KR20020032684A - System of purifying water for fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 워터 필터와 워터 탱크를 일체로 하여 시스템의 구성을 단순하게 구성될 수 있도록 그 구조가 개선된 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water purification module of a fuel cell system. More particularly, the present invention relates to a cooling water purification module of a fuel cell system in which the structure of the system is improved so that the structure of the system can be configured simply by integrating a water filter and a water tank. It is about.
연료 전지를 사용하여 주행하는 연료 전지 자동차에 구비된 연료 전지 시스템의 구성이 도 1에 도시되어 있다.The configuration of a fuel cell system included in a fuel cell vehicle that runs using a fuel cell is shown in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템의 구성 중에 회로 내의 냉각수 또는 탈이온수(deionized water)의 정화를 위하여 워터 필터(11)가 사용되고 있다. 탈이온화의 정화 방식은 3차 증류수의 수질에 해당되는 정제수를 필요로 하여 이를 위해 시스템에 워터 필터(11)가 요구된다.As shown, the water filter 11 is used for the purification of cooling water or deionized water in the circuit during the construction of the fuel cell system. Purification of the deionization requires purified water corresponding to the quality of the tertiary distilled water, which requires a water filter 11 in the system.
상기 워터 필터(11)의 완제품인 필터 조립체는 현재 워터 탱크(12) 후단부에 연결함으로서 회로도 내의 정화 시스템의 요구를 만족시키게 된다.The finished filter assembly of the water filter 11 is now connected to the rear end of the water tank 12 to satisfy the needs of the purification system in the circuit diagram.
그런데 상기 워터 필터(11)의 특성과 시스템의 요구되는 사항에 따라서 워터 필터(11)의 장착은 반드시 요구되는 사항이며, 연료 전지 차량의 출력 또는 시스템의 출력 특성에 따라 유량과 유속이 증가됨에 따라 체적에 비례하여 그 크기와 부피가 증가한다.However, according to the characteristics of the water filter 11 and the requirements of the system, the installation of the water filter 11 is a required item, and as the flow rate and flow rate are increased according to the output characteristics of the fuel cell vehicle or the output characteristics of the system. Its size and volume increase in proportion to volume.
그리고 워터 탱크(12)는 시스템 내의 냉각을 위해서 순환되는 탈이온수의 저장장치로서 차량 출력에 따른 크기와 부피가 커진다. 예컨대 10kw급 기준 워터 탱크(12)의 크기는 8ℓ이상이다. 또한 차량의 최적화를 위해서는 이들의 크기가 커지고 시스템의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.The water tank 12 is a storage device of deionized water circulated for cooling in the system, and is increased in size and volume according to the vehicle output. For example, the size of a 10 kw class reference water tank 12 is 8 L or more. In addition, for the optimization of vehicles, there is a problem in that their size is increased and the configuration of the system is complicated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 워터 필터와 워터 탱크를 일체로 하여 시스템의 구성을 단순하게 구성될 수 있도록 한 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a cooling water purification module of a fuel cell system in which a water filter and a water tank are integrally configured to simplify the configuration of the system.
도 1은 일반적인 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a view schematically showing the configuration of a general fuel cell system.
도 2는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.2 is a view schematically showing the configuration of a coolant purification module of a fuel cell system according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20. 워터 탱크21. 냉각수 유입라인20.Water Tank 21. Cooling water inlet line
24. 냉각수 배출라인30. 워터 필터24. Coolant discharge line 30. Water filter
31. 하부 이온 교환막32. 이온 흡착 물질31. Lower ion exchange membrane Ion adsorption material
33. 상부 이온 교환막33. Upper ion exchange membrane
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴은, 연료 전지를 사용하여 주행하는 연료 전지 자동차의 연료 전지 시스템에 구비된 것으로, 상기 연료 전지 시스템을 순환하는 냉각수를 저장하는 워터 탱크와, 상기 워터 탱크 내에 상기 워터 탱크와 일체로 이루어지도록 설치되어 상기 냉각수를 정제토록 하는 워터 필터를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The cooling water purification module of the fuel cell system of the present invention for achieving the above object is provided in the fuel cell system of a fuel cell vehicle that runs using a fuel cell, and stores the cooling water circulating in the fuel cell system. And a water filter installed in the water tank to be integral with the water tank to purify the cooling water.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.2 is a schematic view showing a cooling water purification module of a fuel cell system according to the present invention.
한편, 워터 필터의 특성상 일정압 예컨대 1.2bar 이상이 요구되며, 유속과 유량에 의해 정화기의 크기와 부피가 정해진다. 그리고 연료 전지 특성상 매우 큰 워터 탱크 및 워터 필터가 요구되므로 본 발명은 이들을 일체화하여 시스템을 단순화시킨 것으로, 이들 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.On the other hand, the water filter requires a constant pressure, for example, 1.2 bar or more, and the size and volume of the purifier are determined by the flow rate and the flow rate. In addition, since a very large water tank and a water filter are required due to the fuel cell characteristics, the present invention simplifies the system by integrating them, and these configurations will be described in detail.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴은, 연료 전지를 사용하여 주행하는 연료 전지 자동차의 연료 전지 시스템에 구비된 것으로, 상기 연료 전지 시스템을 순환하는 냉각수를 저장하는 워터 탱크(20)와, 상기 워터 탱크(20) 내에 워터 탱크(20)와 일체로 이루어지도록 설치되어 냉각수를 정제토록 하는 워터 필터(30)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, a cooling water purification module of a fuel cell system according to the present invention is provided in a fuel cell system of a fuel cell vehicle which runs using a fuel cell, and includes a water tank storing cooling water circulating in the fuel cell system. And a water filter 30 installed in the water tank 20 to be integral with the water tank 20 to purify the cooling water.
상기 워터 필터(30)는, 상기 연료 탱크(20) 내의 하부 일측에 위치되고 이온이 투과 가능하게 형성된 하부 이온 교환막(31)과, 상기 하부 이온 교환막(31) 위에 구비되어 냉각수중의 이온을 흡착하는 이온 흡착 물질(32)과, 상기 이온 흡착 물질(32) 위에 하부 이온 교환막(31)과 대향되게 설치되어 이온 흡착 물질(32)을 수용토록 하는 상부 이온 교환막(33)으로 이루어진다.The water filter 30 is provided on the lower ion exchange membrane 31 positioned on one side of the lower portion of the fuel tank 20 and formed to allow ions to pass therethrough, and on the lower ion exchange membrane 31 to adsorb ions in the cooling water. And an upper ion exchange membrane 33 disposed on the ion absorbent material 32 so as to face the lower ion exchange membrane 31 so as to accommodate the ion absorbent material 32.
여기서, 상기 이온 흡착 물질(32)은 이온 흡착 수지로 이루어지고, 상기 워터 필터(30)의 상기 하부 이온 교환막(31)과, 이온 흡착 물질(32)과, 상부 이온 교환막(33)은 일체형 또는 조립체로 이루어진다. 즉 워터 필터(30)가 워터 탱크(20) 내에 모쥴화되어 설치된다.Here, the ion adsorption material 32 is made of an ion adsorption resin, and the lower ion exchange membrane 31, the ion adsorption material 32, and the upper ion exchange membrane 33 of the water filter 30 are integral or It is made of an assembly. In other words, the water filter 30 is modulely installed in the water tank 20.
그리고 상기 워터 탱크(20)에는 이온화 냉각수가 유입토록 이 워터 탱크(20) 상부 일측벽으로 냉각수 유입라인(21)과, 상기 냉각수 유입라인(21)의 상부로 냉각수가 오버 플로우(over-flow)시 이를 제어토록 원웨이 밸브(22)가 구비된 오버 플로우 라인(23)과, 상기 워터 탱크(20)의 타측벽 하부로 냉각수가 상기 워터 필터(30)에 의해 정제된 탈이온수가 배출되도록 구비된 냉각수 배출라인(24)이 마련되어 있다.In addition, the water tank 20 has a cooling water inflow line 21 and an upper portion of the cooling water inflow line 21 so that ionized cooling water flows into the upper side wall of the water tank 20. The overflow line 23 is provided with a one-way valve 22 to control this, and the coolant is discharged to the lower side wall of the water tank 20 so that the deionized water purified by the water filter 30 is discharged. Cooled water discharge line 24 is provided.
따라서 상기 워터 필터(30)는 냉각수 유입라인(21)과 냉각수 배출라인(24) 사이에 설치되는 것이 바람직하다.Therefore, the water filter 30 is preferably installed between the cooling water inlet line 21 and the cooling water discharge line 24.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴은, 상기 워터 탱크(20) 내에 워터 필터(30)의 이온 흡착 수지(32)를 상, 하부 이혼 교환막(31,33)과 함께 설치하여 모쥴화한 것이다.Cooling water purification module of the fuel cell system according to the present invention having the configuration as described above, the upper and lower divorce exchange membrane (31, 33) of the ion adsorption resin 32 of the water filter 30 in the water tank 20 It is installed together with the module.
상기 냉각수 유입라인(21)으로부터 이온 냉각수가 유입되어 워터 필터(30)를 통과하면서 정제되어 탈이온수가 되어 냉각수 배출라인(24)을 통하여 배출(화살표 방향)된다.Ion cooling water is introduced from the cooling water inlet line 21 to be purified while passing through the water filter 30 to become deionized water and discharged through the cooling water discharge line 24 (arrow direction).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 냉각수 정화 모쥴은, 워터 필터와 워터 탱크가 일체로 형성되므로서 전체적인 시스템 구성이 단순화되어 크기와 부피가 줄어들게 된다. 따라서 차량이 최적화될 수 있다.As described above, in the cooling water purification module of the fuel cell system according to the present invention, since the water filter and the water tank are integrally formed, the overall system configuration is simplified to reduce size and volume. Thus, the vehicle can be optimized.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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