KR20090046529A - 연료전지 시스템용 기액 분리기 - Google Patents

연료전지 시스템용 기액 분리기 Download PDF

Info

Publication number
KR20090046529A
KR20090046529A KR1020070112742A KR20070112742A KR20090046529A KR 20090046529 A KR20090046529 A KR 20090046529A KR 1020070112742 A KR1020070112742 A KR 1020070112742A KR 20070112742 A KR20070112742 A KR 20070112742A KR 20090046529 A KR20090046529 A KR 20090046529A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
liquid
fuel cell
cell system
flow passage
Prior art date
Application number
KR1020070112742A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100954431B1 (ko
Inventor
박관준
김호석
홍병선
신미남
Original Assignee
(주)퓨얼셀 파워
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)퓨얼셀 파워 filed Critical (주)퓨얼셀 파워
Priority to KR1020070112742A priority Critical patent/KR100954431B1/ko
Publication of KR20090046529A publication Critical patent/KR20090046529A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100954431B1 publication Critical patent/KR100954431B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04776Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지 시스템에서 전기화학반응에 필요한 가스 또는 공기에 함유된 수분과 같은 액체를 기체로부터 분리시키기 위해 설치되는 연료전지 시스템용 기액 분리기에 관한 것이다. 연료전지 시스템용 기액 분리기는 반응가스에 함유된 액체가 분리된 후에 배출되는 액체 배출구를 구비한 본체, 및 본체의 내부에 설치되면서 반응가스에 함유된 액체를 분리시키는 기액 분리 부재를 포함한다. 그리고, 연료전지 시스템용 기액 분리기는 본체에서 액체가 저장되는 내부 공간에 위치하면서 액체에 대한 기 설정된 부력을 갖는 부력통과, 부력통과 연동되면서 액체 배출구의 유동 통로에 위치하는 양방향 차단부재를 각각 구비한 개폐수단을 더 포함한다. 이때 양방향 차단부재는 액체 배출구에 수용되면서, 부력통의 거동에 따라 액체 배출구의 유동 통로를 선택적으로 개폐한다.
연료전지 시스템, 개질기, 스택, 기액 분리, 수분

Description

연료전지 시스템용 기액 분리기{Gas-Liquid Separator for Fuel Cell System}
본 발명은 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 연료전지 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 연료전지 시스템에서 전기화학반응에 필요한 가스 또는 공기에 함유된 수분과 같은 액체를 기체로부터 분리시키기 위해 설치되는 연료전지 시스템용 기액 분리기에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 수소를 함유한 연료와 산소를 함유한 공기를 이용하여, 수소와 산소의 전기화학반응을 유발시킴으로써 전기 에너지를 발생시키는 발전장치이다.
이런 연료전지 시스템은 개략적으로 다음과 같은 구성을 갖는다. 즉, 연료전지 시스템은 수소와 산소의 전기화학반응이 유발되는 연료전지스택과, 발전연료를 수소가 함유된 개질가스로 개질하고 이를 연료전지스택에 공급하는 연료처리장치, 산소를 함유한 공기를 연료전지스택에 공급하는 공기공급장치를 주된 구성요소로 구비한다. 그리고, 연료전지 시스템은 연료전지스택과 연료처리장치, 연료전지스택과 공기공급장치 사이에 다수의 배관들이 연결 설치되며, 이러한 배관들을 통 해 개질가스 또는 공기와 같은 반응가스가 공급되거나 배출된다. 이러한 반응가스는 일반적으로 일정량 이상의 수분이 함유되어 있어서, 연료전지스택 또는 연료처리장치에서의 반응작용을 저하시키는 문제점이 있다.
이로 인해 기존의 연료전지 시스템은 반응가스의 유동통로인 배관 상에 기액(氣液) 분리기를 설치하여, 반응가스에 함유된 수분을 분리 제거한다. 종래 널리 사용되는 기액 분리기는 수분 분리기로 지칭되며, 일반적으로 다음과 같은 구성요소를 구비한다. 즉, 기존의 기액 분리기는 반응가스로부터 분리된 수분(물)을 저장상태로 유지하다가 필요에 따라 배출시키는 솔레노이드 밸브, 내부에 저장된 수분(물)의 수위를 감지하는 센서를 구비한다.
하지만, 기존의 기액 분리기는 수분이 고온 상태의 수증기로 존재하기 때문에, 수분(물)의 수위를 감지하는 센서가 오작동할 수 있는 문제점이 있다. 더욱이 기존의 기액 분리기는 밸브 또는 센서와 같은 여러 전자장치들, 및 이런 전자장치들을 통합적으로 제어하기 위한 제어기까지 구비해야 한다.
따라서, 기존의 기액 분리기는 여러 전자장치들 또는 제어기와 같은 여러 복잡한 구성요소들을 단순화할 필요성이 있으며, 수증기로 인한 센서의 오작동도 없도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 밸브 또는 센서와 같은 여러 전자장치들을 대신하여 기구적인 구성요소들로 제작되는 연료전지 시스템용 기액 분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기구적인 구성요소들로 구성되더라도, 반응가스에 함유된 수분을 보다 효과적으로 분리시키고, 분리된 수분을 외부로 배출시킬 수 있는 연료전지 시스템용 기액 분리기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기는 반응가스가 유입되는 유입구와 상기 반응가스에 함유된 액체가 분리된 후에 배출되는 액체 배출구를 각각 구비한 본체, 상기 본체의 내부에 설치되면서 상기 반응가스에 함유된 액체를 분리시키는 기액 분리 부재, 상기 본체에서 상기 액체가 저장되는 내부 공간에 위치하면서 상기 액체에 대한 기 설정된 부력을 갖는 부력통과 상기 부력통과 연동되면서 상기 액체 배출구의 유동 통로에 위치하는 양방향 차단부재를 각각 구비한 개폐수단을 포함한다. 상기 양방향 차단부재는 상기 액체 배출구에 수용되면서, 상기 부력통의 거동에 따라 상기 액체 배출구의 유동 통로를 선택적으로 개폐한다.
연료전지 시스템용 기액 분리기는 상기 본체의 내부에 설치되면서, 상기 개폐수단이 일방향을 따라 거동하도록 안내하는 가이드 부재를 더 포함한다.
상기 가이드 부재에는 안내 구멍이 형성되며, 상기 안내 구멍에는 상기 개폐수단의 거동을 안내하도록 상기 개폐수단의 일부가 위치한다.
상기 개폐수단은 상기 부력통에 연결되면서 상기 일방향으로 돌출되는 중심축 부재를 더 포함하고, 상기 중심축 부재는 상기 가이드 부재의 안내 구멍에 위치한다.
상기 중심축 부재, 상기 안내 구멍, 상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 일방향과 일치하는 동일 선상에 위치한다.
상기 기액 분리 부재는 그물망으로 직조된 구조이다.
상기 유입구는 상기 본체의 상단부에 형성되고, 상기 액체 배출구는 상기 본체의 하단부에 형성된다. 상기 본체의 상단부에는 상기 기액 분리 부재에 의해 상기 액체가 분리된 상태의 상기 반응가스가 빠져 나가는 기체 배출구가 형성된다.
상기 유입구는 상기 기액 분리 부재를 향하여 확대되는 구조이다.
상기 양방향 차단부재는 설정된 길이 이상으로 연장된 제1 몸통부, 및 상기 제1 몸통부의 양 단부에 각각 연결되면서 상기 제1 몸통부의 단면에 비해 단면이 더 넓게 형성되는 제2 몸통부를 포함한다. 상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 제1 몸통부가 위치하면서 상기 제1 몸통부의 단면에 비해 더 넓으며 상기 제2 몸통부의 단면에 비해 더 좁은 단면을 갖는 제1 유동 통로, 및 상기 제2 몸통부가 위치하면서 상기 제2 몸통부의 단면에 비해 넓은 단면을 갖는 제2 유동 통로를 포함한다.
상기 제2 몸통부는 상기 제1 몸통부의 단부로부터 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되는 경사면을 구비하고, 상기 액체 배출구는 상기 경사면에 대응하여 상기 제1 유동 통로에서 상기 제2 유동 통로로 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되게 형성된다. 상기 양방향 차단부재는 상기 경사면에 실링용 오(O)링이 설치된다.
상기 양방향 차단부재는 구(球) 형상일 수 있다. 그리고, 상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 양방향 차단부재의 단면에 비해 좁은 단면이면서 상기 양방향 차단부재의 거동에 따라 선택적으로 개폐되는 제1 유동 통로, 및 상기 제1 유동 통로의 하류에 연결되면서 상기 양방향 차단부재를 수용하는 제2 유동 통로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기는 기구적인 구성요소들로 제작됨으로써, 기존의 기액 분리기와 같은 센서의 오작동이 발생되지 않는 장점이 있다.
더욱이 본 발명의 실시예에 다른 연료전지 시스템용 기액 분리기는 기존과 달리 여러 전자장치들을 구비하지 않고서, 상대적으로 단순화된 기구적인 구성요소들만 이루어져 제작단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기는 반응가스에 함유된 수분을 효과적으로 분리시킨 후에 이를 외부로 배출시킨다. 뿐만 아니라, 연료전지 시스템용 기액 분리기는 시스템의 외부 환경변화에 의해 역압이 발생하더라도 외부로 배출되는 수분이 다시 역류하지 않는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 연료전지 시스템의 구성요소들을 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료전지 시스템은 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 연료전지스택(10), 발전연료(LNG 또는 LPG와 같은 탄화수소연료)를 수소가 함유된 개질가스로 개질하여 연료전지스택(10)에 공급하는 연료처리장치(20), 연료전지스택(10)에 산소를 공급하는 산소공급장치(30)를 구비한다. 그리고, 연료전지 시스템은 연료전지스택(10)에서 생산된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 전력변환기(40), 연료전지스택(10)을 설정된 온도 이하로 냉각시키는 냉각장치(50), 및 냉각장치(50)에 의해 회수된 폐열을 온수 또는 난방수로 저장하는 축열조(51)를 구비한다. 그 외에도 연료전지 시스템은 시스템의 기동, 정지, 발전유지에 필요한 각종 주변장치(BOP ; balance of plants), 및 제어기를 구비한다.
이러한 연료전지 시스템은 각 구성요소들이 배관에 의해 상호 연결되면서, 각각의 배관을 통해 반응가스가 유동될 수 있다. 시스템 내의 반응가스는 기체와 액체가 혼합된 상태로서, 수소 또는 산소와 같은 기체 이 외에도 수분 또는 수증기를 함께 함유한다. 연료전지 시스템은 이렇게 반응가스 내에 함유된 수분 또는 수 증기를 제거하기 위해서 각 구성요소들 사이를 연결하는 배관 상에 기액 분리기(100)를 설치한다. 즉, 기액 분리기(100)는 연료처리장치(20)에서 생성된 개질가스를 연료전지스택(10)으로 공급하는 개질가스 공급배관, 연료전지스택(10)에서 소비되지 않은 잔여 개질가스를 연료처리장치(20)의 연소기로 다시 도입하는 잔여 개질가스 배출배관, 연료전지스택(10)에서 사용된 후에 잔여 공기를 외부로 배출하는 잔여 공기 배출배관에 설치된다. 하지만, 이러한 기액 분리기(100)의 설치 위치는 예시적으로 언급한 것일 뿐이며, 필요에 따라 반응가스에 함유된 기체와 액체를 분리하기 위해서 연료전지 시스템의 어느 배관 또는 어느 구성요소에도 설치 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기(100)는 도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 구체적으로 다음과 같이 구성된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기를 나타낸 사시도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단하여 나타낸 기액 분리기로서 물 저장 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3b는 물 배출 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 실시에의 연료전지 시스템용 기액 분리기(100)는 수분(물)이 저장될 수 있는 내부 공간이 형성된 본체(110)를 구비한다. 본체(110)는 반응가스가 유입되는 유입구(120)와, 반응가스에 함유된 액체가 분리된 후에 배출되는 액체 배출구(160)를 각각 구비한다. 유입구(120)는 본체(110)의 상단부(111)에 형성되고, 액체 배출구(160)는 본체(110)의 하단부(112) 에 형성된다. 그러면, 본체(110)의 내부 공간에 저장된 수분(물)은 하부로 용이하게 배출될 수 있다. 그리고, 본체(110)의 상단부(111)에는 아래에서 설명할 기액 분리 부재(130)에 의해 액체가 분리된 상태의 반응가스가 빠져 나가도록 기체 배출구(122)가 형성된다.
기액 분리 부재(130)는 본체(110)의 내부에 설치되면서, 반응가스에 함유된 액체를 분리시킨다. 기액 분리 부재(130)는 그물망(SUSS Wool)으로 직조된 구조로서, 수분을 함유한 반응가스가 그물망 구조의 표면에 충돌하여, 그물망에 응집된 수분만을 분리시킬 수 있다. 다만, 기액 분리기(100)는 기액 분리 부재(130)로서 그물망으로 직조된 구조를 적용한다고 설명했지만, 필요에 따라 기체와 액체를 분리시킬 수 있는 소수성 다공막과 같은 여러 부재들을 사용할 수도 있다.
그리고, 유입구(120)는 기액 분리 부재(130)를 향하여 확대되는 구조로 형성되어, 반응가스가 기액 분리 부재(130)의 표면에 넓게 분포되면서 설정된 압력 이상으로 충돌되는 것이 바람직하다. 제1 실시예에 따른 유입구(120)는 본체(110)의 상단부(111)에 설치된다고 설명했지만, 유입구(120)로 유입된 반응가스가 기액 분리 부재(130)와 접촉 가능하다면 본체(110)의 측면부에 위치하여도 무방하다.
개폐수단(140)은 부력통(141)과 양방향 차단부재(142)를 구비한다. 즉, 부력통(141)은 본체(110)에서 수분(물)이 저장되는 내부 공간에 위치하면서, 수분(물)에 대한 일정 이상의 부력을 갖는다. 양방향 차단부재(142)는 연결부재(143)에 의해 부력통(141)과 연동되며, 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)에 위치한다. 그러면, 양방향 차단부재(142)는 부력통(141)의 거동에 따라 액체 배출 구(160)의 유동 통로(161, 162)를 선택적으로 개폐한다.
즉, 양방향 차단부재(142)은 도 3a에 도시된 바와 같이 자중에 의해 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)를 폐쇄하고 있다가, 수분(물)이 설정된 높이 이상으로 저장된 경우에 부력통(141)과 연동되면서 상승된다. 그러면, 개폐수단(140)은 도 3b에 도시된 바와 같이 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)가 개방되면서, 본체(110)의 내부 공간에 저장된 수분(물)이 외부로 배출될 수 있다.
다만, 기액 분리기(100)는 연료전지 시스템에서 기동, 운전 및 정지와 같은 외부 환경 변화에 의해 역압이 유발되면서, 액체 배출구(160)를 통해 수분(물)이 다시 역류될 수도 있다. 그러면, 기액 분리기(100)는 본체(110)의 내부 공간에 수분(물)이 더 많아지게 되지만, 부력통(141)이 점점 더 상승하면서 양방향 차단부재(142)가 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)를 다시 폐쇄시킬 수 있다. 즉, 개폐수단(140)은 반응가스로부터 분리된 수분(물)을 외부로 배출할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템의 외부 환경 변화에 의해 수분(물)이 일정량 이상 역류하지 못하도록 방지할 수 있다. 이와 같이 개폐수단(140)은 솔레노이드 밸브의 자기력 또는 스프링과 같은 구성을 구비하지 않고서도, 부력을 이용한 기구적인 구성만으로 수분(물)의 배출과 역류 방지라는 2가지 기능을 수행할 수 있다. 개폐수단(140)에 대한 자세한 구성은 아래에서 도 4를 참조하여 설명한다.
이와 같은 기능을 수행하기 위해 부력통(141)에 의해 발생되는 부력은 부력통(141)과 양방향 차단부재(142)의 무게를 더한 합의 2배 이상으로 유지되도록 설계되는 것이 바람직하다. 그리고, 기액 분리기(100)는 제품 구성 및 크기에 따라 각 구성요소의 설계값이 달라지지만, 부력통(141)의 40%~70%가 수분(물)에 잠긴 경우에 양방향 차단부재(142)가 상승하도록 설정된다.
이 외에도 기액 분리기(100)는 본체(110)의 내부에 설치되면서, 개폐수단(140)이 일방향을 따라 거동하도록 안내하는 가이드 부재(150)를 더 구비한다. 가이드 부재(150)에는 안내 구멍이 형성되고, 이러한 안내 구멍에 개폐수단(140)의 일부가 위치한다. 즉, 개폐수단(140)은 부력통(141)의 상부 방향으로 돌출 연결되는 중심축 부재(144)를 구비하며, 이러한 중심축 부재(144)가 가이드 부재(150)의 안내 구멍에 위치한다. 그러면, 개폐수단(140)은 가이드 부재(150)의 안내에 따라 일방향(도 3a 및 도 3b에서 Z방향)으로 거동할 수 있다. 바람직하게는 개폐수단(140)의 중심축 부재(144), 가이드 부재(150)의 안내 구멍, 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)는 일방향과 일치하는 동일 선상에 위치한다.
도 4는 도 3b에 도시된 양방향 차단부재의 사시도이다.
도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양방향 차단부재(142)는 설정된 길이 이상으로 연장된 제1 몸통부(145), 및 제1 몸통부(145)의 양 단부에 각각 연결되면서 제1 몸통부(145)의 단면에 비해 단면이 더 넓게 형성되는 제2 몸통부(146, 147)로 구분될 수 있다.
그리고, 액체 배출구(160)의 유동 통로(161, 162)는 양방향 차단부재(142)의 형상에 대응되게 형성되는데, 각각 제1 유동 통로(161)와 제2 유동 통로(162)로 구분될 수 있다. 제1 유동 통로(161)는 제1 몸통부(145)가 위치하면서, 제1 몸통부(145)의 단면에 비해 더 넓으며, 제2 몸통부(146, 147)의 단면에 비해 더 좁은 단면을 갖는다. 그리고, 제2 유동 통로(162)는 제2 몸통부(146, 147)들 중 하부에 위치한 제2 몸통부(147)가 위치하고, 제2 몸통부(147)의 단면에 비해 넓은 단면을 갖는다.
제2 몸통부(146, 147)는 제1 몸통부(145)의 단부로부터 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되는 경사면(148)을 구비하고, 이러한 경사면(148)에는 실링(sealing)용 오(O)링(149)이 설치된다. 그리고, 액체 배출구(160)는 경사면(148)에 대응하여 제1 유동 통로(161)에서 제2 유동 통로(162)로 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되게 형성된다. 이와 같은 구성으로 인해, 양방향 차단부재(142)는 액체 배출구(160)의 경사진 면에 밀착되면서, 수분(물)의 흐름을 보다 확실하게 차단할 수 있다. 그리고, 기액 분리기(100)는 미세한 설계 오차에 의해 틈새가 있거나 설계값 이하의 부력 또는 자중이 작용하여, 양방향 차단부재(142)의 차폐율이 다소 낮아질 수 있다. 하지만, 양방향 차단부재(142)는 상기와 같이 실링용 오링(149)이 설치됨으로써, 높은 차폐율을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기를 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 연료전지 시스템용 기액 분리기(200)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 연료전지 시스템용 기액 분리기(100)와 달리 양방향 차단부재(242)와, 이에 대응하는 액체 배출구(260)가 다른 형상으로 구비된다.
즉, 양방향 차단부재(242)는 구(球) 형상이다. 그리고, 액체 배출구(260)의 제1 유동 통로(261)는 양방향 차단부재(242)의 단면에 비해 좁은 단면이면서 양방향 차단부재(242)의 거동에 따라 선택적으로 개폐되고, 제2 유동 통로(262)는 제1 유동 통로(261)의 하류에 연결되면서 양방향 차단부재(242)를 수용한다.
이와 같은 구성으로도 양방향 차단부재(242)는 자중에 의해 액체 배출구(260)를 폐쇄하고 있다가, 부력통(241)이 상승함에 따라 연동되면서 본체(210)의 내부 공간에 저장된 수분(물)을 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 양방향 차단부재(242)는 시스템의 외부 환경 변화에 따라 역압이 발생되더라도, 부력통(241)의 거동에 따라 액체 배출구(260)의 제1 유동 통로(261)을 폐쇄함으로써 수분(물)의 과도한 역류를 방지할 수 있다.
도 5에서 설명되지 않은 연료전지 시스템용 기액 분리기(200)의 구성요소들은 도 3a 또는 도 3b에 도시된 연료전지 시스템용(100)의 구성요소들에 각각 대응하면서 동일한 기능을 수행하여, 그에 대한 반복 설명을 생략한다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.
도 1은 연료전지 시스템의 구성요소들을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기를 나타낸 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단하여 나타낸 기액 분리기로서, 물 저장 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3b는 도 2에 도시된 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단하여 나타낸 기액 분리기로서, 물 배출 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3b에 도시된 양방향 차단부재의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템용 기액 분리기를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기액 분리기 110 : 본체
120 : 반응가스 유입구 121 : 기체 배출구
130 : 기액 분리 부재 140 : 개폐수단
150 : 가이드 부재 160 : 액체 배출구

Claims (12)

  1. 연료전지 시스템에서 반응가스가 유입되는 유입구와, 상기 반응가스에 함유된 액체가 분리된 후에 배출되는 액체 배출구를 각각 구비한 본체;
    상기 본체의 내부에 설치되면서, 상기 반응가스에 함유된 액체를 분리시키는 기액 분리 부재;
    상기 본체에서 상기 액체가 저장되는 내부 공간에 위치하면서 상기 액체에 대한 기 설정된 부력을 갖는 부력통과, 상기 부력통과 연동되면서 상기 액체 배출구의 유동 통로에 위치하는 양방향 차단부재를 각각 구비한 개폐수단;을 포함하고,
    상기 양방향 차단부재는 상기 액체 배출구에 수용되면서, 상기 부력통의 거동에 따라 상기 액체 배출구의 유동 통로를 선택적으로 개폐하는
    연료전지 시스템용 기액 분리기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 내부에 설치되면서, 상기 개폐수단이 일방향을 따라 거동하도록 안내하는 가이드 부재를 더 포함하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드 부재에는 안내 구멍이 형성되며,
    상기 안내 구멍에는 상기 개폐수단의 거동을 안내하도록 상기 개폐수단의 일 부가 위치하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개폐수단은 상기 부력통에 연결되면서 상기 일방향으로 돌출되는 중심축 부재를 더 포함하고, 상기 중심축 부재는 상기 가이드 부재의 안내 구멍에 위치하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중심축 부재, 상기 안내 구멍, 상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 일방향과 일치하는 동일 선상에 위치하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기액 분리 부재는 그물망으로 직조된 구조인 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 본체의 상단부에 형성되고, 상기 액체 배출구는 상기 본체의 하단부에 형성되며,
    상기 본체의 상단부에는 상기 기액 분리 부재에 의해 상기 액체가 분리된 상태의 상기 반응가스가 빠져 나가는 기체 배출구가 형성되는 연료전지 시스템용 기 액 분리기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 기액 분리 부재를 향하여 확대되는 구조인 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 차단부재는 설정된 길이 이상으로 연장된 제1 몸통부, 및 상기 제1 몸통부의 양 단부에 각각 연결되면서 상기 제1 몸통부의 단면에 비해 단면이 더 넓게 형성되는 제2 몸통부를 포함하고,
    상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 제1 몸통부가 위치하면서 상기 제1 몸통부의 단면에 비해 더 넓으며 상기 제2 몸통부의 단면에 비해 더 좁은 단면을 갖는 제1 유동 통로, 및 상기 제2 몸통부가 위치하면서 상기 제2 몸통부의 단면에 비해 넓은 단면을 갖는 제2 유동 통로를 포함하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 몸통부는 상기 제1 몸통부의 단부로부터 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되는 경사면을 구비하고,
    상기 액체 배출구는 상기 경사면에 대응하여 상기 제1 유동 통로에서 상기 제2 유동 통로로 진행할수록 단면의 넓이가 점점 확장되게 형성되는 연료전지 시스 템용 기액 분리기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양방향 차단부재는 상기 경사면에 실링용 오(O)링이 설치되는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 차단부재는 구(球) 형상이며,
    상기 액체 배출구의 유동 통로는 상기 양방향 차단부재의 단면에 비해 좁은 단면이면서 상기 양방향 차단부재의 거동에 따라 선택적으로 개폐되는 제1 유동 통로, 및 상기 제1 유동 통로의 하류에 연결되면서 상기 양방향 차단부재를 수용하는 제2 유동 통로를 포함하는 연료전지 시스템용 기액 분리기.
KR1020070112742A 2007-11-06 2007-11-06 연료전지 시스템용 기액 분리기 KR100954431B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070112742A KR100954431B1 (ko) 2007-11-06 2007-11-06 연료전지 시스템용 기액 분리기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070112742A KR100954431B1 (ko) 2007-11-06 2007-11-06 연료전지 시스템용 기액 분리기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090046529A true KR20090046529A (ko) 2009-05-11
KR100954431B1 KR100954431B1 (ko) 2010-04-27

Family

ID=40856387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070112742A KR100954431B1 (ko) 2007-11-06 2007-11-06 연료전지 시스템용 기액 분리기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100954431B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101389756B1 (ko) * 2013-04-08 2014-04-28 (주)대영오앤이 연료전지용 기액분리장치
CN110943242A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于燃料电池的多孔介质分水器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101157139B1 (ko) * 2010-09-29 2012-06-22 (주)오선텍 가정용 연료전지 발전시스템의 기액분리 및 자동 드레인 장치
KR101315034B1 (ko) 2011-07-05 2013-10-04 (주)오선텍 밸브정렬을 향상시킨 가정용 연료전지 발전시스템의 기액분리 및 자동 드레인 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108472A (en) 1990-11-05 1992-04-28 Pride Of The Hills Mfg., Inc. Gas-liquid separator
JP3416963B2 (ja) * 1992-09-22 2003-06-16 ダイキン工業株式会社 気液分離器
KR100280005B1 (ko) 1998-08-14 2001-02-01 구자홍 오일 분리기
JP2005071926A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101389756B1 (ko) * 2013-04-08 2014-04-28 (주)대영오앤이 연료전지용 기액분리장치
CN110943242A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于燃料电池的多孔介质分水器
CN110943242B (zh) * 2018-09-25 2021-06-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于燃料电池的多孔介质分水器

Also Published As

Publication number Publication date
KR100954431B1 (ko) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100954431B1 (ko) 연료전지 시스템용 기액 분리기
CN110537281B (zh) 包括水分离器和储水罐的介质管理板,以及燃料电池系统
US9437891B2 (en) Hydrogen generator and fuel cell system
JP4733479B2 (ja) 液状炭化水素の脱硫装置を備える燃料電池システム
EP2769958A1 (en) Hydrogen generation apparatus, method for operating hydrogen generation apparatus, and fuel cell system
KR20130104044A (ko) Lpg 기화기의 액체가스 유출 방지장치
JP5159064B2 (ja) 気液混合流動体の送給装置
KR100835306B1 (ko) 연료전지 시스템의 수분제거장치
US9093872B2 (en) Seal oil feeding apparatus of rotating electrical machine
KR101157139B1 (ko) 가정용 연료전지 발전시스템의 기액분리 및 자동 드레인 장치
JP2006147455A (ja) 燃料電池システム用バルブおよび燃料電池システム
JP2009146855A (ja) 圧力調整装置
US11296336B2 (en) Water separator for a fuel cell system
JP5416464B2 (ja) 排気弁
KR101315034B1 (ko) 밸브정렬을 향상시킨 가정용 연료전지 발전시스템의 기액분리 및 자동 드레인 장치
EP3964766A1 (en) Condensate trap apparatus and buoyant body therefor
JP7110079B2 (ja) 燃料電池システム
CN113561763A (zh) 燃料处理单元和具有它的燃料储存和供应系统
KR20200094328A (ko) 차량용 수소 압력 조정 레귤레이터의 필터
JP5457724B2 (ja) 液体燃料脱硫装置および燃料電池発電システム
KR100608087B1 (ko) 수소발생장치
CN117529834A (zh) 用于调节燃料电池单元的阳极气体的气体管理装置和方法
JP5535972B2 (ja) 脱硫器
JP2004342482A (ja) 燃料電池システム
JP2012113991A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130412

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140409

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190311

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 11