KR20130015180A - 연료 전지용 가습 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화시켜 정밀하고 응답성이 우수한 초음파 가습 기능을 제공할 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치에 관한 것으로, 내통과 이를 감싸고 있는 외통으로 이루어지고, 하부에서 상부 방향으로 가습부,반응가스 혼합부,습도측정부가 일체로 구성되는 본체;상기 본체의 가습부에 구비되어 물 및 반응 가스를 공급하기 위한 물 공급관,가스 공급관 및 공급된 물을 미립자화하는 초음파 진동 수단;상기 본체의 반응가스 혼합부에 구비되어 반응 가스 혼합 과정에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 1 응축수 제거 수단;상기 본체의 반응가스 혼합부와 습도 측정부의 경계에 구성되어 혼합된 반응 가스에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 2 응축수 제거 수단;상기 본체의 습도 측정부에 구성되어 혼합된 가스의 습도 및 온도를 측정하는 습도 및 온도 측정 수단;를 포함하는 것이다.

Description

연료 전지용 가습 장치{Humidifier for Fuel Cell}
본 발명은 연료 전지용 가습 장치에 관한 것으로, 구체적으로 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화시켜 정밀하고 응답성이 우수한 초음파 가습 기능을 제공할 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치에 관한 것이다.
오늘날 세계 에너지의 수요의 약 80%를 조달하는 화석연료는 에너지 고갈과 지구 온난화 등의 문제가 심각해짐에 따라 지구문제의 해결책으로 수소 경제 사회로의 전환을 준비하고 있다.
연료전지는 작동온도가 낮고, 출력 밀도가 높고 효율이 좋으며, 공해 물질 배출이 거의 없기 때문에 가까운 미래의 지속가능한 대체 에너지 시스템으로 각광받고 있다.
연료전지는 수소와 산소(혹은 공기)의 전기화학반응을 통하여 전력을 발생시키는 에너지 변환장치로서, 반응 생성물은 물과 반응열 외에는 발생하지 않는다는 장점을 갖고 있다. 이러한 장점을 갖는 연료전지는 연료극에 공급되는 수소는 전해질막의 촉매층에서 전자와 이온으로 분리가 되어, 외부회로와 전해질막을 통해 공기극으로 이동하여, 공기극 전해질막 촉매층에서 산소(혹은 공기)와 결합하여 물과 열 그리고 전력을 발생시키게 된다.
이와 같이 연료전지는 전기 화학 반응에 의해서 전기를 생산하는 발전 장치로 이전의 내부 연소 엔진이나 충,방전형 전지에 비해서 에너지 효율이 높고, 공해 물질의 배출이 없기 때문에 소형에서 대규모 시스템에 이르기까지 그 적용 범위가 매우 넓다.
고분자 전해질을 사용하는 연료전지는 고분자막을 전해질로 사용하는데, 전해질막이 건조되면 이온 전도성이 떨어져 연료전지의 운전이 불가능하므로 이온 전도성을 유지하기 위하여 전해질막은 적절한 수분을 함유하고 있어야 하고, 이를 위해 고분자 전해질을 사용하는 연료전지의 가습은 반드시 필요한 공정이라 할 수 있다.
이와 같이 연료전지의 핵심 요소인 전해질막은, 양이온인 수소 이온의 전도성을 유지하기 위하여 적절한 수분을 필요로 하며, 종래 기술의 연료 전지는 전해질막의 수분함유량을 향상시키기 위하여 연료전지 외부에 도 1에서와 같은 버블타입 가습장치를 설치하여 반응가스를 직접 가습함으로써 전해질막의 수분 함유율을 유지시켰다.
종래 기술에서 연료 전지용으로 사용되는 버블타입 가습장치는 도 1에서와 같이, 물이 채워진 가습기통, 가습장치 하단부에 위치하여 물에 잠기도록 배치된 가스 공급관과 상단부 임의의 위치에 배치된 가스 배출관 그리고 가습장치 내부 물 온도를 유지/측정하기위한 히터와 온도센서로 구성되며, 외부 가스공급원(미도시)에서 가스 공급관을 통해 들어온 반응가스는 가습기통에 채워진 물속을 통과하면서 수분을 공급 받게 되고, 가습장치의 상단부로 이동한 반응가스는 가스배출관을 통해 배출되어 연료전지로 공급되게 된다.
이러한 형태의 버블타입 가습장치는 공급되는 반응가스에 공급되는 수분의 양을 제어할 수 없어 버블타입 가습장치의 가스 배출관 후단과 연료전지의 반응가스 공급관 전단에 습도조절 및 측정장치(미도시)를 추가로 구성하고, 상기 버블타입 가습장치의 습도 제어는 가스배출관에서 습도조절 및 측정장치(미도시)로 공급되는 고습상태의 반응가스를 추가적인 수분공급 없이 가열시켜 반응기체의 체적(포화수증기압) 변화를 유도하여 습도를 제어한다.
그러나 이와 같은 구성의 버블타입 가습장치는 가습기통 외부에서 공급되는 열과 가스 공급관으로부터 공급되는 반응가스에 의해 강제대류가 발생하여 가습기통 하단부(물이 채워진 부분)보다 상단부의 온도분포가 높게 나타나며, 가습기통 내부 압력을 증가시키게 된다.
또한, 가습된 반응가스는 단면적이 급격히 감소되는 가스 배출관 입구에서 반응가스가 함유하고 있는 수분이 응축되는 현상이 발생할 수도 있다.
가스공급원(미도시), 가스 공급관, 가습기통, 가스 배출관과 습도조절 및 측정장치(미도시)를 반응가스가 이동하면서 온도, 압력, 관로 직경 등이 연속적으로 변화하여 수분 조절 및 습도 제어가 어려워지게 된다.
또한, 가스 공급관을 통해 공급되는 반응가스의 유량이 증가하게 되면, 가습기통 내부에 존재하는 물에 의해 버블발생이 커지게 되어, 반응가스와 같이 가스 배출관으로 물이 배출되는 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 연료 전지용 가습 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화시켜 정밀하고 응답성이 우수한 초음파 가습 기능을 제공할 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 내통 가습부 하단에 초음파 진동자를 설치하고, 가스 공급관 말단부와 내통에 채워진 물을 이격시켜 반응가스에 포함되는 수분함유량을 조절하는 연료전지 반응가스(수소, 산소, 공기, 질소) 가습장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 초음파 진동자를 이용하여 가습에 필요한 수분을 미립화시켜, 가스 공급관과 가스 확산기를 통해 확산되는 반응기체를 반응가스 혼합부에서 혼합을 하게 되고, 내통 주위를 감싸고 있는 히터를 이용하여 가습장치 내통 내부에 포함된 미립화된 수분과 반응가스를 적정한 온도가 되도록 가열하여 적정 가습량(습도)을 유지되도록 한 연료 전지용 가습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 반응가스 혼합부와 격판에서 혼합된 과포화 상태의 가습된 반응가스는 팬의 회전에 의해 1차 응축수 제거 과정과 2차 응축수 제거 과정을 거쳐 가스배출관으로 배출되는 가습된 반응가스의 습도 측정 오차를 줄여 정확하게 검출할 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 반응가스 혼합부와 습도 측정부 사이에 위치한 다양한 망사형 격판으로 유입되는 가습된 반응가스들은 일정한 유동으로 습도센서와 온도 센서 주위를 통과하여 가스배출관으로 배출할 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 가습을 위해 내통 내부 채워지는 물이 수위센서에 의해 초음파 진동자 제원에 명시된 소량의 물만 필요로 하도록 하여 가습장치 내통을 가열하기 위한 전력을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 한 연료 전지용 가습 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치는 내통과 이를 감싸고 있는 외통으로 이루어지고, 하부에서 상부 방향으로 가습부,반응가스 혼합부,습도측정부가 일체로 구성되는 본체;상기 본체의 가습부에 구비되어 물 및 반응 가스를 공급하기 위한 물 공급관,가스 공급관 및 공급된 물을 미립자화 하는 초음파 진동 수단;상기 본체의 반응가스 혼합부에 구비되어 반응 가스 혼합 과정에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 1 응축수 제거 수단;상기 본체의 반응가스 혼합부와 습도 측정부의 경계에 구성되어 혼합된 반응 가스에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 2 응축수 제거 수단;상기 본체의 습도 측정부에 구성되어 혼합된 가스의 습도 및 온도를 측정하는 습도 및 온도 측정 수단;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 물 공급관을 통하여 공급되는 물의 수위를,상기 초음파 진동 수단의 제원에 따른 수위로 조절하기 위한 수위 센서가 상기 내통의 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 초음파 진동 수단은 상기 내통의 바닥면의 서로 대응되는 위치에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가스 공급관의 말단에는 내통 내부에 반응가스를 확산시키기 위해 다공성 재질로 이루어진 원형 가스 확산기가 부착되고, 가스 확산기는 내통 하단부에 채워진 물과 이격되는 위치에 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 응축수 제거 수단은 모터에 의해 회전하는 팬이고, 상기 내통에 공급된 반응가스와 미립화된 수분이 팬의 회전에 의한 강제대류에 의해 혼합되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 혼합 과정에서 과포화상태로 혼합된 반응가스는 팬의 회전에 의해 팬 표면에 응축하게 되고 원심력에 의해 응축수를 물방울 형태로 내통 내부의 벽면으로 이동시켜 응축수를 제거하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 2 응축수 제거 수단은 내통 내부에서 강제대류에 의해 발생되는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키는 격판이고,과포화 상태인 반응가스가 격판의 표면에 응축되어 하부로 떨어지도록 하여 응축수를 제거하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 내통 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 1개 이상의 열 공급 히터와 이를 감싸고 있는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 반응 가스 혼합 과정에서 수위,온도,습도를 제어하기 위한 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 온도 측정 수단이 상기 제 2 응축수 제거 수단의 상부와 하부에 각각 구성되고, 내통 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 열 공급 히터가 제 2 응축수 제거 수단의 상부와 하부에 각각 구성되어 각각 분리 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 응축수 제거 수단은 모터에 의해 회전하는 제 1,2 팬이고, 제1,2팬은 제 2 응축수 제거 수단의 하부에 분리되어 각각 구동되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 2 응축수 제거 수단은 반응가스 혼합에 의해 발생하는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키기 위한 격판이고, 상기 격판은 습도측정부와 반응가스 혼합부 사이에 이중으로 분리 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화시켜 정밀하고 응답성이 우수한 초음파 가습 기능을 제공할 수 있다.
둘째, 초음파 진동자를 이용하여 가습에 필요한 수분을 미립화시켜, 가스 공급관과 가스 확산기를 통해 확산되는 반응기체를 반응가스 혼합부에서 혼합을 하여 기수 혼합의 정밀도를 높일 수 있다.
셋째, 가스 혼합시에 내통 주위를 감싸고 있는 히터를 이용하여 가습장치 내통 내부에 포함된 미립화된 수분과 반응가스를 적정한 온도가 되도록 가열하여 적정 가습량(습도)을 유지되도록 한다.
넷째, 반응가스 혼합부와 격판에서 혼합된 과포화 상태의 가습된 반응가스를 팬의 회전에 의해 1차 응축수 제거 과정과 2차 응축수 제거 과정을 거쳐 가스배출관으로 배출되는 가습된 반응가스의 습도 측정 오차를 줄여 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 반응가스 혼합부와 습도 측정부 사이에 위치한 다양한 망사형 격판으로 유입되는 가습된 반응가스들은 일정한 유동으로 습도센서와 온도 센서 주위를 통과하여 가스배출관으로 배출할 수 있도록 하는 효과가 있다.
여섯째, 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화하고 반응가스의 습도를 조절하기 위하여 일체화된 가습장치 내통에 요구되는 가습 온도를 유지시켜 반응가스에 함유되는 수분함유량을 효과적으로 조절할 수 있다.
일곱째, 가습을 위해 내통 내부 채워지는 물을 수위센서에 의해 초음파 진동자 제원에 명시된 소량의 물만 사용하여 가습장치 내통을 가열하기 위한 전력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 버블타입 가습장치의 구조를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도
도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도
이하, 본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도이다.
본 발명은 가습장치 내부의 균일한 온도유지 및 정밀하고 우수한 응답성을 가지는 습도제어를 목적으로 하는 연료 전지용 초음파 가습장치에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 연료 전지용 초음파 가습장치는 도 2에서와 같이, 하부에서 상부 방향으로 가습부(다),반응가스 혼합부(나),습도 측정부(가)로 구분되는 밀폐 구조의 내통(23)과, 가습장치 내부에 가습에 필요한 물을 공급하기위하여 밀폐된 내통(23)과 이를 감싸고 있는 외통(22)을 관통하여 가스 공급관(26)과 내통(23) 바닥 사이의 임의의 위치에 설치된 물 공급관(27)과, 상기 물 공급관(27)에서 공급되는 물의 수위를 초음파 진동자(24a)(24b) 제원에 명시된 수위로 조절하고 측정하기 위하여 내통(23) 바닥 임의의 위치에 설치된 수위센서(37)와, 외부 가스공급원으로부터 공급되는 반응가스의 수분함유량을 조절하기 위하여 가습부 하단에 존재하는 물을 미립화시키는 1개 이상의 초음파 진동자(24a)(24b)와, 가습장치 내부에 반응가스를 공급하기 위하여 밀폐된 내통(23)과 이를 감싸고 있는 외통(22)을 관통하여 물 공급관(27) 상단과 반응가스 혼합부(나)에 설치된 팬(31) 사이의 임의의 위치에 설치된 가스 공급관(26)을 포함하고 구성된다.
여기서, 상기 가스 공급관(26)의 말단에는 내통(23) 내부에 반응가스를 확산시키기 위해 다공성 재질로 이루어진 원형 가스 확산기(25)가 부착되고, 내통(23) 하단부에 임의의 수위로 채워진 물과 이격될 수 있도록 구성된다.
또한, 내통(23) 하단부 초음파 진동자(24a)(24b)에 의해 미립화된 물과 가스 공급관(26)을 거쳐 가스 확산기(25)를 통해 확산된 반응가스의 혼합과 과포화 상태에서 발생되는 1차 응축수 제거를 위한 1개 이상의 팬(31)과, 팬(31)을 회전시키기 위한 모터(21)와, 내통(23) 내부에서 강제대류와 팬(31)에 의해 발생되는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키며, 2차 응축수 제거를 위해 반응가스 혼합부(나)와 습도 측정부(가) 경계에 위치한 격판(32)과, 밀폐된 내통(23)에서 가습된 반응가스의 온도와 습도를 측정하기 위한 1개 이상의 온도센서(35)와 습도센서(34)와, 내통(23) 내부 온도를 일정하게 유지시키기 위한 1개 이상의 열 공급 히터(29)와 이를 감싸고 있는 단열재(30)와, 상기 초음파 가습장치의 각각의 구성요소들을 원활히 제어할 수 있는 제어장치(20)로 구성된다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 가습 동작을 설명하면 다음과 같다.
가습장치 내통(23)의 하단에 위치하는 가습부(다)에서 물 공급관(27)과 연결되어있는 펌프(28)를 이용하여 초음파 진동자(24a)(24b) 제원에 명시된 수위와 같이 물을 공급하고, 반응가스(수소, 산소, 공기, 질소)는 가스 공급관(26)을 지나 가스 확산기(25)로 확산되어 초음파 진동자(24a)(24b)에 의해 미립화된 수분과 같이 반응가스 혼합부(나)로 상승하게 된다.
이때 내통(23)에 공급된 반응가스와 미립화된 수분을 팬(31)을 이용하여 강제대류에 의해 혼합해 준다. 또한 상기 과정에서 과포화상태로 혼합된 반응가스는 팬(31)의 회전에 의해 팬(31) 표면에서 응축하게 되고 원심력에 의해 응축수를 물방울 형태로 내통(23) 내부 벽면으로 이동시켜 1차 응축수 제거 단계를 거치게 된다.
반응가스 혼합부(나)에서 가습된 반응가스는 팬(31)에 의해 발생된 불규칙한 유동 변화는 습도센서(34)에 의해 측정되는 오차를 크게 하게 되므로 내통(23) 상단 습도 측정부(가)로 유입되기 전 반응가스 혼합부(나)와 습도 측정부(가) 사이에 위치한 망사형 격판(32)에 의해 유동변화를 일정하게 유지시켜 습도 측정부(가)로 유입되게 된다.
이와 같은 과정에서 격판(32)을 통해 습도 측정부(가)로 유입되는 가습된 반응가스 중 과포화상태인 반응가스는 격판(32) 표면에서 응축하게 되어 2차 응축수 제거 단계를 거치게 된다.
가습장치의 내통(23) 상단 습도 측정부(가)로 유입된 가습된 반응가스는 습도센서(34)와 온도센서(35)에 의해 가습된 반응가스의 습도와 온도를 측정하게 되며, 내통(23) 상단 임의의 위치에 외통(22)을 관통하여 설치된 가스 배출관(36)을 통해 가습된 반응가스는 배출되게 된다.
상기 모든 과정에서 가습되는 반응가스 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 내통(23) 외부에 히터(29)를 설치하고 이를 감싸는 단열재(30)를 설치하여 외부로 배출되는 열을 차단하고 내통(23) 내부의 반응가스 온도를 일정하게 유지한다.
도 2에서와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타낸 것이고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 초음파 가습장치는 가습장치 내통 내부 온도 유지 과정, 반응가스와 미립화된 수분의 혼합 및 과포화 상태의 응축수 제거 과정, 반응가스 혼합에 의해 발생하는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키는 과정에 따라 구조를 변화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도이다.
그리고 도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치의 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치는 도 3에서와 같이, 가습장치 내통 내부 온도를 정밀하게 유지하기 위하여 격판(32)의 상,하부에 각각 제 1,2 온도 센서(35a)(35b)를 구성하고, 격판(32)의 상부와 하부의 온도 제어를 위하여 각각 제어되는 제 1,2 히터(A)(B)를 분리 구성한 것이다.
그리고 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치는 도 4에서와 같이, 반응가스와 미립화된 수분의 혼합 및 과포화 상태의 응축수 제거를 정밀하게 제어하기 위한 것으로, 격판(32)의 하부에 응축수 제거를 위한 제 1,2 팬(31a)(31b)을 분리 구성한 것이다.
이와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 연료 전지용 가습 장치는 제 1 팬(31a)의 표면에 반응가스와 미립화된 수분의 혼합 및 과포화 상태의 응축이 이루어지고, 원심력에 의해 응축수를 물방울 형태로 내통(23) 내부 벽면으로 이동시켜 1차 응축수 제거 단계를 거치게 된다.
그리고 제 2 팬(31b)의 표면에 다시 반응가스와 미립화된 수분의 혼합 및 과포화 상태의 응축이 이루어지고, 원심력에 의해 응축수를 물방울 형태로 내통(23) 내부 벽면으로 이동시켜 2차 응축수 제거 단계를 거치게 된다.
그리고 최종적으로 격판(32)에 의해 3차 응축수 제거가 이루어지게 된다.
그리고 본 발명의 제 4 실시예에 따른 연료 전지용 가습 장치는 도 5에서와 같이, 반응가스 혼합에 의해 발생하는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키기 위하여 습도측정부(가)와 반응가스 혼합부(나) 사이에 부분적으로 격판을 분리하여 구성한 것이다.
즉, 습도측정부(가)와 반응가스 혼합부(나) 사이의 제 1 영역에 제 1 격판(32a)이 구성되고, 팬(31) 회전축을 중심으로 제 1 영역의 반대에 위치하는 제 2 영역에 상하로 위치하여 제 2,3 격판(32b)(32c)이 구성된다.
이와 같은 격판 구성은 설치 위치 및 개수가 한정되는 것이 아니고 다양한 형태로 변경할 수 있음은 당연하다.
이와 같은 본 발명에 따른 연료 전지용 가습 장치는 습도 조절 및 측정 장치에서 온도를 조절하여 반응가스 체적변화를 유도하여 습도 조절하지 않고, 가습장치와 습도 조절 및 측정 장치를 일체화하고 반응가스의 습도를 조절하는 것에 의해 반응가스에 함유되는 수분함유량을 효과적으로 조절할 수 있다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
20. 제어 장치 21. 모터
22. 외통 23. 내통
24a.24b. 초음파 진동자 25. 가스 확산기
26. 가스 공급관 27. 물 공급관
28. 펌프 29. 히터
30. 단열재 31. 팬
32. 격판 33. 회전축
34. 습도센서 35. 온도 센서
36. 가스 배출관 37. 수위 센서

Claims (12)

  1. 내통과 이를 감싸고 있는 외통으로 이루어지고, 하부에서 상부 방향으로 가습부,반응가스 혼합부,습도측정부가 일체로 구성되는 본체;
    상기 본체의 가습부에 구비되어 물 및 반응 가스를 공급하기 위한 물 공급관,가스 공급관 및 공급된 물을 미립자화 하는 초음파 진동 수단;
    상기 본체의 반응가스 혼합부에 구비되어 반응 가스 혼합 과정에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 1 응축수 제거 수단;
    상기 본체의 반응가스 혼합부와 습도 측정부의 경계에 구성되어 혼합된 반응 가스에서 발생하는 응축수를 제거하는 제 2 응축수 제거 수단;
    상기 본체의 습도 측정부에 구성되어 혼합된 가스의 습도 및 온도를 측정하는 습도 및 온도 측정 수단;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 물 공급관을 통하여 공급되는 물의 수위를,
    상기 초음파 진동 수단의 제원에 따른 수위로 조절하기 위한 수위 센서가 상기 내통의 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 진동 수단은 상기 내통의 바닥면의 서로 대응되는 위치에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 공급관의 말단에는 내통 내부에 반응가스를 확산시키기 위해 다공성 재질로 이루어진 원형 가스 확산기가 부착되고, 가스 확산기는 내통 하단부에 채워진 물과 이격되는 위치에 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 응축수 제거 수단은 모터에 의해 회전하는 팬이고, 상기 내통에 공급된 반응가스와 미립화된 수분이 팬의 회전에 의한 강제대류에 의해 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 혼합 과정에서 과포화상태로 혼합된 반응가스는 팬의 회전에 의해 팬 표면에 응축하게 되고 원심력에 의해 응축수를 물방울 형태로 내통 내부의 벽면으로 이동시켜 응축수를 제거하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 응축수 제거 수단은 내통 내부에서 강제대류에 의해 발생되는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키는 격판이고,
    과포화 상태인 반응가스가 격판의 표면에 응축되어 하부로 떨어지도록 하여 응축수를 제거하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 내통 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 1개 이상의 열 공급 히터와 이를 감싸고 있는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반응 가스 혼합 과정에서 수위,온도,습도를 제어하기 위한 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 측정 수단이 상기 제 2 응축수 제거 수단의 상부와 하부에 각각 구성되고, 내통 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 열 공급 히터가 제 2 응축수 제거 수단의 상부와 하부에 각각 구성되어 각각 분리 제어되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 응축수 제거 수단은 모터에 의해 회전하는 제 1,2 팬이고, 제1,2팬은 제 2 응축수 제거 수단의 하부에 분리되어 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 응축수 제거 수단은 반응가스 혼합에 의해 발생하는 불규칙한 유동 변화를 일정하게 유지시키기 위한 격판이고,
    상기 격판은 습도측정부와 반응가스 혼합부 사이에 이중으로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 가습 장치.
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