KR20100093530A - 연료전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치 - Google Patents

연료전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치 Download PDF

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엠티유 온싸이트 에너지 게엠베하
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Abstract

본 발명은 연료 전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 사전 설정된 유로에서 가습 및 가열될 연소 가스가 관류하고, 상부 영역에 놓인 연소 가스 유입구(2) 및 하부에 놓인 연소 가스 배출구(3)를 포함하는 하우징(1), 상기 하우징(1) 내에 배치되고, 가습 및 가열될 연소 가스에 대해 역류식으로 필요한 열을 공급하는 열전달 매체가 하부에서 상부로 관류할 수 있는 열교환기(4) 및 연소 가스의 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 장치를 구비한다. 본 발명에 따르면, 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 상기 장치는 상기 하우징(1)의 하부 영역에 배치되고, 가습에 필요한 물을 수용하는 챔버(5)―상기 챔버 내에서 물은 가열을 위한 상기 열교환기(4)의 하부 영역과 열 접촉하며― 및 상기 챔버(5)에서 증발된 물을 상기 하우징(1)의 상부 영역으로 수송하기 위한, 상기 챔버(5)로부터 상부로 리드되는 증기 유로(6)를 포함하고, 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 상기 유로(7)는 상기 하우징(1)의 상부 영역(8)에서 상기 증기 유로(6)와 연결되고, 상기 열교환기(4)와의 열 접촉시에는 상기 증기 유로(6)로부터 분리되어 가습 및 가열된 연소 가스를 위한 상기 배출구(3) 방향으로 하부로 리드된다.

Description

연료전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치 {DEVICE FOR HUMIDIFYING AND HEATING A COMBUSTIBLE GAS TO BE REFORMED FOR A FUEL CELL UNIT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연료전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치에 관한 것이다.
연료전지 유닛에서는, 특히 용융 탄산염 연료전지(molten carbonate fuel cell)를 갖는 상기 연료전지 유닛에서는 대개 연료전지의 작동에 사용되는 연소 가스가 개질(reforming)를 통해 비가공 가스로부터 얻어지며, 이 경우 개질을 위해서는 탄화 수소/수증기-혼합물로서 비가공 가스가 준비된다.
US 2006/0097412 A1호에는 용융 탄산염 연료전지 유닛용으로 개질될 가스의 가습 및 가열에 사용되는 장치가 공지되어 있다. 상기 공지된 장치는 사전 설정된 유로(flow path)에서 가습 및 가열될 연소 가스에 의해 관류될 수 있는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 가습 및 가열될 연소 가스를 위한 것으로, 상부 영역에 있는 유입구 그리고 가습 및 가열된 상기 연소 가스를 위한 것으로, 하부 영역에 놓인 배출구를 포함한다. 상기 하우징 내부에는 열교환기가 배치되고, 상기 열교환기는 가습 및 가열될 연소 가스에 역류식으로 필요한 열을 공급하는 열전달 매체에 의해 하부에서 상부로 관류될 수 있다. 또한, 연소 가스 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 장치가 제공된다. 열교환기는 왕복 거리로 배치된 다수의 열교환기 플레이트들로 형성되며, 상기 다수의 열교환기 플레이트는 열전달 매체에 의해 하부에서 상부로 관류될 수 있다. 열교환기 플레이트들 사이의 간극들 내에서는 가습 및 가열될 연소 가스가 열전달 매체에 역류식으로 상부에 놓인 연소 가스 유입구로부터 하부에 놓인 연소 가스 배출구로 가이드된다. 연소 가스의 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 상기 장치는 하우징의 상부 영역에서 수평으로 그리고 서로 평행하게 배치된 다수의 얇은 관으로 형성되고, 상기 관들은 각각 열교환기 플레이트들 사이에 있는, 연소 가스를 가이드하는 간극들 내로 연장되며, 가습될 물은 외부로부터 분배기를 통해 외부로부터 상기 관들에 공급된다. 물은 얇은 관들로부터 연소 가스를 가이드하는 간극들 내부로 분사되어 증발된다.
일본 특허 JP 60112604 A호 및 63260801 A호의 요약에는 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치들이 각각 공지되어 있으며, 상기 장치들에서는 하우징 내에 상부 헤더판(upper header plate)과 하부 헤더판(lower header plate) 사이에서 연장되는 관 다발 열교환기(tube bundle heat exchanger)가 제공되며, 상기 열교환기 관들 내부는 가습 및 가열될 연소 가스에 의해 하부에서 상부로 관류된다. 연소 가스의 가습에 사용되는 물이 상부로 흐르는 연소 가스에 의해 수용되면, 상기 물은 상부 헤더판 위에 공급되어 열교환기 관들의 내부에서 하부로 흐른다. 헤더판들 사이의 영역에서는 관들 내부에서 흐르는 연소 가스에 대해 역류식으로 열전달 매체로서 사용되는 고온 증기에 의해 열교환기의 관들의 외부가 둘러싸인다.
EP 0 320 440 B1호는 탄화 수소/수증기-혼합물들을 예열하기 위한 방법 및 장치에 대해 기술하고 있다. 이 경우에는, 단 하나의 열교환기 내에서 공급된 탄화 수소의 예열, 수증기의 형성 및 과열 그리고 탄화 수소 가스/수증기-혼합물의 형성 및 예열이 모두 실행될 수 있다. 이 목적을 위해서는 수직의 구조적 형태를 갖는 하나의 열교환기가 위 아래로 배치된 5개의 구역을 가지며, 상기 구역들 중 하나의 열 교환 구역은 탄화 수소를 예열하여 수증기에 의해 포화되도록 설계된다. 상기 열교환 구역은 하우징의 내부에서 수직으로 배치된 열교환 관들을 포함하고, 상기 열교환 관들 내부에서는 가습 및 가열될 탄화 수소가, 상부에서 분사되어 열교환 관들 내부에서 하부로 흐르는 물에 대해 역류식으로 상부로 가이드된다. 가열 매체로서 개질 생성물은 탄화 수소에 역류식으로 외부에서 열교환기를 통해 유입되어 상부에서 하부로 가이드된다. 공지된 상기 장치에서 전술한 구역 바로 위에는, 기체상의 탄화 수소를 계속해서 가열하고, 원하는 수증기 농도에 도달할 때까지 지속적으로 수증기에 의해 포화되도록 하기 위해 사용되는 동일한 형태로 형성된 추가의 열교환 구역이 제공된다.
DE 35 02 116 A1호에는 하우징 내에 수직으로 배치된 관 다발을 포함하는 방식의 열교환기로서 하나의 관 다발 열교환기가 공지되어 있으며, 상기 관 다발의 단부들은 상부 헤더판 또는 하부 헤더판에 의해 지지된다. 가열 가스는 헤더판의 상부 또는 하부에 배치된 매니폴드 챔버들(mainfold chamber) 통해 관 다발의 관들의 내부를 관통하는 반면, 가열될 가스는 상기 가열 가스에 역류식으로 열교환기의 하우징과 관 다발의 관들 사이에 있는 간극을 관통한다.
마지막으로 US 2003/0027025 A1호에는 탄화 수소를 함유한 연소 가스/증기-혼합물들이 연료 전지를 작동하기 위한 탄화 수소 함량이 많은 연소 가스로 변환될 수 있는 다양한 방법 및 장치들이 기술된다.
본 발명의 목적은 연료전지 유닛용으로 개질될 가스를 가습 및 가열하기 위한 것으로, 설계가 간단하고 효과가 뚜렷한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부들을 갖는 장치를 통해 달성된다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속항들에 제시된다.
본 발명에 통해서는 연료 전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치가 제공되고, 상기 장치는 사전 설정된 유로에서 가습 및 가열될 연소 가스가 관류하고, 상부 영역에 놓인 연소 가스 유입구 및 하부에 놓인 연소 가스 배출구를 갖는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되고, 가습 및 가열될 연소 가스에 대해 역류식으로 필요한 열을 공급하는 열전달 매체가 하부에서 상부로 관류할 수 있는 열교환기, 및 연소 가스의 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 상기 장치는 상기 하우징의 하부 영역에 배치되고, 가습에 필요한 물을 수용하는 챔버―상기 챔버 내에서 물은 가열을 위한 상기 열교환기의 하부 영역과 열 접촉하며― 및 상기 챔버에서 증발된 물을 상기 하우징의 상부 영역으로 수송하기 위한, 상기 챔버로부터 상부로 리드되는 증기 유로를 포함하며, 이때 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로는 상기 하우징의 상부 영역에서 상기 증기 유로와 연결되고, 상기 열교환기와의 열 접촉시에는 상기 증기 유로로부터 분리되어 가습 및 가열된 연소 가스를 위한 상기 배출구 방향으로 하부로 리드된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 증기 유로는 하우징의 내부에서 챔버로부터 상부로 리드되는 덕트로 형성된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 증기 유로를 형성하는 덕트는 상기 하우징 내에서 중앙에 배치되고, 열교환기는 상기 증기 유로를 둘러싸는 간극 내에 배치된다.
상기 증기 유로를 둘러싸는 간극은 바람직하게 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로를 형성한다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 증기 유로를 둘러싸는 상기 간극은 삽입체들을 포함하고, 상기 삽입체들을 통해서 가습 및 가열될 연소 가스는 필연적으로 상부에 놓인 유입구로부터 하부에 놓인 배출구로 가이드된다.
상기 삽입체들은 배플판들(baffle plate)로 형성될 수 있고, 상기 배플판들은 상기 증기 유로를 형성하는 덕트 및 하우징 사이에 있는, 상기 증기 유로를 둘러싸는 간극 내에서 연장된다.
바람직하게 상기 배플판들은 각각 상기 증기 유로를 형성하는 덕트 둘레의 한 부분에 걸쳐서 서로 수직으로 오프셋 배치되도록 제공된다.
상기 배플판들은 수평으로 배치되고, 상기 증기 유로를 형성하는 덕트 둘레의 한 부분에 걸쳐 있는 제 1 부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배플판들은 수직으로 배치되고, 상기 증기 유로를 둘러싸는 간극의 높이의 한 부분에 걸쳐 있는 제 2 부분을 포함할 수 있으며, 그 결과 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로가 상기 증기 유로를 형성하는 덕트를 둘러싸는, 다수의 단(several stages)을 갖는 나선(spiral) 형태로 형성된다.
상기 열교환기는 수직으로 연장되고, 상기 열전달 매체가 관류할 수 있는 다수의 관을 갖는 관 다발 열교환기로 형성될 수 있다.
상기 열교환기의 관들은 상기 증기 유로를 둘러싸고, 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로를 형성하는 간극 내에서 상기 배플판들을 수직으로 관통하도록 배치될 수 있다.
바람직하게 상기 열교환기의 관들은 하부 헤더판과 상부 헤더판 사이에서 연장되도록 배치되고 상기 헤더판들에 면하여 밀봉되며, 상기 헤더판들이 하우징의 하부 단부 및/또는 상부 단부에 제공된 후드들과 함께 상기 열교환기의 관들을 관류하는 상기 열전달 매체를 위한 유입구측 또는 배출구측의 개별 매니폴드 챔버를 형성할 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 가습에 필요한 물을 수용하기 위한 챔버는 하부 헤더판에 위에 제공되어 상기 하부 헤더판으로부터 상기 챔버를 거쳐 연장되는 상기 열교환기의 관들의 하부 영역에 의해 가열될 수 있다.
상기 챔버는 상부 벽을 포함할 수 있고, 상기 상부 벽은 가습 및 가열될 연소 가스의 유로 쪽으로 상기 챔버를 제한하며, 상기 상부 벽은 개구를 포함하고, 상기 개구에서는 증기 유로를 형성하는 덕트가 상기 챔버에 연결된다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 가습 및 가열될 가스를 위한 상기 유로의 하부 영역은 증기/응축물-매니폴드로서 형성된다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 열전달 매체로 사용되는 고온 캐소드 가스를 수용하기 위한 열교환기는 연료 전지 유닛의 캐소드 출력부와 연결된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참고로 이하에서 설명된다.
본 도면은 연료전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 장치의 수직 횡단면을 개략도로 도시하고 있다.
도면에 도시된 장치는 하우징(1)을 포함하고, 상기 하우징 내에는 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)가 제공되어 있으며, 상기 유로는 하우징(1)의 상부 영역에 놓여 있는 가습 및 가열될 연소 가스의 유입구(2)로부터 하부에 놓여 있는 가습 및 가열된 상기 연소 가스의 배출구(3)로 리드된다. 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)는 한편으로는 하우징(1)에 의해, 다른 한편으로는 덕트에 의해 제한되며, 상기 덕트는 하우징(1) 내부에서 센터에 배치되어 유입구(2)에 공급된 연소 가스의 가습에 사용되는 수증기용 증기 유로를 형성한다. 가습 용수는 장치의 하부 영역에 제공된 챔버(5)에 수용되어 있다. 상기 챔버(5)는 상부 벽(5a)에 의해 제한되며, 상기 상부 벽은 가습 및 가열될 연소 가스의 유로(7) 방향으로 상기 챔버를 제한하고, 그리고 상부 벽은 개구(5b)를 가지며, 상기 개구에서는 증기 유로(6)를 형성하는 전술한 덕트가 챔버(5)에 연결된다.
하우징(1) 내에 배치되고, 가습 및 가열될 연소 가스에 역류식으로 필요한 열을 공급하는 열전달 매체에 의해 하부에서 상부로 관류될 수 있는 열교환기(4)는 관 다발 열교환기로 형성되고, 상기 관 다발 열교환기는 수직으로 연장되고, 열전달 매체에 의해 관류될 수 있는 다수의 관을 포함한다. 도면에 나타난 바와 같이, 열교환기(4)의 관들은 하부 헤더판(1a)과 상부 헤더판(1b) 사이에서 연장되도록 배치되어 헤더판들(1a, 1b)과 면하여 밀봉된다.
가습용으로 제공된 물을 수용하기 위한 챔버(5)는 하부 헤더판(1a) 위에 제공되고 열교환기(4)의 관들의 하부 영역에 의해 가열될 수 있으며, 상기 관들은 하부 헤더판(1a)으로부터 챔버(5)를 거쳐 상부로 연장된다.
헤더판들(1a, 1b)은 하우징(1)의 하부 및 상부 단부에 제공된 후드들(11, 12)과 함께 하부에서부터 상부로 열교환기(4)의 관들을 관류하는 열전달 매체를 위한 유입구측 또는 배출구측의 개별 매니폴드 챔버를 형성한다.
가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)는 하우징(1)의 상부 영역(8)에서 챔버(5)로부터 상부로 리드되고 덕트(6)로 형성된 증기 유로와 연결되며 열교환기(4)의 관들과 열 접촉시에는 증기 유로(6)로부터 분리되어 가습 및 가열된 연소 가스가 나가는 배출구(3) 방향으로 하부로 리드된다. 외부가 하우징(1)으로 형성되고 내부가 증기 유로로 형성되는 덕트(6)를 제한하는, 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)는 배플판들(7a, 7b) 형태의 삽입체들을 포함하고, 상기 배플판들에 의해 가습 및 가열될 연소 가스는 필연적으로 상부에 놓인 유입구(2)로부터 하부에 놓인 배출구(3)로 나선형으로 가이드된다. 배플판들(7a, 7b)은 증기 유로를 형성하는 덕트(6)와 하우징(1) 사이에 있는 연소 가스용으로 사전 설정된 상기 증기 유로(7)에서 전술한 간극의 전체 폭에 걸쳐 있다. 배플판들(7a, 7b)은 각각 덕트(6) 둘레의 한 부분에 걸쳐 서로 수직으로 오프셋 방식으로 배치된다. 도시된 실시예에서 배플판들(7a, 7b)은 수평으로 배치되고, 덕트(6)의 둘레의 한 부분에 걸쳐 있는 제 1 부분 및 수직으로 배치되고, 전술한 간극의 높이의 한 부분에 걸쳐 있는 제 2 부분을 가지며, 그 결과 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)가 다수의 단을 갖는 나선 형태로 형성되고, 상기 나선은 연소 가스를 사전에 지정 가능한 하나의 유로에서 필연적으로 유입구(2)로부터 배출구(3)로 가이드한다.
열교환기(4)의 관들은 간극(7)으로 형성되고, 연소 가스용으로 사전 설정된 유로 내에 있는 배플판(7a, 7b)의 수평 부분들을 관통한다.
하우징(1)의 상부 영역(8)에 형성된 연소 가스와 수증기의 혼합물이 사전 설정된 유로(7)를 통해서 열교환기(4)의 관들을 통과한 열전달 매체에 역류식으로 하부로 리드되면, 상기 혼합물은 점차 과열되며, 그 결과 배출구에는 연소 가스와 과열된 증기의 혼합물이 나타난다. 하부 후드(11)에 공급된 열전달 매체는 예컨대 온도가 약 600℃인 가열 가스의 형태로 나타날 수 있고, 이러한 경우 예컨대 온도가 500℃ 내지 550℃인 과열된 증기와 연소 가스의 상기 혼합물이 배출구(3)에 나타날 수 있다.
열교환기(4)는 후드(11)로 형성된, 열전달 매체의 입력부가 연료전지 유닛의 캐소드 출력부와 연결되도록 연료 전지 유닛 내에 배치될 수 있고―상기 연료 전지 유닛을 위해 상기 열교환기는 가습 및 가열된 연소 가스를 공급하며―, 그 결과 고온 캐소드 배기가스는 열전달 매체로서 사용된다. 연료전지를 떠나 고온 캐소드 배기가스 내에 포함되는 현열(sensible heat)은 즉 유로(7) 내의 연료 가스를 가열하고 가습하기 위해서 사용된다.
도면에 도시된 실시예에서는 가습 및 가열될 가스용 유로(7)의 하부 영역이 증기/응축물 매니폴드(7c)로서 형성된다.
1: 하우징 1a: 하부 헤더판
1b: 상부 헤더판 2: 유입구
3: 배출구 4: 열교환기
5: 챔버 5a: 상부 벽
5b: 개구 6: 증기 유로
7: 연소 가스용 유로 7a: 배플판
7b: 배플판 7c: 증기/응축물- 매니폴드
8: 하우징의 상부 영역 11: 후드
12: 후드

Claims (16)

  1. 사전 설정된 유로에서 가습 및 가열될 연소 가스가 관류하고, 상부 영역에 놓인 연소 가스 유입구(2) 및 하부에 놓인 연소 가스 배출구(3)를 포함하는 하우징(1), 상기 하우징(1) 내에 배치되고, 가습 및 가열될 연소 가스에 대해 역류식으로 필요한 열을 공급하는 열전달 매체가 하부에서 상부로 관류할 수 있는 열교환기(4) 및 연소 가스의 가습에 필요한 물을 공급하기 위한 장치를 구비하는 연료 전지 유닛용으로 개질될 연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치에 있어서,
    가습에 필요한 물을 공급하기 위한 상기 장치는 상기 하우징(1)의 하부 영역에 배치되고, 가습에 필요한 물을 수용하는 챔버(5), 및 상기 챔버(5)에서 증발된 물을 상기 하우징(1)의 상부 영역으로 수송하기 위한, 상기 챔버(5)로부터 상부로 리드되는 증기 유로(6)를 포함하며, 상기 챔버 내에서 물은 가열을 위한 상기 열교환기(4)의 하부 영역과 열 접촉하며, 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 상기 유로(7)는 상기 하우징(1)의 상부 영역(8)에서 증기 유로(6)와 연결되고, 상기 열교환기(4)와의 열 접촉시에는 상기 증기 유로(6)로부터 분리되어 가습 및 가열된 연소 가스를 위한 상기 배출구(3) 방향으로 하부로 리드되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 유로(6)가 상기 하우징(1) 내부에서 상기 챔버(5)로부터 상부로 리드되는 덕트로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증기 유로(6)를 형성하는 상기 덕트가 상기 하우징(1) 내의 중앙에 배치되고, 열교환기(4)가 상기 증기 유로(6)를 둘러싸는 간극 내에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 증기 유로(6)를 둘러싸는 상기 간극이 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 증기 유로(6)를 둘러싸는 상기 간극이 삽입체(7a, 7b)들을 포함하고, 상기 삽입체들을 통해서 가습 및 가열될 연소 가스가 필연적으로 상부에 놓인 유입구(2)로부터 하부에 놓인 배출구(3)로 가이드되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 삽입체(7a, 7b)들이 배플판들로 형성되고, 상기 배플판들은 상기 증기 유로(6)를 형성하는 덕트와 하우징(1) 사이에 있는, 상기 증기 유로(6)를 둘러싸는 상기 간극 내에서 연장되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배플판(7a, 7b)들이 상기 증기 유로(6)를 형성하는 덕트 둘레의 한 부분에 각각 걸쳐져 서로 수직으로 오프셋 배치되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배플판(7a, 7b)들이 수평으로 배치되고, 상기 증기 유로(6)를 형성하는 덕트 둘레의 한 부분에 걸쳐 있는 제 1 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 배플판(7a, 7b)들이 수직으로 배치되고, 상기 증기 유로(6)를 둘러싸는 간극의 높이의 한 부분에 걸쳐 있는 제 2 부분을 포함하며, 그 결과 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로(7)가 상기 증기 유로(6)를 형성하는 덕트를 둘러싸는, 다수의 단을 갖는 나선 형태(spiral shape)로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기(4)가 수직으로 연장되고, 상기 열전달 매체에 의해 관류될 수 있는 다수의 관을 갖는 관 다발 열교환기(tube bundle heat exchanger)로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 9 항과 관련하여 제 10 항에 있어서,
    상기 열교환기(4)의 관들이 상기 증기 유로(6)를 둘러싸고, 가습 및 가열될 연소 가스용으로 사전 설정된 유로를 형성하는 간극 내에서 상기 배플판(7a, 7b)들을 수직으로 관통하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 열교환기(4)의 관들이 하부 헤더판(1a)과 상부 헤더판(1b) 사이에서 연장되도록 배치되고 상기 헤더판(1a, 1b)들에 면하여 밀봉되며, 상기 헤더판(1a, 1b)들이 하우징(1)의 하부 단부 및/또는 상부 단부에 제공된 후드(11, 12)들과 함께 상기 열교환기(4)의 관들을 관류하는 상기 열전달 매체를 위한 유입구측 또는 배출구측의 개별 매니폴드 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    가습에 필요한 물을 수용하기 위한 챔버(5)가 상기 하부 헤더판(1a)에 위에 제공되고, 상기 하부 헤더판(1a)으로부터 상기 챔버(5)를 거쳐 연장되는 상기 열교환기(4)의 관들의 하부 영역에 의해 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 챔버(5)는 상부 벽(5a)을 포함하고, 상기 상부 벽은 가습 및 가열될 연소 가스의 유로(7) 쪽으로 상기 챔버를 제한하며, 상기 상부 벽은 개구(5b)를 포함하며, 상기 개구에서는 증기 유로(6)를 형성하는 덕트가 상기 챔버(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가습 및 가열될 가스를 위한 상기 유로(7)의 하부 영역이 증기/응축물-매니폴드(7c)로서 형성되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열전달 매체로서 사용되는 고온 캐소드 배기 가스를 수용하기 위한 상기 열교환기(4)가 상기 연료 전지 유닛의 캐소드 출력부와 연결되는 것을 특징으로 하는,
    연소 가스를 가습 및 가열하기 위한 장치.
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