KR20180088971A - Hydrogen supply system for fuelcell in automobile - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a hydrogen supply device for automotive fuel cells. More specifically, the present invention relates to a hydrogen supply device for automotive fuel cells. To this end, in the hydrogen supply device for fuel cells, hydrogen charged in a fuel tank at high pressure is regulated under constant pressure by means of a high-pressure regulator while being regulated under pressure to be supplied to a stack by a low-pressure regulator, and a unit for controlling the flow of hydrogen is provided between the high-pressure regulator and the low-pressure regulator.

Description

차량용 연료전지 수소공급장치{Hydrogen supply system for fuelcell in automobile}Technical Field [0001] The present invention relates to a hydrogen supply system for a fuel cell,

본 발명은 친환경 에너지원의 핵심이 되는 수소 연료전지와 관련하며 특히, 자동차에 사용되는 수소공급시스템의 장치에 관한 것으로서, 연료탱크에서 고압으로 충전된 수소가 고압 레귤레이터를 통해 일정압력으로 조절되고 저압 레귤레이터를 통해 스택에 공급될 수 있는 압력으로 조절되고, 상기 고압 레귤레이터와 저압 레귤레이터 사이에는 수소의 흐름을 조절하는 수단을 포함하는 차량용 연료전지 수소공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen fuel cell, which is a core of an environmentally friendly energy source. More particularly, the present invention relates to an apparatus for a hydrogen supply system used in an automobile. The hydrogen tank is controlled by a high- To a pressure that can be supplied to the stack through a regulator, and means for regulating the flow of hydrogen between the high-pressure regulator and the low-pressure regulator.

자동차에 사용되는 연료전지라 함은 연료의 산화에 의해서 발생하는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지의 일종이다. 특히, 연료전지는 이차전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 동시에 반응 생성물이 연속적으로 계의 외부로 배출되기 때문에 연료만 지속적으로 공급해주면 지속적으로 전기를 생산할 수 있다.A fuel cell used in automobiles is a kind of battery that converts the chemical energy generated by the oxidation of fuel directly into electric energy. In particular, unlike a secondary cell, a fuel cell continuously supplies reactants from the outside and simultaneously discharges the reaction products to the outside of the system. Therefore, if the fuel is continuously supplied, the electricity can be continuously produced.

이러한 연료전지 중 가장 널리 알려진 것이 수소-산소 연료전지이다. 여기서 수소-산소 연료전지는 연료인 수소가 음극에 공급되어 전기적인 산화를 일으키고, 산화제인 산소가 양극에 공급되어 전기적인 환원을 일으킨다. 이 때 산화와 환원으로 전자가 이동하게 됨에 따라 전기에너지가 발생한다.The most widely known of these fuel cells is the hydrogen-oxygen fuel cell. In the hydrogen-oxygen fuel cell, hydrogen, which is fuel, is supplied to the anode to cause electrical oxidation, and oxygen, which is an oxidant, is supplied to the anode to cause electrical reduction. At this time, as electrons move by oxidation and reduction, electric energy is generated.

하지만 단위전지에서 발생하는 전기에너지는 미미하기 때문에 연료전지는 수십 내지 수백 개의 단위전지를 적층한 스택의 형태로 구비된다.However, since the electric energy generated in the unit cell is insignificant, the fuel cell is provided in the form of a stack of tens to hundreds of unit cells stacked.

따라서 연료전지는 적층된 스택의 수를 늘리기만 하면 수백 MW에 이르는 대용량의 연료전지까지도 개발할 수 있다. 이러한 연료전지는 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히 상업운전을 위해서는 발전용, 난방용 및 수송용으로 주로 사용되고 있다.Therefore, fuel cells can be developed even with large capacity fuel cells of several hundred MW by increasing the number of stacked stacks. Such fuel cells are used for various purposes, and are mainly used for power generation, heating, and transportation for commercial operation.

본 발명은 특히, 수소탱크로부터 유입되는 수소가스의 온도를 조절하여 연료전지의 효율을 향상시킨 차량용 연료전지 수소공급장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a fuel cell hydrogen supply apparatus for a vehicle, which improves the efficiency of the fuel cell by regulating the temperature of the hydrogen gas flowing from the hydrogen tank.

도 1에 도시된 바와 같이 차량용 연료전지의 수소공급장치는 연료탱크(112)에서 고압으로 충전된 수소가 고압 레귤레이터(114)를 통해 일정압력으로 조절되고 저압 레귤레이터(116)를 통해 스택(110)에 공급될 수 있는 압력으로 조절된다. 여기서 상기 고압 레귤레이터(114)와 저압 레귤레이터(116) 사이에는 수소의 흐름을 조절하기 위하여 솔레노이드 밸브(118)가 설치되어 있다. 아울러 상기 스택(110)에 공급되는 수소는 효율을 높이기 위하여 반응에 필요한 양보다 더 많은 양을 공급하기 때문에 배기가스 중에는 수증기 뿐만 아니라 상당한 양의 수소가 포함되어 있으므로 이를 재순환시키기 위해 배기라인(120)에서 분지된 수소 재순환라인(122)이 형성되어 있다. 또한 상기 수소 재순환라인(122)에는 블로어(124)가 설치되어 재순환되는 수소가스가 스택(110)으로 용이하게 순환되도록 한다. 아울러 상기 블로어(124)는 회전시키기 위한 동력이 필요하지만 필요에 따라 동력이 필요없는 이젝터가 설치될 수 있음은 물론이다. 여기서 상기 이젝터가 설치될 경우 이젝터의 내부에서 연료탱크(112)로부터 공급되는 가스와 재순환되는 가스가 혼합되어 스택(110)으로 공급된다.1, hydrogen supplied from a fuel tank 112 to a high-pressure fuel is regulated to a predetermined pressure through a high-pressure regulator 114 and is supplied to a stack 110 through a low-pressure regulator 116, As shown in FIG. A solenoid valve 118 is provided between the high-pressure regulator 114 and the low-pressure regulator 116 to regulate the flow of hydrogen. In addition, since the hydrogen supplied to the stack 110 supplies more than the amount required for the reaction in order to increase the efficiency, the exhaust gas contains not only water vapor but also a considerable amount of hydrogen. Therefore, A hydrogen recycle line 122 branched from the hydrogen recycle line 122 is formed. Also, the hydrogen recirculation line 122 is provided with a blower 124 so that the recirculated hydrogen gas is easily circulated to the stack 110. Further, it is needless to say that the blower 124 requires power for rotation, but an ejector that does not require power may be provided as needed. When the ejector is installed, the gas supplied from the fuel tank 112 and the gas recirculated in the ejector are mixed and supplied to the stack 110.

한편 스택으로 공급되는 수소는 상대습도가 높을 경우 액적이 발생하여 유로를 폐쇄시키는 플러딩(flooding) 현상이 발생하고, 상대습도가 낮을 경우 전극의 습도가 감소하면서 전해질 막이 건조되어 이온 및 전자의 이동이 급격히 둔화되는 드라이아웃(dryout) 현상이 발생하게 된다.On the other hand, when the relative humidity of the hydrogen supplied to the stack is high, a droplet is generated to cause a flooding phenomenon to shut off the flow path. When the relative humidity is low, the humidity of the electrode decreases and the electrolyte membrane dries, A dryout phenomenon that is rapidly reduced occurs.

따라서 스택에 공급되는 수소가스의 상대습도는 효율을 고려하여 80 % 이상을 유지해야 하지만 100% 미만으로 관리해야 한다.Therefore, the relative humidity of the hydrogen gas supplied to the stack should be maintained at 80% or more in consideration of efficiency, but should be controlled at less than 100%.

하지만 통상 스택에서 배출되는 수소가스의 온도는 약 70℃로 비교적 일정하지만 연료탱크로부터 공급되는 수소의 온도는 대기의 온도에 따라 그 범위가 달라지기 때문에 적절한 상대습도의 수소가스를 스택에 공급하는 것이 쉽지 않다.However, since the temperature of the hydrogen gas discharged from the stack is relatively constant at about 70 ° C., the temperature of the hydrogen supplied from the fuel tank varies depending on the temperature of the atmosphere. Therefore, Uneasy.

따라서 온도가 -30℃까지 떨어지는 혹한기에는 고온다습한 스택에서 배출되는 수소가스와 연료탱크에서 공급되는 수소가 바로 혼합되면 혼합가스의 온도가 과도하게 떨어질 뿐만 아니라 상대습도가 100%에 도달하여 다량의 액적이 발생하게 되므로 이를 방지하기 위하여 스택에서 배출되는 냉각수의 폐열로 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도를 미리 예열시키는 열교환기를 설치하였다.Therefore, when the temperature falls to -30 ° C, the hydrogen gas discharged from the hot and humid stack and the hydrogen supplied from the fuel tank are mixed with each other. In addition, the temperature of the mixed gas is excessively lowered and the relative humidity reaches 100% In order to prevent this, a heat exchanger is installed to preheat the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank to the waste heat of the cooling water discharged from the stack.

그런데 혹서기에는 연료탱크로부터 공급되는 수소가스의 온도가 이미 30℃ 이상이므로 스택에서 배출되는 냉각수로 예열할 경우 이젝터에 공급되는 수소가스의 온도가 45℃ 이상으로 올라가므로 스택에서 배출되는 수소가스와 혼합되면 혼합가스의 온도가 과도하게 높아질 뿐만 아니라 상대습도가 50% 이하로 떨어져 드라이아웃 현상이 발생하는 문제가 있다.However, since the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank is already higher than 30 ° C. in the hot period, the temperature of the hydrogen gas supplied to the ejector is increased to 45 ° C. or more when the cooling water is discharged from the stack. The temperature of the mixed gas is excessively increased and the relative humidity is reduced to 50% or less, thereby causing a dry-out phenomenon.

연료탱크에서 공급되는 수소가스를 예열하는 냉각수의 양을 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도에 따라 조절하여, 스택에 공급되는 수소가스의 상대습도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여서, 수소극의 상대습도를 최적화할 수 있도록 된 연료전지 수소공급장치을 제공하고,The amount of the cooling water for preheating the hydrogen gas supplied from the fuel tank can be adjusted according to the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank so that the relative humidity of the hydrogen gas supplied to the stack can be easily controlled, Fuel cell hydrogen supply device,

상기와 같이 수소극의 상대습도를 최적화하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 수소공급장치을 제공하고,As described above, the present invention provides a fuel cell hydrogen supply device capable of improving the efficiency of a fuel cell by optimizing the relative humidity of the hydrogen electrode,

감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브로 냉각수의 양을 조절함에 따라 냉각수의 양을 조절하기 위한 별도의 구동부가 필요없는 연료전지 수소공급장치을 제공하고자 하고,.The present invention provides a fuel cell hydrogen supply apparatus that does not require a separate driving unit for controlling the amount of cooling water by regulating the amount of cooling water by a pressure reducing valve that operates according to the pressure of the working fluid accommodated in the sensing cylinder.

상기 수소공급라인의 외주변을 감싸는 감온통을 구비하므로 전열면적이 넓어 수소공급라인의 온도변화를 민감하게 감지할 수 있도록 된 연료전지 수소공급장치을 제공하고자 한다.And a sensing unit for surrounding the outer periphery of the hydrogen supply line, thereby providing a fuel cell hydrogen supply device capable of sensitively sensing a temperature change of the hydrogen supply line.

차량용 연료전지 수소공급장치는, 수소가 저장되는 연료탱크; 상기 연료탱크로부터 공급된 수소의 압력을 조절하는 레귤레이터; 상기 레귤레이터에서 압력이 조절된 수소를 스택에 공급하는 이젝터; 상기 연료탱크와 상기 이젝터 사이에서 설치되어 수소를 공급하는 수소공급라인을 통해 공급되는 수소와 상기 스택에서 배출되는 냉각수를 열교환시키는 열교환기; 상기 스택에서 배출되는 가스를 재순환시켜 이젝터에 공급하는 재순환라인; 및 상기 열교환기에 공급되는 냉각수의 양을 조절하는 조절부;를 포함하고,A vehicular fuel cell hydrogen supply apparatus includes: a fuel tank in which hydrogen is stored; A regulator for regulating the pressure of hydrogen supplied from the fuel tank; An ejector for supplying pressure-regulated hydrogen to the stack in the regulator; A heat exchanger installed between the fuel tank and the ejector for exchanging heat between hydrogen supplied through a hydrogen supply line for supplying hydrogen and cooling water discharged from the stack; A recirculation line for recirculating the gas discharged from the stack to supply the gas to the ejector; And an adjusting unit adjusting the amount of cooling water supplied to the heat exchanger,

상기 조절부는, 상기 수소공급라인 상에 설치되며 작업유체를 수용하는 감온통; 및 상기 감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브;로 이루어지고,The control unit includes a sensing tube installed on the hydrogen supply line and accommodating a working fluid; And a pressure reducing valve operating according to the pressure of the working fluid accommodated in the sensing tube,

상기 감온통은 상기 수소공급라인의 외주변을 감싸도록 구비되고,Wherein the sensing cylinder is provided to surround the outer periphery of the hydrogen supply line,

상기 감압밸브는, 상기 열교환기에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인의 내부 중심에 포트가 형성된 밸브시트가 축방향으로 연장된 격벽; 상기 격벽과 대응되는 냉각수입력라인의 원주에 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부를 상하로 분할하고 분할된 상부와 상기 감온통이 연통되도록 구비된 다이어프램; 상기 다이어프램의 하면에 설치되어 상기 다이어프램의 동작에 의해 상기 포트를 개폐하는 개폐부재; 및 상기 개폐부재를 탄성지지하도록 설치된 스프링;으로 이루어진다.Wherein the pressure reducing valve comprises: a partition wall in which a valve seat having a port formed at an inner center of a cooling water supply line for supplying cooling water to the heat exchanger is axially extended; A housing formed on a circumference of a cooling water input line corresponding to the partition; A diaphragm that divides the inside of the housing into upper and lower portions and communicates the divided upper portion and the sensing tube; An opening / closing member installed on a bottom surface of the diaphragm to open and close the port by operation of the diaphragm; And a spring installed to elastically support the opening and closing member.

연료탱크에서 공급되는 수소가스를 예열하는 냉각수의 양을 연료탱크에서 공급되는 수소가스의 온도에 따라 조절하고 이에 따라, 스택에 공급되는 수소가스의 상대습도를 용이하게 조절할 수 있어서, 수소극의 상대습도를 최적화할 수 있고,It is possible to adjust the amount of the cooling water for preheating the hydrogen gas supplied from the fuel tank according to the temperature of the hydrogen gas supplied from the fuel tank so as to easily adjust the relative humidity of the hydrogen gas supplied to the stack, Humidity can be optimized,

상술한 바와 같이 수소극의 상대습도를 최적화하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있고,The efficiency of the fuel cell can be improved by optimizing the relative humidity of the hydrogen electrode as described above,

감온통에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브로 냉각수의 양을 조절함에 따라 냉각수의 양을 조절하기 위한 별도의 구동부가 필요 없고,The amount of the cooling water is controlled by the pressure reducing valve operating according to the pressure of the working fluid accommodated in the sensing cylinder, so that a separate driving unit for controlling the amount of the cooling water is not required,

상기 수소공급라인의 외주변을 감싸는 감온통을 구비하므로 전열면적이 넓어 수소공급라인의 온도변화를 민감하게 감지할 수 있다.And a sensing chamber surrounding the outer periphery of the hydrogen supply line, so that the heat transfer area is wide, so that a temperature change of the hydrogen supply line can be sensitively sensed.

도 1은 등록특허 제836371호(2008.6.20.)의 수소공급장치를 보인 구성도이다.
도 2는 등록특허 제1281011호(2013.06.26.)의 수소공급장치를 보인 구성도이다.
도 3은 상기 수소공급장치의 조절부를 보인 도면이다.
도 4는 상기 수소공급장치의 요부를 보인 상세단면도이다.
도 5는 상기 수소공급장치의 감압밸브가 개방된 것을 보인 상태도이다.
이하, 본 발명에 있어서 차량용 연료전지 수소공급장치의 실시예에 따른 것으로서,
도 6에서, 도 6 A는 어느 부분의 단면도; 도 6 B는 어느 부분의 구성을 설명하기 위한 보조도면;이다.
도 7은 동작을 보인 것으로서, 도 7 A는 어느 한 상태를 보인 상태도; 도 7 B는 다른 상태를 보인 상태도;이다.
도 8은 동작 상태에 따른 변화를 체크하여 보이기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 측단면도로 보인 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a hydrogen supply device of Patent No. 836371 (June 20, 2008).
FIG. 2 is a view showing a hydrogen supply device of Patent No. 1281011 (Jun. 26, 2016).
3 is a view showing an adjusting unit of the hydrogen supply apparatus.
4 is a detailed sectional view showing a main part of the hydrogen supply device.
5 is a state view showing the decompression valve of the hydrogen supply device is opened.
Hereinafter, an embodiment of the fuel cell hydrogen supply apparatus for a vehicle according to the present invention will be described,
In Fig. 6, Fig. 6A is a cross-sectional view of any part; FIG. 6B is an auxiliary diagram for explaining the configuration of any part; FIG.
FIG. 7 shows an operation. FIG. 7A is a state diagram showing a state; FIG. 7B is a state diagram showing another state.
FIG. 8 is an exemplary diagram for checking and showing a change according to an operation state.
9 is a cross-sectional side view of another embodiment of the present invention.

본 발명이 인용하는 차량용 연료전지 수소공급장치의 기술과 관련하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 먼저 그 구성을 기재한다.The configuration of the fuel cell hydrogen supply system for a vehicle according to the present invention will be described first with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2에 도시된 바와 같이 수소가 저장되는 연료탱크(10), 상기 연료탱크(10)로부터 공급된 수소의 압력을 조절하는 레귤레이터(20), 상기 레귤레이터(20)에서 압력이 조절된 수소를 스택(S)에 공급하는 이젝터(30), 상기 연료탱크(10)로부터 이젝터(30)에 수소를 공급하는 수소공급라인(12)에 설치되어 공급되는 수소와 상기 스택(S)에서 배출되는 냉각수를 열교환시키는 열교환기(40), 상기 스택(S)에서 배출되는 가스를 재순환시켜 이젝터(30)에 공급하는 재순환라인(50) 및 상기 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양을 조절하는 조절부(60)를 포함한다.A regulator 20 for regulating the pressure of hydrogen supplied from the fuel tank 10; a regulator 20 for regulating the pressure of the hydrogen supplied from the fuel tank 10; An ejector 30 for supplying hydrogen to the ejector 30 from the fuel tank 10 and a hydrogen supply line 12 for supplying hydrogen to the ejector 30 from the fuel tank 10, A regeneration line 50 for recycling the gas discharged from the stack S to the ejector 30 and a regulator for regulating the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 40, (60).

상기 연료탱크(10)는 수소를 저장하는 탱크로서 수백 bar 이상의 압력을 견딜 수 있도록 구비되고 동시에 외부의 충돌에 의해서 파괴되지 않는 내구성이 있도록 구비한다.The fuel tank 10 is a tank for storing hydrogen and is provided so as to withstand a pressure of several hundred bar or more and is durable so as not to be destroyed by external impact.

상기 레귤레이터(20)는 상기 연료탱크(10)로부터 공급되는 수소의 압력을 조절하는 장치로서 필요에 따라 2단으로 구성할 수 있다.The regulator 20 is a device for regulating the pressure of hydrogen supplied from the fuel tank 10, and may be configured as two stages as necessary.

상기 이젝터(30)는 상기 레귤레이터(20)에서 압력이 조절된 수소를 스택(S)에 공급하는 장치로서 상기 이젝터(30)의 측면으로는 재순환라인(50)과 연결되어 수소가 유입된다.The ejector 30 is a device for supplying pressure-regulated hydrogen to the stack S in the regulator 20 and is connected to a recirculation line 50 at a side of the ejector 30 to introduce hydrogen.

상기 열교환기(40)는 상기 연료탱크(10)와 이젝터(30) 사이의 수소공급라인(12)에 설치되며 스택(S)에서 배출되는 냉각수와 수소공급라인(12)을 통과하는 수소가 서로 열교환 된다. 여기서 상기 스택(S)에서 배출되는 냉각수가 수소공급라인(12)을 통과하는 수소보다 온도가 높기 때문에 상기 수소공급라인(12)을 통과하는 수소는 냉각수의 폐열의 의해 예열되어 스택(S)으로 공급된다.The heat exchanger 40 is installed in the hydrogen supply line 12 between the fuel tank 10 and the ejector 30 and the cooling water discharged from the stack S and the hydrogen passing through the hydrogen supply line 12 are connected to each other Heat exchanged. Since the cooling water discharged from the stack S is higher in temperature than the hydrogen passing through the hydrogen supply line 12, the hydrogen passing through the hydrogen supply line 12 is preheated by the waste heat of the cooling water, .

상기 재순환라인(50)은 상기 스택(S)에서 배출된 배기가스를 상기 이젝터(30)로 순환시키는 라인으로서 스택(S)에 입력되는 수소가스가 반응할 수 있는 양보다 더 많은 양의 수소가 공급되므로 스택(S)에서 배출되는 배기가스에는 상당한 양의 잉여 수소가스가 포함되어 있다.The recycle line 50 is a line that circulates the exhaust gas discharged from the stack S to the ejector 30 and contains a larger amount of hydrogen than the amount of hydrogen gas input to the stack S can react The exhaust gas discharged from the stack S contains a considerable amount of surplus hydrogen gas.

상기 조절부(60)는 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양을 조절하도록 구비되며 냉각수의 양을 조절함에 따라 결국 이젝터(30)에 공급되는 수소가스의 온도를 조절할 수 있게 된다.The regulator 60 regulates the amount of the cooling water supplied to the heat exchanger 40 and regulates the amount of the cooling water so that the temperature of the hydrogen gas supplied to the ejector 30 can be controlled.

상기 조절부(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수소공급라인(12) 상에 설치되며 작업유체를 수용하는 감온통(62), 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 압력에 따라 작동하는 감압밸브(64) 및 상기 감온통과 상기 감압밸브 사이에 연통되는 연통파이프(63)로 이루어진다. 여기서 상기 감온통(62)은 전열면적을 늘리기 위하여 상기 수소공급라인(12)의 외주변을 감싸도록 구비되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the controller 60 includes a sensing tube 62 installed on the hydrogen supply line 12 and receiving a working fluid, And a communication pipe (63) communicating between the pressure reducing valve and the pressure reducing valve. Here, it is preferable that the sensing tube 62 surrounds the outer periphery of the hydrogen supply line 12 to increase the heat transfer area.

상기 감압밸브(64)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 열교환기(40)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인(42)의 내부 중심에 포트(66a)가 형성된 밸브시트(66b)가 축방향으로 연장된 격벽(66), 상기 격벽(66)과 대응되는 냉각수입력라인(46)의 원주에 형성된 하우징(67), 상기 하우징(67)의 내부를 상하로 분할하고 분할된 상부와 상기 감온통(62)이 연통되도록 구비된 다이어프램(68), 상기 다이어프램(68)의 하면에 설치되어 상기 다이어프램(68)의 동작에 의해 상기 포트(66a)를 개폐하는 개폐부재(69) 및 상기 개폐부재(69)를 탄성지지하도록 설치된 스프링(70)으로 이루어진다.4, a valve seat 66b formed with a port 66a at the center of the inside of a cooling water supply line 42 for supplying cooling water to the heat exchanger 40 is disposed in the axial direction A housing 67 formed on the circumference of the cooling water input line 46 corresponding to the partition 66 and a partition wall 66 extending upwardly from the upper portion of the housing 67, An opening and closing member 69 provided on the lower surface of the diaphragm 68 for opening and closing the port 66a by the operation of the diaphragm 68 and an opening and closing member 69 And a spring 70 installed to elastically support the spring 70.

상기 격벽(66)은 상기 냉각수 공급라인(42)의 내부를 가로지르도록 설치되며 중심에 포트(66a)가 형성된 밸브시트(66b)가 축방향으로 연장되도록 구비된다. 상기 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)의 개폐 여부에 따라 열교환기(40)에 공급되는 냉각수의 양이 결정된다. The partition 66 is provided so as to cross the inside of the cooling water supply line 42 and has a valve seat 66b formed with a port 66a at its center to extend in the axial direction. The amount of the cooling water supplied to the heat exchanger 40 is determined depending on whether the port 66a formed in the valve seat 66b is opened or closed.

상기 하우징(67)은 상기 격벽(66)과 대응되는 냉각수입력라인(46)의 원주에 설치되며 상방에는 감온통(62)과 연통되는 개구(67a)가 형성되어 있다. 상기 하우징(67)은 상기 다이어프램(68)이 설치될 수 있도록 평단면이 환상으로 이루어지는 것이 바람직하다.The housing 67 is installed on the circumference of the cooling water input line 46 corresponding to the partition 66 and has an opening 67a communicating with the sensing chamber 62 above the partition 67. Preferably, the housing 67 has a flat cross section so that the diaphragm 68 can be installed.

상기 다이어프램(68)은 상기 하우징(67)의 내부에 설치되어 하우징(67)의 내부를 상하로 분할한다. 여기서 상기 하우징(67)의 분할된 상부(67b)는 감온통(62)과 연통되도록 형성되고, 상기 하우징(67)의 분할된 하면에는 상기 밸브시트(66b)의 포트(66a)를 개폐하는 개폐부재(69)가 설치된다. 따라서 상기 다이어프램(68)은 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 온도가 상승하여 증발하면 감온통(62)의 내부의 작업유체가 팽창하면서 다이어프램(68)을 밀게 된다. 아울러 상기 다이어프램(68)은 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체의 온도가 하강하여 응축되면 감온통(62) 내부의 작업유체가 수축하면서 부압이 형성되어 다이어프램(68)을 팽창 전의 상태로 복구시킨다. The diaphragm 68 is installed inside the housing 67 to divide the inside of the housing 67 up and down. The divided upper portion 67b of the housing 67 is formed to communicate with the pressure sensing cylinder 62 and the divided bottom surface of the housing 67 is provided with an opening and closing valve 66a for opening and closing the port 66a of the valve seat 66b, Member 69 is provided. Therefore, when the temperature of the working fluid accommodated in the sensing tube 62 rises and evaporates, the diaphragm 68 pushes the working fluid inside the sensing tube 62 while expanding. When the temperature of the working fluid accommodated in the sensing tube 62 is lowered and condensed, the working fluid in the sensing tube 62 contracts and a negative pressure is formed to restore the diaphragm 68 to the state before the expansion .

상기 개폐부재(69)는 상기 다이어프램(68)의 동작에 의해 상기 포트(66a)를 개폐하도록 구비되며 다이어프램(68)과 고정되는 스템(69a)과, 상기 스템(69a)의 하부에 형성되어 포트(66a)와 밀착되는 밀착부재(69b)로 이루어진다.The opening and closing member 69 is provided to open and close the port 66a by the operation of the diaphragm 68 and includes a stem 69a fixed to the diaphragm 68, And an abutting member 69b which comes into close contact with the abutting member 66a.

상기 스프링(70)은 상기 개폐부재(69)가 탄성지지되도록 구비되며 스프링(70)에 의해 밀착부재(69b)가 밸브시트(66b)의 포트(66a)를 밀폐시키도록 가압한다. 따라서 상기 감온통(62)에 수용된 작업유체가 응축되어 스프링(70)의 장력을 극복할 정도 이상으로 부압이 형성되어야 다이어프램(68)이 작동하면서 냉각수입력라인(46)을 개방하게 된다.The spring 70 is provided to elastically support the opening and closing member 69 and the spring 70 urges the contact member 69b to seal the port 66a of the valve seat 66b. Accordingly, when the working fluid accommodated in the sensing tube 62 is condensed and a negative pressure is formed to overcome the tension of the spring 70, the diaphragm 68 is operated and the cooling water input line 46 is opened.

이하, 차량용 연료전지 수소공급장치에 따른 이젝터에 공급되는 수소가스의 온도조절방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of controlling the temperature of the hydrogen gas supplied to the ejector according to the fuel cell hydrogen supply apparatus for a vehicle will be described.

하절기에는 대기의 온도가 높으므로 연료탱크(10)에 공급되는 수소의 온도 또한 상승하게 된다. 따라서 감온통(62)에 수용되어 있는 작동유체는 증발하여 압력이 높아지게 되고, 압력이 높아진 작동유체는 감온통(62)과 연통된 하우징(67)의 상부로 이동하여 다이어프램(68)을 아래로 가압하게 된다. 이 때 개폐부재(69)는 스프링(70)의 장력 뿐만 아니라 다이어프램(68)의 가압력에 의해 하강된 상태를 유지하면서 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)를 폐쇄한다. 따라서 연료탱크(10)에서 공급되는 수소는 냉각수가 열교환기(40)에 흘러가지 못하게 되므로 연료탱크(10)에서 배출되는 온도 그대로 이젝터(30)로 흘러가게 된다.In the summer, since the atmospheric temperature is high, the temperature of the hydrogen supplied to the fuel tank 10 also rises. Accordingly, the working fluid contained in the pressure sensing cylinder 62 evaporates to increase the pressure, and the working fluid having the increased pressure moves to the upper portion of the housing 67 communicating with the pressure sensing cylinder 62, And pressurized. At this time, the opening / closing member 69 closes the port 66a formed in the valve seat 66b while maintaining the lowered state by not only the tension of the spring 70 but also the urging force of the diaphragm 68. [ Therefore, the hydrogen supplied from the fuel tank 10 flows into the ejector 30 as it is discharged from the fuel tank 10 because the cooling water can not flow into the heat exchanger 40.

다음으로 기온이 하강하면 연료탱크에 공급되는 수소의 온도 또한 하강하게 된다. 상기 연료탱크(10)에서 공급되는 수소의 온도가 내려가면 감온통(62)에 수용되어 있는 작동유체가 응축되어 압력이 떨어지게 되어 감온통(62)의 내부에 부압이 형성된다. 상기 감온통(62)의 내부에 부압이 형성되면 다이어프램(68)을 도 5에 도시된 바와 같이 스프링(70)의 장력을 극복하고 위로 볼록하게 변곡된다. 따라서 다이어프램(68)의 중심에 고정되어 있는 개폐부재(69)는 상승하여 밸브시트에 형성된 포트(66a)를 개방하게 된다. 상기와 같이 밸브시트(66b)에 형성된 포트(66a)가 개방되면 냉각수가 열교환기(40)로 흘러 들어가 수소와 열교환하므로 이젝터(30)로 공급되는 수소의 온도가 상승하게 된다.Next, when the temperature falls, the temperature of the hydrogen supplied to the fuel tank also falls. When the temperature of the hydrogen supplied from the fuel tank 10 is lowered, the working fluid stored in the pressure sensing cylinder 62 is condensed and the pressure is lowered, thereby forming a negative pressure inside the pressure sensing cylinder 62. When a negative pressure is formed inside the pressure sensing cylinder 62, the diaphragm 68 is bent upward to overcome the tension of the spring 70 as shown in FIG. Accordingly, the opening / closing member 69 fixed to the center of the diaphragm 68 rises to open the port 66a formed in the valve seat. As described above, when the port 66a formed in the valve seat 66b is opened, the cooling water flows into the heat exchanger 40 and heat-exchanges with the hydrogen, so that the temperature of the hydrogen supplied to the ejector 30 rises.

상기와 같이 기온의 상승 및 하강에 대하여 감압밸브(64)가 작동하여 냉각수의 양을 조절할 수 있으므로 별도의 구동원 없이 스택(S)에 들어가는 수소의 상대습도를 조절할 수 있게 된다.As described above, since the pressure reducing valve 64 operates to regulate the amount of the cooling water with respect to the rising and falling of the air temperature, the relative humidity of the hydrogen entering the stack S can be controlled without a separate driving source.

따라서 상기 차량용 연료전지 수소공급장치는 적당한 습도의 수소를 공급하여 플러딩이나 드라이아웃과 같은 현상이 일어나지 않으므로 연료전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, the fuel cell hydrogen supply apparatus for a vehicle supplies hydrogen of an appropriate humidity to prevent a phenomenon such as flooding or dry-out, thereby further improving the efficiency of the fuel cell.

다음은 상술한 설명을 바탕으로 도 6 이하에 예시된 도시와 함께 본 발명의 자동차용 수소공급시스템에 사용되는 보다 진보된 감압밸브(64)와 관련된 구성에 관하여 상세히 알아본다.Next, based on the above description, the configuration related to the more advanced pressure reducing valve 64 used in the automotive hydrogen supply system of the present invention will be described in detail with reference to Fig. 6 below.

본 발명의 감압밸브(64)는 그 부피를 극소화 하고 구성을 간단히 하여 복잡함을 피하여서 내구성을 높이고, 점검이나 수리시에 연통파이프(63) 상에 걸리적거림이 없도록, 도 2 내지 도 5에서 엑추에이터(actuator)의 역할을 하도록 외부에 노출되어 사용된 하우징(67) 및 상기 하우징(67)의 내부에 복잡하게 구성된 다이어프램(68) 및 이를 작동하기 위해 사용되는 추가구성을 사용하지 않는다. 그 대신에 도 7처럼 에어백 또는 풍선과 같이 부피를 변경할 수 있는 밸룬(80)(baloon)을 엑추에이터로 사용한다.The pressure reducing valve (64) of the present invention minimizes the volume and simplifies the configuration, thereby avoiding complication, thereby increasing the durability. In order to avoid jamming on the communication pipe (63) a housing 67 used externally to serve as an actuator and a complicated diaphragm 68 inside the housing 67 and the additional configuration used to operate it are not used. Instead, a balloon 80 (baloon), such as an airbag or a balloon, whose volume can be changed as shown in Fig. 7, is used as an actuator.

도 6에서 연통파이프(63)는 냉각수입력라인(46)에 직접 맞닿아 고정된다. 이를 위하여, 상기 냉각수입력라인(46)의 길이방향 위쪽에는 상기 연통파이프(63)의 몸체 원주를 끼워 고정하도록 천공(구멍이 형성)된 연통파이프끼움브라킷(46a)이 수직(b2)으로 구성되고, 여기에 용접이나 접착 등을 통하여 상기 연통파이프(63)의 외주 몸체가 긴밀히 밀봉되게 끼워져 완벽한 누수방지가 되도록 결합된다.In Fig. 6, the communication pipe 63 is held in contact with the cooling water input line 46 directly. To this end, a communication pipe fitting bracket 46a having a perforation (formed with a hole) for fixing the body circumference of the communication pipe 63 is formed vertically above the cooling water input line 46 in the longitudinal direction, And the outer circumferential body of the communication pipe 63 is tightly sealed by welding or bonding, so as to be prevented from being completely leaked.

도 6 B처럼 상기 연통파이프(63)의 단부 쪽은 평소에 냉각수(a3)의 흐름 방해를 최소화 하도록 흐름방향에 순응하여(흐름방향을 따라서) 상기 냉각수입력라인(46)의 길이를 따라 나란히 정렬(b1)되도록 직각으로 절곡(b3)되어 수직(b2)에서 수평(b1)으로 방향을 바꾼다. 이후, 도 6 A처럼 상기 절곡(b3)된 연통파이프단부(63a)에 상기 밸룬(80)의 개구된 입구 즉, 밸룬입구(80a))가 완벽히 누수방지가 되도록 긴밀하고 단단하게 부착되는 것이다. 이와 같은 방법으로 상기 연통파이프(63)단부에 결합된 상기 밸룬(80)은 자연스럽게 냉각수(a3)의 흐름방향에 순응하여 저항이 최소화 되도록 상기 냉각수입력라인(46)의 길이방향에 나란하게 정렬(b1)된다.The end portion of the communication pipe 63 as shown in Fig. 6B is arranged in line with the flow direction (along the flow direction) along the length of the cooling water input line 46 so as to minimize the flow interruption of the cooling water a3 (b1) so as to bend (b3) so as to change the direction from vertical (b2) to horizontal (b1). Thereafter, the open end of the balloon 80, that is, the balloon inlet 80a) is completely and tightly adhered to the communication pipe end 63a of the bending b3 as shown in FIG. 6A. The balun 80 coupled to the end of the communication pipe 63 naturally aligns in the longitudinal direction of the cooling water input line 46 so as to minimize the resistance in accordance with the flow direction of the cooling water a3 b1).

만일, 감온통(62)에 수용된 작업유체(a1)의 압력(부피)가 증가하면서 상기 작업유체가(a1) 직접 밸룬(80)을 충진하고 이에 따라 상기 밸룬(80)의 부피가 증가(팽창)하도록 된 구성인 경우, 상기 냉각수입력라인(46) 내의 냉각수(a3)로 인하여 재차 부피(압력)의 변화가 발생하여 상기 감온통(62)의 작동이 제대로 반영되지 않을 수 있다. 따라서, 재차 부피의 변화가 극소화 되도록 철저하게 열을 차단하여야 하며 이를 위하여, 상기 밸룬(80)의 부재는 고성능의 단열부재로 제공되거나, 밸룬(80) 표피의 두께를 매우 두껍게 제공하여 열의 전도를 최소화 시켜야 함이 바람직하다.If the working fluid a1 contained in the pressure sensing cylinder 62 increases in pressure, the working fluid will fill the direct baloon 80 and thus the volume of the baloon 80 will increase The operation of the pressure sensing cylinder 62 may not be properly reflected due to a change in the volume again due to the cooling water a3 in the cooling water input line 46. [ Therefore, it is necessary to thoroughly block the heat so that the change in volume is minimized. To this end, the member of the balun 80 may be provided as a high-performance insulating member, or the thickness of the balun 80 skin may be very thick, It is desirable to minimize it.

그러나 상기 밸룬(80)은 비록 단열부재, 두꺼운 재질을 채택하더라도 계속 냉각수(a3)에 접촉하고 있으므로 종국에는 냉각수(a3)의 온도에 영향을 받게 되므로, 상기 작업유체(a1)가 상기 냉각수입력라인(46) 내의 냉각수(a3)로부터 영향을 전혀 받지 않을 수 있는 다른 진보된 방법이 필요하다. 이에는, 열 변화에 체적변화(부피변화)가 극소한 부재로 된 유체를 밸룬(80)을 충진하는 유체로만 전용하여 채택할 수 있는 바, 이를 밸룬충진유체(a2)라 하며, 상기 밸룬충진유체(a2)는 상기 작업유체(a1)와 다른 비중(밀도, 무게)의 유체를 선택함이 바람직하다. 도면의 예시는, 상기 밸룬충진유체(a2)가 비중이 큰 유체로 선택되어서 상기 작업유체(a1)와 서로 섞이지 않도록 예시되어 있다. 도 6 A에서 확인 되듯이 상기 연통파이프(63) 내에서 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2) 사이에는 비중차이로 인한 경계면(a12)이 발생하게 된다.However, since the balun 80 continues to be in contact with the cooling water a3 even when the insulating material or the thick material is used, the balun 80 is influenced by the temperature of the cooling water a3, Lt; RTI ID = 0.0 > (a3) < / RTI > In this case, a fluid having a minimal volume change (volume change) due to thermal change can be adopted only as a fluid filling the balun 80. This fluid is called a balun filling fluid a2, The fluid a2 preferably has a different specific gravity (density, weight) from the working fluid a1. An example of the drawing is illustrated such that the balun filling fluid a2 is selected as a fluid having a large specific gravity and is not mixed with the working fluid a1. As shown in FIG. 6A, an interface a12 due to the specific gravity difference is generated between the working fluid a1 and the balun filling fluid a2 in the communication pipe 63. As shown in FIG.

다음은 도 7 및 도 8과 함께 작동방법을 살펴본다.Next, a working method will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

먼저, 감온통(62)에 수용된 작업유체(a1)의 압력(부피)이 증가하면 상기 작업유체(a1)는 밸룬충진유체(a2)를 밀어내게 되므로, 도 8에서, 경계면(a12)은 처음 고점(d1)에서 저점(d2)으로 하향이동(c2)한다. 따라서, 상기 연통파이프(63)내에서 그 차이의 부피변화 즉, 관내체적변화(d12)만큼 상기 밸룬충진유체(a2)는 밸룬(80)으로 흘러들어가서 밸룬이 충진되면 밸룬(80)의 부피가 공처럼 팽창되어서 결국에는, 상기 냉각수입력라인(46)의 일 구간을 폐쇄하여 냉각수(a3)의 흐름을 차단하게 되는 원리를 갖는다.First, when the pressure (volume) of the working fluid a1 received in the pressure sensing cylinder 62 increases, the working fluid a1 pushes the balloon filling fluid a2. Therefore, in FIG. 8, And moves down from the highest point d1 to the lowest point d2 (c2). Accordingly, when the balun filling fluid a2 flows into the balun 80 by the change in the volume of the difference in the volume of the communication pipe 63, that is, the volume change d12 in the tube, the volume of the balun 80 The cooling water is expanded like a ball so that a section of the cooling water input line 46 is closed to block the flow of the cooling water a3.

역으로 상기 작업유체(a1)의 압력이 감소하면 상기 작업유체(a1)는 상기 밸룬충진유체(a2)를 끌어당기게 되므로 경계면(a12)은 저점에서 고점으로 상향이동(c1)하게 되어 그 관내체적변화(d12)만큼 상기 밸룬충진유체(a2)가 상기 밸룬(80)으로부터 빠져나오게 되므로 밸룬(80)의 부피는 원래대로 감소하여서 상기 냉각수(a3)의 흐름을 다시 허용하게 된다. 이때, 상기 밸룬(80)이 부피변화에 대한 탄성회복력이 있는 고무와 같은 탄성물질로 만들어지면 상기 탄성회복력으로 인하여 상기 작업유체(a1)의 압력은 적절한 긴장이 유지되면서 작동될 수 있는 바, 도 2 내지 도 5에 예시된 개폐부재(69)의 스프링(70)의 역할을 수행하는 것이다.Conversely, when the pressure of the working fluid a1 decreases, the working fluid a1 attracts the balun filling fluid a2, so that the interface a12 moves upward from the low point to the highest point c1, The volume of the balun 80 is reduced to the original value because the balun filling fluid a2 escapes from the balun 80 by the amount of change d12 and the flow of the cooling water a3 is allowed again. In this case, if the balun 80 is made of an elastic material such as rubber having an elastic restoring force against a change in volume, the pressure of the working fluid a1 can be operated while maintaining appropriate tension owing to the elastic recovery force. 2 to 5 and the spring 70 of the opening and closing member 69 illustrated in Fig.

결국, 상기 밸룬(80)의 부피변화 즉, 밸룬체적변화(e12)는 상기 관내체적변화(d12)와 일치하게 되고, 또한 상기 작업유체(a1)를 대신해서 상기 밸룬충진유체(a2)만이 상기 냉각수입력라인(46) 내부에 배치된 상기 밸룬(80)에 채워지므로, 상기 작업유체(a1)가 상기 냉각수(a3)의 온도 영향을 전혀 받지 않고 오로지 상기 감온통(62)의 영향으로만 정확히 작동하게 된다.As a result, the volume change of the balun 80, that is, the balun volume change e12, coincides with the in-pipe volume change d12, and only the balun filling fluid a2 replaces the working fluid a1 Is filled in the balun 80 disposed inside the cooling water input line 46 so that the working fluid a1 is not affected by the temperature of the cooling water a3 at all but only by the influence of the sensing tube 62 .

더하여, 도 9의 예시처럼, 상기 연통파이프(63)는 전부 또는 상기 경계면이 이동하는 일부 구간을 유리나 투명플라스틱 등의 투명한 부재로 제공되는 확인창(63c)을 구비하여서, 외부에서 상기 경계면(a12)의 움직임(이동)을 확인시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 관리자(점검자, 운전자)는 감압밸브(64)의 작동에 관하여 정상 유무를 체크, 확인하여 적절한 조치를 취할 수도 있다.9, the communication pipe 63 or all of the sections where the interface moves may be provided with a confirmation window 63c provided by a transparent member such as glass or transparent plastic, (Movement) of the user (user) can be confirmed. Through this, the manager (inspector, driver) can check and confirm whether or not the operation of the pressure reducing valve 64 is normal, and take appropriate measures.

이때, 상기 경계면(a12)의 확인이 용이하도록 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 색(color)이 서로 다르게 색소를 첨가할 수 있다. 다른 방법으로는, 상기 경계면(a12)에 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 중간 비중을 갖는 플로우트(63d)(float)를 사이에 삽입, 개재시켜 식별 및 확인이 용이하도록 할 수 있다. 상기 플로우트(63d)는 상기 작업유체(a1)와 상기 밸룬충진유체(a2)의 사이에서 양자가 서로 맞닿지 않게 차단하는 역할을 하여 두 유체가 상기 경계면(a12) 사이에서 서로 섞이지 않도록 완전히 분리하는 역할도 겸할 수도 있다.At this time, the pigment may be added so that the color of the working fluid a1 and the color of the balun filling fluid a2 are different from each other so that the boundary surface a12 can be easily identified. Alternatively, a float 63d (float) having a median specific gravity of the working fluid a1 and the balun filling fluid a2 may be interposed between and interposed between the boundary surface a12 to facilitate identification and confirmation can do. The float 63d functions to prevent the working fluid a1 and the balun filling fluid a2 from coming into contact with each other so as to completely separate the two fluids from each other so that they do not mix with each other at the interface a12 It can also serve as a role.

감압(통62); 감압밸브(64); 밸(룬80);
확인창(63c); 플로우트(63d);
Decompression (passage 62); A pressure reducing valve 64; A ball (rune 80);
Confirmation window 63c; A float 63d;

Claims (2)

연료전지의 수소공급장치에 있어서,
연료탱크에서 고압으로 충전된 수소가 고압 레귤레이터를 통해 일정압력으로 조절되고 저압 레귤레이터를 통해 스택에 공급될 수 있는 압력으로 조절되고, 상기 고압 레귤레이터와 저압 레귤레이터 사이에는 수소의 흐름을 조절하는 수단이 포함된 것을 특징으로 하는 차량용 연료전지 수소공급장치.
A hydrogen supply device for a fuel cell,
The hydrogen charged at high pressure in the fuel tank is regulated to a certain pressure through the high pressure regulator and to a pressure that can be supplied to the stack through the low pressure regulator, and means for regulating the flow of hydrogen between the high pressure regulator and the low pressure regulator is included Wherein the fuel cell is a fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 수소의 흐름을 조절하는 수단으로 감압밸브 또는 솔레노이드 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 연료전지 수소공급장치.
The method according to claim 1,
Wherein a pressure reducing valve or a solenoid valve is provided as a means for regulating the flow of the hydrogen.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346214A (en) * 1999-06-07 2000-12-15 Watanabegumi:Kk Balloon valve
JP2003506831A (en) * 1999-07-29 2003-02-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Connection device for at least two fuel cells and fuel cell equipment connected thereby
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000346214A (en) * 1999-06-07 2000-12-15 Watanabegumi:Kk Balloon valve
JP2003506831A (en) * 1999-07-29 2003-02-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Connection device for at least two fuel cells and fuel cell equipment connected thereby
KR100836371B1 (en) * 2007-06-25 2008-06-09 현대자동차주식회사 Hydrogen recirculation supply apparatus and method of it for fuel cell vehicle

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