KR102556359B1 - 연료전지 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

연료전지 장치 및 이의 제어방법이 개시된다. 본 실시 예에 의한 연료전지 장치 및 이의 제어방법은 냉각수의 온도를 저온으로 하강시켜 필터부의 오염이 최소화 시키고, 스택의 냉각 효율은 향상시켜 연료전지 장치의 효율 및 내구성을 향상시키고자 한다.

Description

연료전지 장치 및 이의 제어방법{Method for controlling a fuel cell system and a fuel cell system}
본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지를 순환하는 순환수의 수질 향상과 온도 조절을 통해 필터의 성능 향상과 스택의 성능 향상을 동시에 도모할 수 있는 연료전지 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 사용하고 있는 석탄 또는 석유 에너지는 환경 오염 문제를 유발할 수 있어 이를 대체하기 위한 대체에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일 예로 수소 에너지를 이용한 연료전지는 현재의 내연 기관에 비하여 열효율이 높고 별도의 오염 물질이 발생되지 않아 친환경적인 대체 에너지로 인식되고 있다.
연료전지는 연료가스인 수소와 산화가스인 산소(또는 공기)가 반응하면서 발생된 전기화학적 반응에 의하여 별도의 연소 과정 없이 화학에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
연료전지는 외부에서 공급되는 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하는 최종 생성물질로 물과 열 및 전기가 발생되는데, 질소산화물(NOx) 또는 황산화물(SOx) 와 같은 유해 물질이 최소한으로 발생되므로 대기오염으로 인한 환경 오염 문제를 최소화 할 수 있다. 또한 내연기관은 연료를 사용할 경우 효율이 연료전지에 비해 낮게 유지되므로 상기 연료전지를 이용한 고효율의 에너지 사용을 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
이와 같이 고효율의 청정 발전 시스템인 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 150도에서 200도 부근에서 사용하는 인산형 연료전지와, 상온 내지 100도 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 연료전지 또는 알칼리형 연료전지와, 600도 내지 700도의 고온에서 작동하는 용융 탄산염 연료전지가 있다. 또한 1000도 에서 작동하는 고체산화물형 연료전지 등으로 크게 분류해 볼 수 있다.
전술한 다수개의 연료전지들 중에서 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 고체인 고분자를 전해질로 사용하기 때문에 전해질 관리가 용이하고, 전해질에 의한 부식이나 전해질이 증발되는 문제가 없으며 단위 면적당 전류밀도가 높아 다른 연료전지에 비해 출력 특성이 월등히 높은 특징을 가지고 있다.
또한 작동 온도가 낮을 뿐 아니라 설비 유지 및 보수가 간편하고 빠른 시동 및 응답 특성을 가지고 있으므로 자동차 또는 공동 주택 또는 가정용 또는 공공 건물 등의 분산용 전원 및 전자기기용 소형 전원으로 이용하기 위한 개발이 활발히 추진되고 있다.
이와 같은 특징을 갖고 있는 연료전지는 차량에 사용되어 모터 구동을 위한 전기 에너지 생산을 위한 용도로 사용되거나, 주택에 설치될 경우 발전을 위한 용도로 사용된다.
특히 상기 연료전지는 순수(DI)를 이용하고 있으나 이온성 물질이 스택으로 유입될 경우 성능 저하를 유발할 수 있다.
종래의 연료전지 장치는 스택에서 배출된 배출수와 함께 수 처리된 1차 처리수와, 응축수가 함께 저장된 냉각수가 소정의 높이로 저장된 워터 탱크가 구비된다. 상기 워터 탱크에 저장된 냉각수는 펌프를 통해 상기 스택으로 재순환된다.
그리고 상기 냉각수는 상기 펌프를 통해 레진 필터를 경유하여 개질기로 이동되고, 상기 개질기의 냉각을 위해 사용된다.
종래의 연료전지 장치는 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 레진 필터의 성능과 수명에 영향을 유발하게 되며 이에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
참고로 X축은 레진 필터의 수명을 나타낸 것이고, Y축은 성능을 나타낸 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 연료전지 장치는 레진 필터가 구비되고, 상기 레진 필터의 수명과 성능은 냉각수의 온도와 반비례 하는 패턴이 유지된다.
즉 상기 레진 필터는 공급되는 냉각수의 온도가 높을수록 수명과 예상 성능이 줄어들고, 반대로 냉각수의 온도가 낮을수록 수명과 예상 성능이 증가한다.
예상 성능 곡선 그래프는 냉각수의 온도기 높을 경우 좌측 하단에 도시된 예상 성능 곡선 그래프의 궤적이 유지된다. 또한 전술한 바와 반대에 해당되는 냉각수의 온도가 낮을 경우 우측 상단에 도시된 예상 성능 곡선 그래프의 궤적이 유지되어 성능 향상에 따른 냉각수의 온도가 중요한 변수임을 알 수 있다.
즉 상기 냉각수의 온도가 높을 경우 레진 필터의 수명이 짧아지고, 성능이 감소되며, 상기 냉각수의 온도가 낮을수록 레진 필터의 수명이 길어지고, 성능은 향상되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 종래의 연료전지 장치에 구비된 레진 필터는 냉각수의 온도에 직접적인 영향을 받게 되므로 수명 연장과 성능 향상을 동시에 고려한 냉각수의 온도를 조절할 필요성이 요구 되었다.
또한 종래의 연료전지 장치는 스택을 경유한 출구에서의 에어 온도가 고온 상태로 배출되는데 충분한 양의 응축수가 회수 되지 못하고 기수 분리기를 경유하여 배출되는 문제점이 유발되어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.
또한 각종 응축수가 회수되는 워터 탱크에 이온성 물질이 적층될 경우 이를 제거하거나 배출시켜 상기 스택으로 유입되는 현상을 최소화 하여 고가의 스택에 대한 오염과 고장을 예방하고 효율을 향상시킬 수 있는 방안이 필요하게 되었다.
대한민국공개특허 제10-2013-0077164호
본 실시 예들은 연료전지 장치의 효율 향상을 위해 연료전지를 순환하는 냉각수의 온도 조절을 통해 필터부의 수명 연장과 이온 함유량을 조절하며 복수개의 냉각수 저장 탱크를 통해 스택으로 높은 수질의 냉각수를 공급하고 개질기의 성능 향상을 도모할 수 있는 연료전지 장치 및 이의 제어방법을 제공 하고자 한다.
본 실시 예에 의한 연료전지 장치는 적어도 1개 이상으로 구비된 스택(100); 상기 스택(100)의 출구단에서 배출되는 냉각수와 열교환이 이루어지는 열교환부(200); 상기 냉각수가 스택(100)으로 공급되기 이전에 냉각수 온도를 저온으로 하강 시키는 냉각수 온도 조절부(300)를 통해 저온의 냉각수로 온도를 하강 시키기 위해 구비되고, 상기 온도가 하강된 저온의 냉각수가 상기 열교환부(200)와 열교환이 이루어진 이후에 상기 스택(100)으로 공급되기 이전에 저장되도록 복수개의 물탱크로 이루어진 냉각수 저장 탱크 유닛; 상기 냉각수 저장 탱크 유닛으로부터 공급된 냉각수를 필터링 한 후에 상기 열교환부(200)로 공급하기 위한 필터부(500); 및 상기 냉각수 온도 조절부(300)로 인가되는 전원 상태와 상기 스택(100)으로 공급되는 냉각수량을 제어하기 위한 제어부(800)를 포함한다.
상기 냉각수 저장 탱크 유닛은 상기 냉각수 온도 조절부(300)가 구비된 제1 냉각수 저장 탱크(400); 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에서 공급된 냉각수가 상기 열교환부(200)에서 열교환된 이후에 저장이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 저장 탱크(600); 상기 스택(100)으로 냉각수를 공급하기 위해 구비되고, 상기 스택(100)을 경유하여 소정의 온도로 열교환이 이루어진 열교환 냉각수와, 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)를 통해 유입된 냉각수가 함께 저장되는 제3 냉각수 저장 탱크(700)를 포함한다.
상기 냉각수 온도 조절부(300)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측면에 구비된 열전 변환부(310); 상기 열전 변환부(310)로부터 발생된 저온의 열 에너지를 전달받아 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 방열부(320); 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측에 설치되고, 상기 제1 방열부(320)와 상이한 온도로 방열이 이루어지는 제2 방열부(330)를 포함한다.
상기 제1,2 방열부(320, 330)는 판 형태 또는 핀 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태로 이루어진다.
상기 제1 방열부(320)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 내측에 서로 마주보며 설치된다.
상기 열전 변환부(310)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 바닥면에 설치된다.
상기 필터부(500)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수에 포함된 이온을 필터링 하기 위한 제1 필터부(510); 상기 제1 필터부(510)에서 필터링 되지 않은 이온을 추가로 필터링 하기 위한 제2 필터부(520)를 포함하고, 상기 냉각수는 상기 제1 필터부(510)를 경유하여 정제된 냉각수만 상기 제2 필터부(520)로 이동되고, 미 정제된 냉각수는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 재 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)에 저장된 냉각수를 상기 스택(100)으로 공급하기 위해 구비된 제1 펌프(P1); 제1 냉각수 저장 탱크(400)로부터 냉각수를 공급받아 상기 제1 필터부(510)로 냉각수를 공급하기 위한 제2 펌프(P2)를 더 포함한다.
상기 열교환부(200)는 상기 스택(100)을 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 열교환기(210); 상기 제1 열교환기(210)를 경유한 냉각수와 상기 필터부(500)를 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제2 열교환기(220)를 포함한다.
상기 필터부(500)와 상기 열교환부(200) 사이에는 상기 제2 필터부(520)를 경유한 냉각수를 상기 열교환부(200)로 공급하기 위해 구비된 제1 밸브((V1); 상기 제2 필터부(520)에서 미 정제된 냉각수가 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 이동 되도록 상기 제2 밸브((V2)가 구비된다.
상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수 중의 일부는 개질기(900)에 대한 냉각을 위해 사용된다.
상기 제어부(800)는 상기 스택(100)이 작동 중지될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수가 상기 개질기(900)에 대한 냉각을 위해 모두 사용되도록 제어하고, 상기 스택(100)이 다시 작동될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)로 냉각수가 재 보충되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 실시 예에 의한 연료전지 장치의 제어방법은 스택의 작동 유무를 판단하는 제1 단계(ST100); 복수개로 구비된 냉각수 저장 탱크의 상태를 각각 감지하는 제2 단계(ST200); 상기 냉각수 저장 탱크 중의 어느 하나에 저장된 냉각수를 저온의 냉각수로 조절하는 제3 단계(ST300); 상기 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 필터부에 의해 필터링이 반복적으로 이루어지는 제4 단계(ST400); 상기 필터링된 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 승온 되도록 열교환을 실시하는 제5 단계(ST500); 및 상기 열교환된 냉각수를 상기 스택으로 공급하는 제6 단계(ST600)를 포함한다.
상기 제2 단계(ST200)는 상기 복수의 냉각수 저장 탱크의 수위를 감지하는 제1 체크 단계(ST210); 상기 복수의 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 온도를 감지하는 제2 체크 단계(ST220); 상기 복수의 냉각수 저장 탱크의 이온 전도도를 감지하는 제3 체크 단계(ST230)를 포함한다.
상기 제1 체크 단계(ST210)는 냉각수의 수위가 저수위일 경우 냉각수를 보충하는 냉각수 보충 단계(ST212)를 더 포함한다.
상기 제3 체크 단계(ST230)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기준치로 설정된 이온 전도도 보다 상대적으로 높은 상태일 경우 상기 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수를 강제로 드레인 시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 단계(ST300)는 냉각수의 온도를 기 설정된 시간과 온도로 하강 시키는 제1 냉각수 온도 조절 단계(ST310); 상기 스택으로 긴급하게 냉각수를 공급해야 될 경우 상기 냉각수의 온도를 긴급으로 하강 시키는 제2 냉각수 온도 조절 단계(ST320)를 더 포함한다.
상기 제4 단계(ST400)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기 설정된 정상 이온 전도도 보다 높을 경우 상기 냉각수를 상기 냉각수 저장 탱크와 필터부 사이에서 소정의 시간 동안 순환 이동시켜 상기 냉각수에 대한 추가 순환을 실시하는 냉각수 순환 단계(ST410)를 더 포함한다.
상기 제6 단계(ST600)는 상기 스택으로 공급될 냉각수를 제외한 나머지 냉각수가 저장되는 냉각수 저장 단계(ST610)을 더 포함한다.
상기 냉각수 저장 단계(ST610)는 상기 스택이 정지될 경우 상기 저장된 냉각수를 개질기로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들은 연료전지 장치를 순환하는 냉각수의 온도를 저온으로 유지하여 필터부의 성능 향상 및 수명 연장을 도모하고, 상기 스택으로 공급되는 냉각수의 열교환부와 열교환을 통해 승온된 온도로 공급함으로써 상기 스택의 성능과 효율 및 내구성 향상을 동시에 도모할 수 있다.
본 실시 예들은 냉각수 저장 탱크로 유입되는 1차 처리수의 수질에 의한 영향을 최소로 할 수 있어 보다 안정적인 필터부의 필터링 기능을 유지할 수 있으며 응축수량 증가를 통해 회수되는 응축수량을 기존 보다 증가시킬 수 있다.
본 실시 예는 다량의 응축수가 안정적으로 생성되어 개질기에 대한 퍼지를 안정적으로 실시할 수 있다.
도 1은 종래의 연료전지 장치를 순환하는 냉각수의 온도에 따른 레진 필터의 수명과 성능 그래프.
도 2는 본 실시 예에 따른 연료전지 장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 실시 예에 따른 제1 냉각수 저장 탱크를 도시한 도면.
도 4는 본 실시 예에 의한 제1 방열부의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 5내지 도 6은 본 실시 예에 따른 제1 냉각수 저장 탱크의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 실시 예에 의한 연료전지 장치의 제어 방법을 도시한 순서도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 2는 본 실시 예에 따른 연료전지 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 실시 예에 따른 제1 냉각수 저장 탱크를 도시한 도면 이다.
첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 연료전지 장치는 주택 또는 전기 에너지를 필요로 하는 다양한 설치 장소에 설치될 수 있으며 생산된 전기 에너지를 통해 다양한 목적으로 발전을 실시할 수 있다.
이를 위해 본 실시 예에 의한 연료전지 장치는 적어도 1개 이상으로 구비된 스택(100)과, 상기 스택(100)의 출구단에서 배출되는 냉각수와 열교환이 이루어지는 열교환부(200)와, 상기 냉각수가 스택(100)으로 공급되기 이전에 냉각수 온도를 저온으로 하강 시키는 냉각수 온도 조절부(300)를 통해 저온의 냉각수로 온도를 하강 시키기 위해 구비되고, 상기 온도가 하강된 저온의 냉각수가 상기 열교환부(200)와 열교환이 이루어진 이후에 상기 스택(100)으로 공급되기 이전에 저장되도록 복수개의 물탱크로 이루어진 냉각수 저장 탱크 유닛; 상기 냉각수 저장 탱크 유닛으로부터 공급된 냉각수를 필터링 한 후에 상기 열교환부(200)로 공급하기 위한 필터부(500); 및 상기 냉각수 온도 조절부(300)로 인가되는 전원 상태와 상기 스택(100)으로 공급되는 냉각수량을 제어하기 위한 제어부(800)를 포함한다.
본 실시 예에 의한 스택(100)은 1개 또는 두 개 이상으로 구성될 수 있으며 특별히 개수를 한정하지 않고 용량에 따라 다수개가 적층된 형태 또는 다른 형태로 변경하여 사용할 수 있다. 본 실시 예에 의한 스택(100)은 일 예로 고분자 전해질 연료전지가 사용되나 다른 형태의 연료전지가 사용되는 것도 가능할 수 있다.
상기 냉각수 저장 탱크 유닛은 상기 냉각수 온도 조절부(300)가 구비된 제1 냉각수 저장 탱크(400)와, 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에서 공급된 냉각수가 상기 열교환부(200)에서 열교환된 이후에 저장이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 저장 탱크(600)와, 상기 스택(100)으로 냉각수를 공급하기 위해 구비되고, 상기 스택(100)을 경유하여 소정의 온도로 열교환이 이루어진 열교환 냉각수와, 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)를 통해 유입된 냉각수가 함께 저장되는 제3 냉각수 저장 탱크(700)를 포함한다.
냉각수는 일 예로 이동 경로가 후술할 제1 냉각수 저장 탱크(400)에서 저온의 온도 상태로 조절된 후에 필터부(500)를 통해 필터링 되고, 그 이후에 스택(100)으로 공급되기 이전에 열교환부(200)에서 소정의 온도로 승온 된다.
그리고 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)와 제3 냉각수 저장 탱크(700)를 경유하여 상기 스택(100)으로 공급된다.
상기 냉각수는 상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)와 스택(100) 사이를 순환 이동하면서 상기 스택(100)의 안정적인 반응을 도모한다.
본 실시 예에 의한 제1 냉각수 저장 탱크(400)는 상기 스택(100)으로 순수를 공급하기 위해 구비되는데, 특히 본 실시 예는 후술한 필터부(500)의 성능 및 수명 향상을 위해 냉각수의 온도를 저온으로 하강 시킨 후에 필터부(500)로 공급하여 이물질 또는 이온을 제거한 후에 스택(100)으로 공급할 수 있다. 이 경우 상기 필터부(500)는 이온에 의해 오염이 방지되어 성능과 수명이 기존에 비해 향상된다. 또한 스택(100)에서 전기 화학적 반응이 발생될 때 전기 안전성이 함께 향상될 수 있다.
이를 위해 본 실시 예는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 냉각수 온도 조절부(300)가 구비되어 상기 냉각수의 온도를 특정 온도로 냉각하여 상기 필터부(500)로 공급 시킬 수 있다.
이와 같이 제1 냉각수 저장 탱크(400)에서 냉각수의 온도를 하강 시키는 이유는 상기 냉각수의 전기전도도(Ion Conductivity)를 낮추어서 필터부(500)의 효율 증가 및 수명 연장을 도모하기 위해서이다.
상기 필터부(500)에는 냉각수에 포함된 이온을 필터링 하기 위해 이온교환수지(미도시)(Ion exchange resin)가 설치된다. 상기 이온교환수지는 냉각수 온도가 상승하는 경우 이온교환수지의 열화에 의해 이온 교환 능력과 내구 성능이 현저하게 저하되어 전체적인 내구성이 저하되고, 교체 주기가 짧아지는 문제점이 발생되었으나 본 실시 예는 필터부(500)로 공급되는 냉각수의 온도를 특정 온도로 냉각하여 전술한 문제점들을 안정적으로 해결할 수 있다.
따라서 본 실시 예는 이온에 대한 필터링 효율 향상을 위해 상기 필터부(500)의 용량을 증가 시키지 않고서도 필터부(500)의 이온 교환 능력과 효율 및 내구 성능을 향상시키고 교체 주기를 현저하게 증가시켜 비용 감소를 도모할 수 있다.
상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)는 스택(100)에서 열교환부(200) 및 기수 분리기를 경유한 응축수(A)가 유입되고, 상온의 직수인 1차 처리수가 1차 처리필터(미도시)를 통해 필터링된 이후에 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 유입되어 냉각에 필요한 냉각수가 보충된다.
상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에는 내부로 유입된 냉각수의 수면 높이를 감지하기 위한 레벨 센서(301)가 설치된다.
상기 레벨 센서(301)는 냉각수의 수면 높이를 감지하여 제어부(800)로 전송하고, 상기 제어부(800)는 실시간으로 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 공급된 냉각수의 수면 높이가 기 설정된 높이에 해당되는지 판단한다.
상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 수면 높이는 필터부(500)로 지속적인 유체의 이동 흐름을 유발하기 위해 실시간으로 감지되어 부족할 경우 자동으로 보충된다.
제1 냉각수 저장 탱크(400)는 수처리 부(미도시)를 경유한 순수와 응축수를 공급받아 스택(100)으로 공급하는데, 상기 냉각수가 부족할 경우 수처리 부(미도시)를 경유한 순수를 공급 받아 부족한 냉각수를 보충하도록 구성될 수 있다.
상기 냉각수 온도 조절부(300)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측면에 구비된 열전 변환부(310)와, 상기 열전 변환부(310)로부터 발생된 저온의 열 에너지를 전달받아 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 방열부(320)와, 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측에 설치되고, 상기 제1 방열부(320)와 상이한 온도로 방열이 이루어지는 제2 방열부(330)를 포함한다.
상기 열전 변환부(310)는 일 예로 열전소자가 사용되나 이와 동일한 기능을 하는 구성으로 변경되는 것도 가능할 수 있다.
상기 열전소자는 열차이(온도차)에 의한 전기에너지 발생현상(seebeck effect) 또는 이 현상을 역으로 하여 외부에서 부하되는 전기에너지에 의해 발생하는 물질의 발열 또는 흡열(Peltier effect)을 이용하는 소자를 말한다.
일 예로 열전소자는 p형 또는 n형 열전반도체가 접촉되어 전극화된 소정의 열전쌍으로 이루어진다.
상기 열전 변환부(310)는 상기 제1 방열부(320)를 바라보는 상대면이 저온의 온도 상태가 유지되고, 상기 제2 방열부(330)를 바라보는 상대면이 고온의 상태가 유지된다. 즉 상기 제1 방열부(320)가 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 설치되므로 열전 변환부(310)가 작동될 경우 냉각수의 온도가 저온으로 손쉽게 하강 될 수 있다.
상기 열전 변환부(310)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 일측에 설치되는 것으로 도시하였으나 다른 위치에 설치되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제1,2 방열부(320, 330)는 판 형태 또는 핀 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있으며 특별히 특정 형태로 한정하지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
제2 방열부(330)는 고온으로 온도 상승이 이루어지므로 냉각을 위해 외측에 방열팬(302)이 설치되어 냉각을 도모할 수 있다.
상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에는 저장된 냉각수가 오염시 바닥면에 잔존하는 이물질을 외부로 배출하기 위해 일측에 드레인 포트(402)와 드레인 밸브(404)가 설치된다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 제1 방열부(320)는 냉각수와의 보다 효율적인 열교환을 위해 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 상측에서 하측으로 갈수록 가로 방향 길이가 길어지게 구성되는 것도 가능할 수 있다.
즉 제1 방열부(320)가 판 형태로 형성된 것으로 가정할 때 판의 길이가 하측으로 갈수록 길어지게 되어 냉각수의 수위가 낮은 경우에도 열교환 면적이 증가되어 냉각수에 대한 냉각을 보다 빠르게 실시할 수 있다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 실시 예에서는 열전 변환부(310)가 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 내측에서 서로 마주보며 설치될 수 있다. 즉 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 방열부(320)가 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 좌측과 우측에 각각 설치됨으로써 저온의 열 에너지가 냉각수로 전달되고, 상기 냉각수와의 접촉 면적이 증가되어 최단 시간안에 상기 냉각수의 온도를 원하는 온도로 하강 시킬 수 있다.
이 경우 스택(100)으로 신속한 공급이 필요할 경우 지체 시간 없이 공급이 가능하여 상기 스택의 효율을 향상시킬 수 있다.
첨부된 도 6을 참조하면, 본 실시 예는 열전 변환부(310)가 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 바닥면에 설치될 수 있다. 상기 위치에 열전 변환부(310)가 설치되는 이유는 냉각수의 수위가 저수위로 낮아지는 경우에도 제1 방열부(320)가 냉각수와 접촉된 상태가 유지될 수 있어 상기 냉각수의 저온 유지 성능이 향상될 수 있다.
본 실시 예에 의한 필터부(500)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수에 포함된 이온을 필터링 하기 위한 제1 필터부(510)와, 상기 제1 필터부(510)에서 필터링 되지 않은 이온을 추가로 필터링 하기 위한 제2 필터부(520)를 포함한다.
상기 제1 필터부(510)는 역삼투압 필터가 사용되고, 상기 제2 필터부(520)는 알갱이 형태로 형성된 다수개의 이온교환수지(Ion exchange resin)가 내부에 채워진다. 상기 이온교환수지는 마이크로 단위의 직경으로 구성되는데 냉각수에 포함된 이온 성분을 흡착하여 스택(100)으로 공급되는 현상을 최소화 할 수 있다.
제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수는 상기 제1 필터부(510)를 통해 1차로 냉각수에 포함된 이물질과 이온이 제거된 후에 제2 필터부(520)로 이동되어 잔존하는 이온이 제거된다.
즉 본 실시 예는 상기 제1 필터부(510)를 경유하여 정제된 냉각수만 상기 제2 필터부(520)로 이동되고, 미 정제된 냉각수는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 재 이동되므로 스택(100)으로 이온이 공급되는 현상이 최소화 되어 상기 스택(100)의 효율 향상을 도모할 후 있다.
본 실시 예는 제1 냉각수 저장 탱크(400)로부터 냉각수를 공급받아 상기 제1 필터부(510)로 냉각수를 공급하기 위한 제2 펌프(P2)를 더 포함하고, 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)와 상기 제1 필터부(510) 사이에는 냉각수의 이동을 위해 소정의 직경을 갖는 배관이 설치되어 있어 도면의 화살표 방향으로 냉각수의 이동이 이루어질 수 있다.
본 실시 예에 의한 열교환부(200)는 상기 스택(100)을 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 열교환기(210)와, 상기 제1 열교환기(210)를 경유한 냉각수와 상기 필터부(500)를 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제2 열교환기(220)를 포함한다.
상기 냉각수는 제2 필터부(520)를 경유한 후의 온도가 낮아 스택(100)으로 곧바로 공급되기 에는 상대적으로 불리하므로 상기 스택(100)에서 화학적 반응에 유리한 온도가 유지되기 위해 제2 열교환기(220)를 경유하여 소정의 온도로 온도가 상승된 후에 제2 냉각수 저장 탱크(600)로 이동된다.
상기 제2 열교환기(220)에서는 저온의 냉각수와 열교환 되면서 응축수가 생성되고, 전술한 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 상기 응축수가 공급된다.
본 실시 예에 의한 제2 냉각수 저장 탱크(600)는 제3 냉각수 저장 탱크(700)와 동일한 설치 높이가 유지되고, 상기 제2 열교환기(220)에서 열교환된 냉각수가 내부에 저장된다.
상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수 중의 일부는 개질기(900)에 대한 냉각을 위한 용도로 단독으로 사용되므로 상기 스택(100)으로 공급되는 냉각수량의 부족을 유발하지 않고 안전하게 사용할 수 있다.
즉 상기 스택(100)은 제3 냉각수 저장 탱크(700)에 저장된 냉각수를 공급받아 열교환이 이루어지고, 제2 냉각수 저장 탱크(600)는 일부의 냉각수를 제3 냉각수 저장 탱크(700)로 공급하여 보충을 실시할 수 있다.
본 실시 예에 의한 제2 냉각수 저장 탱크(600)와 제3 냉각수 저장 탱크(700)는 냉각수의 이동을 위해 연결관(10)이 구비되고, 상기 연결관(10)은 제2 냉각수 저장 탱크(600)와 제3 냉각수 저장 탱크(700)의 측면 상부 중 임의의 위치에 연결된다.
즉 제2 냉각수 저장 탱크(600)는 일정량의 냉각수가 저장된 후에 상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)로 이동되도록 위치되어 있으며 일 예로 상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)의 수면 보다 높은 곳에 위치되어 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에서 상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)로의 이동은 가능하게 하고 반대 방향으로의 이동은 최소화 되도록 위치된다.
상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)는 스택(100)의 냉각을 위한 용도로만 사용되므로 상기 스택(100)과 최단거리 이내에 설치되어 냉각수를 항시 공급할 수 있는 상태가 유지된다.
이 경우 스택(100)은 냉각을 위해 사용되는 냉각수량의 부족 없이 안정적인 작동이 가능해 지므로 효율성과 안전성이 동시에 향상된다.
본 실시 예는 제3 냉각수 저장 탱크(700)에 저장된 냉각수를 상기 스택(100)으로 공급하기 위해 제1 펌프(P1)가 구비되어 있어 항시 스택(100)으로 일정량의 냉각수를 안정적으로 공급할 수 있어 공급 안전성이 향상된다.
상기 제2 필터부(520)와 상기 제2 열교환부(220) 사이에는 상기 제2 필터부(520)를 경유한 냉각수를 상기 제2 열교환부(220)로 공급하기 위해 제1 밸브((V1)가 설치되고, 상기 제2 필터부(520)에서 미 정제된 냉각수가 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 이동 되도록 상기 제2 밸브((V2)가 구비된다.
상기 제1,2 밸브(V1, V2)는 제어부(800)에 의해 온 오프 상태 및 개도량이 제어된다. 일 예로 상기 제1,2 밸브(V1, V2)는 제2,3 냉각수 저장 탱크(600, 700)의 냉각수량이 부족할 경우 온(On)으로 오픈 상태가 전환되어 부족한 냉각수량이 보충된다.
이와는 반대로 제2,3 냉각수 저장 탱크(600, 700)는 냉각수량이 정상일 경우 오프(Off) 상태로 전환되어 냉각수의 보충이 중지된다.
또한 제2 펌프(P2)는 스택(100)이 작동 중지될 경우 오프 상태로 전환되고 열전 변환부(310) 또 함께 오프된다.
본 실시 예에 의한 제어부(800)는 상기 스택(100)이 작동 중지될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수가 상기 개질기(900)에 대한 냉각을 위해 모두 사용되도록 제어하고, 상기 스택(100)이 다시 작동될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)로 냉각수가 재 보충되도록 제어하여 안정적인 스택(100)의 작동을 도모한다.
본 실시 예는 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 내측에 냉각수의 전도도(Electric Conductivity)를 감지하기 위한 제1 센서(S1)가 구비되고, 제2 필터부(520)의 출구단에서 냉각수의 전도도(Electric Conductivity)를 감지하기 위한 제2 센서(S2)가 구비된다. 상기 제1,2 센서(S1, S2)는 감지된 정보가 제어부(800)로 전송되어 스택(100)의 안정적인 작동을 위해 활용된다.
냉각수의 전도도는 이온성 물질이 없을 경우 감지되지 않으나 이온이 증가될 경우 전기가 통하면서 상기 제1 센서(S1) 또는 제2 센서(S2)에 의해 감지된다.
제1 센서(S1)는 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 내측에 위치되므로 저장된 냉각수의 전도도를 감지하여 제어부(800)로 전송한다. 제어부(800)는 제1센서(S1)의 전도도 데이터를 입력 받아 현재 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 전도도가 정상 상태 인지 판단한다.
제어부(800)는 제1 센서(S1) 또는 제2 센서(S2)를 통해 입력된 데이터에 따라 스택의 손상을 최소화 하기 위해 필터부(500) 교체 시기를 관리자에게 알려 정확한 교체 시기에 필터부(500)에 대한 교체 또는 점검을 실시하도록 제어한다.
이 경우 스택(100)의 손상 또는 고장을 사전에 예방하고 필터부(500)의 정기적인 교체 주기에 따라 점검을 실시하거나 교체를 실시할 수 있어 유지 관리에 따른 안전성이 향상된다.
제2 센서(S2)는 열교환부(200) 또는 개질기(900)로 냉각수가 공급되기 이전 위치에 설치되어 있어 감지되는 전도도의 상태에 따라 상기 열교환부(200) 또는 개질기(900)로 공급되는 냉각수의 상태를 감지할 수 있다.
따라서 냉각수의 오염 상태에 따라 특정 구성으로 공급되는 냉각수의 이동을 안정적으로 차단하여 오염으로 인한 오작동을 사전에 예방하여 안정적인 발전을 도모할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 연료전지 장치의 제어방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 연료전지 장치의 제어방법은 스택의 작동 유무를 판단하는 제1 단계(ST100)와, 복수개로 구비된 냉각수 저장 탱크의 상태를 각각 감지하는 제2 단계(ST200)와, 상기 냉각수 저장 탱크 중의 어느 하나에 저장된 냉각수를 저온의 냉각수로 조절하는 제3 단계(ST300)와, 상기 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 필터부에 의해 필터링이 반복적으로 이루어지는 제4 단계(ST400)와, 상기 필터링된 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 승온 되도록 열교환을 실시하는 제5 단계(ST500) 및 상기 열교환된 냉각수를 상기 스택으로 공급하는 제6 단계(ST600)를 포함한다.
상기 제1 단계(ST100)는 스택의 온 또는 오프 상태를 판단하기 위한 것으로 온(On) 또는 오프(Off) 상태로 나눠 진다.
일 예로 온 상태일 경우 제2 단계(ST200)는 복수의 냉각수 저장 탱크의 수위를 감지하는 제1 체크 단계(ST210)와, 상기 복수의 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 온도를 감지하는 제2 체크 단계(ST220)와, 상기 복수의 냉각수 저장 탱크의 이온 전도도를 감지하는 제3 체크 단계(ST230)를 포함한다.
상기 제1 체크 단계(ST210)는 냉각수의 수위가 저수위일 경우 냉각수를 보충하는 냉각수 보충 단계(ST212)를 더 포함한다. 본 실시 예는 냉각수 저장 탱크가 1개로 구성되지 않고 복수개로 구성되어 있어 현재 냉각수 수위가 저수위 인지 정확하게 감지하는 것이 매우 중요하며 이를 사전에 감지하여 부족할 경우 보충하여 스택의 정상적인 작동을 항시 가능하게 할 수 있다.
만약 냉각수 수위가 저수위일 경우 응축수 또는 1차 처리수를 공급하여 부족한 냉각수를 보충해준 이후에 스택의 작동을 실시한다.
그리고 복수의 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 온도는 스택으로 공급되는 냉각수 저장 탱크의 온도와, 필터부로 공급되기 이전에 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 온도가 상당히 중요하므로 냉각수의 온도를 정확하게 감지하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
일 예로 스택으로 공급되는 냉각수의 온도가 설정 온도 보다 낮을 경우 스택의 전기 화학적 반응성이 낮아지게 되고, 상기 필터부로 공급되는 냉각수의 온도가 높을 경우 상기 필터부의 수명 단축과 효율 저하를 유발할 수 있어 냉각수에 대한 온도 감지는 스택으로 공급되기 이전에 이루어진다.
일 예로 냉각수의 이온 전도도는 스택의 효율 및 필터부의 효율과 직결되므로 정확히 감지하는 것이 바람직 하다.
냉각수의 이온 전도도는 필터부의 수명 유지에 있어 상당히 중요한데, 냉각수 저장 탱크의 경우 다량의 응축수가 유입되므로 상기 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 이온 전도도가 정확하게 확인될 경우 현재 연료전지 장치의 전도도는 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
본 실시 예는 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 수위와 온도와 함께 이온 전도도의 상태를 동시에 고려하여 스택의 안정적인 작동을 위한 정보로 활용함으로써 상기 스택의 효율 향상을 도모할 수 있다.
따라서 연료전지 장치가 작동되는 동안 냉각수의 이온 전도도로 인한 필터부의 오염을 방지할 수 있다.
상기 제3 체크 단계(ST230)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기준치로 설정된 이온 전도도 보다 상대적으로 높은 상태일 경우 상기 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수를 강제로 드레인 시킨 후에 새로운 냉각수를 공급받도록 제어된다.
따라서 이온 전도도가 높은 냉각수가 스택으로 공급될 확률이 감소되어 상기 스택의 안정적인 작동 및 효율 향상을 도모할 수 있다.
상기 제3 단계(ST300)는 필터부로 공급되는 냉각수 저장 탱크에 대한 냉각수의 온도를 소정의 온도로 하강하여 상기 필터부에 구비된 이온교환수지의 손상을 방지하기 위해 실시된다.
본 실시 예는 이를 위해 냉각수의 온도를 기 설정된 시간과 온도로 하강 시키는 제1 냉각수 온도 조절 단계(ST310)와, 상기 스택으로 긴급하게 냉각수를 공급해야 될 경우 상기 냉각수의 온도를 긴급으로 하강 시키는 제2 냉각수 온도 조절 단계(ST320)를 더 포함한다.
본 실시 예는 냉각수에 대한 온도를 저온 상태로 유지하기 위해 시간과 온도 조절이 소정의 시간 동안 이루어지고, 이온 전도도가 기 설정된 기준치 보다 미달일 경우에는 스택으로 미 공급된다.
냉각수 온도 조절(ST310)은 일 예로 열전소자를 통해 저온의 냉각수로 온도 하강이 이루어지며 전술한 다양한 실시 예를 통해 구현될 수 있다.
본 실시 예는 스택으로 긴급하게 냉각수를 공급해야 될 경우 냉각수 저장 탱크의 부피에 따른 냉각 시간을 고려하여 냉각수의 온도가 긴급으로 하강 되도록 제어 할 수 있다.
이 경우 냉각수는 최단 시간안에 저온 상태로 온도가 하강되어 필터부를 경유하여 열교환부에서 열교환을 통해 소정의 온도로 상승시킨 후에 스택으로 공급할 수 있어 시간 단축을 통한 발전 효율이 향상될 수 있다.
상기 제4 단계(ST400)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기 설정된 정상 이온 전도도 보다 높을 경우 상기 냉각수를 상기 냉각수 저장 탱크와 필터부 사이에서 소정의 시간 동안 순환 이동시켜 상기 냉각수에 대한 추가 순환을 실시하는 냉각수 순환 단계(ST410)를 더 포함한다.
냉각수 순환은 냉각수 저장 탱크와 필터부를 수 차례 시키도록 펌프가 작동되어 순환이 이루어질 경우 상기 냉각수의 이온 전도도가 하강 될 수 있다
따라서 냉각수의 이온 전도도가 높은 경우에도 스택으로 공급되는 공급 시기가 조절되어 상기 스택의 안정적인 작동을 도모할 수 있다.
상기 제5 단계(ST500)는 스택으로 공급되기 이전에 냉각수의 온도를 상승시키기 위해 열교환부와 열교환을 실시하는 것으로 이를 통해 스택으로 공급되는 냉각수의 온도 상태를 최적으로 유지시킬 수 있다.
상기 제6 단계(ST600)는 상기 스택으로 공급될 냉각수를 제외한 나머지 냉각수가 저장되는 냉각수 저장 단계(ST610)을 더 포함한다. 냉각수 저장은 스택에 필요한 냉각수만 별도의 냉각수 저장 탱크에 저장 되고 부족할 경우 추가 공급을 통해 보충될 수 있다.
상기 냉각수 저장 단계(ST610)는 상기 스택이 정지될 경우 상기 저장된 냉각수를 개질기로 공급하여 상기 개질기에 대한 퍼징을 실시할 수 있다. 또한 상기 개질기로 공급되는 냉각수는 스택으로 공급되는 냉각수와 별도의 냉각수 저장 탱크에 저장되므로 냉각수 부족 또는 오염 현상을 예방할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 스택
200 : 열교환부
210, 220 : 제1,2 열교환기
300 : 냉각수 온도 조절부
310 : 열전 변환부
320 : 제1 방열부
330 : 제2 방열부
400 : 제1 냉각수 저장 탱크
500 : 필터부
510, 520 : 제1,2 필터부
600 : 제2 냉각수 저장 탱크
700 : 제3 냉각수 저장 탱크
800 : 제어부
900 : 개질기

Claims (20)

  1. 적어도 1개 이상으로 구비된 스택(100);
    상기 스택(100)의 출구단에서 배출되는 냉각수와 열교환이 이루어지는 열교환부(200);
    상기 냉각수가 스택(100)으로 공급되기 이전에 냉각수 온도를 저온으로 하강 시키는 냉각수 온도 조절부(300)를 통해 저온의 냉각수로 온도를 하강 시키기 위해 구비되고, 상기 온도가 하강된 저온의 냉각수가 상기 열교환부(200)와 열교환이 이루어진 이후에 상기 스택(100)으로 공급되기 이전에 저장되도록 복수개의 물탱크로 이루어진 냉각수 저장 탱크 유닛;
    상기 냉각수 저장 탱크 유닛으로부터 공급된 냉각수를 필터링 한 후에 상기 열교환부(200)로 공급하기 위한 필터부(500); 및
    상기 냉각수 온도 조절부(300)로 인가되는 전원 상태와 상기 스택(100)으로 공급되는 냉각수량을 제어하기 위한 제어부(800)를 포함하고,
    상기 냉각수 저장 탱크 유닛은 상기 냉각수 온도 조절부(300)가 구비된 제1 냉각수 저장 탱크(400)와, 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에서 공급된 냉각수가 상기 열교환부(200)에서 열교환된 이후에 저장이 이루어지도록 구비된 제2 냉각수 저장 탱크(600)와, 상기 스택(100)으로 냉각수를 공급하기 위해 구비되고, 상기 스택(100)을 경유하여 소정의 온도로 열교환이 이루어진 열교환 냉각수와, 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)를 통해 유입된 냉각수가 함께 저장되는 제3 냉각수 저장 탱크(700)를 포함하는 연료전지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각수 온도 조절부(300)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측면에 구비된 열전 변환부(310);
    상기 열전 변환부(310)로부터 발생된 저온의 열 에너지를 전달받아 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 방열부(320);
    상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 외측에 설치되고, 상기 제1 방열부(320)와 상이한 온도로 방열이 이루어지는 제2 방열부(330)를 포함하는 연료전지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1,2 방열부(320, 330)는 판 형태 또는 핀 형태 중에서 선택되는 어느 하나의 형태로 이루어진 연료전지 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 방열부(320) 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 내측에 서로 마주보며 설치된 연료전지 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 열전 변환부(310)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)의 바닥면에 설치된 연료전지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 필터부(500)는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)에 저장된 냉각수에 포함된 이온을 필터링 하기 위한 제1 필터부(510);
    상기 제1 필터부(510)에서 필터링 되지 않은 이온을 추가로 필터링 하기 위한 제2 필터부(520)를 포함하고,
    상기 냉각수는 상기 제1 필터부(510)를 경유하여 정제된 냉각수만 상기 제2 필터부(520)로 이동되고, 미 정제된 냉각수는 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 재 이동되는 연료전지 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 냉각수 저장 탱크(700)에 저장된 냉각수를 상기 스택(100)으로 공급하기 위해 구비된 제1 펌프(P1);
    제1 냉각수 저장 탱크(400)로부터 냉각수를 공급받아 상기 제1 필터부(510)로 냉각수를 공급하기 위한 제2 펌프(P2)를 더 포함하는 연료전지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 열교환부(200)는 상기 스택(100)을 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제1 열교환기(210);
    상기 제1 열교환기(210)를 경유한 냉각수와 상기 필터부(500)를 경유한 냉각수와 열교환이 이루어지는 제2 열교환기(220)를 포함하는 연료전지 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 필터부(500)와 상기 열교환부(200) 사이에는 상기 제2 필터부(520)를 경유한 냉각수를 상기 열교환부(200)로 공급하기 위해 구비된 제1 밸브((V1);
    상기 제2 필터부(520)에서 미 정제된 냉각수가 상기 제1 냉각수 저장 탱크(400)로 이동 되도록 제2 밸브((V2)가 구비된 연료전지 장치
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수 중의 일부는 개질기(900)에 대한 냉각을 위해 사용되는 연료전지 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어부(800)는 상기 스택(100)이 작동 중지될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)에 저장된 냉각수가 상기 개질기(900)에 대한 냉각을 위해 모두 사용되도록 제어하고,
    상기 스택(100)이 다시 작동될 때 상기 제2 냉각수 저장 탱크(600)로 냉각수가 재 보충되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  13. 스택의 작동 유무를 판단하는 제1 단계(ST100);
    복수개로 구비된 냉각수 저장 탱크의 상태를 각각 감지하는 제2 단계(ST200);
    상기 냉각수 저장 탱크 중의 어느 하나에 저장된 냉각수를 저온의 냉각수로 조절하는 제3 단계(ST300);
    상기 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 필터부에 의해 필터링이 반복적으로 이루어지는 제4 단계(ST400);
    상기 필터링된 저온의 냉각수가 상기 스택으로 공급되기 이전에 승온 되도록 열교환을 실시하는 제5 단계(ST500); 및
    상기 열교환된 냉각수를 상기 스택으로 공급하는 제6 단계(ST600)를 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 단계(ST200)는 상기 복수의 냉각수 저장 탱크의 수위를 감지하는 제1 체크 단계(ST210);
    상기 복수의 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수의 온도를 감지하는 제2 체크 단계(ST220);
    상기 복수의 냉각수 저장 탱크의 이온 전도도를 감지하는 제3 체크 단계(ST230)를 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 체크 단계(ST210)는 냉각수의 수위가 저수위일 경우 냉각수를 보충하는 냉각수 보충 단계(ST212)를 더 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 체크 단계(ST230)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기준치로 설정된 이온 전도도 보다 상대적으로 높은 상태일 경우 상기 냉각수 저장 탱크에 저장된 냉각수를 강제로 드레인 시키는 연료전지 장치의 제어방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 단계(ST300)는 냉각수의 온도를 기 설정된 시간과 온도로 하강 시키는 제1 냉각수 온도 조절 단계(ST310);
    상기 스택으로 긴급하게 냉각수를 공급해야 될 경우 상기 냉각수의 온도를 긴급으로 하강 시키는 제2 냉각수 온도 조절 단계(ST320)를 더 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 제4 단계(ST400)는 상기 냉각수의 이온 전도도가 기 설정된 정상 이온 전도도 보다 높을 경우 상기 냉각수를 상기 냉각수 저장 탱크와 필터부 사이에서 소정의 시간 동안 순환 이동시켜 상기 냉각수에 대한 추가 순환을 실시하는 냉각수 순환 단계(ST410)를 더 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 제6 단계(ST600)는 상기 스택으로 공급될 냉각수를 제외한 나머지 냉각수가 저장되는 냉각수 저장 단계(ST610)을 더 포함하는 연료전지 장치의 제어방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 냉각수 저장 단계(ST610)는 상기 스택이 정지될 경우 상기 저장된 냉각수를 개질기로 공급하는 연료전지 장치의 제어방법.
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