KR20120046474A - 연료전지 시험장비용 가습장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 시험장비용 가습 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 연료전지 시험장비용 가습 장치는, 가스가 주입되는 가스 주입구와 물이 유입되는 물 유입구가 마련되어 있으며, 상기 물 유입구를 통해 유입된 물이 수용되는 수용공간을 가지는 통 형의 케이스; 상기 수용공간에 수용된 물을 가열시키기 위한 것으로, 상기 케이스에 설치되는 히팅 장치; 상기 가스 주입구를 통해 상기 케이스 내부로 유입되는 가스가 수분을 함유할 수 있도록, 일단이 상기 가스 주입구에 접속되고 타단이 상기 케이스 내의 상기 수용공간의 외측으로 노출되며 상기 일단과 타단 사이의 부분이 상기 수용공간에 배치되며, 수투과성 멤브레인으로 이루어진 튜브; 및 상기 튜브를 경유하여 상기 수용공간 외측으로 배출되는 증기를 연료전지 시험을 위한 시험장비 측으로 공급하여 줄 수 있도록, 일단이 상기 케이스 내의 수용공간 외측으로 노출되고 타단이 상기 시험장비 측에 접속되는 증기 수송관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지 시험장비용 가습장치 및 이의 제어방법{Humidity apparatus for fuel cell test equipment and control method of the humidity apparatus for fuel cell test equipment}

본 발명은 연료전지 시험장비용 가습 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가습효율을 높일 수 있도록 구조가 개선된 연료전지 시험장비용 가습 장치 및 제어공정이 개선된 연료전지 시험장비용 가습 장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지의 성능을 테스트하기 위해서는 적절한 온도와 습도가 유지되어야만 한다.

이러한 적절한 습도 유지를 위하여 연료전지 시험장비 측에 증기를 제공하는 가습장치가 사용되어 왔다.

그러나, 종래기술에 의한 연료전지 시험장비용 가습 장치는 단순히 물을 가열하여 발생된 증기를 시험장비 측에 제공하도록 구성됨으로써, 그 가습효율이 떨어지는 단점을 가진다.

이러한 단점을 보완하기 위하여, 가스의 함습을 위한 이동경로를 제공하기 위한 도관 형태의 튜브가 상기 히팅된 물 내에 배치되도록 구성하도록 구성하는 것도 가능하나, 이러한 도관 형태의 튜브는 내열성이 우수하고 엉킴 등에 의해 가스의 원활한 수송을 방해하지 않도록 설계되어야 할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간소한 구성으로 가습효율을 높일 수 있는 연료전지 시험장비용 가습장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스가 주입되는 가스 주입구와 물이 유입되는 물 유입구가 마련되어 있으며, 상기 물 유입구를 통해 유입된 물이 수용되는 수용공간을 가지는 통 형의 케이스; 상기 수용공간에 수용된 물을 가열시키기 위한 것으로, 상기 케이스에 설치되는 히팅 장치; 상기 가스 주입구를 통해 상기 케이스 내부로 유입되는 가스가 수분을 함유할 수 있도록, 일단이 상기 가스 주입구에 접속되고 타단이 상기 케이스 내의 상기 수용공간의 외측으로 노출되며 상기 일단과 타단 사이의 부분이 상기 수용공간에 배치되며, 수투과성 멤브레인으로 이루어진 튜브; 및 상기 튜브를 경유하여 상기 수용공간 외측으로 배출되는 증기를 연료전지 시험을 위한 시험장비 측으로 공급하여 줄 수 있도록, 일단이 상기 케이스 내의 수용공간 외측으로 노출되고 타단이 상기 시험장비 측에 접속되는 증기 수송관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는, 수투과성 멤브레인인 나피온(Nafion) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 튜브의 외주면을 감싸는 형태로 배치되는 그물망 형상의 메쉬를 더 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 상기 튜브의 엉킴을 방지할 수 있도록, 상기 튜브의 내측에 배치되는 스프링을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 케이스 내의 수용공간에 수용된 물의 양을 조절할 수 있도록, 상기 케이스 내에 배치되는 플로트 스위치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법은, 튜브 내로 가스를 유동시키는 단계; 및 상기 튜브를 통하여 상기 가스에 물을 일방향으로 공급하여, 상기 가스의 습도를 상승시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가스 측으로의 물의 일방향 공급은, 삼투압에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의한 연료전지 시험장비용 가습 장치의 제어방법은, 상기 튜브의 길이를 조절하여 가스 습도를 제어하는 단계;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 연료전지 시험장비용 가습2장치 및 이의 제어방법은, 수투과성 멤브레인으로 이루어진 튜브 형태의 도관을 케이스 내에 배치시킴으로써 원하는 습도를 가지는 증기의 형성이 용이하게 이루어지게 됨에 따라 간소한 구성으로 가스의 함습효율을 높여 결국 제품의 가습효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치의 단면도.
도 2는 본 발명 일실시예의 구현을 위해 사용되는 가스의 함습 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법을 설명하기 위한 블럭도.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 구현을 위해 사용되는 가스의 함습 원리를 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연료전지 시험장비용 가습장치는, 통 형상의 케이스(1)와 히팅 장치(2)와 튜브(3)와 증기 수송관(8)을 포함하여 이루어진다.

상기 통 형상의 케이스(1)는, 가스가 주입되는 가스 주입구(11)과 물이 유입되는 물 유입구(12)가 마련되어 있다. 상기 가스 주입구(11)는, 상기 케이스(1)의 외부로부터 내부로의 가스 유입을 가능하게 하는 역할을 하고, 상기 물 유입구(12)는 상기 케이스(1)의 외부로부터 내부로의 물 유입을 가능하게 하는 역할을 한다. 그리고, 상기 케이스(1)는, 상기 물 유입구(12)를 통해 유입된 물(W)이 수용되는 수공공간을 가진다.

상기 히팅 장치(2)는, 상기 케이스(1)에 설치되어 상기 수용공간에 수용된 물(W)을 가열시키는 역할을 한다. 상기 히팅 장치(2)에 의해 히팅된 물(W)의 온도는 대략 60℃ 이상 90℃ 이하인 것이 바람직하다.

상기 튜브(3)는, 일단(31)이 상기 가스 주입구(11)에 접속되고, 타단(32)이 상기 케이스(1) 내의 수용공간 외측으로 노출되며, 상기 일단(31)과 타단(32) 사이의 부분이 상기 수용공간에 배치된다. 이러한 튜브(3) 내로 상기 가스 주입구(11)를 통해 주입되는 가스가 유동하면서 상기 히팅 장치(2)에 의해 가열된 고온의 물(W)을 함습하게 된다.

즉, 상기 튜브(3)는 수투과성 멤브레인으로 형성됨으로써, 상기 수용공간에 수용되고 히팅 장치(2)에 의해 가열된 고온의 물(W)이 삼투압에 의해 일방향으로만 상기 튜브(3) 내로 유입되는 가스에 함습되는 것이다. 여기서, 일방향이라 함은, 상기 튜브(3)의 다공성과 이온 특성으로 인하여 그 튜브(3) 외부에서 내부로 물의 유입은 가능하나 그 역방향으로의 배출은 불가능한 것을 의미한다.

상기 튜브(3)는, 함습 효율을 높일 수 있고 내열성이 우수한 나피온(Nafion) 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 멤브레인 재질이 사용될 수 있다.

이와 같이, 상기 가스가 상기 튜브(3)를 통과하면서 수분을 함유함으로써 원하는 습도를 가지는 증기가 되고, 이러한 증기는 상기 증기 수송관(8)을 통해 연료전지의 성능을 테스트하기 위한 시험장비(미도시) 측으로 유입된다.

즉, 상기 증기 수송관(8)은 일단(81)이 상기 케이스(1) 내의 수용공간 외측으로 노출되고 타단(82)이 상기 시험장비 측에 접속됨으로써 상기 증기의 원활한 수송을 가능하게 한다.

한편, 상기 물(W)은, 히팅 장치(2)에 의해 가열이 이루어지고 상기 튜브(3) 내로 유입되는 가스에 함습됨으로써, 상기 케이스(1) 내에서 점점 줄어들게 된다. 이러한 물(W)의 양의 줄어듬은 함습효율의 하락을 초래하기 때문에, 적당량의 물의 양이 유지될 것이 요구된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 케이스(1) 내의 수용공간에 수용된 물(W)의 양을 조절할 수 있도록, 상기 케이스(1) 내에 배치되는 플로트 스위치(7)가 구비되어 있다.

상기 튜브(3)는, 상기 케이스(1) 내에 플렉시블한 상태로 배치되기 때문에 상기 케이스(1)의 내측벽에 접촉될 우려가 있다. 상기 튜브(3)가 케이스(1)의 내측벽에 접촉되면, 상기 케이스(1)에 내장되는 히팅 장치(2)가 상기 튜브(3)를 손상시킬 수 있기 때문에, 상기 튜브(3)의 보호가 필요하다.

따라서, 본 실시예에서는 상기 튜브(3)가 케이스(1)의 내측벽에 직접 접촉되는 것을 방지하기 위하여, 상기 튜브(3)의 외주면을 감싸는 형태로 배치되는 그물망 형상의 메쉬(4)가 구비되어 있다. 상기 메쉬는, 예컨대 PTFE(폴리테트라플루로에틸린) 재질로 이루어진다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 튜브(3)의 내측에 배치되는 스프링(5)이 더 구비되어 있다. 상기 스프링(5)은, 상기 플렉시블한 튜브(3)의 엉킴 또는 꼬임 현상을 방지함으로써, 상기 가스를 상기 튜브(3)에 원활하게 유동시킬 수 있게 하는 역할을 한다.

이와 같이, 본 실시예는 수투과성 멤브레인으로 이루어진 튜브(3) 형태의 도관을 케이스(1) 내에 배치시킴으로써 원하는 습도를 가지는 증기의 형성이 용이하게 이루어지게 됨에 따라 간소한 구성으로 가스의 함습효율을 높여 결국 제품의 가습효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.

이상, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법에 대하여 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법을 설명하기 위한 블럭도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 제어방법은, 히팅 장치(2)에 의하여 챔버 내의 물이 가열되며, 내부에 가습하고자 하는 가스가 유동하는 튜브(3)가 구비된 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법에 관한 것으로, 상기 튜브(3) 내로 가스를 유동시키는 단계(S1)와, 상기 튜브(3)를 통하여 상기 가스에 물을 일방향으로 공급하여, 상기 가스의 습도를 상승시키는 단계(S2)를 포함하여 이루어진다.

본 실시예에서 상기 튜브(3)는, 나피온(Nafion) 재질과 같은 수투과성 멤브레인으로 형성되기 때문에, 상기 가스 측으로의 물의 일방향 공급은 삼투압에 의해 이루어지게 된다.

이와 같이, 상기 가스가 튜브(3)를 통과하면서 수분을 함습시키는 구조에 의하면, 상기 튜브(3)의 길이를 조절(S3)함으로써 가스 습도를 제어하는 것이 가능한 장점이 있다.

즉, 상기 튜브(3)의 길이를 길게 하면, 상기 가스에 함유되는 수분의 양이 많아지게 됨으로써 가스 습도의 상대적인 상승이 가능하게 되는 것이다. 이와 같이, 본 실시예는 튜브(3) 형태의 도관을 이용한 간소한 구성에 의해 제품의 가습효율을 높일 수 있음은 물론 가스 습도의 제어를 용이하게 할 수 있는 장점을 가진다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

1:케이스 11:가스 주입구
12:물 유입구 2:히팅 장치
3:튜브 4:메쉬
5:스프링 7:플로트 스위치
8:증기 수송관

Claims (8)

1. 가스가 주입되는 가스 주입구(11)와 물이 유입되는 물 유입구(12)가 마련되어 있으며, 상기 물 유입구(12)를 통해 유입된 물(W)이 수용되는 수용공간을 가지는 통 형의 케이스(1);
   상기 수용공간에 수용된 물(W)을 가열시키기 위한 것으로, 상기 케이스(1)에 설치되는 히팅 장치(2);
   상기 가스 주입구(11)를 통해 상기 케이스(1) 내부로 유입되는 가스가 수분을 함유할 수 있도록, 일단(31)이 상기 가스 주입구(11)에 접속되고 타단(32)이 상기 케이스(1) 내의 상기 수용공간의 외측으로 노출되며 상기 일단(31)과 타단(32) 사이의 부분이 상기 수용공간에 배치되며, 수투과성 멤브레인으로 이루어진 튜브(3); 및
   상기 튜브(3)를 경유하여 상기 수용공간 외측으로 배출되는 증기를 연료전지 시험을 위한 시험장비 측으로 공급하여 줄 수 있도록, 일단(81)이 상기 케이스(1) 내의 수용공간 외측으로 노출되고 타단(82)이 상기 시험장비 측에 접속되는 증기 수송관(8);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 튜브(3)는, 수투과성 멤브레인인 나피온(Nafion) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 튜브(3)의 외주면을 감싸는 형태로 배치되는 그물망 형상의 메쉬(4)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 튜브(3)의 엉킴을 방지할 수 있도록, 상기 튜브(3)의 내측에 배치되는 스프링(5)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 케이스(1) 내의 수용공간에 수용된 물의 양을 조절할 수 있도록, 상기 케이스(1) 내에 배치되는 플로트 스위치(7)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치.
6. 히팅 장치에 의하여 챔버 내의 물이 가열되며, 내부에 가습하고자 하는 가스가 유동하는 튜브가 구비된 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법에 관한 것으로,
   상기 튜브(3) 내로 가스를 유동시키는 단계(S1); 및
   상기 튜브(3)를 통하여 상기 가스에 물을 일방향으로 공급하여, 상기 가스의 습도를 상승시키는 단계(S2);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가스 측으로의 물의 일방향 공급은, 삼투압에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 튜브(3)의 길이를 조절하여 가스 습도를 제어하는 단계(S3);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시험장비용 가습장치의 제어방법.

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