KR20130082305A - 연료 전지 시스템 내에서 기액 분리 기능을 제공하는 하이브리드 소음기 - Google Patents

연료 전지 시스템 내에서 기액 분리 기능을 제공하는 하이브리드 소음기 Download PDF

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Abstract

연료 전지 시스템에 장착되는 하이브리드 소음기는 연료 전지 시스템의 소정 장치에 연결되어, 소정 장치로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 확장실, 확장실의 내부에 위치하여, 확장실의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하는 흡수재, 및 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 배출하면서, 배출 중인 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기를 포함한다.

Description

연료 전지 시스템 내에서 기액 분리 기능을 제공하는 하이브리드 소음기 {Hybrid silencer providing a function of separating gas-liquid in fuel cell system}
연료 전지 시스템에 관한 것으로, 특히 연료 전지 시스템의 소음을 저감하기 위한 소음기에 관한 것이다.
연료 전지(fuel cell)는 수소 등과 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기 에너지를 발생시키는 친환경적 대체 에너지 기술로서 태양 전지(solar cell) 등과 함께 각광을 받고 있다. 연료 전지의 전력 생산을 위해서는 연료 전지에 연료, 물, 공기 등이 공급되어야 한다. 이에 따라, 연료 전지 시스템의 내부에서는 이와 같은 물질들의 공급을 위한 여러 개의 기계적인 장치들이 구동되는데, 이와 같은 장치들의 구동에 의해 소음(acoustic noise)이 발생하게 된다. 연료 전지 시스템의 소음이 지나치게 큰 경우에 사용자 및 주변 사람들에게 불쾌감을 유발할 수 있기 때문에 연료 전지 시스템에서 발생되는 소음을 저감하기 위한 장치들이 개발되고 있다.
연료 전지 시스템의 내부에 흐르는 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리함과 동시에 연료 전지 시스템에서 발생된 특정 주파수 대역의 소음을 저감할 수 있는 하이브리드 소음기를 제공하는 데 있다. 또한, 이와 같은 하이브리드 소음기가 장착된 연료 전지 시스템을 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 본 명세서로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 시스템에 장착되는 하이브리드 소음기는 상기 연료 전지 시스템의 소정 장치에 연결되어, 상기 소정 장치로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 확장실, 상기 확장실의 내부에 위치하여, 상기 확장실의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하는 흡수재, 및 상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 배출하면서, 상기 배출 중인 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기를 포함하고, 상기 확장실은 상기 소정 장치로부터의 유체가 유입되는 입구관과 상기 흡수재에 흡수된 액체 성분이 배출되는 출구관을 구비한다.
상기 다공형 소음기는 상기 하이브리드 소음기의 내부 공간에 형성된 공동과 상기 공동을 통과하는 다공관을 포함할 수 있다. 상기 공동에는 복수 개의 격벽들이 설치되어, 상기 공동은 상기 격벽들에 의해 복수 개의 공동들로 분할될 수 있다. 상기 공동의 내부에는 상기 흡수재의 일부가 개재되어, 상기 공동의 내부에 위치하는 흡수재 부분에 의해 상기 다공관의 구멍들로부터 배출된 유체의 액체 성분이 흡수될 수 있다.
상기 하이브리드 소음기는 서로 다른 체적을 갖는 두 개의 박스들이 결합된 형상을 갖고 있으며, 상기 공동은 보다 작은 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성될 수 있다. 상기 박스들간에 접하는 부위는 서로 간에 개방된 형태로 연결되어 있고, 상기 다공관의 입구는 상기 개방된 연결 부위에 위치하고, 상기 흡수재에는 상기 확장실의 입구관으로 유입된 유체가 상기 다공관의 입구로 흐르도록 하기 위한 공간이 형성되어 있어, 상기 다공관을 통하여 상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체가 배출될 수 있다. 상기 하이브리드 소음기는 서로 다른 체적을 갖는 두 개의 박스들이 결합된 형상을 갖고 있으며, 상기 확장실은 보다 큰 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성되고, 상기 입구관은 상기 확장실과 상기 다공형 소음기의 크기 차이에 의해 발생되는 공간에 설치될 수 있다.
상기 흡수재에는 상기 확장실로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 적어도 하나의 소음기가 내장될 수 있다. 상기 흡수재에 내장되는 적어도 하나의 소음기는 상기 확장실과 상기 다공형 소음기에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과는 다른 주파수 대역에서 상기 확장실로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 적어도 하나의 소음기일 수 있다. 상기 흡수재에 내장되는 적어도 하나의 소음기는 적어도 하나의 헬름홀쯔 공명기일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지 시스템은 연료를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지, 상기 연료 전지 시스템의 내부에 흐르는 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 상기 유체의 소음을 저감하는 하이브리드 소음기, 및 상기 하이브리드 소음기로부터 배출된 액체 성분과 연료를 혼합하여 상기 연료 전지에 공급하는 BOP(Balance of Plants)를 포함한다.
상기 하이브리드 소음기는 상기 연료 전지로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 상기 연료 전지로부터 배출된 유체의 소음을 저감할 수 있다. 상기 BOP는 상기 연료 전지의 캐소드 측의 출구로부터 배출된 유체를 냉각시키는 열 교환기를 포함하고, 상기 하이브리드 소음기에 유입되는 유체는 상기 열 교환기로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해 내어 배출함과 동시에 상기 열 교환기로부터 배출된 유체의 소음을 저감할 수 있다.
상기 하이브리드 소음기는 상기 연료 전지 시스템의 소정 장치에 연결되어, 상기 소정 장치로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 확장실, 상기 확장실의 내부에 위치하여, 상기 확장실의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하는 흡수재, 및 상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 배출하면서, 상기 배출 중인 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기를 포함할 수 있다.
연료 전지 시스템에 장착되는 하이브리드 소음기는 연료 전지 시스템 내부에 흐르는 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 유체의 소음을 저감함으로써 소음 저감을 위해 별도의 장치를 구비하는 다른 연료 전지 시스템에 비해 연료 전지 시스템의 무게와 부피를 줄일 수 있다. 또한, 하이브리드 소음기는 확장형 소음기와 다공형 소음기 등과 같은 이종 소음기들을 채용함으로써 연료 전지 시스템에서 발생되는 특정 주파수 대역의 소음을 특정 음압 레벨 이하로 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 소음기(52)의 내부 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 흡수재(200)의 여러 가지 구현 예들을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 하이브리드 소음기(52)의 적용 전과 적용 후의 소음 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 연료 전지 시스템은 일반적으로 전력을 생산하는 연료 전지, 연료 전지에 연료, 물, 공기 등을 공급하기 위한 연료 전지의 주변 기기들(peripheral devices)인 BOP(Balance Of Plants), 및 연료 전지로부터 출력된 전력을 변환하여 부하에 공급하는 컨버터(converter) 등으로 구성된다. 본 발명의 실시예들의 특징은 연료 전지 시스템 내부에 흐르는 공기의 소음을 저감시키기 위한 소음기에 관련되어 있기 때문에 이하의 실시예들의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 연료 전지를 구성하는 스택(stack), BOP, 컨버터 등에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다. 일반적으로, 연료 전지는 부하에서 요구하는 전력에 대응하여 복수 개의 셀들이 직렬 또는 병렬로 조합된 스택(stack) 형태로 설계된다. 이하에서는 하나의 셀 및 복수 개의 셀들이 결합된 스택 모두를 포괄하여, 간단히 연료 전지라고 호칭하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 연료 전지(10), 연료 저장소(fuel storage)(20), 제어기(30), 공기 펌프(air pump)(41), 회수 펌프(water recovery pump)(42), 순환 펌프(recycle pump)(43), 공급 펌프(feed pump)(44), 분리기(separator)(51), 하이브리드 소음기(hybrid silencer)(52), 제 1 열교환기(heat exchanger)(61), 제 2 열교환기(62), 밸브 모듈(valve module)(70), 혼합기(mixer)(80), 및 센서(sensor)(90)로 구성된다. 일반적으로, 연료 전지(10)에 연료, 물, 공기 등을 공급하기 위한 구성 요소들, 즉 연료 전지(10) 이외에 상기된 바와 같은 구성 요소들을 BOP라고 부른다. 도 1에 도시된 바와 같이, BOP의 구성 요소들간에는 이것들을 연결하는 여러 배관(pipe)들이 장착되어 있다. 또한, 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에는 도 1에 도시된 구성 요소들 이외에 다른 장치들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에는 연료 전지(10)의 온도를 검출하기 위해 연료 전지(10)에 서미스터(thermistor)가 장착될 수도 있고, 센서(90) 등에 연결된 배관에 이 배관에 흐르는 연료의 불순물을 제거하기 위한 필터(filter) 등이 장착될 수도 있고, 제 1 열교환기(61)와 제 2 교환기(62)의 냉각을 위해 제 1 열교환기(61)와 제 2 교환기(62)에 팬(fan) 등이 장착될 수도 있다.
연료 전지(10)는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기 화학적 반응 (electrochemical reaction)을 이용하여 직접 전기 에너지로 변환함으로써 DC(Direct Current) 전력을 생산하는 발전 장치이다. 이와 같은 연료 전지의 예로는 고체 산화물 연료 전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 메탄올 연료 전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell) 등을 들 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 실시예는 직접 메탄올 연료 전지를 운전하기 위한 BOP가 적용된 연료 전지 시스템이다. 다만, 이하에서 기술될 공기 펌프(41)의 소음을 저감하기 위한 기술적 수단은 다른 종류의 연료 전지에도 적용될 수 있다.
한편, 직접 메탄올 연료 전지는 메탄올을 수소 농도가 높아지도록 개질하는 간접 메탄올 연료 전지(indirect methanol fuel cell)와는 달리, 메탄올을 개질하는 과정 없이 연료 전지(10)의 애노드(anode)에서 메탄올과 물이 직접 반응하여 수소 이온과 전자를 생성한다. 이와 같이, 직접 메탄올 연료 전지는 메탄올을 개질하는 과정이 필요 없기 때문에 소형화가 가능하며, 주로 휴대용 연료 전지 시스템에 적용되고 있다.
직접 메탄올 연료 전지의 애노드에서는 CH3OH + H2O -> 6H+ + 6e- + CO2의 반응(reaction)이 일어나고, 캐소드(cathode)에서는 3/2O2 + 6H+ + 6e- -> 3H2O의 반응이 일어난다. 양자(H+)는 연료 전지 내부의 양자 교환 막(proton exchange membrane)을 통하여 전송되고, 전자(e-)는 애노드로부터 캐소드로 외부 회로를 통하여 전송된다. 이와 같은 과정에 의해 전력이 생산된다. 특히, 직접 메탄올 연료 전지에는 연료 전지(10)에서의 반응이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 촉매(catalyst)가 존재한다. 일반적으로, 촉매는 백금으로 제조되며, 상기된 반응 과정에서의 온도가 너무 높을 경우에 열화될 수 있다. 이에 따라, 순수한 메탄올은 연료 전지(10)에 공급되지 않으며, 적당량의 물로 희석된 메탄올, 즉 적정 농도의 메탄올 수용액이 연료 전지(10)에 공급되어야 한다. 이하에서는 연료 전지(10)의 애노드 측 입구로 공급되는 메탄올 수용액을 간단히 연료로 호칭하기로 한다.
이와 같이, 연료 전지(10)의 열화를 방지하면서, 연료 전지(10)에서의 반응이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 연료 전지(10)에 적정량의 메탄올, 물, 공기가 공급되어야 한다. 제어기(30)는 센서(90)에 의해 검출된 연료의 농도, 온도 등에 기초하여 연료 전지(10)에 공급되는 연료, 물, 공기의 양을 조절하기 위해 공기 펌프(41), 공급 펌프(44), 순환 펌프(43), 및 회수 펌프(42)를 제어한다. 연료 전지(10)는 혼합기(80)로부터 연료 전지(10)의 애노드 측의 입구로 공급된 적정 농도의 연료를 이용하여 전력을 생산한다. 연료 전지(10)의 전력 생산 과정에서, 연료 전지(10)의 애노드 측의 출구와 캐소드 측의 출구로부터 상기된 반응 과정의 부산물인 이산화탄소, 물, 미 반응된 연료 등을 포함하는 유체가 배출된다.
연료 전지(10)에서의 전력 생산을 위해, 연료 전지 시스템 내부에서는 상기된 펌프들, 분리기들 등과 같은 여러 개의 기계적인 장치들이 구동되는데, 이와 같은 장치들의 구동에 의해 소음(acoustic noise)이 발생하게 된다. 연료 전지 시스템의 소음이 지나치게 큰 경우, 사용자 및 주변 사람들에게 불쾌감을 유발할 수 있기 때문에 연료 전지 시스템의 큰 소음은 저감될 필요가 있다. 또한, 연료 전지 시스템의 소음이 크지 않은 경우라도, 연료 전지 시스템의 사용 환경에 따라 특정 주파수 대역의 소음이 저감되어야 할 경우가 있다. 예를 들어, 군용 장치는 이것의 소음에 의해 적들에게 노출되는 것을 방지하기 위해 군용 장치로부터 10 m 떨어진 지점에서 50 Hz ~ 10 kHz의 주파수 대역에서 1/3 옥타브 밴드(octave band) 단위의 특정 음압 레벨(sound pressure level) 이하의 소음만을 허용하는 조건을 군용 규격으로 정하고 있다.
한편, 도 1에 도시된 연료 전지 시스템은 직접 메탄올 연료 전지를 채용한 휴대용 연료 전지 시스템이기 때문에 그 내부 공간이 협소하다. 따라서, 연료 전지 시스템의 소음을 저감하기 위해서 연료 전지 시스템에 새로운 장치를 부가하기보다는 연료 전지 시스템의 기존 장치가 기존 기능 외에 소음을 저감하는 기능을 함께 갖도록 하는 것이 바람직하다. 하이브리드 소음기(52)는 연료 전지 시스템의 내부에 흐르는 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 이 유체의 소음을 저감한다. 이와 같이, 하이브리드 소음기(52)는 기체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출하는 기존 기능 외에 연료 전지 시스템의 내부에 흐르는 유체의 소음을 저감하는 기능을 갖는 하이브리드 구조의 소음기이다. 예를 들어, 하이브리드 소음기(52)는 연료 전지(10)로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 연료 전지(10)로부터 배출된 유체의 소음을 저감할 수 있다. 연료 전지 시스템의 BOP는 하이브리드 소음기(52)로부터 배출된 액체 성분과 연료를 혼합하여 연료 전지에 공급한다. 이하에서는 도 1을 참조하여 하이브리드 소음기(52)의 구체적인 적용 예를 살펴보기로 한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 하이브리드 소음기(52)는 제 1 열교환기(61)로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 제 1 열교환기(61)로부터 배출된 유체의 소음을 저감한다. 하이브리드 소음기(52)로부터 분리되어 배출된 유체의 액체 성분, 즉 물 등은 회수 펌프(42)에 의해 흡입된다. 하이브리드 소음기(52)로부터 분리되어 배출된 유체의 기체 성분, 즉 이산화탄소 등은 연료 전지 시스템의 외부로 방출(exhaust)된다. 연료 전지(10)의 캐소드 측의 출구로부터 배출된 부산물은 연료 전지(10)에서의 반응열 등으로 인한 고온의 유체로서 증기 형태의 수분을 포함하고 있다. 제 1 열교환기(61)는 열 교환 과정(heat exchange process)을 이용하여 연료 전지(10)의 캐소드 측의 출구로부터 배출된 유체를 냉각시킨다.
분리기(51)는 연료 전지(10)의 애노드 측의 출구로부터 배출된 유체로부터 메탄올과 물을 분리해 냄으로써 메탄올과 물을 회수한다. 예를 들어, 분리기(51)는 원심 분리 등을 이용하여 연료 전지(10)로부터 배출된 부산물과 미반응 연료 등으로부터 메탄올과 물을 분리할 수 있다. 회수 펌프(42)는 하이브리드 소음기(52)에 의해 회수된 물을 흡입하여 분리기(51)에 배출한다. 이에 따라, 분리기(51)로부터 분리기(51)에 의해 회수된 메탄올과 분리기(51) 및 하이브리드 소음기(52)에 의해 회수된 물이 섞인 저농도의 연료가 배출되게 된다.
연료 저장소(20)는 연료가 저장되는 용기로서 원통형, 박스형 등 여러 가지 모양의 용기로 제조될 수 있다. 연료 저장소(20)는 연료가 리필(refill)될 수 형태로 제조될 수 있다. 또한, 연료 저장소(20)는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에 탈부착이 가능한 형태로 제조될 수 있으며, 일반적으로 카트리지(cartridge)로 호칭된다. 연료 저장소(20)에는 고농도의 연료, 예를 들어 100%의 메탄올이 저장된다.
밸브 모듈(70)은 연료 순환 라인(101)과 연료 공급 라인(102)이 연결되는 지점에 삽입되어, 연료 순환 라인(101)을 통해 연료 전지(10)로부터 연료 전지(10)로 순환되는 저농도 연료의 흐름과 연료 공급 라인(102)을 통해 연료 저장소(20)로부터 연료 전지(10)로 공급되는 고농도 연료의 흐름을 제어한다. 여기에서, 연료 순환 라인(101)은 연료 전지(10)로부터 배출된 미반응 연료가 다시 연료 전지(10)로 흘러 들어가는 경로에 있는 배관들을 나타내고, 연료 공급 라인(102)은 연료 저장소(20)로부터 연료 전지(10)로 새로이 공급되는 연료가 흐르는 경로에 있는 배관들을 나타낸다.
순환 펌프(43)는 밸브 모듈(70)의 연료 흐름 제어에 따라 밸브 모듈(70)로부터 연료 순환 라인(101)을 통해 수송된 저농도 연료와 연료 공급 라인(102)을 통해 수송된 고농도 연료 중 적어도 하나를 흡입하여 제 2 열교환기(62)를 통하여 혼합기(80)로 배출한다. 순환 펌프(43)로부터 배출된 연료는 제 2 열교환기(62)를 통과하면서 제 2 열교환기(62)의 열 교환 과정에 의해 연료의 온도가 조정된다. 혼합기(80)는 순환 펌프(43)로부터 배출된 저농도 연료와 고농도 연료를 혼합하고, 이와 같은 혼합 과정을 거쳐 생성된 적정 농도의 연료를 연료 전지(10)에 공급한다.
제 1 열교환기(61)는 연료 전지(10)로부터 배출되는 유체가 흐르는 배관 라인의 특정 지점, 예를 들어 연료 전지(10)의 캐소드 측의 출구에 위치하여, 연료 전지(10)의 캐소드로부터 배출된 유체의 온도를 제어한다. 제 2 열교환기(62)는 연료 전지(10)로 공급되는 연료가 흐르는 배관 라인의 특정 지점, 예를 들어 순환 펌프(43)와 혼합기 사이에 위치하여, 연료 전지(10)의 애노드 측의 입구로 공급되는 연료의 온도를 제어한다. 제 1 열교환기(61)와 제 2 교환기(62)는 연료 전지 시스템의 배관 내부에 흐르는 유체와 배관 외부의 매체간의 열 교환이 원활하게 이루어질 수 있는 형태의 금속관, 탱크 등으로 구현될 수 있다.
제 1 열 교환기(61)로부터 배출되는 유체의 소음은 공기 펌프(41)의 규칙적인 펌핑(pumping) 동작 등에 발생되는 주기적인 소음 성분과 배관 내에서의 유체의 마찰과 와류 현상 등에 의해 발생되는 비주기적인 소음 성분이 혼합된 형태의 소음 특성을 갖는다. 이하에서는 이와 같은 특성을 갖는 유체의 소음을 저감하기 위한 하이브리드 소음기(52)의 구체적인 구현 예를 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상을 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상의 정면도이고, 도 2의 (b)는 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상의 좌측면도이고, 도 2의 (c)는 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상의 우측면도이고, 도 2의 (d)는 하이브리드 소음기(52)의 외부 형상의 사시도이다. 도 2에 도시된 하이브리드 소음기(52)는 박스 형태로 구현되어 있으나, 하이브리드 소음기(52)는 원통 형태 등과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 연료 전지 시스템이 박스 형태로 구현되고, 연료 전지 시스템 내부의 다른 주변 기기들도 박스 형태로 구현된다면, 연료 전지 시스템의 내부 공간의 활용도를 높이기 위하여 하이브리드 소음기(52)도 박스 형태로 구현되는 것이 바람직할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 소음기(52)의 내부 형상을 도시한 도면이다. 도 3의 (a)는 하이브리드 소음기(52)의 내부 형상의 정면도이고, 도 3의 (b)는 하이브리드 소음기(52)의 내부 형상의 사시도이다. 도 3을 참조하면, 하이브리드 소음기(52)는 확장실(100), 흡수재(water-absorber)(200), 및 다공형 소음기(perforated silencer)(300)로 구성된다. 확장실(100)은 도 1에 도시된 연료 전지 시스템에서 유체를 배출하는 어떤 장치, 예를 들어 제 1 열 교환기(61)에 연결되어, 제 1 열 교환기(61)로부터 배출된 유체의 소음을 저감한다. 흡수재(200)는 확장실(100)의 내부에 위치하여, 확장실(100)의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수한다. 다공형 소음기(300)는 흡수재(200)에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 외부로 배출하면서, 배출 중인 유체의 소음을 저감한다.
확장실(100)은 제 1 열 교환기(61)에 연결되어, 제 1 열 교환기(61)로부터의 유체가 유입되는 입구관(101)과 흡수재(200)에 흡수된 액체 성분이 배출되는 출구관(102)을 구비한다. 확장실(100)의 입구관(101)과 출구관(102) 사이에는 흡수재(200)가 개재되어 있어, 입구관(101)에 유입된 유체는 흡수재(200)를 통과하지 않고서는 출구관(102)으로 배출될 수 없다. 이에 따라, 출구관(102)으로부터 흡수재(200)에 흡수된 액체 성분이 배출될 수 있게 된다. 상술한 바와 같이, 출구관(102)으로부터 배출되어, 회수 펌프(42)에 의해 흡입되는 유체를 구성하는 대부분의 성분은 물이다. 확장실(100)의 입구관(101)과 다공형 소음기(300)의 입구 사이에는 흡수재(200)가 개재되어 있지 않아, 입구관(101)에 유입된 유체는 흡수재(200)를 통과하지 않고 바로 출구관(102)으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 다공형 소음기(300)로부터 흡수재(200)에 의해 액체 성분이 제거된 유체가 배출될 수 있게 된다. 상술한 바와 같이, 다공형 소음기(300)로부터 배출된 유체를 구성하는 대부분의 성분은 이산화탄소이다.
확장실(100)의 내부에는 흡수재(200)를 고정시키기 위한 막대들(103)이 설치될 수 있다. 이 막대들(103)은 흡수재(200)에 형성된 구멍들에 삽입되는 형태로 설치된다. 흡수재(200)의 예로는 스펀지, 솜, 종이 등을 들 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서 적용되는 흡수재(200)는 입구관(101)으로부터 불규칙적으로 뛰어 나오는 물방울 등에 의해 견딜 수 있는 내구성과 뛰어난 흡수력을 갖고 있어야 하며, 특히 확장실(100)의 내부의 유체 밀도 변화 등과 같은 외부의 영향에도 본래의 형태가 유지되는 특성을 갖고 있어야 한다. 도 3에 도시된 실시예에서는 이와 같은 조건들을 고려하여 흡수재(200)로 스펀지가 사용될 수 있다.
일반적으로, 확장형 소음기는 입구관의 단면적과 확장실의 단면적의 차이에 의해 확장형 소음기에 입사한 음파의 일부는 반사되고, 나머지는 확장실로 진행하고, 이어서 확장실의 단면적과 출구관의 단면적의 차이에 의해 확장실로 진행된 음파의 일부는 반사되고, 나머지는 출구관으로 진행하는 구조를 갖는다. 이와 같이, 확장형 소음기에 입사한 음파의 일부가 반사됨으로써 확장형 소음기에 의해 소음이 저감되게 된다. 확장형 소음기의 입구관과 출구관의 단면적이 A1이고, 확장실의 단면적이 A2이고, 확장실의 길이가 L이라고 할 때, 확장형 소음기의 투과 손실(transmission loss)은 다음 수학식 1로부터 계산될 수 있다. 수학식 1에서, f는 확장형 소음기에 의해 저감하고자 하는 소음의 목표 주파수이고, c는 음속이다.
Figure pat00001
수학식 1에 기재된 바와 같이, 확장형 소음기의 투과 손실은 확장형 소음기의 입구관과 출구관의 단면적과 확장실의 단면적의 비(ratio)가 크고, KL = nπ/2 (n = 1, 3, 5, ...) 일 때, 즉 L = nc/4f (n = 1, 3, 5, ...) 일 때에 최대가 된다. 상술한 바와 같이, 도 1에 도시된 연료 전지 시스템은 휴대 용도의 소형 연료 전지 시스템으로서 그 크기가 최대한 작게 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 한편, 상기된 확장실(100)은 그 내부 체적이 클수록 투과 손실이 높아진다. 즉, 도 3에 도시된 하이브리드 소음기(52)에 허락된 공간 내에서 최대한 확장실(100)의 체적을 키우기 위하여, 확장실(100)과 다공형 소음기(300)는 하이브리드 소음기(52)에 허락된 공간 내에 유휴 공간이 없도록 설계되어야 한다. 도 3을 참조하면, 하이브리드 소음기(52)는 서로 다른 체적을 갖는 두 개의 박스들이 결합된 형상을 갖고 있으며, 확장실(100)은 보다 큰 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성되고, 입구관(101)은 확장실(100)과 다공형 소음기(300)의 크기 차이에 의해 발생되는 공간에 설치된다.
다공형 소음기(300)는 하이브리드 소음기(52)의 내부 공간에 형성된 공동(cavity)(301), 즉 보다 작은 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성된 공동(301)과 이 공동(301)을 통과하는 다공관(perforated pipe)(302)으로 구성된다. 다공형 소음기(300)는 공명형 소음기의 일종으로 다수의 구멍들을 통하여 공동(301)에 유입된 공기가 스프링으로서 작동(act)함으로써 공명 주파수의 음파를 발생시키는 구조를 갖는다. 공명기에 의해 반사된 역상(reverse phase)의 음파는 이 반사파와 동일한 공명 주파수의 음파를 소멸(cancel out)시킨다. 따라서, 다공형 소음기(300)의 투과 손실은 공명 주파수에서 최대가 된다. 다공형 소음기(300)의 공동(301)의 체적이 V이고, 다공관(302)의 구멍들의 개수가 n이고, 구멍 하나의 단면적이 Sp이라고 할 때, 다공형 소음기(300)의 공명 주파수 Fp는 다음 수학식 2로부터 계산될 수 있다. 수학식 2에서, c는 음속이고, Lp는 다공관의 두께 + 1.6 x 구멍의 반경이다.
Figure pat00002
다공형 소음기(300)의 공명 주파수 Fp가 수학식 2와 같이 계산되고, 다공관(302)의 출구의 단면적이 So일 때에 다공형 소음기(300)의 투과 손실은 다음 수학식 3으로부터 계산될 수 있다. 수학식 3에서, F는 도 3에 도시된 실시예에 의해 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수이다.
Figure pat00003
수학식 2에 기재된 바와 같이, 다공형 공명기의 공명 주파수는 공동(301)의 체적, 다공관(302)의 구멍들의 개수와 단면적 등에 의해 결정된다. 수학식 3에 기재된 바와 같이, 다공형 소음기(300)의 투과 손실은 상기된 공명 주파수를 결정하는 요소들과 다공관(302)의 출구의 단면적에 의해 결정된다. 수학식 3에서 공동(301)의 체적에는 제곱근이 취해지기 때문에 다공형 소음기(300)의 투과 손실은 공동(301)의 체적에 크게 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유로, 확장실(100)은 보다 큰 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성되고, 다공형 소음기(300)는 보다 작은 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 박스들은 서로 간에 개방된 형태로 연결되어 있고, 다공관(302)의 입구는 서로 간에 개방된 연결 부위에 위치한다. 흡수재(200)에는 확장실(100)의 입구관(101)으로 유입된 유체가 다공관(302)의 입구로 흐르도록 하기 위한 공간이 형성되어 있어, 다공관(302)을 통하여 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체가 배출되게 된다. 또한, 다공형 소음기(300)의 공동(301)의 내부에는 흡수재(200)의 일부가 개재되어, 공동(301)의 내부에 위치하는 흡수재 부분에 의해 다공관(302)의 구멍들로부터 배출된 유체의 액체 성분이 흡수되게 된다. 공동(301)의 내부에는 공동(301)의 내부에 위치하는 흡수재 부분을 고정시키기 위한 막대들(303)이 설치될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 흡수재(200)의 여러 가지 구현 예들을 도시한 도면이다. 도 4의 (a)에 도시된 흡수재(200)는 그 일부 면이 함몰되어 있어, 이 함몰 공간이 확장실(100)의 입구관(101)으로 유입된 유체가 다공관(302)의 입구로 흐르도록 하기 위한 공간을 형성한다. 공동(301)의 내부에 위치하는 흡수재 부분은 흡수재(200)의 함몰 면의 돌출 부분에 접합되어 있다. 도 4의 (b)에 도시된 흡수재(200)는 확장실(100)의 입구관(101)으로 유입된 유체가 다공관(302)의 입구로 흐르도록 하기 위한 공간이 사각 박스 형상의 통로 형태로 형성되어 있고, 이 통로에는 확장실(100)의 입구관(101)과 다공관(302)의 입구가 삽입되는 구멍들이 형성되어 있다. 공동(301)의 내부에 위치하는 흡수재 부분은 확장실(100)의 입구관(101)과 다공관(302)의 입구가 삽입되는 구멍들 사이의 스펀지 외벽에 접합되어 있다.
도 4의 (a)에 도시된 흡수재(200)의 체적보다 도 4의 (b)에 도시된 흡수재(200)의 체적이 크기 때문에 도 4의 (b)에 도시된 흡수재(200)가 흡수 능력이 보다 뛰어날 수 있으나, 보다 복잡한 구조를 갖기 때문에 흡수재(200)의 제조 공정이 까다로울 수 있다. 따라서, 연료 전지 시스템의 사용 환경, 제작 단가 등을 고려하여 흡수재(200)의 최선의 형태가 결정되어야 할 것이다. 한편, 도 4에 도시된 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 4에 도시된 형태 이외에도 이와 유사한 다양한 형태로 변형되어 설계될 수 있음을 이해할 수 있다.
확장실(100)은 입구관의 단면적과 확장실의 단면적의 차이에 의한 소음 저감 구조 외에도 입구관(101)에 유입된 음파가 스펀지 등과 같은 흡수재(200)에 의해 일부가 흡수되고, 일부가 반사되어 다공관(302)으로 진행하는 소음 저감 구조를 갖는다. 또한, 확장실(100)의 내부의 물방울들이 어떤 속도로 확장실(100)의 내벽에 부딪쳐 소음이 발생할 수 있다. 이와 같은 물방울들은 흡수재(200)에 의해 흡수되기 때문에 물방울들의 충돌에 따른 소음은 저감될 수 있다. 이와 같은 확장실(100)의 소음 저감 구조는 1 kHz 이하의 저주파수 대역에서는 소음 저감 성능이 높으나, 1 kHz 이상의 고주파수 대역에서는 소음 저감 성능이 낮다. 한편, 도 3에 도시된 다공형 소음기(300)는 4 kHz 이상의 주파수 대역에서의 소음 저감에 활용될 수 있다. 다공형 소음기(300)는 일반적으로 4 kHz 이상의 주파수 대역에서는 소음 저감 성능이 낮기 때문에 4 kHz 이상의 주파수 대역에서 높은 소음 저감 성능을 얻기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 다공형 소음기(300)의 공동(301)에는 격벽들(304)이 설치되어, 공동(301)은 격벽들(304)에 의해 여러 개의 공동들로 분할될 수 있다.
수학식 2에 기재된 바와 같이, 다공형 소음기(300)의 공동(301)의 체적이 감소하면 공명 주파수는 상승하게 된다. 다공형 소음기(300)의 투과 손실은 공명 주파수에서 최대가 되기 때문에, 다공형 소음기(300)의 공동(301)이 여러 개의 격벽들(304)에 의해 여러 개의 공동들로 분할되면, 투과 손실이 최대가 되는 주파수는 상승하게 된다. 격벽들(304)의 개수는 다공형 소음기(300)에 의해 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수에 비례한다. 이와 같이, 격벽들(304)에 의해 형성된 복수 개의 공동들로부터 4 kHz 이상의 주파수 대역에서 높은 소음 저감 성능을 얻을 수 있다. 도 3에는 2 개의 격벽들(304)과 이것에 의해 형성된 3 개의 공동들이 도시되어 있으며, 이와 같은 구조의 다공형 소음기(300)는 4 kHz 이상의 주파수 대역에서 높은 소음 저감 성능을 갖는다. 이것은 일례일 뿐이며, 다공형 소음기(300)에 의해 저감하고자 하는 주파수 대역에 따라 격벽들(304)의 개수는 적절하게 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 2 개의 격벽들(304) 대신에 1 개의 격벽 내지 3 개의 격벽들이 공동(301) 내에 설치될 수 있음을 도 3에 도시된 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
상기된 바와 같은 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해서도 1 kHz ~ 4 kHz의 주파수 대역에서 충분한 소음 저감 성능을 확보하지 못할 수 있다. 게다가, 도 3에 도시된 하이브리드 소음기(52)가 매우 작은 크기로 구현될 경우, 1 kHz 이하의 저역대 주파수에서의 소음 저감에 충분한 확장실(100)의 내부 공간을 확보하지 못할 수도 있다. 한편, 흡수재(200)는 흡수 능력이 뛰어난 경우에 작은 부피의 흡수재(200)만으로도 충분히 확장실(100)의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수할 수 있다. 확장실(100)과 다공형 소음기(300)의 부족한 소음 저감 성능을 보완하기 위해, 흡수재(200)에는 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 적어도 하나의 소음기가 내장될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 흡수재(200)의 내부에 형성된 공간에 확장실(100)과 다공형 소음기(300)의 부족한 소음 저감 성능을 보완하기 위한 적어도 하나의 소음기가 설치될 수 있다.
확장실(100)과 다공형 소음기(300)를 통과한 공기의 소음을 측정하고, 이와 같이 측정된 소음에 대해 1/3 옥타브 밴드 단위로 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform)을 수행하면, 1/3 옥타브 밴드 단위의 주파수 별로 음압 레벨이 검출될 수 있다. 하이브리드 소음기(52)의 설계자는 이와 같이 검출된 결과를 참조하여, 하이브리드 소음기(52)가 목표로 하는 소음 조건, 예를 들어, 50 Hz ~ 10 kHz의 주파수 대역에서 1/3 옥타브 밴드 단위의 특정 음압 레벨 이하의 소음만을 허용하는 조건을 위반하는 음압 레벨을 갖는 주파수들을 확인한다. 이어서, 하이브리드 소음기(52)의 설계자는 상기된 소음 조건을 위반하는 음압 레벨을 갖는 주파수들을 참조하여, 확장실(100)과 다공형 소음기(300)를 통과한 공기의 소음에 대해서 다시 저감되어야 하는 목표 주파수들을 결정할 수 있다.
아니면, 상기된 수학식들을 이용하여 확장실(100)과 다공형 소음기(300)를 모델링(modeling)하고, 확장실(100)과 다공형 소음기(300)의 모델로부터 확장실(100)과 다공형 소음기(300)를 통과한 공기의 1/3 옥타브 밴드 단위의 주파수 별로 음압 레벨을 예측할 수도 있다. 하이브리드 소음기(52)의 설계자는 이와 같이 예측된 결과를 참조하여, 상기된 바와 같이 확장실(100)과 다공형 소음기(300)를 통과한 공기의 소음에 대해서 다시 저감되어야 하는 목표 주파수들을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 상기된 소음 조건을 위반하는 음압 레벨을 갖는 주파수들이 1 kHz ~ 4 kHz의 주파수 대역에 분포한다면, 흡수재(200)에 내장되는 소음기에 의해 저감되는 주파수 대역의 중심 주파수는 2 kHz와 3 kHz로 선정될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 일례를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 흡수재(200)에는 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과는 다른 주파수 대역에서 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 두 개의 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz Resonator)들이 내장되어 있다. 이 헬름홀쯔 공명기들은 1 kHz ~ 4 kHz의 주파수 대역에서의 소음 저감 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 확장실(100)의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하기에 충분한 상당량의 흡수재(200)가 확장실(100) 내부를 차지하여야 하기 때문에 흡수재(200)에 내장되는 소음기는 보다 작은 체적 내에서 효과적으로 소음을 저감할 수 있는 구조로 설계되어야 한다. 상술한 바와 같이, 공명형 소음기의 투과 손실은 공명 주파수에서 최대가 되기 때문에 소음기의 사이즈에 크게 구애됨이 없이 소음기에 의해 저감하고자 하는 주파수 대역이 조정될 수 있다. 이와 같은 공명형 소음기의 대표적인 예로는 헬름홀쯔 공명기를 들 수 있다. 상기된 바와 같은 이유로, 흡수재(200)에 내장되는 소음기로 헬름홀쯔 공명기가 선택될 수 있다. 헬름홀쯔 공명기의 공동(cavity)의 체적이 V이고, 공명기의 목(neck)의 길이가 L이고, 공명기의 목의 단면적이 A이라고 할 때, 헬름홀쯔 공명기의 공명 주파수 Fh는 다음 수학식 4로부터 계산될 수 있다. 수학식 4에서, c는 음속이다.
Figure pat00004
수학식 4에 기재된 바와 같이, 헬름홀쯔 공명기의 공명 주파수는 공명기의 공동의 체적, 공명기의 목의 길이와 목의 단면적에 의해 결정되기 때문에 공명기의 공동의 체적, 공명기의 목의 길이와 목의 단면적을 적절하게 조정함으로써 소음기의 사이즈에 크게 구애됨이 없이 소음기에 의해 저감하고자 하는 주파수 대역에서의 소음 저감 성능을 확보할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에 따른 공명기들은 헬름홀쯔 공명기들로서 제 1 공명기(410)는 목(411)과 공동(412)으로 구성되고, 제 2 공명기(420)는 목(421)과 공동(422)으로 구성된다. 제 1 공명기(410)의 목(411)의 입구와 제 2 공명기(420)의 목(421)의 입구는 흡수재(200)의 표면에 접해 있어, 확장실(100)의 내부의 유체는 제 1 공명기(410)와 제 2 공명기(420)로 유입되게 된다. 이와 같이 유입된 공기는 제 1 공명기(410)의 목(411)의 입구와 제 2 공명기(420)의 목(421)의 입구로부터 다시 확장실(100)의 내부로 배출되게 된다.
수학식 4에 기재된 바와 같이, 제 1 공명기(410)의 목(411)의 길이와 공동(412)의 체적은 제 1 공명기(410)가 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수, 즉 확장실(100)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과는 다른 주파수 대역의 중심 주파수의 크기에 반비례하고, 제 1 공명기(410)의 목(411)의 단면적의 크기는 제 1 공명기(410)가 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수의 크기에 비례한다. 마찬가지로, 제 2 공명기(420)의 목(421)의 길이와 공동(422)의 체적은 제 2 공명기(420)가 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수, 즉 확장실(100)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과는 다른 주파수 대역의 중심 주파수의 크기에 반비례하고, 제 2 공명기(420)의 목(421)의 단면적의 크기는 제 2 공명기(420)가 저감하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수의 크기에 비례한다.
따라서, 소음기의 설계자는 제 1 공명기(410)의 목(411)의 길이와 단면적, 공동(412)의 체적을 조정함으로써 설계자가 선정한 목표 주파수, 예를 들어 2 kHz의 공명 주파수를 기준으로 공명기를 설계할 수 있다. 마찬가지로, 하이브리드 소음기(52)의 설계자는 제 2 공명기(420)의 목(421)의 길이와 단면적, 공동(422)의 체적을 조정함으로써 설계자가 선정한 목표 주파수, 예를 들어 3 kHz의 공명 주파수를 기준으로 공명기를 설계할 수 있다. 예를 들어, 제 1 공명기(410)의 목의 길이가 7.38 mm, 목의 단면적이 3.288 mm2, 공동의 체적이 364.1 mm3이라고 하면, 제 1 공명기(410)는 2365.44 Hz의 공명 주파수를 갖는다. 또한, 제 2 공명기(420)의 목의 길이가 7 mm, 목의 단면적이 7 mm2, 공동의 체적이 364.1 mm3이라고 하면, 제 2 공명기(420)는 3599.67 Hz의 공명 주파수를 갖는다. 여기에서, 음속은 확장실(100)의 내부가 온도가 50도라고 가정하여 360 m/s로 설정되었다.
도 6은 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 흡수재(200)에는 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 확장형 소음기(430)가 내장되어 있다. 이 확장형 소음기(430)는 1 kHz 이하의 저역대 주파수에서의 소음 저감 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 확장실(100)은 흡수재(200)로 인해 1 kHz 이하의 저역대 주파수에서의 소음 저감에 충분한 확장실(100)의 내부 공간을 확보하지 못할 수도 있다. 이와 경우에 1 kHz 이하의 저역대 주파수에서의 소음 저감 성능을 향상시키기 위해, 흡수재(200)에 내장될 소음기로서 확장형 소음기(430)가 선택될 수 있다.
아니면, 흡수재(200)에는 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과 중복되는 주파수 대역에서 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 확장형 소음기(430)가 내장될 수 있다. 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 어떤 주파수 대역에서 소음이 저감되었음에도 불구하고, 소음기 설계자가 원하는 특정 음압 레벨만큼의 소음 저감이 충족되지 않은 경우에 이와 같은 확장형 소음기(430)가 흡수재(200)에 내장될 수 있다. 이 경우에 소음 저감의 대상이 되는 주파수 대역을 높이기 위하여, 확장형 소음기(430)의 내부에는 하나 또는 여러 개의 격벽들이 설치될 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 흡수재(200)에 내장되는 소음기의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 흡수재(200)에는 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기(440)가 내장되어 있다. 이 다공형 소음기(440)는 1 kHz 이하의 저역대 주파수에서의 소음 저감 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 아니면, 흡수재(200)에는 확장실(100)과 다공형 소음기(300)에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과 중복되는 주파수 대역에서 확장실(100)로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기(440)가 내장될 수 있다. 이 경우에 소음 저감의 대상이 되는 주파수 대역을 높이기 위하여, 다공형 소음기(440)의 내부에는 하나 또는 여러 개의 격벽들이 설치될 수 있다.
도 8은 도 3에 도시된 하이브리드 소음기(52)의 적용 전과 적용 후의 소음 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8에는 연료 전지 시스템으로부터 10 m 떨어진 지점에서 연료 전지 시스템의 소음을 측정하고, 이와 같이 측정된 소음으로부터 20 Hz ~ 20 kHz의 주파수 대역에서 1/3 옥타브 밴드 단위로 검출된 음압 레벨들이 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 20 Hz ~ 20 kHz의 주파수 대역에는 1/3 옥타브 밴드의 각 주파수마다 두 쌍의 막대들이 도시되어 있다. 이 두 쌍의 막대들 중 좌측 막대는 연료 전지 시스템에 기액 분리 기능만을 갖는 종래의 분리기가 적용된 상태에서 측정된 소음을 나타내고, 우측 막대는 연료 전지 시스템에 도 5에 도시된 하이브리드 소음기(52)가 적용된 상태에서 측정된 소음을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 연료 전지 시스템에 도 5에 도시된 하이브리드 소음기(52)가 적용됨으로써 1 kHz 이상의 주파수 대역에서 연료 전지 시스템의 소음이 대폭 저감되었음을 알 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 소음 저감 수단들만으로는 특정 소음 조건, 예를 들어 군용 규격의 소음 조건을 완벽하게 충족시키지 못할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 도 5에 도시된 하이브리드 소음기(52)만으로는 100 Hz 이하의 주파수 대역에서의 소음이 거의 저감되지 않았음을 알 수 있다. 이것은 도 5에 도시된 하이브리드 소음기(52) 외의 다른 소음 저감 수단, 예를 들어 도 6 또는 도 7에 도시된 소음 저감 수단에 의해 해결될 수 있다. 또한, 공기 펌프(41)의 자체 진동에 의해 발생되는 소음은 공기 펌프(41)의 장착 방식을 개선함으로써 해결될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 ... 연료 전지
52 ... 하이브리드 소음기
100 ... 확장실
200 ... 흡수재
300 ... 다공형 소음기
410, 420 ... 공명기

Claims (14)

  1. 연료 전지 시스템에 장착되는 하이브리드 소음기에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템의 소정 장치에 연결되어, 상기 소정 장치로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 확장실;
    상기 확장실의 내부에 위치하여, 상기 확장실의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하는 흡수재; 및
    상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 배출하면서, 상기 배출 중인 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기를 포함하고,
    상기 확장실은 상기 소정 장치로부터의 유체가 유입되는 입구관과 상기 흡수재에 흡수된 액체 성분이 배출되는 출구관을 구비하는 하이브리드 소음기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공형 소음기는 상기 하이브리드 소음기의 내부 공간에 형성된 공동과 상기 공동을 통과하는 다공관을 포함하는 하이브리드 소음기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공동에는 복수 개의 격벽들이 설치되어, 상기 공동은 상기 격벽들에 의해 복수 개의 공동들로 분할되는 하이브리드 소음기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공동의 내부에는 상기 흡수재의 일부가 개재되어, 상기 공동의 내부에 위치하는 흡수재 부분에 의해 상기 다공관의 구멍들로부터 배출된 유체의 액체 성분이 흡수되는 하이브리드 소음기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 하이브리드 소음기는 서로 다른 체적을 갖는 두 개의 박스들이 결합된 형상을 갖고 있으며, 상기 공동은 보다 작은 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성되는 하이브리드 소음기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 박스들간에 접하는 부위는 서로 간에 개방된 형태로 연결되어 있고, 상기 다공관의 입구는 상기 개방된 연결 부위에 위치하고, 상기 흡수재에는 상기 확장실의 입구관으로 유입된 유체가 상기 다공관의 입구로 흐르도록 하기 위한 공간이 형성되어 있어, 상기 다공관을 통하여 상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체가 배출되는 하이브리드 소음기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 소음기는 서로 다른 체적을 갖는 두 개의 박스들이 결합된 형상을 갖고 있으며, 상기 확장실은 보다 큰 체적을 갖는 박스의 내부 공간에 형성되고, 상기 입구관은 상기 확장실과 상기 다공형 소음기의 크기 차이에 의해 발생되는 공간에 설치되는 하이브리드 소음기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수재에는 상기 확장실로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 적어도 하나의 소음기가 내장되어 있는 하이브리드 소음기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡수재에 내장되는 적어도 하나의 소음기는 상기 확장실과 상기 다공형 소음기에 의해 저감되는 소음의 주파수 대역과는 다른 주파수 대역에서 상기 확장실로부터 유입된 유체의 소음을 저감하는 적어도 하나의 소음기인 하이브리드 소음기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡수재에 내장되는 적어도 하나의 소음기는 적어도 하나의 헬름홀쯔 공명기인 하이브리드 소음기.
  11. 연료 전지 시스템에 있어서,
    연료를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지;
    상기 연료 전지 시스템의 내부에 흐르는 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 상기 유체의 소음을 저감하는 하이브리드 소음기; 및
    상기 하이브리드 소음기로부터 배출된 액체 성분과 연료를 혼합하여 상기 연료 전지에 공급하는 BOP(Balance of Plants)를 포함하는 연료 전지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하이브리드 소음기는 상기 연료 전지로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해내어 배출함과 동시에 상기 연료 전지로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 연료 전지 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 BOP는 상기 연료 전지의 캐소드 측의 출구로부터 배출된 유체를 냉각시키는 열 교환기를 포함하고,
    상기 하이브리드 소음기에 유입되는 유체는 상기 열 교환기로부터 배출된 유체로부터 기체 성분과 액체 성분을 분리해 내어 배출함과 동시에 상기 열 교환기로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 연료 전지 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 하이브리드 소음기는
    상기 연료 전지 시스템의 소정 장치에 연결되어, 상기 소정 장치로부터 배출된 유체의 소음을 저감하는 확장실;
    상기 확장실의 내부에 위치하여, 상기 확장실의 내부에 유입된 유체의 액체 성분을 흡수하는 흡수재; 및
    상기 흡수재에 의해 액체 성분이 제거된 유체를 배출하면서, 상기 배출 중인 유체의 소음을 저감하는 다공형 소음기를 포함하는 연료 전지 시스템.
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CN2012104253753A CN103208638A (zh) 2012-01-11 2012-10-30 在燃料电池系统中提供气液分离功能的混合消音器
US13/664,896 US9038772B2 (en) 2012-01-11 2012-10-31 Hybrid silencer with gas-liquid separating function in fuel cell system
JP2012276703A JP2013143379A (ja) 2012-01-11 2012-12-19 燃料電池システム内で、気液分離機能を提供するハイブリッド消音器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9583775B2 (en) 2012-10-24 2017-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Fuel cell system and electronic device controlling the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104832259B (zh) * 2014-05-28 2018-12-25 北汽福田汽车股份有限公司 用于汽车的消声器及具有其的汽车
US20150369514A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-24 Trane International Inc. Adjustable Noise Attenuation Device for Use in Blow Through Air Handler/Furnace with Mixed Flow Blower Wheel
US9904229B2 (en) * 2014-12-09 2018-02-27 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus
KR102563604B1 (ko) * 2018-11-30 2023-08-03 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 소음기
CN109818017A (zh) * 2019-03-13 2019-05-28 威马智慧出行科技（上海）有限公司 直接甲醇燃料电池系统
CN113027726A (zh) * 2019-12-25 2021-06-25 曼胡默尔滤清器（上海）有限公司 一种燃料电池排气系统消声器组合装置
DE102022112681A1 (de) * 2022-05-20 2023-11-23 Purem GmbH Brennstoffzellen-Abgasanlage
DE102022212596A1 (de) 2022-11-25 2024-05-29 Contitech Techno-Chemie Gmbh Beheizbarer Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems
DE102022212595A1 (de) 2022-11-25 2024-05-29 Contitech Techno-Chemie Gmbh Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Brennstoffzellensystems

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2498979A (en) * 1943-09-18 1950-02-28 Maxim Silencer Co Water separator silencer
US5200278A (en) * 1991-03-15 1993-04-06 Ballard Power Systems, Inc. Integrated fuel cell power generation system
US5366821A (en) * 1992-03-13 1994-11-22 Ballard Power Systems Inc. Constant voltage fuel cell with improved reactant supply and control system
US5808245A (en) * 1995-01-03 1998-09-15 Donaldson Company, Inc. Vertical mount catalytic converter muffler
US6152258A (en) * 1999-09-28 2000-11-28 Brunswick Corporation Exhaust system with silencing and water separation capability
US6331694B1 (en) * 1999-12-08 2001-12-18 Lincoln Global, Inc. Fuel cell operated welder
US6485854B1 (en) * 2000-10-19 2002-11-26 General Motors Corporation Gas-liquid separator for fuel cell system
JP2004225595A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Calsonic Kansei Corp 消音器
US7014932B2 (en) * 2003-03-19 2006-03-21 Proton Energy Systems, Inc. Drainage system and process for operating a regenerative electrochemical cell system
DE10330500A1 (de) * 2003-07-05 2005-01-27 Audi Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zu dessen Betrieb
JP2005160187A (ja) 2003-11-25 2005-06-16 Maruyasu Industries Co Ltd 気液分離可能な燃料電池車両用マフラー
JP4192777B2 (ja) * 2003-12-11 2008-12-10 トヨタ自動車株式会社 消音器
JP4464854B2 (ja) 2005-03-24 2010-05-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用消音器
WO2007013453A1 (ja) * 2005-07-27 2007-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システム
JP4432958B2 (ja) * 2006-11-10 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池を搭載した移動体
JP5070825B2 (ja) * 2006-12-05 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池を搭載した移動体
US7878298B2 (en) * 2006-12-18 2011-02-01 GM Global Technology Operations LLC Fuel-cell exhaust system
JP4998942B2 (ja) * 2007-03-06 2012-08-15 本田技研工業株式会社 燃料電池自動二輪車
JP5123568B2 (ja) * 2007-05-31 2013-01-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システムおよびその空気流量制御方法
KR100969475B1 (ko) * 2007-10-16 2010-07-14 주식회사 엘지화학 두 종류의 발수성을 갖는 연료전지용 캐소드 전극 및 그제조방법과 이를 포함하는 막전극 접합체 및 연료전지
JP2010157382A (ja) 2008-12-26 2010-07-15 Suzuki Motor Corp 燃料電池システム用消音器
KR20130073710A (ko) * 2011-12-23 2013-07-03 삼성전자주식회사 연료 전지 시스템의 소음을 저감하기 위한 소음기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9583775B2 (en) 2012-10-24 2017-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Fuel cell system and electronic device controlling the same

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