from vertical (b2) to horizontal (b1), and the bending (b3) becomes An open balun inlet 80a of a balun is closely attached to the provided communication pipe end 63a.

Description

연료전지 수소공급시스템{Automobile hydrogen supplysystem}Fuel cell hydrogen supply system {Automobile hydrogen supply system}

본 발명은 연료전지 수소공급시스템에 대한 것으로서 더욱 상세하게는, 시동 및 정지용 솔레노이드밸브를 열어 연료탱크에 저장된 수소를 고압레귤레이터 및 저압레귤레이터에 의해 일정한 압력으로 조정하여 연료전지스택 입구에 공급하고, 스택 출구에서 발생한 잔류수소를 재사용하기 위해 수소재순환라인 및 재순환블로워가 설치된 차량 등 운송수단의 연료전지 수소재순환공급장치와 관련한다.The present invention relates to a fuel cell hydrogen supply system, and more particularly, by opening a solenoid valve for starting and stopping, adjusting the hydrogen stored in the fuel tank to a constant pressure by a high-pressure regulator and a low-pressure regulator, and supplying it to the inlet of the fuel cell stack; In order to reuse the residual hydrogen generated at the exit, it is related to the fuel cell hydrogen material circulation supply device of transportation means such as a vehicle equipped with a hydrogen material circulation line and a recirculation blower.

본 발명 연료전지 수소공급시스템과 관련하여서, 연료전지는 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 동시에 반응생성물이 연속적으로 계의 외부로 배출되면서 지속적인 전기 생산이 가능하다. 자동차 연료전지는 연료의 산화에 의해서 발생하는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 수단으로서, 수소 산소 연료전지는 연료인 수소가 음극에 공급되어 전기적인 산화를 일으키고, 산화제인 산소가 양극에 공급되어 전기적인 환원을 일으킨다. 산화와 환원으로 전자가 이동하게 됨에 따라 전기에너지가 발생하는데, 단위전지에서 발생하는 전기에너지는 미미하기 때문에 연료전지는 수십 내지 수백 개의 단위전지를 적층한 스택의 형태로 구비된다. 연료전지 용량은 스택의 적층수를 늘리면 대용량의 수백 MW에 이르는 연료전지도 가능하다. 연료전지는 발전용, 난방용, 수송용 등 다양하게 사용되고 있다.In relation to the fuel cell hydrogen supply system of the present invention, the fuel cell can continuously produce electricity while the reactants are continuously supplied from the outside and the reaction products are continuously discharged to the outside of the system at the same time. An automobile fuel cell is a means of directly converting chemical energy generated by the oxidation of fuel into electrical energy. In a hydrogen-oxygen fuel cell, hydrogen, a fuel, is supplied to the anode to cause electrical oxidation, and oxygen, an oxidizing agent, is supplied to the anode. causes electrical reduction. As electrons move through oxidation and reduction, electrical energy is generated. Since the electrical energy generated from the unit cell is insignificant, the fuel cell is provided in the form of a stack in which tens to hundreds of unit cells are stacked. As for the fuel cell capacity, if the number of stacks is increased, a fuel cell with a large capacity of several hundred MW is possible. Fuel cells are widely used for power generation, heating, and transportation.

일반적으로 연료전지의 수소공급시스템(장치)는, 연료탱크(112)에서 고압으로 충전된 수소가 고압 레귤레이터(114)를 통해 일정압력으로 조절되고 저압 레귤레이터(116)를 통해 스택(110)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된다. 여기서 상기 고압 레귤레이터(114)와 저압 레귤레이터(116) 사이에는 수소의 흐름을 조절하기 위하여 솔레노이드 밸브(118)가 설치되어 있다. 아울러 상기 스택(110)에 공급되는 수소는 효율을 높이기 위하여 반응에 필요한 양보다 더 많은 양을 공급하기 때문에 배기가스 중에는 수증기 뿐만 아니라 상당한 양의 수소가 포함되어 있으므로 이를 재순환시키기 위해 배기라인(120)에서 분지된 수소 재순환라인(122)이 형성되어 있다. 또한 상기 수소 재순환라인(122)에는 블로어(124)가 설치되어 재순환되는 수소가스가 스택(110)으로 용이하게 순환되도록 한다. 아울러 상기 블로어(124)는 회전시키기 위한 동력이 필요하지만 필요에 따라 동력이 필요없는 이젝터가 설치될 수 있음은 물론이다. 여기서 상기 이젝터가 설치될 경우 이젝터의 내부에서 연료탱크(112)로부터 공급되는 가스와 재순환되는 가스가 혼합되어 스택(110)으로 공급된다.In general, in a hydrogen supply system (device) of a fuel cell, hydrogen charged at high pressure in a fuel tank 112 is adjusted to a constant pressure through a high pressure regulator 114 , and is supplied to the stack 110 through a low pressure regulator 116 . It is regulated to a pressure that can be Here, a solenoid valve 118 is installed between the high pressure regulator 114 and the low pressure regulator 116 to control the flow of hydrogen. In addition, since the hydrogen supplied to the stack 110 is supplied in an amount greater than the amount required for the reaction in order to increase efficiency, the exhaust gas contains not only water vapor but also a significant amount of hydrogen, so to recycle it, the exhaust line 120 A branched hydrogen recirculation line 122 is formed. In addition, a blower 124 is installed in the hydrogen recirculation line 122 so that the recirculated hydrogen gas is easily circulated to the stack 110 . In addition, although the blower 124 requires power to rotate, an ejector that does not require power may be installed as needed. Here, when the ejector is installed, the gas supplied from the fuel tank 112 and the recirculated gas are mixed inside the ejector and supplied to the stack 110 .

스택으로 공급되는 수소는 상대습도가 높을 경우 액적이 발생하여 유로를 폐쇄시키는 플러딩(flooding) 현상이 발생하고, 상대습도가 낮을 경우 전극의 습도가 감소하면서 전해질 막이 건조되어 이온 및 전자의 이동이 급격히 둔화되는 드라이아웃(dryout) 현상이 발생하게 된다. 보통 스택에서 배출되는 수소가스의 온도는 약 70℃로 비교적 일정하지만 연료탱크로부터 공급되는 수소의 온도는 대기의 온도에 따라 그 범위가 달라지기 때문에 적절한 상대습도의 수소가스를 스택에 공급하는 것이 쉽지 않다. 온도가 -30℃까지 떨어지는 혹한기에는 고온다습한 스택에서 배출되는 수소가스와 연료탱크에서 공급되는 수소가 바로 혼합되면 혼합가스의 온도가 과도하게 떨어질 뿐만 아니라 상대습도가 100%에 도달하여 다량의 액적이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 스택에서 배출되는 냉각수의 폐열로 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도를 미리 예열시키는 열교환기를 구비한다.When the relative humidity is high, the hydrogen supplied to the stack causes a flooding phenomenon that closes the flow path due to the formation of droplets. A slow dryout phenomenon occurs. Normally, the temperature of hydrogen gas discharged from the stack is relatively constant at about 70°C, but since the temperature of hydrogen supplied from the fuel tank varies depending on the temperature of the atmosphere, it is easy to supply hydrogen gas with an appropriate relative humidity to the stack. not. In the cold season when the temperature drops to -30℃, when the hydrogen gas discharged from the high-temperature and high-humidity stack and the hydrogen supplied from the fuel tank are directly mixed, the temperature of the mixed gas excessively drops and the relative humidity reaches 100%, resulting in a large amount of liquid. In order to prevent this, a heat exchanger for preheating the temperature of hydrogen gas supplied from the fuel tank with waste heat of the coolant discharged from the stack is provided.

그런데 고온의 날씨에서, 연료탱크로부터 공급되는 수소가스의 온도가 이미 30℃ 이상이므로 스택에서 배출되는 냉각수로 예열할 경우 이젝터에 공급되는 수소가스의 온도가 45℃ 이상으로 올라가므로 스택에서 배출되는 수소가스와 혼합되면 혼합가스의 온도가 과도하게 높아질 뿐만 아니라 상대습도가 절반 이하로 떨어져 드라이아웃 현상이 발생하는 문제가 있다. 관련하여 도 1에 예시된 등록특허 제836371호(2008.6.20.)를 참조한다.However, in high temperature weather, since the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank is already above 30°C, when preheating with coolant discharged from the stack, the temperature of the hydrogen gas supplied to the ejector rises to 45°C or higher, so hydrogen discharged from the stack When mixed with gas, the temperature of the mixed gas becomes excessively high, and the relative humidity drops to half or less, causing a dry-out phenomenon. In relation to this, reference is made to Registered Patent No. 836371 (June 20, 2008) illustrated in FIG. 1 .

본 발명은 수소극의 상대습도를 최적화하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 수소공급시스템을 제공하고, 연료탱크에서 공급되는 수소가스를 예열하는 냉각수의 양을 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도에 따라 조절하여, 스택에 공급되는 수소가스의 상대습도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여서, 수소극의 상대습도를 최적화할 수 있도록 된 연료전지 수소공급시스템을 제공하고, 감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브로 냉각수의 양을 조절함에 따라 냉각수의 양을 조절하기 위한 별도의 구동부가 필요없는 연료전지 수소공급시스템을 제공하고자 한다.The present invention provides a fuel cell hydrogen supply system capable of improving the efficiency of a fuel cell by optimizing the relative humidity of the hydrogen electrode, and adjusting the amount of coolant for preheating the hydrogen gas supplied from the fuel tank to the hydrogen gas supplied from the fuel tank To provide a fuel cell hydrogen supply system capable of optimizing the relative humidity of a hydrogen electrode by adjusting according to the temperature of An object of the present invention is to provide a fuel cell hydrogen supply system that does not require a separate driving unit to control the amount of coolant as the amount of coolant is adjusted with a pressure reducing valve that operates according to the pressure of

본 발명의 연료전지 수소공급시스템은, 연료탱크에 충전된 수소가 고압 레귤레이터를 통해 일정압력으로 조절된 후에 저압 레귤레이터를 통해 스택에 공급될 수 있는 압력으로 조절되고, 솔레노이드 밸브가 상기 고압 레귤레이터와 저압 레귤레이터 사이에 설치되어 수소의 흐름을 조절하고, 이젝터가 상기 압력이 조절된 수소를 스택에 공급하고, 열교환기가 상기 연료탱크와 상기 이젝터 사이에 배치되어서 수소공급라인을 통해 공급되는 수소와 상기 스택에서 배출되는 냉각수를 열교환하고,In the fuel cell hydrogen supply system of the present invention, after the hydrogen charged in the fuel tank is adjusted to a constant pressure through the high pressure regulator, the pressure is adjusted to a pressure that can be supplied to the stack through the low pressure regulator, and the solenoid valve is connected to the high pressure regulator and the low pressure It is installed between the regulators to control the flow of hydrogen, an ejector supplies the pressure-controlled hydrogen to the stack, and a heat exchanger is disposed between the fuel tank and the ejector so that hydrogen supplied through a hydrogen supply line and in the stack heat exchange with the discharged cooling water,

조절부가 상기 열교환기에 공급되는 냉각수의 양을 조절하되, 상기 수소공급라인 상에 외주부를 감싸도록 설치되며 작업유체(a1)를 수용하는 감온통과, 상기 작업유체(a1)의 압력에 따라 엑추에이터로 작동하는 감압밸브를 포함하고,A control unit adjusts the amount of cooling water supplied to the heat exchanger, but is installed to surround the outer periphery on the hydrogen supply line, a thermosensing passage for accommodating the working fluid (a1), and an actuator according to the pressure of the working fluid (a1) comprising an operating pressure reducing valve;

상기 감온통과 상기 감압밸브 사이에 연통되는 연통파이프가 구비되고, 상기 연통파이프는 냉각수입력라인에 직접 맞닿아 고정되되, 상기 냉각수입력라인의 길이방향 위쪽에는 상기 연통파이프의 몸체를 끼워 고정하도록 천공된 연통파이프끼움브라킷(46a)이 수직으로 구성되고,A communication pipe communicating between the temperature sensing tube and the pressure reducing valve is provided, and the communication pipe is fixed in direct contact with the cooling water input line, and the body of the communication pipe is inserted and fixed above the cooling water input line in the longitudinal direction. The communication pipe fitting bracket (46a) is vertically configured,

상기 연통파이프의 연통파이프단부(63a) 쪽은 절곡되어서 상기 냉각수입력라인의 길이방향에 나란히 정렬(b1)되고, 상기 연통파이프단부(63a)에 밸룬이 결합되되, 상기 냉각수입력라인의 길이방향에 나란히 정렬(b1)되어서, 냉각수(a3)의 흐름에 순응하여 저항을 줄이고,The communication pipe end (63a) side of the communication pipe is bent and aligned (b1) side by side in the longitudinal direction of the cooling water input line, and a balun is coupled to the communication pipe end (63a) in the longitudinal direction of the cooling water input line. Aligned side by side (b1), in conformity with the flow of the coolant (a3) to reduce the resistance,

상기 감온통에 수용된 작업유체(a1)의 압력 및 부피가 증가하면, 상기 작업유체(a1)가 직접 상기 밸룬을 충진하게 됨에 따라 상기 밸룬의 부피가 팽창하도록 구성되고,When the pressure and volume of the working fluid (a1) accommodated in the thermostat increases, the working fluid (a1) directly fills the balloon so that the volume of the balloon expands;

상기 작업유체(a1)보다 비중이 큰 밸룬충진유체(a2)가 구비되어, 상기 연통파이프 내에서 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2) 사이에 비중 차이로 인한 경계면(a12)이 발생하여 서로 섞이지 않게 이루어져서, 상기 밸룬충진유체(a2)만 전용하여 상기 밸룬을 충진하고,A balloon filling fluid (a2) having a larger specific gravity than the working fluid (a1) is provided, and the interface (a12) due to the specific gravity difference between the working fluid (a1) and the balloon filling fluid (a2) in the communication pipe is generated so that they do not mix with each other, so that only the balloon filling fluid (a2) is diverted to fill the balloon,

상기 연통파이프에서 상기 경계면(a12)의 구간은 투명 부재로 채택되어서, 외부에서 상기 경계면(a12)의 움직임을 확인할 수 있도록 구성된다.The section of the interface a12 in the communication pipe is adopted as a transparent member, so that the movement of the interface a12 can be confirmed from the outside.

본 발명에 따르면, 수소극의 상대습도를 최적화하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 수소공급시스템을 제공한다. 연료탱크에서 공급되는 수소가스를 예열하는 냉각수의 양을 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도에 따라 조절하여, 스택에 공급되는 수소가스의 상대습도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여서, 수소극의 상대습도를 최적화할 수 있도록 된 연료전지 수소공급시스템을 제공한다. 감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브로 냉각수의 양을 조절함에 따라 냉각수의 양을 조절하기 위한 별도의 구동부가 필요없는 연료전지 수소공급시스템을 제공한다.According to the present invention, there is provided a fuel cell hydrogen supply system capable of improving the efficiency of a fuel cell by optimizing the relative humidity of the hydrogen electrode. By adjusting the amount of coolant for preheating the hydrogen gas supplied from the fuel tank according to the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank, the relative humidity of the hydrogen gas supplied to the stack can be easily adjusted, so that the relative humidity of the hydrogen electrode To provide a fuel cell hydrogen supply system that can optimize Provided is a fuel cell hydrogen supply system that does not require a separate driving unit to control the amount of coolant by adjusting the amount of coolant with a pressure reducing valve that operates according to the pressure of a working fluid accommodated in a thermos.

도 1은 종래 차량용 연료전지 수소공급시스템을 보인 구성의 예시도이다.
도 2는 다른 예시도이다.
도 3은 연료전지 수소공급시스템의 조절부를 보인 도면이다.
도 4는 연료전지 수소공급시스템의 요부를 보인 상세단면도이다.
도 5는 연료전지 수소공급시스템의 감압밸브가 개방된 것을 보인 상태도이다.
도 6 이하는 본 발명에 관한 것이다. 도 6에서 도 6 A는 어느 부분의 단면도이고, 도 6 B는 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 동작 예시한 상태도이다. 도 7 A는 어떤 한 상태이고, 도 7 B는 다른 상태이다.
도 8은 동작 상태에 따른 변화를 체크하여 도시한 예시도이다.
1 is an exemplary view of the configuration of a fuel cell hydrogen supply system for a vehicle according to the related art.
2 is another exemplary diagram.
3 is a view showing a control unit of a fuel cell hydrogen supply system.
4 is a detailed cross-sectional view showing an essential part of a fuel cell hydrogen supply system.
5 is a state diagram showing that the pressure reducing valve of the fuel cell hydrogen supply system is opened.
6 below relates to the present invention. 6A is a cross-sectional view of a certain part, and FIG. 6B is an exemplary view for explaining the configuration.
7 is a state diagram illustrating an operation. Fig. 7A is one state, and Fig. 7B is another state.
8 is an exemplary diagram illustrating a check change according to an operation state.

차량용 연료전지 수소공급시스템 장치에 관하여 등록특허 제1281011호(2013.06.26.)를 통하여 살펴보면, 수소가 저장되는 연료탱크(10), 상기 연료탱크(10)로부터 공급된 수소의 압력을 조절하는 레귤레이터(20), 상기 레귤레이터(20)에서 압력이 조절된 수소를 스택(S)에 공급하는 이젝터(30), 상기 연료탱크(10)로부터 이젝터(30)에 수소를 공급하는 수소공급라인(12)에 설치되어 공급되는 수소와 상기 스택(S)에서 배출되는 냉각수를 열교환시키는 열교환기(40), 상기 스택(S)에서 배출되는 가스를 재순환시켜 이젝터(30)에 공급하는 재순환라인(50) 및 상기 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양을 조절하는 조절부(60)를 포함하여 이루어진다.A fuel cell hydrogen supply system device for a vehicle is reviewed through Patent Registration No. 1281011 (June 26, 2013), a fuel tank 10 in which hydrogen is stored, and a regulator for regulating the pressure of hydrogen supplied from the fuel tank 10 (20), an ejector (30) for supplying hydrogen whose pressure is controlled by the regulator (20) to the stack (S), and a hydrogen supply line (12) for supplying hydrogen from the fuel tank (10) to the ejector (30) A heat exchanger 40 for exchanging heat between the hydrogen supplied and the cooling water discharged from the stack S, a recirculation line 50 for recirculating the gas discharged from the stack S and supplying the ejector 30, and and a control unit 60 for controlling the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 40 .

상기 연료탱크(10)는 수소를 저장하는 탱크로서 수백 bar 이상의 압력을 견딜 수 있도록 구비되고 동시에 외부의 충돌에 의해서 파괴되지 않는 내구성이 있도록 구비한다. 상기 레귤레이터(20)는 상기 연료탱크(10)로부터 공급되는 수소의 압력을 조절하는 장치로서 필요에 따라 2단으로 구성할 수 있다. 상기 이젝터(30)는 상기 레귤레이터(20)에서 압력이 조절된 수소를 스택(S)에 공급하는 장치로서 상기 이젝터(30)의 측면으로는 재순환라인(50)과 연결되어 수소가 유입된다. 상기 열교환기(40)는 상기 연료탱크(10)와 이젝터(30) 사이의 수소공급라인(12)에 설치되며 스택(S)에서 배출되는 냉각수와 수소공급라인(12)을 통과하는 수소가 서로 열교환 되는데 여기서, 상기 스택(S)에서 배출되는 냉각수가 수소공급라인(12)을 통과하는 수소보다 온도가 높기 때문에 상기 수소공급라인(12)을 통과하는 수소는 냉각수의 폐열의 의해 예열되어 스택(S)으로 공급된다. 상기 재순환라인(50)은 상기 스택(S)에서 배출된 배기가스를 상기 이젝터(30)로 순환시키는 라인으로서 스택(S)에 입력되는 수소가스가 반응할 수 있는 양보다 더 많은 양의 수소가 공급되므로 스택(S)에서 배출되는 배기가스에는 상당한 양의 잉여 수소가스가 포함되어 있다.The fuel tank 10 is a tank for storing hydrogen, and is provided to withstand a pressure of several hundred bar or more, and at the same time to have durability not to be destroyed by an external collision. The regulator 20 is a device for regulating the pressure of hydrogen supplied from the fuel tank 10 and may be configured in two stages if necessary. The ejector 30 is a device for supplying hydrogen whose pressure is controlled by the regulator 20 to the stack S, and is connected to the recirculation line 50 to the side of the ejector 30 to introduce hydrogen. The heat exchanger 40 is installed in the hydrogen supply line 12 between the fuel tank 10 and the ejector 30, and the coolant discharged from the stack S and the hydrogen passing through the hydrogen supply line 12 are mutually Here, since the cooling water discharged from the stack (S) has a higher temperature than the hydrogen passing through the hydrogen supply line (12), the hydrogen passing through the hydrogen supply line (12) is preheated by the waste heat of the cooling water to the stack ( S) is supplied. The recirculation line 50 is a line for circulating the exhaust gas discharged from the stack (S) to the ejector (30), and the amount of hydrogen that is greater than the amount of hydrogen gas input to the stack (S) can react. Since it is supplied, the exhaust gas discharged from the stack S contains a significant amount of surplus hydrogen gas.

상기 조절부(60)는 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양을 조절하도록 구비되며 냉각수의 양을 조절함에 따라 결국 이젝터(30)에 공급되는 수소가스의 온도를 조절할 수 있게 된다. 상기 조절부(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수소공급라인(12) 상에 설치되며 작업유체를 수용하는 감온통(62), 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브(64) 및 상기 감온통과 상기 감압밸브 사이에 연통되는 연통파이프(63)로 이루어진다. 여기서 상기 감온통(62)은 전열면적을 늘리기 위하여 상기 수소공급라인(12)의 외주부를 감싸도록 구비되는 것이 바람직하다.The control unit 60 is provided to adjust the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 40 , and as a result, the temperature of the hydrogen gas supplied to the ejector 30 can be adjusted by adjusting the amount of the cooling water. As shown in FIG. 3 , the control unit 60 is installed on the hydrogen supply line 12 , and according to the pressure of the working fluid accommodated in the thermostat 62 and the thermostat 62 accommodating the working fluid. It consists of a pressure reducing valve (64) that operates and a communication pipe (63) communicating between the temperature sensing tube and the pressure reducing valve. Here, it is preferable that the thermosensitive tube 62 is provided to surround the outer periphery of the hydrogen supply line 12 in order to increase the heat transfer area.

상기 감압밸브(64)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 열교환기(40)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인(42)의 내부 중심에 포트(66a)가 형성된 밸브시트(66b)가 축방향으로 연장된 격벽(66), 상기 격벽(66)과 대응되는 냉각수 입력라인(46)의 원주에 형성된 하우징(67), 상기 하우징(67)의 내부를 상하로 분할하고 분할된 상부와 상기 감온통(62)이 연통되도록 구비된 다이어프램(68), 상기 다이어프램(68)의 하면에 설치되어 상기 다이어프램(68)의 동작에 의해 상기 포트(66a)를 개폐하는 개폐부재(69) 및 상기 개폐부재(69)를 탄성지지하도록 설치된 스프링(70)으로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the pressure reducing valve 64 has a valve seat 66b having a port 66a formed at the inner center of the cooling water supply line 42 for supplying cooling water to the heat exchanger 40 in the axial direction. The extended partition wall 66, the housing 67 formed on the circumference of the cooling water input line 46 corresponding to the partition wall 66, the interior of the housing 67 is divided up and down, and the divided upper part and the thermal tube ( The diaphragm 68 provided to communicate with the diaphragm 62, the opening and closing member 69 installed on the lower surface of the diaphragm 68 to open and close the port 66a by the operation of the diaphragm 68, and the opening and closing member 69 ) consists of a spring 70 installed to elastically support.

상기 격벽(66)은 상기 냉각수 공급라인(42)의 내부를 가로지르도록 설치되며 중심에 포트(66a)가 형성된 밸브시트(66b)가 축방향으로 연장되도록 구비된다. 상기 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)의 개폐 여부에 따라 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양이 결정된다. 상기 하우징(67)은 상기 격벽(66)과 대응되는 냉각수 입력라인(46)의 원주에 설치되며 상방에는 감온통(62)과 연통되는 개구(67a)가 형성되어 있다. 상기 하우징(67)은 상기 다이어프램(68)이 설치될 수 있도록 평단면이 환상으로 이루어지는 것이 좋다.The partition wall 66 is installed to cross the inside of the cooling water supply line 42 , and a valve seat 66b having a port 66a formed in the center thereof is provided to extend in the axial direction. The amount of cooling water supplied to the heat exchanger 40 is determined according to whether the port 66a formed in the valve seat 66b is opened or closed. The housing 67 is installed on the circumference of the cooling water input line 46 corresponding to the partition wall 66 , and an opening 67a communicating with the thermostat 62 is formed at an upper portion of the housing 67 . It is preferable that the housing 67 has an annular flat cross-section so that the diaphragm 68 can be installed.

상기 다이어프램(68)은 상기 하우징(67)의 내부에 설치되어 하우징(67)의 내부를 상하로 분할한다. 여기서 상기 하우징(67)의 분할된 상부(67b)는 감온통(62)과 연통되도록 형성되고, 상기 하우징(67)의 분할된 하면에는 상기 밸브시트(66b)의 포트(66a)를 개폐하는 개폐부재(69)가 설치된다. 따라서 상기 다이어프램(68)은 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 온도가 상승하여 증발하면 감온통(62)의 내부의 작업유체가 팽창하면서 다이어프램(68)을 밀게 된다. 아울러 상기 다이어프램(68)은 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 온도가 하강하여 응축되면 감온통(62) 내부의 작업유체가 수축하면서 부압이 형성되어 다이어프램(68)을 팽창 전의 상태로 복구시킨다. The diaphragm 68 is installed inside the housing 67 to divide the inside of the housing 67 up and down. Here, the divided upper part 67b of the housing 67 is formed to communicate with the thermostat 62, and the divided lower surface of the housing 67 opens and closes the port 66a of the valve seat 66b. A member 69 is installed. Accordingly, in the diaphragm 68, when the temperature of the working fluid accommodated in the thermosensing vessel 62 rises and evaporates, the working fluid in the thermosensing vessel 62 expands and pushes the diaphragm 68. As shown in FIG. In addition, in the diaphragm 68, when the temperature of the working fluid accommodated in the thermosensor 62 is reduced and condensed, the working fluid in the thermosensing vessel 62 contracts and a negative pressure is formed to restore the diaphragm 68 to the state before expansion. make it

상기 개폐부재(69)는 상기 다이어프램(68)의 동작에 의해 상기 포트(66a)를 개폐하도록 구비되며 다이어프램(68)과 고정되는 스템(69a)과, 상기 스템(69a)의 하부에 형성되어 포트(66a)와 밀착되는 밀착부재(69b)로 이루어진다. 상기 스프링(70)은 상기 개폐부재(69)가 탄성지지되도록 구비되며 스프링(70)에 의해 밀착부재(69b)가 밸브시트(66b)의 포트(66a)를 밀폐시키도록 가압한다. 따라서 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체가 응축되어 스프링(70)의 장력을 극복할 정도 이상으로 부압이 형성되어야 다이어프램(68)이 작동하면서 냉각수 입력라인(46)을 개방하게 된다.The opening and closing member 69 is provided to open and close the port 66a by the operation of the diaphragm 68 and includes a stem 69a fixed to the diaphragm 68, and a port formed under the stem 69a It consists of a contact member (69b) in close contact with the (66a). The spring 70 is provided so that the opening/closing member 69 is elastically supported, and the contact member 69b is pressed by the spring 70 to seal the port 66a of the valve seat 66b. Accordingly, when the working fluid contained in the thermosensitive tube 62 is condensed and a negative pressure is formed beyond the level enough to overcome the tension of the spring 70, the diaphragm 68 operates and the coolant input line 46 is opened.

자동차용 연료전지 수소공급시스템에 따른 이젝터에 공급되는 수소가스의 온도조절방법에 있어서, 하절기에는 대기의 온도가 높으므로 연료탱크(10)에 공급되는 수소의 온도 또한 상승하게 된다. 따라서 감온통(62)에 수용되어 있는 작동유체는 증발하여 압력이 높아지게 되고, 압력이 높아진 작동유체는 감온통(62)과 연통된 하우징(67)의 상부로 이동하여 다이어프램(68)을 아래로 가압하게 된다. 이 때 개폐부재(69)는 스프링(70)의 장력 뿐만 아니라 다이어프램(68)의 가압력에 의해 하강된 상태를 유지하면서 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)를 폐쇄한다. 따라서 연료탱크(10)에서 공급되는 수소는 냉각수가 열교환기(40)에 흘러가지 못하게 되므로 연료탱크(10)에서 배출되는 온도 그대로 이젝터(30)로 흘러가게 된다.In the method for controlling the temperature of hydrogen gas supplied to the ejector according to the fuel cell hydrogen supply system for automobiles, the temperature of the hydrogen supplied to the fuel tank 10 is also increased because the temperature of the atmosphere is high in summer. Accordingly, the working fluid accommodated in the thermosensor 62 evaporates to increase the pressure, and the working fluid with the increased pressure moves to the upper portion of the housing 67 in communication with the thermosensing vessel 62 to move the diaphragm 68 down. will pressurize At this time, the opening/closing member 69 closes the port 66a formed in the valve seat 66b while maintaining the lowered state by the pressing force of the diaphragm 68 as well as the tension of the spring 70 . Therefore, the hydrogen supplied from the fuel tank 10 flows to the ejector 30 as it is at the temperature discharged from the fuel tank 10 because the coolant does not flow to the heat exchanger 40 .

다음으로 기온이 하강하면 연료탱크에 공급되는 수소의 온도 또한 하강하게 된다. 상기 연료탱크(10)에서 공급되는 수소의 온도가 내려가면 감온통(62)에 수용되어 있는 작동유체가 응축되어 압력이 떨어지게 되어 감온통(62)의 내부에 부압이 형성된다. 상기 감온통(62)의 내부에 부압이 형성되면 다이어프램(68)을 도 5에 도시된 바와 같이 스프링(70)의 장력을 극복하고 위로 볼록하게 변곡된다. 따라서 다이어프램(68)의 중심에 고정되어 있는 개폐부재(69)는 상승하여 밸브시트에 형성된 포트(66a)를 개방하게 된다. 상기와 같이 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)가 개방되면 냉각수가 열교환기(40)로 흘러 들어가 수소와 열교환하므로 이젝터(30)로 공급되는 수소의 온도가 상승하게 된다. 상기와 같이 기온의 상승 및 하강에 대하여 감압밸브(64)가 작동하여 냉각수의 양을 조절할 수 있으므로 별도의 구동원 없이 스택(S)에 들어가는 수소의 상대습도를 조절할 수 있게 된다. 따라서 상기 자동차용 연료전지 수소공급시스템은 적당한 습도의 수소를 공급하여 플러딩이나 드라이아웃과 같은 현상이 일어나지 않으므로 연료전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Next, when the temperature decreases, the temperature of the hydrogen supplied to the fuel tank also decreases. When the temperature of the hydrogen supplied from the fuel tank 10 decreases, the working fluid contained in the thermal chamber 62 is condensed to decrease the pressure, thereby forming a negative pressure in the thermal chamber 62 . When a negative pressure is formed inside the thermosensitive tube 62, the diaphragm 68 overcomes the tension of the spring 70 as shown in FIG. 5 and is convexly bent upward. Accordingly, the opening/closing member 69 fixed to the center of the diaphragm 68 rises to open the port 66a formed in the valve seat. As described above, when the port 66a formed in the valve seat 66b is opened, the coolant flows into the heat exchanger 40 to exchange heat with hydrogen, thereby increasing the temperature of the hydrogen supplied to the ejector 30 . As described above, the pressure reducing valve 64 operates to adjust the amount of cooling water in response to the rise and fall of the temperature, so that it is possible to adjust the relative humidity of hydrogen entering the stack S without a separate driving source. Accordingly, the fuel cell hydrogen supply system for a vehicle supplies hydrogen at an appropriate humidity to prevent flooding or dry-out, thereby further improving the efficiency of the fuel cell.

도 6 이하 도면을 참조하여 본 발명의 감압밸브(64)와 관련하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명의 감압밸브(64)는 그 부피를 극소화 하고 구성을 간단히 하여 복잡함을 피하여서 내구성을 높이고, 점검이나 수리시에 연통파이프(63) 상에 걸리적거림이 없도록, 도 2 내지 도 5에서 엑추에이터(actuator)의 역할을 하도록 외부에 노출되어 사용된 하우징(67) 및 상기 하우징(67)의 내부에 복잡하게 구성된 다이어프램(68) 및 이를 작동하기 위해 사용되는 추가구성을 사용하지 않는다. 그 대신에 도 7처럼 에어백 또는 풍선과 같이 부피를 변경할 수 있는 밸룬(80)(baloon)을 엑추에이터로 사용한다.With reference to the drawings below, it will be described in detail with respect to the pressure reducing valve 64 of the present invention. The pressure reducing valve 64 of the present invention minimizes its volume and simplifies the configuration to avoid complexity, thereby increasing durability, and preventing interference on the communication pipe 63 during inspection or repair, the actuator in FIGS. 2 to 5 The housing 67 exposed to the outside and used to play the role of an actuator, the diaphragm 68 complicatedly configured inside the housing 67, and an additional configuration used to operate the housing 67 are not used. Instead, as shown in FIG. 7 , a balloon 80 that can change the volume, such as an airbag or balloon, is used as an actuator.

도 6에서 연통파이프(63)는 냉각수입력라인(46)에 직접 맞닿아 고정된다. 이를 위하여, 상기 냉각수입력라인(46)의 길이방향 위쪽에는 상기 연통파이프(63)의 몸체 원주를 끼워 고정하도록 천공(구멍이 형성)된 연통파이프끼움브라킷(46a)이 수직(b2)으로 구성되고, 여기에 용접이나 접착 등을 통하여 상기 연통파이프(63)의 외주 몸체가 긴밀히 밀봉되게 끼워져 완벽한 누수방지가 되도록 결합된다.In FIG. 6 , the communication pipe 63 is fixed in direct contact with the coolant input line 46 . To this end, in the longitudinal direction of the coolant input line 46, the communication pipe fitting bracket 46a, which is perforated (with a hole formed) so as to fit the circumference of the body of the communication pipe 63, is vertical (b2), and , the outer peripheral body of the communication pipe 63 is tightly fitted through welding, bonding, etc., and is coupled to prevent leakage of water completely.

도 6 B처럼 상기 연통파이프(63)의 단부 쪽은 평소에 냉각수(a3)의 흐름 방해를 최소화 하도록 흐름방향에 순응하여(흐름방향을 따라서) 상기 냉각수입력라인(46)의 길이를 따라 나란히 정렬(b1)되도록 직각으로 절곡(b3)되어 수직(b2)에서 수평(b1)으로 방향을 바꾼다. 이후, 도 6 A처럼 상기 절곡(b3)된 연통파이프단부(63a)에 상기 밸룬(80)의 개구된 입구 즉, 밸룬입구(80a))가 완벽히 누수방지가 되도록 긴밀하고 단단하게 부착되는 것이다. 이와 같은 방법으로 상기 연통파이프(63)단부에 결합된 상기 밸룬(80)은 자연스럽게 냉각수(a3)의 흐름방향에 순응하여 저항이 최소화 되도록 상기 냉각수입력라인(46)의 길이방향에 나란하게 정렬(b1)된다.As shown in FIG. 6B, the end side of the communication pipe 63 is aligned along the length of the cooling water input line 46 in accordance with the flow direction (along the flow direction) to minimize the flow obstruction of the cooling water a3. It is bent at a right angle (b3) so as to be (b1), and the direction is changed from vertical (b2) to horizontal (b1). Thereafter, as shown in FIG. 6A, the open inlet of the balloon 80, that is, the balloon inlet 80a), is closely and firmly attached to the bent (b3) communication pipe end 63a to completely prevent leakage. The balloon 80 coupled to the end of the communication pipe 63 in this way naturally conforms to the flow direction of the cooling water a3 so that the resistance is minimized and aligned side by side in the longitudinal direction of the cooling water input line 46 ( b1) becomes

만일, 감온통(62)에 수용된 작업유체(a1)의 압력(부피)가 증가하면서 상기 작업유체가(a1) 직접 밸룬(80)을 충진하고 이에 따라 상기 밸룬(80)의 부피가 증가(팽창)하도록 된 구성인 경우, 상기 냉각수입력라인(46) 내의 냉각수(a3)로 인하여 재차 부피(압력)의 변화가 발생하여 상기 감온통(62)의 작동이 제대로 반영되지 않을 수 있다. 따라서, 재차 부피의 변화가 극소화 되도록 철저하게 열을 차단하여야 하며 이를 위하여, 상기 밸룬(80)의 부재는 고성능의 단열부재로 제공되거나, 밸룬(80) 표피의 두께를 매우 두껍게 제공하여 열의 전도를 최소화 시켜야 함이 바람직하다.If the pressure (volume) of the working fluid (a1) accommodated in the thermostat 62 increases, the working fluid (a1) directly fills the balloon 80, and thus the volume of the balloon 80 increases (expansion). ), the volume (pressure) may change again due to the cooling water a3 in the cooling water input line 46 , so that the operation of the thermostat 62 may not be properly reflected. Therefore, it is necessary to thoroughly block the heat so that the change in volume is minimized again. It is desirable to minimize

그러나 상기 밸룬(80)은 비록 단열부재, 두꺼운 재질을 채택하더라도 계속 냉각수(a3)에 접촉하고 있으므로 종국에는 냉각수(a3)의 온도에 영향을 받게 되므로, 상기 작업유체(a1)가 상기 냉각수입력라인(46) 내의 냉각수(a3)로부터 영향을 전혀 받지 않을 수 있는 다른 진보된 방법이 필요하다. 이에는, 열 변화에 체적변화(부피변화)가 극소한 부재로 된 유체를 밸룬(80)을 충진하는 유체로만 전용하여 채택할 수 있는 바, 이를 밸룬충진유체(a2)라 하며, 상기 밸룬충진유체(a2)는 상기 작업유체(a1)와 다른 비중(밀도, 무게)의 유체를 선택함이 바람직하다. 도면의 예시는, 상기 밸룬충진유체(a2)가 비중이 큰 유체로 선택되어서 상기 작업유체(a1)와 서로 섞이지 않도록 예시되어 있다. 도 6 A에서 확인 되듯이 상기 연통파이프(63) 내에서 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2) 사이에는 비중차이로 인한 경계면(a12)이 발생하게 된다.However, since the balun 80 continues to contact the cooling water a3 even though a heat insulating member and a thick material are adopted, it is eventually affected by the temperature of the cooling water a3, so that the working fluid a1 is transferred to the cooling water input line. Another advanced method is needed which can not be affected at all from the cooling water a3 in (46). For this, a fluid having a minimal volume change (volume change) in response to thermal change can be adopted by diverting only the fluid filling the balloon 80, which is called the balloon filling fluid a2, and the balloon filling The fluid (a2) is preferably a fluid having a specific gravity (density, weight) different from that of the working fluid (a1). In the example of the drawings, the balloon filling fluid (a2) is selected as a fluid having a large specific gravity so as not to be mixed with the working fluid (a1). As shown in FIG. 6A , an interface a12 is generated due to a specific gravity difference between the working fluid a1 and the balloon filling fluid a2 in the communication pipe 63 .

도 7 및 도 8과 함께 작동방법을 살펴본다. 먼저, 감온통(62)에 수용된 작업유체(a1)의 압력(부피)이 증가하면 상기 작업유체(a1)는 밸룬충진유체(a2)를 밀어내게 되므로, 도 8에서, 경계면(a12)은 처음 고점(d1)에서 저점(d2)으로 하향이동(c2)한다. 따라서, 상기 연통파이프(63)내에서 그 차이의 부피변화 즉, 관내체적변화(d12)만큼 상기 밸룬충진유체(a2)는 밸룬(80)으로 흘러들어가서 밸룬이 충진되면 밸룬(80)의 부피가 공처럼 팽창되어서 결국에는, 상기 냉각수입력라인(46)의 일 구간을 폐쇄하여 냉각수(a3)의 흐름을 차단하게 되는 원리를 갖는다.An operation method will be described with reference to FIGS. 7 and 8 . First, when the pressure (volume) of the working fluid a1 accommodated in the thermostat 62 increases, the working fluid a1 pushes the balloon filling fluid a2, so in FIG. 8 , the interface a12 is the first It moves downward (c2) from the high point (d1) to the low point (d2). Accordingly, the volume change of the difference in the communication pipe 63, that is, the volume change d12 in the pipe, the balloon filling fluid a2 flows into the balloon 80, and when the balloon 80 is filled, the volume of the balloon 80 increases. It expands like a ball and eventually closes a section of the cooling water input line 46 to block the flow of the cooling water a3.

역으로 상기 작업유체(a1)의 압력이 감소하면 상기 작업유체(a1)는 상기 밸룬충진유체(a2)를 끌어당기게 되므로 경계면(a12)은 저점에서 고점으로 상향이동(c1)하게 되어 그 관내체적변화(d12)만큼 상기 밸룬충진유체(a2)가 상기 밸룬(80)으로부터 빠져나오게 되므로 밸룬(80)의 부피는 원래대로 감소하여서 상기 냉각수(a3)의 흐름을 다시 허용하게 된다. 이때, 상기 밸룬(80)이 부피변화에 대한 탄성회복력이 있는 고무와 같은 탄성물질로 만들어지면 상기 탄성회복력으로 인하여 상기 작업유체(a1)의 압력은 적절한 긴장이 유지되면서 작동될 수 있는 바, 도 2 내지 도 5에 예시된 개폐부재(69)의 스프링(70)의 역할을 수행하는 것이다.Conversely, when the pressure of the working fluid (a1) decreases, the working fluid (a1) attracts the balloon filling fluid (a2), so the interface (a12) moves upward from the low point to the high point (c1). Since the balloon filling fluid a2 is drawn out from the balloon 80 by the change d12, the volume of the balloon 80 is reduced to allow the flow of the coolant a3 again. At this time, if the balloon 80 is made of an elastic material such as rubber having elastic recovery force against volume change, the pressure of the working fluid a1 due to the elastic recovery force can be operated while maintaining an appropriate tension, FIG. 2 to 5 to perform the role of the spring 70 of the opening and closing member 69 illustrated in FIG.

결국, 상기 밸룬(80)의 부피변화 즉, 밸룬체적변화(e12)는 상기 관내체적변화(d12)와 일치하게 되고, 또한 상기 작업유체(a1)를 대신해서 상기 밸룬충진유체(a2)만이 상기 냉각수입력라인(46) 내부에 배치된 상기 밸룬(80)에 채워지므로, 상기 작업유체(a1)가 상기 냉각수(a3)의 온도 영향을 전혀 받지 않고 오로지 상기 감온통(62)의 영향으로만 정확히 작동하게 된다.As a result, the volume change of the balloon 80, that is, the change in the volume of the balloon e12, coincides with the change in the internal volume d12, and only the balloon filling fluid a2 instead of the working fluid a1 is used. Since the cooling water input line 46 is filled with the balloon 80 disposed inside, the working fluid a1 is not affected by the temperature of the cooling water a3 at all and only precisely by the influence of the thermosensitive tube 62 . it will work

더하여, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 연통파이프(63)는 전부 또는 상기 경계면이 이동하는 일부 구간만을 유리나 투명플라스틱 등의 투명한 부재로 채택되게 하여서 외부에서 상기 경계면(a12)의 움직임(이동)을 확인시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 관리자(점검자, 운전자)는 감압밸브(64)의 작동에 관하여 정상 유무를 체크, 확인하여 적절한 조치를 취할 수도 있다.In addition, although not shown in the drawing, the communication pipe 63 is adopted as a transparent member such as glass or transparent plastic for all or only a portion of the section in which the boundary surface moves, so that the movement (movement) of the boundary surface a12 from the outside It can be configured to be verified. Through this, the manager (checker, driver) may check and confirm whether the operation of the pressure reducing valve 64 is normal and take appropriate measures.

이때, 상기 경계면(a12)의 확인이 용이하도록 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 색(color)이 서로 다르게 색소를 첨가할 수 있다. 다른 방법으로는, 상기 경계면(a12)에 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 중간 비중을 갖는 플로우트(float)를 사이에 삽입, 개재시켜 식별 및 확인이 용이하도록 할 수 있다. 상기 플로우트는 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 사이에서 양자가 서로 맞닿지 않게 차단하는 역할을 하여 두 유체가 상기 경계면(a12) 사이에서 서로 섞이지 않도록 완전히 분리하는 역할도 겸할 수 있는 것이다.At this time, a dye may be added so that the working fluid a1 and the balloon filling fluid a2 have different colors from each other so that the interface a12 can be easily checked. Alternatively, a float having an intermediate specific gravity of the working fluid a1 and the balloon filling fluid a2 is inserted and interposed in the interface a12 to facilitate identification and confirmation. . The float serves to block the two fluids from contacting each other between the working fluid (a1) and the balloon filling fluid (a2), so that the two fluids do not mix with each other between the interface (a12). it can be

이젝터(30); 수소공급라인(12); 스택(S); 열교환기(40); 재순환라인(50); 조절부(60); 밸룬(80); 밸룬입구(80a); 연통파이프(63); 냉각수입력라인(46); 냉각수(a3);ejector 30; hydrogen supply line 12; stack (S); heat exchanger 40; recirculation line 50; control unit 60; Balloon (80); Balloon entrance (80a); communication pipe 63; Cooling water input line (46); coolant (a3);

Claims (1)

연료탱크에 충전된 수소가 고압 레귤레이터를 통해 일정압력으로 조절된 후에 저압 레귤레이터를 통해 스택에 공급될 수 있는 압력으로 조절되고, 솔레노이드 밸브가 상기 고압 레귤레이터와 저압 레귤레이터 사이에 설치되어 수소의 흐름을 조절하고, 이젝터가 상기 압력이 조절된 수소를 스택에 공급하고, 열교환기가 상기 연료탱크와 상기 이젝터 사이에 배치되어서 수소공급라인을 통해 공급되는 수소와 상기 스택에서 배출되는 냉각수를 열교환하고,
조절부는, 상기 열교환기에 공급되는 냉각수의 양을 조절하되, 상기 수소공급라인 상에 외주부를 감싸도록 설치되며 작업유체(a1)를 수용하는 감온통과, 상기 작업유체(a1)의 압력에 따라 엑추에이터로 작동하는 감압밸브를 포함하고,
상기 감온통과 상기 감압밸브 사이에 연통되는 연통파이프가 구비되고, 상기 연통파이프는 냉각수입력라인에 맞닿아 고정되되, 상기 냉각수입력라인의 길이방향 위쪽에는 상기 연통파이프의 몸체를 끼워 고정하도록 천공된 연통파이프끼움브라킷(46a)이 수직으로 구성되고,
상기 연통파이프의 연통파이프단부(63a) 쪽은 절곡되어서 상기 냉각수입력라인의 길이방향에 나란히 정렬(b1)되고, 상기 연통파이프단부(63a)에 밸룬이 결합되되, 상기 냉각수입력라인의 길이방향에 나란히 정렬(b1)되어서, 냉각수(a3)의 흐름에 순응하여 저항을 줄이고,
상기 감온통에 수용된 작업유체(a1)의 압력 및 부피가 증가하면, 상기 작업유체(a1)가 직접 상기 밸룬을 충진하게 됨에 따라 상기 밸룬의 부피가 팽창하도록 구성되고,
상기 작업유체(a1)보다 비중이 큰 밸룬충진유체(a2)가 구비되어, 상기 연통파이프 내에서 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2) 사이에 비중 차이로 인한 경계면(a12)이 발생하여 서로 섞이지 않게 이루어져서, 상기 밸룬충진유체(a2)만 전용하여 상기 밸룬을 충진하고,
상기 연통파이프에서 상기 경계면(a12)의 구간은 투명 부재로 채택되어서, 외부에서 상기 경계면(a12)의 움직임을 확인할 수 있는, 것을 특징으로 하는 연료전지 수소공급시스템.
After the hydrogen charged in the fuel tank is adjusted to a constant pressure through the high-pressure regulator, the pressure is adjusted to the pressure that can be supplied to the stack through the low-pressure regulator, and a solenoid valve is installed between the high-pressure regulator and the low-pressure regulator to control the flow of hydrogen and an ejector supplies the hydrogen with the adjusted pressure to the stack, and a heat exchanger is disposed between the fuel tank and the ejector to exchange heat with hydrogen supplied through a hydrogen supply line and cooling water discharged from the stack,
The control unit adjusts the amount of cooling water supplied to the heat exchanger, is installed to surround the outer periphery on the hydrogen supply line, and according to the pressure of the working fluid (a1), the temperature sensing passage for accommodating the working fluid (a1), the actuator including a pressure reducing valve operated by
A communication pipe communicating between the temperature sensing tube and the pressure reducing valve is provided, and the communication pipe is fixed in contact with the cooling water input line, and is perforated to fit the body of the communication pipe above the cooling water input line in the longitudinal direction. The communication pipe fitting bracket (46a) is configured vertically,
The communication pipe end (63a) side of the communication pipe is bent and aligned (b1) side by side in the longitudinal direction of the cooling water input line, and the balun is coupled to the communication pipe end (63a) in the longitudinal direction of the cooling water input line. Aligned side by side (b1), to reduce the resistance in accordance with the flow of the coolant (a3),
When the pressure and volume of the working fluid (a1) accommodated in the thermostat increases, the working fluid (a1) directly fills the balloon so that the volume of the balloon expands;
A balloon filling fluid (a2) having a larger specific gravity than the working fluid (a1) is provided, and the interface (a12) due to the specific gravity difference between the working fluid (a1) and the balloon filling fluid (a2) in the communication pipe is generated so that they do not mix with each other, so that only the balloon filling fluid (a2) is diverted to fill the balloon,
The section of the interface (a12) in the communication pipe is adopted as a transparent member, so that the movement of the interface (a12) from the outside can be confirmed.
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