KR20150072685A - Water Separation Exhaust System in Fuel Cell Vehicle - Google Patents

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KR20150072685A KR1020130160106A KR20130160106A KR20150072685A KR 20150072685 A KR20150072685 A KR 20150072685A KR 1020130160106 A KR1020130160106 A KR 1020130160106A KR 20130160106 A KR20130160106 A KR 20130160106A KR 20150072685 A KR20150072685 A KR 20150072685A
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Abstract

The present invention relates to a water separation exhaust system in a fuel cell vehicle, comprising a muffler (9) installed in exhaust lines (7-1,7-2) through which mixed gases from a fuel cells stack (1) pass; and a water separator (10) which discharges condensed water out of the muffler (9) under gravity after the condensed water from the mixed gas are gathered in the inside wall of the muffler (9), thereby smoothly discharging the condensed water without backward or clogging, while completely blocking the increase of pressure in the exhaust system caused by freezing condensed water gathered in the exhaust line at low temperatures in winter, and accordingly preventing damage to performance of the exhaust system.

Description

연료전지차량 물 분리 배기계{Water Separation Exhaust System in Fuel Cell Vehicle}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell vehicle,

본 발명은 연료전지차량 배기계에 관한 것으로, 특히 연료전지 스택에서 배출되는 혼합가스(수소, 공기, 수증기)에서 생성된 응축수(물(Water))의 역류나 고임 없이 원활하게 외부로 배출할 수 있는 연료전지차량 물 분리 배기계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell vehicle exhaust system and, more particularly, to a fuel cell vehicle exhaust system capable of smoothly discharging the condensed water (water) generated from a mixed gas (hydrogen, air, Fuel cell vehicle water separation and exhaust system.

일반적으로 연료전지차량은 연료전지스택내 수소 반응을 위해 공기가 반드시 공급됨으로써 물이 발생될 수밖에 없다.Generally, the fuel cell vehicle must be supplied with air for the hydrogen reaction in the fuel cell stack to generate water.

이를 위해, 연료전지차량의 배기계는 연료전지스택의 아웃렛(Outlet)에 연결된 가습기에서 나온 배기라인과, 배기라인에 설치된 소음기를 포함한다.To this end, the exhaust system of the fuel cell vehicle includes an exhaust line from the humidifier connected to the outlet of the fuel cell stack, and a silencer installed in the exhaust line.

그러므로, 배기계의 배기라인에는 연료전지스택의 아웃렛(Outlet)에서 나와 가습기를 통과한 혼합가스(수소, 공기, 수증기)가 흐르고, 혼합가스(수소, 공기, 수증기)는 배기라인을 흐르면서 소음기를 거친 후 수증기가 응축수로 전환되어 생성된 물은 대기로 배출하고 혼합가스(수소, 공기)는 재순환시켜 준다.Therefore, in the exhaust line of the exhaust system, a mixed gas (hydrogen, air, water vapor) passing through the humidifier flows through the outlet of the fuel cell stack, and mixed gas (hydrogen, air, steam) flows through the exhaust line, After the water vapor is converted into condensed water, the generated water is discharged to the atmosphere and the mixed gas (hydrogen, air) is recirculated.

그러나, 이러한 혼합가스(수소, 공기, 수증기)의 대기 배출과정은 배기라인에서 물고임이나 물정체가 일어날 수 있다.However, the process of venting these mixed gases (hydrogen, air, water vapor) to the atmosphere can result in biting and water stagnation in the exhaust line.

이로 인해, 연료전지차량의 배기계에서는 배기라인의 물배출 최적설계가 적용됨으로써 시스템 성능 저하를 가져오는 배기계 압력상승이 방지될 수 있다.Therefore, in the exhaust system of the fuel cell vehicle, the water discharge optimal design of the exhaust line can be applied, thereby preventing the increase of the exhaust system pressure which causes deterioration of system performance.

국내특허공개 10-2012-0045720(2012년05월09일)Korean Patent Publication No. 10-2012-0045720 (May 09, 2012)

하지만, 배기라인은 혼합가스(수소, 공기, 수증기)가 흐를 수 있는 단순한 덕트(Duct)구조로 이루어짐으로써 물 배출을 위한 최적설계구조에도 한계가 있을 수밖에 없다.However, since the exhaust line has a simple duct structure in which mixed gas (hydrogen, air, water vapor) can flow, there is a limit to the optimal design structure for discharging the water.

이러한 물 배출 최적설계의 구조적 한계는 배기라인의 내부 구간에서 혼합가스(수소, 공기, 수증기)의 수증기가 응축된 물이 고여 정체됨을 가져오고, 이러한 물 정체는 혼합가스(수소, 공기, 수증기)의 유량이 상대적으로 적은 저 유량 시 더욱 심화된다.The structural limitations of this water discharge optimization design are that the water vapor of the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) in the interior section of the exhaust line leads to the condensation of the condensed water, which is mixed gas (hydrogen, air, water vapor) At a relatively low flow rate.

이로 인해, 배기라인으로 빠져 나간 혼합가스(수소, 공기, 수증기)는 배기라인에 고여진 물로 인해 흐름 방해를 받고, 혼합가스(수소, 공기, 수증기)의 원활하지 못한 흐름은 배기계 압력 상승을 가져옴으로써 시스템 성능 저하로 나타날 수밖에 없다.As a result, the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) that escapes to the exhaust line is blocked by the flow of water in the exhaust line, and the unstable flow of the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) The system performance will be degraded.

특히, 배기계 압력 상승은 겨울철과 같이 낮은 기온하에서 배기라인에 고여진 물이 결빙될 때 더욱 심화됨으로써 시스템 성능 저하가 더욱 심화될 수밖에 없다.Particularly, the increase in the exhaust system pressure is exacerbated when water immersed in the exhaust line is frozen at a low temperature such as in winter, thereby deteriorating system performance.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 물 배출을 위한 최적설계가 연료전지 스택에서 이어진 배기라인에 설치된 소음기와 연계됨으로써 배기라인을 흐르는 혼합가스(수소, 공기, 수증기)에서 생성된 응축수(물(Water))가 역류나 정체없는 원활한 대기 배출이 이루어지고, 특히 겨울철과 같이 낮은 기온하에서 배기라인에 고여진 응축수(물(Water))의 결빙에 의한 배기계 압력상승을 완전히 차단함으로써 시스템 성능 저하가 발생되지 않는 연료전지차량 물 분리 배기계를 제공하는데 목적이 있다.In view of the above, the present invention is based on the idea that an optimum design for discharging water is associated with a silencer installed in an exhaust line connected to a fuel cell stack, thereby generating condensed water (water, Water) is smoothly discharged without backflow or stagnation. In particular, system performance deterioration is caused by completely shutting off the exhaust system pressure rise due to freezing of condensed water (water) placed in the exhaust line at a low temperature as in winter Fuel cell vehicle water separating and exhausting system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물 분리 배기계는 연료전지스택에서 배출된 혼합가스가 통과하는 배기라인에 설치된 소음기; 상기 소음기를 통과하는 상기 혼합가스에서 발생된 응축수가 상기 소음기의 내벽부위로 모여지고, 상기 내벽부위로 모여진 응축수를 중력하에서 상기 소음기의 외부로 배출시키는 수분 분리기; 가 포함된 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the water separation and exhaust system of the present invention comprises: a muffler installed in an exhaust line through which a mixed gas discharged from a fuel cell stack passes; A moisture separator for collecting condensed water generated in the mixed gas passing through the silencer at an inner wall portion of the silencer and discharging condensed water collected at the inner wall portion to the outside of the silencer under gravity; Is included.

상기 배기라인에는 상기 소음기를 지난 구간에서 상기 혼합가스의 대기 배출전 상기 혼합가스 흐름을 변화시키고, 상기 혼합가스 흐름을 변화로 휘슬노이즈(Whistle Noise)를 저감시켜주는 휘슬노이즈 방지턱이 더 포함된다.The exhaust line further includes a whistle noise suppressing jaw that changes the flow of the mixed gas before the exhaust of the mixed gas in the section passing the silencer and reduces the whistle noise by changing the mixed gas flow.

상기 수분 분리기는 상기 소음기의 내벽에 파여져 대기와 연통된 물고임부, 상기 물고임부에 간격을 두고 상기 물고임부를 가려주도록 상기 소음기에 결합된 이물질 차단판으로 구성된다.The moisture separator is composed of a water hammer which is cut in the inner wall of the muffler and communicated with the atmosphere, and a foreign matter blocking plate coupled to the muffler to cover the water hammer with intervals in the water hammer.

상기 물고임부는 상기 배기라인을 상기 소음기에 연결하는 전방 연결부의 내벽부위로 형성되고, 상기 전방 연결부의 안쪽에는 상기 전방 연결부와 직경차를 갖는 전방 이너 링이 이중 격벽을 형성하며, 상기 전방 이너 링으로 상기 혼합가스가 통과한다.Wherein the front retaining ring is formed as an inner wall portion of a front connecting portion connecting the exhaust line to the silencer, a front inner ring having a diameter difference from the front connecting portion is formed on the inner side of the front connecting portion, The mixed gas is passed through.

상기 전방 이너 링은 상기 혼합가스의 통과 경로를 굴곡시킨 단차연결구간이 형성된 후방 이너 링을 연결하고, 상기 후방 이너 링은 상기 배기라인에 연결되는 후방 연결부의 안쪽으로 위치된다.The front inner ring connects a rear inner ring having a stepped connection section formed by bending a passage of the mixed gas, and the rear inner ring is positioned inside a rear connecting part connected to the exhaust line.

상기 이물질 차단판이 결합된 상기 소음기에는 보호 브래킷이 더 포함되고, 상기 이물질 차단판과 상기 보호 브래킷은 소음기에 체결된 체결 스크류로 고정된다.The muffler to which the foreign matter blocking plate is coupled further includes a protection bracket, and the foreign matter blocking plate and the protection bracket are fixed by a fastening screw fastened to the muffler.

상기 소음기는 상기 혼합가스가 통과하는 전방 이너 링, 상기 전방 이너 링과 이중 격벽을 형성하여 배기라인에 연결된 전방 연결부, 단차연결구간으로 상기 혼합가스 통로를 이루는 전장길이구간이 굴곡되어 상기 전방 이너 링과 연결된 후방 이너 링, 상기 후방 이너 링을 감싸며 상기 배기라인에 연결되는 후방 연결부로 구성된다.The muffler includes a front inner ring through which the mixed gas passes, a front connecting portion formed with the front inner ring and the double bulkhead and connected to the exhaust line, and a step length connecting section, And a rear connection part surrounding the rear inner ring and connected to the exhaust line.

상기 전방 이너 링의 내벽부위에는 상기 응축수가 모여지고, 상기 전방 연결부에는 상기 응축수가 상기 수분 분리기를 통해 상기 소음기의 외부로 배출되도록 상기 수분 분리기가 결합된다.The condenser water is collected at the inner wall of the front inner ring, and the moisture separator is coupled to the front connection portion so that the condensed water is discharged to the outside of the silencer through the moisture separator.

상기 소음기에는 공기 차단 밸브가 더 포함되고, 상기 공기 차단 밸브는 시동 오프 신호로 상기 혼합가스의 유입통로를 차단한다.The muffler further includes an air shutoff valve, which cuts off the inflow passage of the mixed gas with the start-off signal.

상기 배기라인은 상기 연료전지스택에서 나온 상기 혼합가스가 통과하는 가습기와 상기 소음기를 연결하는 전단 배기라인, 상기 소음기에서 이어져 상기 혼합가스를 대기로 배출하는 후단 배기라인으로 이루어지고, 상기 가습기에는 공기 블로어가 연결된다. Wherein the exhaust line comprises a front end exhaust line connecting the humidifier through which the mixed gas from the fuel cell stack passes and the silencer, and a rear end exhaust line connected to the silencer to exhaust the mixed gas to the atmosphere, The blower is connected.

이러한 본 발명은 연료전지 스택에서 이어진 배기라인에 설치된 소음기와 연계된 물 배출 최적설계가 배기계에 적용됨으로써 배기계 설계변경이 거의 없이 기존의 물 배출 최적설계의 성능이 크게 강화되는 효과가 있다.The present invention has the effect of greatly enhancing the performance of the existing water discharge optimum design without any change in the design of the exhaust system by applying the water discharge optimum design associated with the silencer installed in the exhaust line in the fuel cell stack to the exhaust system.

또한, 본 발명은 소음기와 연계된 물 배출 최적구조가 이중 격벽으로 이루어짐으로써 외부로부터 이물질이 소음기 내부로 유입되지 않는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of preventing foreign matter from being introduced into the silencer from the outside because the water discharge optimum structure associated with the silencer is composed of the double partition wall.

또한, 본 발명은 배기라인을 흐르는 혼합가스(수소, 공기, 수증기)에서 생성된 응축수(물(Water))가 소음기 부위를 통해 외부로 배출됨으로써 혼합가스(수소, 공기, 수증기)의 흐름을 저해하는 응축수(물(Water))고임이 배기라인의 전 구간에서 형성되는 않는 효과가 있다.In addition, the present invention prevents the flow of mixed gas (hydrogen, air, water vapor) by discharging the condensed water (water) generated from the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) flowing through the exhaust line to the outside through the silencer portion Water (condensate water) is not formed in the entire section of the exhaust line.

또한, 본 발명은 배기라인의 전 구간에서 응축수(물(Water))고임이 형성되지 않음으로써 겨울철과 같이 낮은 기온하에서 응축수(물(Water))의 결빙에 의한 배기계 압력상승이 완전히 차단되는 효과가 있다.In addition, since no condensation water (water) is formed in all sections of the exhaust line, the present invention has the effect of completely shutting off the exhaust system pressure rise due to freezing of condensed water (water) at a low temperature as in winter have.

또한, 본 발명은 겨울철과 같이 낮은 기온하에서도 배기계 압력상승이 방지됨으로써 연료전지차량의 시스템 성능이 항상 최적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention prevents the exhaust system pressure from rising even under a low temperature as in the winter, so that the system performance of the fuel cell vehicle can be always maintained at the optimal level.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지차량 물분리 배기계의 구성이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지차량 물분리 배기계에 적용된 가습기 구성이며, 도 3은 본 발명에 따른 연료전지차량 물분리 배기계 압력차에 의한 물 역류 방지 상태이다.FIG. 1 is a configuration of a water separating and exhausting system for a fuel cell vehicle according to the present invention, FIG. 2 is a configuration of a humidifier applied to a water separating and exhausting system for a fuel cell vehicle according to the present invention, It is a state of prevention of water backflow by car.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention. The present invention is not limited to these embodiments.

도 1은 본 실시예에 따른 연료전지차량 물 분리 배기계 구성을 나타낸다.Fig. 1 shows a fuel cell vehicle water separating and discharging system configuration according to the present embodiment.

도시된 바와 같이, 물 분리 배기계는 연료전지스택(1)의 아웃렛(Outlet)에 연결된 가습기(3), 가습기(3)에 이어진 전단 배기라인(7-1), 전단 배기라인(7-1)에 설치된 소음기(9), 소음기(9)에 설치되어져 연료전지스택(1)에서 나온 혼합가스(수소,공기, 수증기)에서 응축된 응축수(물(Water))가 모여져 대기로 배출되는 수분 분리기(10), 소음기(9)에 이어진 후단 배기라인(7-2)을 포함한다.As shown in the figure, the water separation and exhaust system includes a humidifier 3 connected to an outlet of the fuel cell stack 1, a front end exhaust line 7-1 connected to the humidifier 3, a front end exhaust line 7-1, And condensed water (water) condensed in a mixed gas (hydrogen, air, water vapor) from the fuel cell stack 1 is collected in the silencer 9 and the silencer 9 installed in the water separator 10, and a rear end exhaust line 7-2 connected to the silencer 9.

상기 연료전지스택(1)은 공급된 수소와 공기로 화학반응이 이루어지고 미 반응된 재순환수소를 스택 매니폴드 모듈로 복귀시키며, 혼합가스(수소,공기, 수증기)를 배출한다. 그러므로, 상기 연료전지스택(1)은 연료전지차량에 적용된 연료전지스택과 동일하다. The fuel cell stack 1 is chemically reacted with supplied hydrogen and air, returns unreacted recycled hydrogen to the stack manifold module, and discharges a mixed gas (hydrogen, air, water vapor). Therefore, the fuel cell stack 1 is the same as the fuel cell stack applied to the fuel cell vehicle.

상기 가습기(3)는 혼합가스(수소,공기, 수증기)를 전단 배기라인(7-1)으로 내보내고, 특히 공기블로어(5)가 연결됨으로써 연료전지스택(1)으로 수소와 공기를 보내준다.The humidifier 3 sends the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) to the front end exhaust line 7-1, and in particular, the air blower 5 is connected to send hydrogen and air to the fuel cell stack 1.

상기 전단 배기라인(7-1)은 가습기(3)에서 소음기(9)로 이어지고, 가습기(3)를 나온 혼합가스(수소,공기, 수증기)가 흐르는 흐름 통로로 이용된다. The front end exhaust line 7-1 leads from the humidifier 3 to the silencer 9 and is used as a flow passage through which the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) flowing out of the humidifier 3 flows.

상기 후단 배기라인(7-2)은 소음기(9)에서 이어져 대기에 개방되며, 소음기(9)를 나온 혼합가스(수소,공기)가 대기로 배출되는 배출 통로로 이용된다. 특히, 상기 후단 배기라인(7-2)에는 흐름 통로 내주면에서 돌출된 휘슬노이즈 방지턱(30)이 더 포함된다. 상기 휘슬노이즈 방지턱(30)은 후단 배기라인(7-2)의 전장 길이중 휘슬노이즈(Whistle Noise)가 발생되는 구간에 형성된다. 이때, 휘슬노이즈(Whistle Noise)의 발생 구간은 기 공지된 위치를 적용한다.The rear end exhaust line 7-2 is connected to the silencer 9 and is opened to the atmosphere and is used as a discharge passage through which the mixed gas (hydrogen, air) exiting the silencer 9 is discharged to the atmosphere. In particular, the rear end exhaust line 7-2 further includes a whistle noise preventing jaw 30 projecting from the inner surface of the flow passage. The whistle noise preventing chuck 30 is formed in a section where whistle noise occurs in the total length of the rear end exhaust line 7-2. At this time, the occurrence position of the whistle noise is applied to the known position.

그러므로, 혼합가스(수소,공기)는 후단 배기라인(7-2)에서 대기로 배출되기 전 유속 변화가 일어남으로써 대기 배출시 휘슬노이즈(Whistle Noise)가 크게 저감된다.Therefore, the flow of the mixed gas (hydrogen, air) changes before the exhaust gas is discharged to the atmosphere through the rear end exhaust line 7-2, thereby greatly reducing the whistle noise at the time of venting to the atmosphere.

상기 소음기(9)는 전단 배기라인(7-1)에 연결되는 전방 연결부(9-1), 후단 배기라인(7-2)에 연결되는 후방 연결부(9-2), 전방 연결부(9-1)의 내경을 좁혀주는 전방 이너 링(20A), 후방 연결부(9-2)의 내경을 좁혀주는 후방 이너 링(20B), 후방 이너 링(20B)의 전장 길이를 굴곡시켜주는 단차연결구간(40)으로 구성된다.The muffler 9 has a front connecting portion 9-1 connected to the front end exhaust line 7-1, a rear connecting portion 9-2 connected to the rear end exhaust line 7-2, a front connecting portion 9-1 A rear inner ring 20B for narrowing the inner diameter of the rear connecting portion 9-2 and a step connecting portion 40 for bending the total length of the rear inner ring 20B. The front inner ring 20A narrows the inner diameter of the rear inner ring 20B, ).

그러므로, 혼합가스(수소,공기, 수증기)는 전방 이너 링(20A)에서 후방 이너 링(20B)을 지나면서 통과된다.Therefore, the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) is passed from the front inner ring 20A to the rear inner ring 20B.

특히, 소음기(9)의 전방 연결부(9-1)에는 공기 차단 밸브(9-3)가 더 설치되고, 상기 공기 차단 밸브(9-3)는 시동 오프 신호에 연계된 출력신호가 입력된다. 그러므로, 공기 차단 밸브(9-3)는 차량의 시동 오프 시 클로즈(Close)됨으로써 소음기(9)와 전단 배기라인(7-1)의 흐름 통로가 차단된다. 그러므로, 시동 오프 후 연료전지스택(1)으로는 배기계를 통한 공기 유입이 원천적으로 차단될 수 있다.In particular, an air shutoff valve 9-3 is further provided in the front connecting portion 9-1 of the silencer 9, and the air shutoff valve 9-3 receives an output signal associated with the start-off signal. Therefore, the air shutoff valve 9-3 is closed at the start-off of the vehicle, so that the flow path of the silencer 9 and the front end exhaust line 7-1 is shut off. Therefore, the inflow of air through the exhaust system can be shut down to the fuel cell stack 1 after starting off.

또한, 상기 소음기(9)에는 수분 분리기(10)가 더 포함됨으로써 소음기(9)를 통과하는 혼합가스(수소,공기, 수증기)의 응축수(물(Water))가 모여진 후 대기로 배출된다.The silencer 9 further includes a water separator 10 so that condensed water (water) of the mixed gas (hydrogen, air, and steam) passing through the silencer 9 is collected and discharged to the atmosphere.

상기 수분 분리기(10)는 소음기(9)의 전방 이너 링(20A)과 후방 이너 링(20B)의 연결 구조를 이용함으로써 소음기(9)에 일체화된다.The water separator 10 is integrated with the silencer 9 by using the connection structure of the front inner ring 20A and the rear inner ring 20B of the silencer 9. [

이를 위해, 상기 수분 분리기(10)는 소음기(9)의 내부를 대기와 연통시키는 물고임부(11), 물고임부(11)의 응축수 배출구에 간격을 두고 가려주도록 소음기(9)에 결합된 이물질 차단판(13), 물고임부(11)를 보호하도록 소음기(9)에 결합된 보호 브래킷(15), 이물질 차단판(13)과 보호 브래킷(15)을 고정하도록 소음기(9)에 체결된 체결 스크류(17)로 구성된다.The moisture separator 10 includes a water retainer 11 for communicating the inside of the silencer 9 with the atmosphere and a foreign matter blocking member 11 connected to the silencer 9 so as to cover the condensate water outlet of the water retainer 11, A plate 13 and a fastening screw 15 fastened to the muffler 9 to secure the fastener 11 and a muffler 9 fastened to the muffler 9 to fasten the foreign matter blocking plate 13 and the protection bracket 15. [ (17).

상기 물고임부(11)는 소음기(9)의 전방 이너 링(20A)의 폭 단면두께에 파여지고, 전방 이너 링(20A)을 감싼 전방 연결부(9-1)에 뚫려진 홀과 연통된다.The water retainer 11 is cut into the thickness of the width of the front inner ring 20A of the muffler 9 and communicates with the hole drilled in the front connecting portion 9-1 surrounding the front inner ring 20A.

한편, 도 2는 소음기(9)의 전체 형상과 함께 레이아웃 단면을 나타낸다.2 shows a layout section along with the overall shape of the muffler 9. [

도시된 바와 같이, 소음기(9)는 전방 연결부(9-1)와 후방 연결부(9-2)로 이루어진 원통형상이고, 전방 연결부(9-1)와 후방 연결부(9-2)는 볼팅 체결된다.As shown in the figure, the silencer 9 is cylindrical in shape including a front connecting portion 9-1 and a rear connecting portion 9-2, and the front connecting portion 9-1 and the rear connecting portion 9-2 are bolted together.

특히, 전방 연결부(9-1)과 전방 이너 링(20A)은 서로의 직경차를 이용한 이중 격벽구조로 이루어진다. 상기 이중 격벽구조는 혼합가스(수소,공기, 수증기)의 흐름과 응축수 배출 흐름을 분리함으로써 외부에서 이물질이 소음기(9)의 내부로 들어올 수 있는 가능성이 완전히 차단될 수 있다.Particularly, the front connecting portion 9-1 and the front inner ring 20A have a double-wall structure using a difference in diameter between the front connecting portion 9-1 and the front inner ring 20A. The double partition wall structure can completely block the possibility that the foreign matter may enter the inside of the silencer 9 by separating the flow of the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) and the condensed water discharge flow.

또한, 전방 이너 링(20A)에는 전방 이너 링(20A)의 전장길이방향으로 제1,2,3 돌기(20-1,20-2,20-3)가 형성되고, 후방 이너 링(20B)에는 후방 이너 링(20B)의 전장길이방향으로 단차연결구간(40)이 형성된다. 그러므로, 전방 연결부(9-1)로 들어온 혼합가스(수소,공기, 수증기)는 제1,2,3 돌기(20-1,20-2,20-3)에 의한 흐름 안정화가 이루어지고, 후방 연결부(9-2)를 통과하는 혼합가스(수소,공기, 수증기)는 단차연결구간(40)에 의한 흐름 변화로 응축수 형성이 촉진될 수 있다.The front inner ring 20A is formed with first, second and third protrusions 20-1, 20-2, and 20-3 in the longitudinal direction of the front inner ring 20A, and the rear inner ring 20B, A step connection section 40 is formed in the longitudinal length direction of the rear inner ring 20B. Therefore, the flow of the mixed gas (hydrogen, air, steam) entering the front connecting portion 9-1 is stabilized by the first, second and third protrusions 20-1, 20-2 and 20-3, The flow of the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) passing through the connecting portion 9-2 can be promoted by the flow of the condensed water by the step connection section 40.

또한, 수분 분리기(10)는 소음기(9)의 외부로 장착되고, 특히 이물질 차단판(13)으로 가려진 물고임부(11)가 지면을 향함으로써 물고임부(11)에 고인 응축수 는 중력하에서 자연적으로 소음기(9)로부터 대기로 배출될 수 있다.Further, the water separator 10 is mounted outside the silencer 9, and in particular, the condensed water, which has been stored in the water retaining chamber 11 due to the water retainer 11, which is covered by the foreign matter blocking plate 13, And can be discharged from the muffler 9 to the atmosphere.

한편, 도 3은 본 실시예에 따른 연료전지차량 물 분리 배기계 압력차에 의한 물 역류 방지 상태를 나타낸다.3 shows a water backflow prevention state by the pressure difference of the water separating exhaust system of the fuel cell vehicle according to the present embodiment.

도시된 바와 같이, 혼합가스(수소,공기, 수증기)는 연료전지스택(1)에서 나와 가습기(3)를 거친 후 전단 배기라인(7-1)에 연결된 소음기(9)로 유입되고, 소음기(9)를 통과한 후 후단 배기라인(7-2)을 거쳐 대기로 배출된다. 이때, 시동 온 상태이므로 공기 차단 밸브(9-3)는 열림(Open)상태이다.As shown in the figure, the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) exits the fuel cell stack 1 and flows into the silencer 9 connected to the front end exhaust line 7-1 after passing through the humidifier 3, 9 and then discharged to the atmosphere through the rear end exhaust line 7-2. At this time, the air shutoff valve 9-3 is in the open state since it is in the start-on state.

하지만, 소음기(9)로 들어온 혼합가스(수소,공기, 수증기)는 소음기(9)의 내부에서 응축수를 형성함으로써 수증기가 거의 없는 혼합가스(수소,공기)로 전환된다. 이때, 소음기(9)를 통과하는 혼합가스(수소,공기, 수증기)의 흐름은 단차연결구간(40)으로 인한 흐름 속도 저하를 형성함으로써 응축수 형성이 보다 촉진된다.However, the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) entering the silencer 9 is converted into a mixed gas (hydrogen, air) having little water vapor by forming condensed water inside the silencer 9. At this time, the flow of the mixed gas (hydrogen, air, water vapor) passing through the silencer 9 induces the flow velocity drop due to the step connection section 40, thereby further promoting the formation of condensed water.

그러면, 응축수는 지면을 향하는 소음기(9)의 하부에 형성된 수분 분리기(10)에 모여진다. 구체적으로, 응축수는 물로 전환되어져 전방 이너 링(20A)과 후방 이너 링(20B)의 연결 부위로 모여지고, 모여진 물은 물고임부(11)로 흘러간 후 이물질 차단판(13)으로 가려진 전방 연결부(9-1)에 뚫려진 홀을 통해 중력하에서 대기로 빠져나가게 된다.Then, the condensed water is collected in the water separator 10 formed at the lower part of the muffler 9 facing the ground. Specifically, the condensed water is converted into water to be collected at the connection portion between the front inner ring 20A and the rear inner ring 20B, and the collected water flows to the front end connection portion 13 9-1) to escape into the atmosphere under gravity through the hole.

이때, 소음기(9)의 내부의 압력은 배출수 입구압력(Pa)으로 정의하고, 대기압력을 배출수 출구압력(Pb)으로 정의하면, Pa>Pb이므로 물고임부(11)에 모여진 물은 소음기(9)의 내부로 역류될 수 없다.In this case, the pressure inside the silencer 9 is defined as the drain water inlet pressure Pa, and the atmospheric pressure is defined as the drain water outlet pressure Pb. Since Pa> Pb, Can not be reversed.

또한, 도 1을 참조하면, 소음기(9)를 나와 후단 배기라인(7-2)으로 유입된 혼합가스(수소,공기)는 후단 배기라인(7-2)의 휘슬노이즈 방지턱(30)을 지나고, 휘슬노이즈 방지턱(30)은 혼합가스(수소,공기)의 흐름을 변화시킴으로써 대기 배출시 휘슬노이즈(Whistle Noise)가 크게 저감된다.1, the mixed gas (hydrogen, air) flowing out from the silencer 9 and flowing into the rear end exhaust line 7-2 passes through the whistle noise preventing chin 30 of the rear end exhaust line 7-2 And the whistle noise reduction chute 30 change the flow of the mixed gas (hydrogen, air), whistle noise is greatly reduced at the time of venting to the atmosphere.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연료전지차량 물 분리 배기계에는 연료전지스택(1)에서 배출된 혼합가스가 통과하는 배기라인(7-1,7-2)에 설치된 소음기(9), 혼합가스에서 발생된 응축수(물(Water))가 소음기(9)의 내벽부위로 모여진 후 중력하에서 소음기(9)의 외부로 배출시키는 수분 분리기(10)가 포함됨으로써 응축수(물(Water))가 역류나 정체없는 원활한 대기 배출이 이루어지고, 특히 겨울철과 같이 낮은 기온하에서 배기라인에 고여진 응축수(물(Water))의 결빙에 의한 배기계 압력상승을 완전히 차단함으로써 시스템 성능 저하가 발생되지 않는다.As described above, in the fuel cell vehicle water separating and exhausting system according to the present embodiment, the silencer 9 installed in the exhaust lines 7-1 and 7-2 through which the mixed gas discharged from the fuel cell stack 1 passes, (Water) generated by the gas is collected at the inner wall of the muffler 9 and then discharged to the outside of the muffler 9 under gravity, so that the condensed water (water) And the system performance is not deteriorated by completely shutting off the exhaust system pressure rise due to freezing of condensed water (water) placed in the exhaust line under a low temperature such as in winter.

1 : 연료전지스택 3 : 가습기
5 : 공기 블로어 7-1 : 전단 배기라인
7-2 : 후단 배기라인 9 : 소음기
9-1 : 전방 연결부 9-2 : 후방 연결부
9-3 : 공기 차단 밸브
10 : 수분 분리기 11 : 물고임부
13 : 이물질 차단판 15 : 보호 브래킷
17 : 체결 스크류 20 : 이너 링
20-1,20-2,20-3 : 제1,2,3 돌기
30 : 휘슬노이즈 방지턱 40 : 단차연결구간1: Fuel cell stack 3: Humidifier
5: Air blower 7-1: Shearing exhaust line
7-2: rear end exhaust line 9: silencer
9-1: front connecting portion 9-2: rear connecting portion
9-3: Air shutoff valve
10: water separator 11:
13: foreign matter blocking plate 15: protection bracket
17: fastening screw 20: inner ring
20-1, 20-2, 20-3: 1st, 2nd,
30: Whistle noise preventing jaw 40: Step connection section

Claims (10)

연료전지스택에서 배출된 혼합가스가 통과하는 배기라인에 설치된 소음기;
상기 소음기를 통과하는 상기 혼합가스에서 발생된 응축수가 상기 소음기의 내벽부위로 모여지고, 상기 내벽부위로 모여진 응축수를 중력하에서 상기 소음기의 외부로 배출시키는 수분 분리기;
가 포함된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
A silencer installed in an exhaust line through which the mixed gas discharged from the fuel cell stack passes;
A moisture separator for collecting condensed water generated in the mixed gas passing through the silencer at an inner wall portion of the silencer and discharging condensed water collected at the inner wall portion to the outside of the silencer under gravity;
And a water separator for separating the water in the fuel cell vehicle.
청구항 1에 있어서, 상기 배기라인에는 상기 소음기를 지난 구간에서 상기 혼합가스의 대기 배출전 상기 혼합가스 흐름을 변화시키고, 상기 혼합가스 흐름 변화로 휘슬노이즈(Whistle Noise)를 저감시켜주는 휘슬노이즈 방지턱이 더 포함된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
[3] The exhaust gas purifier of claim 1, wherein the exhaust line is provided with a whistle noise suppressing jaw that changes the flow of the mixed gas before the atmosphere of the mixed gas passes through the silencer, and reduces whistle noise by the flow of the mixed gas Wherein the fuel cell vehicle water separating and discharging system further comprises a fuel cell.
청구항 1에 있어서, 상기 수분 분리기는 상기 소음기의 내벽에 파여져 대기와 연통된 물고임부, 상기 물고임부에 간격을 두고 상기 물고임부를 가려주도록 상기 소음기에 결합된 이물질 차단판으로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
The muffler according to claim 1, wherein the moisture separator comprises a water retainer which is cut in the inner wall of the muffler and communicated with the atmosphere, and a foreign matter blocking plate coupled to the silencer to cover the water retainer with a gap between the water retainer and the muffler. Battery vehicle water separator.
청구항 3에 있어서, 상기 물고임부는 상기 배기라인을 상기 소음기에 연결하는 전방 연결부의 내벽부위로 형성되고, 상기 전방 연결부의 안쪽에는 상기 전방 연결부와 직경차를 갖는 전방 이너 링이 이중 격벽을 형성하며, 상기 전방 이너 링으로 상기 혼합가스가 통과하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
4. The muffler according to claim 3, wherein the retainer is formed as an inner wall portion of a front connecting portion connecting the exhaust line to the silencer, and a front inner ring having a diameter difference from the front connecting portion forms a double partition wall inside the front connecting portion And the mixed gas passes through the front inner ring.
청구항 4에 있어서, 상기 전방 이너 링은 상기 혼합가스의 통과 경로를 굴곡시킨 단차연결구간이 형성된 후방 이너 링을 연결하고, 상기 후방 이너 링은 상기 배기라인에 연결되는 후방 연결부의 안쪽으로 위치된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, wherein the front inner ring connects a rear inner ring having a stepped connection section formed by bending a passage of the mixed gas, and the rear inner ring is located inside a rear connection section connected to the exhaust line Characterized by a fuel cell vehicle water separation and exhaust system.
청구항 3에 있어서, 상기 이물질 차단판이 결합된 상기 소음기에는 보호 브래킷이 더 포함되고, 상기 이물질 차단판과 상기 보호 브래킷은 소음기에 체결된 체결 스크류로 고정된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
The fuel cell vehicle water separating system according to claim 3, wherein the muffler to which the foreign matter blocking plate is coupled further includes a protection bracket, and the foreign matter blocking plate and the protection bracket are fixed by fastening screws fastened to the muffler.
청구항 1에 있어서, 상기 소음기는 상기 혼합가스가 통과하는 전방 이너 링, 상기 전방 이너 링과 이중 격벽을 형성하여 배기라인에 연결된 전방 연결부, 단차연결구간으로 상기 혼합가스 통로를 이루는 전장길이구간이 굴곡되어 상기 전방 이너 링과 연결된 후방 이너 링, 상기 후방 이너 링을 감싸며 상기 배기라인에 연결되는 후방 연결부로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
[2] The muffler according to claim 1, wherein the muffler includes: a front inner ring through which the mixed gas passes; a front connecting portion formed with the front inner ring and the double partition wall and connected to the exhaust line; A rear inner ring connected to the front inner ring, and a rear connecting part surrounding the rear inner ring and connected to the exhaust line.
청구항 7에 있어서, 상기 전방 이너 링의 내벽부위에는 상기 응축수가 모여지고, 상기 전방 연결부에는 상기 응축수가 상기 수분 분리기를 통해 상기 소음기의 외부로 배출되도록 상기 수분 분리기가 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
The water separator according to claim 7, wherein the water separator is coupled to the inner wall of the front inner ring so that the condensed water is collected and the condensed water is discharged to the outside of the silencer through the moisture separator. Vehicle Water Separation Exhaust System.
청구항 7에 있어서, 상기 소음기에는 공기 차단 밸브가 더 포함되고, 상기 공기 차단 밸브는 시동 오프 신호로 상기 혼합가스의 유입통로를 차단하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.
The fuel cell vehicle water separating system according to claim 7, wherein the muffler further includes an air shutoff valve, and the air shutoff valve interrupts an inflow passage of the mixed gas with a start-off signal.
청구항 1에 있어서, 상기 배기라인은 상기 연료전지스택에서 나온 상기 혼합가스가 통과하는 가습기와 상기 소음기를 연결하는 전단 배기라인, 상기 소음기에서 이어져 상기 혼합가스를 대기로 배출하는 후단 배기라인으로 이루어지고, 상기 가습기에는 공기 블로어가 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지차량 물 분리 배기계.The exhaust gas purifier of claim 1, wherein the exhaust line comprises a front end exhaust line connecting the humidifier through which the mixed gas from the fuel cell stack passes and the silencer, and a rear end exhaust line connected to the silencer and discharging the mixed gas to the atmosphere And an air blower is connected to the humidifier.
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