KR102623413B1 - 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법으로서, 연료전지의 냉각시스템에 축열조 및 제어부의 제어를 받는 밸브를 추가하여, 연료전지의 냉각에 쓰이고 온도가 높아진 냉각수를 그대로 버리지 않고 축열조에 모아 연료전지가 설치된 시설의 온수로 사용하거나, 연료전지의 냉각수로 다시 한번 사용하여 재활용하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법{Fuel Cell Thermal Efficiency Integrated Package System and Methods for Fuel Cell Thermal Efficiency}
본 발명은 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법으로서, 연료전지의 냉각시스템에 축열조 및 제어부의 제어를 받는 밸브를 추가하여, 연료전지의 냉각에 쓰이고 온도가 높아진 냉각수를 그대로 버리지 않고 축열조에 모아 연료전지가 설치된 시설의 온수로 사용하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
연료전지의 냉각수란 연료전지 시스템 내에서 열을 제거하고 전지를 안정적으로 작동시키기 위해 사용되는 물 또는 다른 유체다. 연료전지는 화학 반응을 이용하여 연료(일반적으로 수소)를 산소와 반응시켜 전기 에너지를 생성하는 장치로, 이 과정에서 열이 발생한다. 이러한 열은 전지의 안정성과 효율성을 유지하기 위해 효과적으로 제거되어야 한다.
연료전지의 화학 반응은 열을 생성한다. 이러한 열은 전지 내부에서 높은 온도를 유발할 수 있으며, 이는 전지의 성능을 저하시키거나 손상시킬 수 있다. 냉각수는 이러한 열을 흡수하고 외부로 방출하여 전지가 적정 온도에서 작동하도록 유도하기 때문에 연료전지에 있어서는 필수적인 요소이다.
또한, 냉각수는 연료전지가 과열되는 것을 방지하여 안전한 운영을 보장한다. 안정적인 온도를 유지함으로써 전지의 수명과 성능을 향상시킬 수 있다.
연료전지에는 다양한 냉각 시스템을 사용할 수 있다. 냉각수를 이용한 수냉, 공기를 이용한 공냉, 히트파이프를 이용하는 방식, 기름을 이용하는 유냉 등 다양한 방법을 통해 연료전지를 냉각 할 수 있다.
물은 공기, 기름과 같은 물질보다 상대적으로 높은 비열을 갖는 물질로써, 다른 냉각제에 비해 매우 효율적인 냉각이 가능하며, 일상생활 어디에서든 찾아볼 수 있는, 높은 접근성을 가진 물질이기 때문에 연료전지의 냉각방식으로는 물, 즉 냉각수를 이용한 수냉이 각광받고 있다.
하지만, 오히려 비싸기 때문에 재활용을 하는 구조를 갖는 유냉, 히트파이프 방식이나, 무한정으로 순환하는 공기를 사용하는 공냉에 비해서 냉각수를 사용하는 수냉은 냉각에 사용된 냉각수가 그대로 버려진다는 단점을 갖고 있다. 특히, 연료전지의 뜨거운 열에너지를 흡수하여 온도가 높아진 냉각수를 그대로 버리는 것은 환경을 오염시키는 원인으로 작용할 수 도 있으며, 뜨거워진 냉각수는 그 자체로 훌륭한 에너지 자원이기 때문에 이를 그대로 방출하는 것은 막대한 에너지 자원을 낭비하는 일이다.
한편, 국내공개특허 제10-2022-0010079호는, 연료전지 시스템의 냉각수 레벨 추정 및 운전 제어 방법으로써, 스택 전류에 따른 냉각수 입구 및 출구 간의 온도차이를 이용하여 냉각수 레벨 상태를 추정 판단하고, 냉각수 부족한 경우로 판정되면 차실 내의 클러스터를 통하여 운전자에게 인지시킴과 함께 연료전지 시스템의 출력을 냉각수의 부족정도에 맞게 제한하는 제어가 이루어지도록 함으로써, 운전자에게 안정적인 주행 만족감을 제공하는 동시에 연료전지 시스템을 효율적으로 보호할 수 있는 연료전지 시스템의 냉각수 레벨 추정 및 운전 제어 방법을 제공하는 발명으로써, 냉각수의 온도와 수위를 실시간으로 감지하여 연료전지의 냉각효율을 최대화하고 있으나, 냉각에 쓰이고 남은 냉각수를 저장하여 재활용하는 방안에 대해서는 기재하고 있지 않다.
따라서, 연료전지에 사용되는 냉각수를 시설 내의 온수로 사용하거나, 연료전지의 냉각수로 다시 사용하여 에너지 및 수자원을 아끼는 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법에 대한 개발필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법으로서, 연료전지의 냉각시스템에 축열조 및 제어부의 제어를 받는 밸브를 추가하여, 연료전지의 냉각에 쓰이고 온도가 높아진 냉각수를 그대로 버리지 않고 축열조에 모아 연료전지가 설치된 시설의 온수로 사용하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템으로써, 복수의 연료전지; 상기 복수의 연료전지 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관; 상기 연료전지 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관; 상기 냉각수유입배관과 연결되어, 상기 연료전지의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조; 상기 축열조 내부에 배치되고, 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서; 복수의 상기 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서; 복수의 상기 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 연료전지에서 냉각에 사용되고 축열조로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브; 상기 축열조로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관; 및 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1밸브의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은, 상기 냉각수배출배관에 배치되고, 상기 축열조에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 제2밸브; 및 상기 냉각수배출배관을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 제2온도센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 레벨센서로부터 수신된 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브를 제어하여 축열조 내부의 냉각수를 방류할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은, 복수의 연료전지 각각에 상기 축열조에서 배출되어 냉각수배출배관을 통과한 냉각수를 공급하는 복수의 재유입배관; 상기 복수의 재유입배관 각각에 배치되고, 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제3밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2온도센서로부터 수신 받은 냉각수의 제2온도와 상기 복수의 연료전지 각각의 작동 환경에 따라 유동적으로 설정되는 냉각수기준온도 각각을 비교하여, 해당 연료전지의 냉각수기준온도가 상기 제2온도보다 높은 연료전지와 연결된 특정 제3밸브를 개방하여 상기 축열조 내부의 냉각수를 상기 연료전지의 냉각에 재사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 레벨센서로부터 수신된 상기 축열조 내부의 냉각수의 수위가 기설정된 최소수위 미만인 경우, 상기 목표온도를 하락시켜 상기 제1밸브의 유입개도를 증가시키고, 상기 축열조 내부로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시켜 수위를 최소수위 이상으로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은, 상기 복수의 냉각수공급배관 각각에 배치되고, 냉각수의 공급을 조절하는 복수의 유입밸브;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 연료전지 중 가동하지 않는 연료전지와 연결된 해당 유입밸브를 폐쇄하여 가동하지 않는 연료전지의 냉각수 유입을 차단할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템에 의한 연료전지 열효율화 방법으로써, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은, 복수의 연료전지; 상기 복수의 연료전지 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관; 상기 연료전지 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관; 상기 복수의 냉각수유입배관과 연결되어, 상기 연료전지의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조; 상기 축열조 내부에 배치되고, 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서; 상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서; 상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 연료전지에서 냉각에 사용되고 축열조로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브; 상기 축열조로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관; 및 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1온도센서로부터 현재 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 수신하는 제1온도수신단계; 상기 제1온도수신단계에서 수신한 복수의 제1온도와 기설정된 목표온도를 각각 비교하는 온도판단단계; 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 높은 경우, 해당하는 제1밸브의 개도를 높이고, 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 낮은 경우, 해당하는 제1밸브의 개도를 낮추는 온도제어단계; 및 상기 축열조에 저장된 냉각수를 배출하여 활용하는 냉각수배출단계;를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료전지를 냉각 후 상대적으로 고온이 된 냉각수를 시설의 온수로 공급하여 기존 온수를 사용하는데 소모되던 에너지를 절약하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료전지를 냉각 후 상대적으로 고온이지만, 여전히 연료전지를 냉각하기에 충분히 온도가 낮은 냉각수를 다시한번 연료전지 냉각에 사용함으로써, 방류되는 냉각수의 양을 절약해 냉각수를 절약하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 축열조 내부의 레벨센서에서 축열조 내부의 냉각수 수위를 검출하고, 냉각수 수위가 일정수위를 초과하는 경우 냉각수를 강제로 방류하여 축열조 내부의 수위를 일정하게 유지하고, 축열조 내부의 냉각수가 다시 연료전지로 역류하는 현상을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 축열조 내부의 레벨센서에서 축열조 내부의 냉각수 수위를 검출하고, 냉각수 수위가 일정수위 미만인 경우, 기준온도를 낮춰줌으로써 제1밸브의 개도를 확장시켜 냉각수 유입량을 증가시켜 축열조 내부의 냉각수 수위를 일정하게 유지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1밸브의 유입개도를 변화시켜줌으로써 냉각수와 연료전지가 열교환하는 시간을 조절하여 축열조에 유입되는 냉각수의 온도를 제어하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 연료전지의 냉각 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조, 제3밸브 및 연료전지의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템의 관계도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 열효율화 방법을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 연료전지(1000)의 냉각 시스템을 개략적으로 도시한다.
종래의 경우, 상기 연료전지(1000)에 사용되는 수냉방식의 냉각 시스템의 구성은 상기 연료전지(1000) 및 냉각수공급을 위한 배관, 냉각수 배출을 위한 배관으로 매우 간단했다.
배관을 통해 유입된 냉각수가 상기 연료전지(1000)의 냉각용 배관을 따라 순환하면서 상기 연료전지(1000)와 열교환하며 상기 연료전지(1000)의 과열을 방지하고, 다시 냉각수 배출을 위해 마련된 배관을 따라 밖으로 배출되는 방식이었다.
이때, 상기 연료전지(1000)와 열교환을 한 냉각수는 많은 열에너지를 흡수하며 상기 연료전지(1000)로 유입되기 전의 온도보다 상대적으로 훨씬 높은 온도를 갖는다. 이때의 온도는 상기 연료전지(1000)의 작동 환경 및 배관의 설계에 따라 유동적이지만, 대체로 40 내지 80˚C의 온도가 된다.
종래의 상기 연료전지(1000) 냉각 시스템의 경우, 이렇게 사용된 냉각수를 그대로 하수관 등을 통하여 배출하였다. 일반적으로 40 내지 80˚C의 물은 생활시설이나 주거시설의 하수에 버렸을 때 큰 문제가 발생하지 않는 온도지만, 냉각수를 버리는 것 자체가 일종의 낭비이고, 무엇보다 고온의 물은 그 자체로 훌륭한 자원이므로, 이를 무분별하게 버리는 것은 자원을 낭비하고 연료전지의 열효율을 떨어트리는 것이다.
본 발명은 이와 같은 기존 상기 연료전지(1000)의 냉각 시스템의 단점을 해결하기 위하여 버려지는 고온의 냉각수를 재활용할 수 있는 시스템을 개시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)으로써, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서(3110); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관(3000.2); 및 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지(1000)와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조(2000)에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 냉각수배출배관(3000.2)에 배치되고, 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 제2밸브(3200); 및 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 제2온도센서(3210);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 레벨센서(2100)로부터 수신된 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브(3200)를 제어하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 방류할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 복수의 냉각수공급배관(3000.4) 각각에 배치되고, 냉각수의 공급을 조절하는 복수의 유입밸브(1100);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 복수의 연료전지(1000) 중 가동하지 않는 상기 연료전지(1000)와 연결된 해당 유입밸브(1100)를 폐쇄하여 가동하지 않는 상기 연료전지(1000)의 냉각수 유입을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지(1000)는, 냉각수가 상기 연료전지(1000)로 유입될때 통과하는 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000)를 냉각하고 유출된 냉각수가 상기 축열조(2000)로 유입될 때 통과하는 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수가 유출될 때 통과하는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 유출배관을 통과한 냉각수가 다시 상기 연료전지(1000)로 재유입될 때 통과하는 재유입배관(3000.3);을 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 냉각수배출배관(3000.2)은, 유출되는 냉각수의 온도를 검출하는 상기 제2온도센서(3210) 및 유출되는 냉각수의 양을 검출하는 유량계(3220)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 냉각배관은 상기 연료전지(1000) 내부로 냉각수를 공급하는 배관이고, 냉각수를 공급하기위한 냉각수펌프와 연결될 수 있다. 냉각수는 냉각배관을 통해 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각용 유로를 타고 순환하며 상기 연료전지(1000)의 발열을 흡수함으로써 상기 연료전지(1000)의 온도를 낮춰 안정성과 효율성을 높인다. 이 과정에서 상기 연료전지(1000)의 발열을 흡수한 냉각수는, 유입당시의 온도보다 높은 온도를 갖게 된다. 이때 냉각수의 온도는 상기 제1밸브(3100)의 유입개도에 따라 달라질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도가 상승하면, 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수의 배출 속도가 상승하고, 상기 연료전지(1000)를 순환하는 냉각수의 유속도 빨라지며 상기 연료전지(1000)의 열을 흡수하는 시간이 짧아지게 되고, 상승하는 온도 또한 낮아지게 된다.
반면에, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도가 하락하면, 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수의 배출속도가 하락하고, 상기 연료전지(1000)를 순환하는 냉각수의 유속도 느려지며 상기 연료전지(1000)의 열을 흡수하는 시간이 길어지게 되고, 상승하는 온도 또한 높아지게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유입개도는, 상기 냉각수유입배관(3000.1)의 상기 제1밸브(3100)의 개방정도를 의미할 수 있다. 구체적으로, 유입개도가 상승한다는 의미는 밸브가 열리고 있으며 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과하는 유체의 유량이 증가할 수 있다는 의미이고, 유입개도가 하락한다는 의미는 밸브가 닫히고 있으며 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과하는 유체의 유랑이 감소할 수 있다는 의미이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 제1밸브를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 유입개도는 상기 제어부(4000)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수는 바람직하게는 시수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수를 그대로 배출하지 않고, 상기 축열조(2000)에 저장해두었다가 상기 연료전지(1000)가 설치된 시설의 온수로 사용하거나, 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용하여 시설의 열효율성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2밸브(3200)는, 시설 내의 온수 설비와 연동하여 사용자가 시설내에서 온수를 사용하는 경우 개방되어 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수를 사용자가 온수로 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 온수저장탱크(미도시)를 더 포함하고, 상기 축열조(2000)에서 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통해 배출된 고온의 냉각수가 상기 온수저장탱크(미도시)에 저장되고, 상기 온수저장탱크는 시설 내의 온수시스템과 연결되어 시설 내의 사용자가 온수를 사용하려할 때 온수저장탱크에 저장된 냉각수가 온수로써 사용자에게 제공되는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시설은, 본 발명의 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)이 설치된 건축물, 공간을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 축열조(2000), 제3밸브(3300) 및 상기 연료전지(1000)의 구성을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)으로써, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 상기 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 상기 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 상기 제1온도센서(3110); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 상기 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지(1000)와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조(2000)에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 냉각수배출배관(3000.2)에 배치되고, 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 상기 제2밸브(3200); 및 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 상기 제2온도센서(3210);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 레벨센서(2100)로부터 수신된 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브(3200)를 제어하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 방류할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 상기 축열조(2000)에서 배출되고 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과한 냉각수를 공급하는 복수의 재유입배관(3000.3); 상기 복수의 재유입배관(3000.3) 각각에 배치되고, 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제3밸브(3300);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제2온도센서(3210)로부터 수신 받은 냉각수의 제2온도와 상기 복수의 연료전지(1000) 각각의 작동 환경에 따라 유동적으로 설정되는 냉각수기준온도 각각을 비교하여, 해당 연료전지(1000)의 냉각수기준온도가 상기 제2온도보다 높은 상기 연료전지(1000)와 연결된 특정 제3밸브(3300)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 상기 연료전지(1000)의 냉각에 재사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 상기 레벨센서(2100)로부터 수신된 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수의 수위가 기설정된 최소수위 미만인 경우, 상기 목표온도를 하락시켜 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 증가시키고, 상기 축열조(2000) 내부로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시켜 수위를 최소수위 이상으로 유지할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 축열조(2000)에 저장된 고온의 냉각수를 다른 곳에 활용할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료전지(1000)가 설치된 시설의 온수로 공급할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은 일반적으로 상기 연료전지(1000)가 설치되고, 온수의 사용량이 많지 않은 근생시설, 노인정 등에 사용될 수 있다.
일반적인 아파트단지와 같은 주거시설은 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 양과 비교하여 사용되는 온수의 양이 많기 때문에 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)만으로 시설 전체의 온수 사용량을 감당할 수 없으나, 근생시설, 노인정 등과 같이 온수 사용량이 제한적인 시설에는 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수만으로 시설 전체의 온수 사용량을 만족시킬 수 있기 때문에, 이러한 시설들에 있어서 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은 시설 전체의 열효율 상승효과를 발휘할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 축열조(2000) 내부 냉각수의 유입 속도는, 연료전지 1개당 바람직하게는 1시간 당 40 내지 80L일 수 있다.
또한, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 있어서, 75 내지 85˚C의 고온의 냉각수도 상기 연료전지(1000)의 발전효율과 안정성을 유지시키는데 충분한 냉각효과를 발휘할 수 있기 때문에, 바람직하게는 40 내지 80˚C인 상기 축열조(2000) 내부 냉각수는 상기 연료전지(1000)를 냉각할 수 있다.
도 3은 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용하기 위한 배관의 설계도를 계략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 각각의 상기 연료전지(1000)가 작동하는 환경에 따라 기설정되는 냉각수기준온도 및 상기 축열조(2000) 내부에서 배출되는 냉각수의 온도인 제2온도를 비교하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수가 각각의 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 쓰이기에 충분히 낮은 온도를 가지고 있다고 판단되는 경우, 해당 연료전지(1000)의 상기 제3밸브(3300)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부 냉각수를 상기 재유입배관(3000.3)을 통해 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 사용하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수는, 상기 축열조(2000)에 유입되고, 상기 제2밸브(3200)가 개방되면 상기 축열조(2000)에서 유출된다. 이때 유출된 냉각수는 시설의 온수, 난방 등에 사용될 수 있고, 혹은 상기 제어부(4000)에 의해 개방된 상기 제3밸브(3300)가 배치된 상기 재유입배관(3000.3)을 통해 특정 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수기준온도는, 상기 연료전지(1000)가 설치된 장소의 환기상태, 습도, 현재기온, 상기 연료전지(1000)의 발전량, 상기 연료전지(1000)의 무게 및 부피, 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수순환배관의 설계 중 1개 이상의 요소에 영향을 받아 유동적으로 변할 수 있다.
보다 바람직하게는, 냉각수기준온도는 50 내지 70˚C일 수 있다.
바람직하게는, 제2온도는 40 내지 80˚C 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 도3에 도시된 복수의 연료전지는 각각 제1연료전지(1000.1), 제2연료전지(1000.2) 및 제3연료전지(1000.3)를 의미할 수 있다.
예를들어, 제2온도가 60˚C고, 제1연료전지(1000.1)의 냉각수기준온도가 65도, 제2연료전지(1000.2)의 냉각수기준온도가 55도, 제3연료전지(1000.3)의 냉각수기준온도가 59도 인 경우, 상기 제어부(4000)는 제2연료전지(1000.2)의 상기 제3밸브(3300)와 제3연료전지(1000.3)의 상기 제3밸브(3300)를 개방하고, 제1연료전지(1000.1)의 상기 제3밸브(3300)는 폐쇄하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 제2연료전지(1000.2) 및 제3연료전지(1000.3)의 상기 재유입배관(3000.3)으로 유입시켜 제2연료전지(1000.2) 및 제3연료전지(1000.3)를 냉각하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)의 관계도를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)으로써, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 상기 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 상기 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 상기 제1온도센서(3110); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 상기 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지(1000)와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조(2000)에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 냉각수배출배관(3000.2)에 배치되고, 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 상기 제2밸브(3200); 및 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 상기 제2온도센서(3210);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 레벨센서(2100)로부터 수신된 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브(3200)를 제어하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 방류할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 상기 축열조(2000)에서 배출되고 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과한 냉각수를 공급하는 복수의 재유입배관(3000.3); 상기 복수의 재유입배관(3000.3) 각각에 배치되고, 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제3밸브(3300);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제2온도센서(3210)로부터 수신 받은 냉각수의 제2온도와 상기 복수의 연료전지(1000) 각각의 작동 환경에 따라 유동적으로 설정되는 냉각수기준온도 각각을 비교하여, 해당 연료전지(1000)의 냉각수기준온도가 상기 제2온도보다 높은 상기 연료전지(1000)와 연결된 특정 제3밸브(3300)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 상기 연료전지(1000)의 냉각에 재사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)에 의한 상기 연료전지 열효율화 방법으로써, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 상기 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 상기 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 상기 제1온도센서(3110); 상기 복수의 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 상기 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1온도센서(3110)로부터 현재 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 수신하는 제1온도수신단계(S100); 상기 복수의 제1온도와 기설정된 목표온도를 비교하는 온도판단단계(S200); 상기 제1온도가 목표온도보다 높은 경우, 해당하는 상기 제1밸브(3100)의 개도를 높이고, 상기 제1온도가 목표온도보다 낮은 경우, 해당하는 상기 제1밸브(3100)의 개도를 낮추는 온도제어단계(S300); 및 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수를 배출하여 활용하는 냉각수배출단계(S400);를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 제어부(4000), 상기 제1온도센서(3110), 상기 제2온도센서(3210), 상기 제1밸브(3100), 상기 제2밸브(3200), 상기 제3밸브(3300), 상기 레벨센서(2100) 및 상기 연료전지(1000)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 상기 연료전지(1000)를 제어하는 PC; 상기 제1온도센서(3110), 상기 제2온도센서(3210), 상기 제1밸브(3100), 상기 제2밸브(3200), 상기 제3밸브(3300) 및 상기 레벨센서(2100)를 제어하는 DDC를 포함할 수 있다.
상기 제어부(4000)의 PC는 상기 연료전지(1000)를 제어하고, 상기 연료전지(1000)의 동작 상태에 따른 상기 연료전지(1000)의 냉각수기준온도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부의 비상상황에 의해 상기 제어부(4000)와 외부의 통신이 단절되어도 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은 ddc에 의해 자동적으로 작동되어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 복수의 상기 제1온도센서(3110)로부터 복수의 제1온도를 수신받는 단계(S100), 수신받은 복수의 제1온도를 목표온도와 비교하여 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 얼마나 개방해야하는지 판단하는 단계(S200), 상기 S200단계에서 판단한 내용에 기초하여 상기 제1밸브(3100)를 제어하고 유입개도를 조절하는 단계(S300)을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 그 후 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수를 방출하는 단계(S400)을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 S400단계는, 상기 축열조(2000) 내부에 배치된 상기 레벨센서(2100)로부터 상기 축열조(2000)의 수위정보를 수신하는 단계(S410), 상기 S410단계에서 수신한 현재 수위와 기설정된 한계수위 및 최소수위를 비교하는 단계(S420), 현재수위가 한계수위 초과 시, 상기 제2밸브(3200)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부 수위를 안정적으로 유지하는 단계(S430) 혹은, 최소수위 미달 시 목표온도를 낮추고 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 높이고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시켜 상기 축열조(2000) 내부 수위를 증가시키는 단계(S440)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 S400단계는, 상기 제2온도센서(3210)로부터 상기 축열조(2000)에서 방출되는 냉각수의 온도인 제2온도를 수신하는 단계(S450), 복수의 상기 연료전지(1000) 각각의 환경에 따라 복수의 냉각수기준온도를 산출하고, 각각의 냉각수기준온도를 제2온도와 비교하는 단계(S460), 상기 냉각수기준온도가 제2온도보다 높은 해당 연료전지(1000)와 연결된 재유입배관(3000.3)의 특정 제3밸브(3300)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내에서 방출되는 냉각수를 해당 연료전지(1000)의 냉각수로 다시 활용하는 단계(S470)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 복수의 냉각수기준온도와 제2온도의 차이를 각각 계산하고, 냉각수기준온도와 제2온도의 차이가 작을수록, 해당 연료전지(1000)와 연결된 제1밸브(3100)의 유입개도를 증가시켜 상기 해당 연료전지(1000)의 냉각효율을 상승시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 냉각수기준온도와 제2온도를 비교하는 단계(S450); 냉각수기준온도가 제2온도보다 높을때, 냉각수기준온도와 제2온도의 차이값을 구하는 단계; 상기 차이값이 0에 가까울수록 해당 냉각수기준온도에 해당하는 연료전지와 연결된 제1밸브의 유입개도를 증가시키는 단계;를 더 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 방법을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)에 의한 상기 연료전지 열효율화 방법으로써, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 상기 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 상기 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 상기 제1온도센서(3110); 상기 복수의 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 상기 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1온도센서(3110)로부터 현재 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 수신하는 제1온도수신단계(S100); 상기 복수의 제1온도와 기설정된 목표온도를 비교하는 온도판단단계(S200); 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 높은 경우, 해당하는 제1밸브(3100)의 개도를 높이고, 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 낮은 경우, 해당하는 제1밸브(3100)의 개도를 낮추는 온도제어단계(S300); 및 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수를 배출하여 활용하는 냉각수배출단계(S400);를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1온도는, 냉각수가 상기 냉각수공급배관(3000.4)을 통해 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수 유로를 따라 상기 연료전지(1000)와 열교환을 하고, 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과할 때 냉각수의 온도를 의미한다.
한편, 냉각수배출단계(S400)에서 냉각수는, 상기 축열조(2000)의 수위조절을 위해 방류되고, 시설내의 온수설비에 사용되고, 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 재활용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계(S400)의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)에 의한 상기 연료전지 열효율화 방법으로써, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 상기 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 상기 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 상기 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 상기 제1온도센서(3110); 상기 복수의 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 상기 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2); 및 상기 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1온도센서(3110)로부터 현재 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 수신하는 제1온도수신단계(S100); 상기 복수의 제1온도와 기설정된 목표온도를 비교하는 온도판단단계(S200); 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 높은 경우, 해당하는 제1밸브(3100)의 개도를 높이고, 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 낮은 경우, 해당하는 제1밸브(3100)의 개도를 낮추는 온도제어단계(S300); 및 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수를 배출하여 활용하는 냉각수배출단계(S400);를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계(S400)는, 상기 제어부(4000)가 상기 축열조(2000) 내부 상기 레벨센서(2100)로부터 수위정보를 수신하는단계(S410); 상기 제어부(4000)가 상기 S410단계에서 수신한 상기 축열조(2000)의 수위정보와 한계수위, 상기 축열조(2000)의 수위정보와 최소수위를 비교하는 단계(S420); 상기 S430단계에서 현재 상기 축열조(2000)의 수위가 한계수위를 초과한 경우, 상기 제2밸브(3200)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부 냉각수를 배출하여 현재수위를 한계수위 이하로 낮추는 단계(S430);을 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 축열조(2000)가 배출되는 상기 냉각수배출배관(3000.2)은, 상기 유량계(3220)를 더 포함하고, 상기 유량계(3220)는 상기 축열조(2000)에서 배출되는 냉각수의 양을 측정하여 상기 제어부(4000)에 송신할 수 있다.
한편, 상기 S430단계에서 배출된 냉각수는, 후술할 단계를 거쳐 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용되거나, 별도의 온수저장탱크(미도시)에 저장될 수 있고, 시설 내의 온수시설을 사용하는 사용자에게 직접적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시설 내에서 온수가 사용되지 않고, 제2온도가 모든 상기 연료전지(1000)의 냉각수기준온도보다 높은 경우, 상기 축열조(2000) 내에 저장된 냉각수는 상하수시설을 통해 바로 방류될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계는, 상기 제어부(4000)가 상기 축열조(2000) 내부 상기 레벨센서(2100)로부터 수위정보를 수신하는단계(S410); 상기 제어부(4000)가 상기 S410단계에서 수신한 상기 축열조(2000)의 수위정보와 한계수위, 상기 축열조(2000)의 수위정보와 최소수위를 비교하는 단계(S420); 현재 상기 축열조(2000) 내부의 수위가 기설정된 최소수위 미만인 경우, 목표온도를 낮추고, 상기 제1밸브(3100)의 개도를 상승시켜 상기 축열조(2000) 내부에 유입되는 냉각수의 유입량을 증가시킴으로써 상기 축열조(2000) 내부의 수위를 최소수위 이상이 되도록 하는 단계(S440)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 S440단계는, 상기 제어부(4000)에서 기설정된 목표온도를 하락시키는 단계; 상기 제어부(4000)에서 하락한 목표온도와 상응하도록 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 증가시켜 상기 냉각수유입배관(3000.1)의 유량을 증가시키는 단계;를 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 S440단계는, 목표온도는 변경하지 않고, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도만을 증가시켜 상기 냉각수유입배관(3000.1)의 유량을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 상기 축열조(2000) 내부의 수위가 최소수위 미만인 경우, 상기 제2밸브(3200)를 폐쇄하는 단계;를 더 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 축열조(2000) 내부 수위가 최소수위 미만인 경우, 복수의 제1온도 각각과 목표온도를 비교하여, 제1온도와 목표온도의 차이값이 작을수록, 온도제어단계(S300)에서 상기 제1밸브(3100)의 개도를 높일 때, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 추가로 더 높이는 단계를 수행 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계(S400)의 세부단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수배출단계(S400)는, 상기 축열조(2000)에서 배출되는 냉각수의 온도인 제2온도를 수신하는단계(S450); 복수의 상기 연료전지(1000) 각각에 대하여 기설정된 냉각수기준온도와 상기 제2온도를 비교하는 단계(S460); 및 상기 냉각수기준온도가 제2온도보다 높은 상기 연료전지(1000)와 연결된 상기 제3밸브(3300)를 개방하여, 상기 축열조(2000)에서 배출된 냉각수를 해당 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용하는 단계(S470);을 포함 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(4000)는, 상기 제2밸브(3200)를 개방하고 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수를 방출하는 단계를 수행할 때, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수를 시설의 온수로 사용하지 않는 경우, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수를 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 재사용하는 방법을 수행할 수 있다.
일반적인 경우, 상기 연료전지(1000)의 냉각하고 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과하는 냉각수의 온도인 제1온도는 바람직하게는 40 내지 80˚C이고, 제1온도는 목표온도에 따라 더욱 상세하게는 50 내지 60˚C이다.
한편, 상기 연료전지(1000)는 수십 내지 수백˚C의 고열을 발생하는데, 이러한 상기 연료전지(1000)를 안정적으로 유지시키기 위한 냉각수는 최대 온도는 70 내지 90˚C이고 바람직하게는 80˚C이다.
즉, 80˚C의 시수를 상기 연료전지(1000)의 냉각수로 사용하여도 충분한 냉각효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수기준온도는, 상기 연료전지(1000)의 작동환경, 즉, 생산되는 목표전력량, 설치된 공간의 습도, 기온, 밀폐여부, 환기 정도에 상응하고, 상기 연료전지(1000)의 설계, 즉, 열교환유로의 설계, 상기 연료전지(1000)의 연료, 상기 연료전지(1000)의 생산 효율, 상기 연료전지(1000)의 발열량, 상기 연료전지(1000)의 방열량에 상응하여 상기 제어부(4000)의 판단에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수기준온도는, 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1) 설치 시에 설치자의 판단에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각수기준온도는 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)의 관리자에 의해 임의로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바람직한 냉각수기준온도는 50 내지 70˚C일 수 있다.
예를들면, 제2온도가 55˚C이고, 냉각수기준온도가 65˚C로 기설정된 상기 연료전지(1000)에 대하여, 상기 제어부(4000)는 냉각수배출단계(S400)에서 상기 제2밸브(3200) 및 해당 연료전지(1000)의 상기 제3밸브(3300)를 개방하고, 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 상기 재유입배관(3000.3)을 통해 해당 연료전지(1000)를 냉각하는 냉각수의 유로에 재유입 시킬 수 있다.
반면에, 제2온도가 65˚C이고, 냉각수기준온도가 60˚C로 기설정된 상기 연료전지(1000)에 대하여, 상기 제어부(4000)는 냉각수배출단계에서 해당하는 상기 연료전지(1000)의 상기 제3밸브(3300)를 개방하지 않고, 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 다른 배관을 통해 방출할 수 있다.
한편 시수란 공급수, 즉, 냉각수로 사용되는 물을 의미하고, 수돗물, 정수된 물, 상수, 하수 중 1개 이상을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)으로써, 복수의 상기 연료전지(1000); 상기 복수의 연료전지(1000) 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관(3000.4); 상기 연료전지(1000) 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관(3000.1); 상기 냉각수유입배관(3000.1)과 연결되어, 상기 연료전지(1000)의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조(2000); 상기 축열조(2000) 내부에 배치되고, 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서(2100); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서(3110); 복수의 상기 냉각수유입배관(3000.1)에 각각 배치되어, 상기 연료전지(1000)에서 냉각에 사용되고 상기 축열조(2000)로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브(3100); 상기 축열조(2000)로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관(3000.2); 및 제어부(4000);를 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지(1000)와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조(2000)에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 냉각수배출배관(3000.2)에 배치되고, 상기 축열조(2000)에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 제2밸브(3200); 및 상기 냉각수배출배관(3000.2)을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 제2온도센서(3210);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 레벨센서(2100)로부터 수신된 상기 축열조(2000) 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브(3200)를 제어하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 방류할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템(1)은, 상기 복수의 냉각수공급배관(3000.4) 각각에 배치되고, 냉각수의 공급을 조절하는 복수의 유입밸브(1100);를 더 포함하고, 상기 제어부(4000)는, 상기 복수의 연료전지(1000) 중 가동하지 않는 상기 연료전지(1000)와 연결된 해당 유입밸브(1100)를 폐쇄하여 가동하지 않는 상기 연료전지(1000)의 냉각수 유입을 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 냉각수배출배관(3000.2)은, 유출되는 냉각수의 온도를 검출하는 상기 제2온도센서(3210) 및 유출되는 냉각수의 양을 검출하는 유량계(3220)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 냉각배관은 상기 연료전지(1000) 내부로 냉각수를 공급하는 배관이고, 냉각수를 공급하기위한 냉각수펌프와 연결될 수 있다. 냉각수는 냉각배관을 통해 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각용 유로를 타고 순환하며 상기 연료전지(1000)의 발열을 흡수함으로써 상기 연료전지(1000)의 온도를 낮춰 안정성과 효율성을 높인다. 이 과정에서 상기 연료전지(1000)의 발열을 흡수한 냉각수는, 유입당시의 온도보다 높은 온도를 갖게 된다. 이때 냉각수의 온도는 상기 제1밸브(3100)의 유입개도에 따라 달라질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도가 상승하면, 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수의 배출 속도가 상승하고, 상기 연료전지(1000)를 순환하는 냉각수의 유속도 빨라지며 상기 연료전지(1000)의 열을 흡수하는 시간이 짧아지게 되고, 상승하는 온도 또한 낮아지게 된다.
반면에, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도가 하락하면, 상기 연료전지(1000) 내부의 냉각수의 배출속도가 하락하고, 상기 연료전지(1000)를 순환하는 냉각수의 유속도 느려지며 상기 연료전지(1000)의 열을 흡수하는 시간이 길어지게 되고, 상승하는 온도 또한 높아지게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유입개도는, 상기 냉각수유입배관(3000.1)의 상기 제1밸브(3100)의 개방정도를 의미할 수 있다. 구체적으로, 유입개도가 상승한다는 의미는 밸브가 열리고 있으며 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과하는 유체의 유량이 증가할 수 있다는 의미이고, 유입개도가 하락한다는 의미는 밸브가 닫히고 있으며 상기 냉각수유입배관(3000.1)을 통과하는 유체의 유랑이 감소할 수 있다는 의미이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부는, 상기 제1밸브를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 유입개도는 상기 제어부(4000)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수는 바람직하게는 시수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지(1000)를 냉각 후 상대적으로 고온이 된 냉각수를 시설의 온수로 공급하여 기존 온수를 사용하는데 소모되던 에너지를 절약하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지(1000)를 냉각 후 상대적으로 고온이지만, 여전히 상기 연료전지(1000)를 냉각하기에 충분히 온도가 낮은 냉각수를 다시한번 상기 연료전지(1000) 냉각에 사용함으로써, 방류되는 냉각수의 양을 절약해 냉각수를 절약하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 축열조(2000) 내부의 상기 레벨센서(2100)에서 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수 수위를 검출하고, 냉각수 수위가 일정수위를 초과하는 경우 냉각수를 강제로 방류하여 상기 축열조(2000) 내부의 수위를 일정하게 유지하고, 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수가 다시 상기 연료전지(1000)로 역류하는 현상을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 축열조(2000) 내부의 상기 레벨센서(2100)에서 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수 수위를 검출하고, 냉각수 수위가 일정수위 미만인 경우, 기준온도를 낮춰줌으로써 상기 제1밸브(3100)의 개도를 확장 시켜 냉각수 유입량을 증가시켜 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수 수위를 일정하게 유지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1밸브(3100)의 유입개도를 변화시켜줌으로써 냉각수와 상기 연료전지(1000)가 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조(2000)에 유입되는 냉각수의 온도를 제어하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지(1000)의 작동 환경에 따라 냉각수의 냉각효과가 있는 온도의 한계온도인 냉각수기준온도와 상기 축열조(2000)에서 유출되는 냉각수의 제2온도를 비교하여 냉각수기준온도가 냉각수의 제2온도보다 높은 상기 연료전지(1000)에 대해 상기 제3밸브(3300)를 개방하여 상기 축열조(2000) 내부의 냉각수를 해당 연료전지(1000)의 냉각수로 재활용하여 냉각수의 낭비를 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템
1000: 연료전지
1100: 유입밸브
2000: 축열조
2100: 레벨센서
2200: 보급수공급배관
2210: 보급수밸브
3000: 배관
3000.1: 냉각수유입배관
3000.2: 냉각수배출배관
3000.3: 재유입배관
3000.4: 냉각수공급배관
3100: 제1밸브
3110: 제1온도센서
3200: 제2밸브
3210: 제2온도센서
3220: 유량계
3300: 제3밸브
4000: 제어부

Claims (6)

  1. 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템으로써,
    복수의 연료전지;
    상기 복수의 연료전지 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관;
    상기 연료전지 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관;
    상기 복수의 냉각수유입배관과 연결되어, 상기 연료전지의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조;
    상기 축열조 내부에 배치되고, 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 연료전지에서 냉각에 사용되고 축열조로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브;
    상기 축열조로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관; 및
    제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1밸브의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용하고,
    상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은,
    상기 냉각수배출배관에 배치되고, 상기 축열조에 저장된 냉각수의 배출 유량을 조절하는 제2밸브; 및
    상기 냉각수배출배관을 통과하는 냉각수의 제2온도를 측정하는 제2온도센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 레벨센서로부터 수신된 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수의 수위가 기설정된 한계수위를 초과하는 경우, 상기 제2밸브를 제어하여 상기 축열조 내부의 냉각수를 방류하고,
    상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은,
    상기 복수의 연료전지 각각에 상기 상기 축열조에서 배출된 냉각수를 공급하는 복수의 재유입배관;
    상기 복수의 재유입배관 각각에 배치되고, 상기 복수의 재유입배관을 통과하는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제3밸브;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2온도센서로부터 수신 받은 냉각수의 상기 제2온도와 상기 복수의 연료전지 각각의 작동 환경에 따라 유동적으로 설정되는 냉각수기준온도 각각을 비교하여, 해당 연료전지의 상기 냉각수기준온도가 상기 제2온도보다 높은 연료전지와 연결된 특정 제3밸브를 개방하여 상기 축열조 내부의 냉각수를 해당 연료전지의 냉각에 재사용하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템으로써,
    복수의 연료전지;
    상기 복수의 연료전지 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관;
    상기 연료전지 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관;
    상기 복수의 냉각수유입배관과 연결되어, 상기 연료전지의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조;
    상기 축열조 내부에 배치되고, 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 연료전지에서 냉각에 사용되고 축열조로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브;
    상기 축열조로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관; 및
    제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1밸브의 유입개도를 변경함으로써, 냉각수가 상기 복수의 연료전지와 열교환하는 시간을 조절하여 상기 축열조에 유입되는 냉각수의 온도가 기설정된 목표온도에 도달하도록 제어하고, 상기 축열조에 유입되어 저장된 냉각수를 재활용하고,
    상기 제어부는,
    상기 레벨센서로부터 수신된 상기 축열조 내부의 냉각수의 수위가 기설정된 최소수위 미만인 경우,
    상기 목표온도를 하락시켜 상기 제1밸브의 유입개도를 증가시키고, 상기 축열조 내부로 유입되는 냉각수의 유량을 증가시켜 수위를 상기 최소수위 이상으로 유지하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은,
    상기 복수의 냉각수공급배관 각각에 배치되고, 냉각수의 공급을 조절하는 복수의 유입밸브;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 연료전지 중 가동하지 않는 연료전지와 연결된 해당 유입밸브를 폐쇄하여 가동하지 않는 연료전지의 냉각수 유입을 차단하는, 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템.
  6. 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템에 의한 연료전지 열효율화 방법으로써,
    상기 연료전지 열효율화 통합패키지 시스템은,
    복수의 연료전지;
    상기 복수의 연료전지 각각에 대하여 냉각수를 공급하는 복수의 냉각수공급배관;
    상기 연료전지 내부에서 냉각에 사용된 냉각수가 배출되는 복수의 냉각수유입배관;
    상기 복수의 냉각수유입배관과 연결되어, 상기 연료전지의 냉각에 사용된 냉각수가 유입되는 축열조;
    상기 축열조 내부에 배치되고, 상기 축열조 내부에 저장된 냉각수 수위를 감지하는 레벨센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 측정하는 복수의 제1온도센서;
    상기 복수의 냉각수유입배관에 각각 배치되어, 상기 연료전지에서 냉각에 사용되고 축열조로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하는 복수의 제1밸브;
    상기 축열조로 유입되어 저장된 냉각수가 배출되는 냉각수배출배관; 및
    제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1온도센서로부터 현재 상기 축열조에 유입되는 냉각수 각각의 제1온도를 수신하는 제1온도수신단계;
    상기 제1온도수신단계에서 수신한 복수의 제1온도와 기설정된 목표온도를 각각 비교하는 온도판단단계;
    상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 높은 경우, 해당하는 제1밸브의 개도를 높이고, 상기 복수의 제1온도 중 특정 제1온도가 상기 목표온도보다 낮은 경우, 해당하는 제1밸브의 개도를 낮추는 온도제어단계; 및
    상기 축열조에 저장된 냉각수를 배출하여 활용하는 냉각수배출단계;를 수행하는, 연료전지 열효율화 방법.

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