KR20190042397A - Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same - Google Patents

Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190042397A
KR20190042397A KR1020170134271A KR20170134271A KR20190042397A KR 20190042397 A KR20190042397 A KR 20190042397A KR 1020170134271 A KR1020170134271 A KR 1020170134271A KR 20170134271 A KR20170134271 A KR 20170134271A KR 20190042397 A KR20190042397 A KR 20190042397A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
fuel
combustor
purified
reformer
Prior art date
Application number
KR1020170134271A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102480678B1 (en
Inventor
정승교
차원심
이정무
변윤철
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020170134271A priority Critical patent/KR102480678B1/en
Publication of KR20190042397A publication Critical patent/KR20190042397A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102480678B1 publication Critical patent/KR102480678B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • B63B2702/04—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

The present invention relates to a fuel supply system for an underwater moving body using a fuel cell and a method for supplying fuel to the underwater moving body. The fuel supply system for an underwater moving body according to an aspect of the present invention comprises: a reformer for generating hydrogen by receiving hydrocarbon, alcohol fuel, and distilled water from a fuel supply unit and supplying the generated hydrogen to the fuel cell; a hydrogen purifier for purifying hydrogen generated in the reformer to increase the purity of hydrogen; and a combustor receiving the reformed gas separated from the hydrogen purifier and causing a combustion reaction using the reformed gas as fuel. A path of heat energy is controlled so that the combustion heat generated in the combustion reaction is used to heat the fuel supplied to the reformer. The sufficient heat energy can be secured without directly transmitting heat to the reformer.

Description

수중 운동체의 연료공급시스템 및 연료공급방법{FUEL OIL SUPPLY SYSTEM OF UNDERWATER MOVING BODY AND FUEL OIL SUPPLY METHOD OF THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel supply system for a submersible vehicle,

본 발명은 동력원으로써 연료전지를 사용한 수중 운동체의 연료공급시스템 및 상기 수중 운동체에 연료를 공급하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 연소기에서 연소 반응이 발생됨으로써 생성되는 열을 개질기로 공급함에 따라 효율적인 시스템 운용이 가능한 수중 운동체의 연료공급시스템 및 연료공급방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel supply system for an underwater vehicle using a fuel cell as a power source and a method for supplying fuel to the underwater vehicle. More particularly, The present invention relates to a fuel supply system and a fuel supply method for an underwater vehicle that can be operated.

일반적으로, 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전장치로서, 환경 조화성이 우수하고 높은 발전효율이 기대되는 에너지 공급 장치이다. 최근, 잠수함에서는 이러한 연료전지가 동력 제공원으로 많이 사용되고 있다(특허문헌 1 참조). BACKGROUND ART Generally, a fuel cell is an energy generating device that converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and is an energy supply device that is excellent in environmental harmony and is expected to have high power generation efficiency. In recent years, such a fuel cell is widely used as a power supply source in a submarine (see Patent Document 1).

즉, 상기 연료전지는 연료의 산화와 환원 반응에 의해 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지를 변환시키는 장치로서, 수소와 같은 기체 반응물질을 외부에서 연속적으로 공급하여 전기의 생성을 도모하고, 반응 후 생성되는 물은 연속적으로 외부로 배출시킬 수 있다. 이와 같이, 연료전지는 고효율의 무공해 발전장치라 할 수 있다.That is, the fuel cell directly converts electrical energy generated by the oxidation and reduction reaction of the fuel into electric energy. The fuel cell continuously supplies external gas reactants such as hydrogen to generate electricity, Water can be continuously discharged to the outside. Thus, the fuel cell can be regarded as a high-efficiency, pollution-free power generation device.

이러한 연료전지를 사용하는 잠수함과 같은 수중운동체의 경우, 개질기(Reformer)를 이용하여 수소를 생산하는 방식이 알려져 있다. 상기 개질기를 통과한 물질은 수소 정제부를 통과하면서 정제된 수소와 개질 가스로 분리된다. 이와 같이 개질 과정과 수소정제 처리 과정을 거친 정제된 수소가 연료전지에 공급된다. 일반적으로 연료 개질 및 수소정제 처리 과정을 포함하여 연료개질 프로세서라고 일컫는다.In the case of an underwater vehicle such as a submarine using such a fuel cell, a method of producing hydrogen using a reformer is known. The material passing through the reformer is separated into purified hydrogen and reformed gas while passing through the hydrogen purification section. In this way, the reformed hydrogen and the purified hydrogen after the refining process are supplied to the fuel cell. It is generally referred to as a fuel reforming processor, including fuel reforming and hydrogen refining processes.

위의 과정은 흡열반응이므로 일정한 양의 열에너지 공급이 필요하다. 종래에는 연소기의 연소가스를 개질 반응기에 직접 전달하였다. 그러나, 수소의 연소열은 고온이기 때문에 장치에 직접 열을 전달하는 경우 재료의 열화가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 정제된 수소의 순도가 높지 않을 경우, 즉 수소에 불순물이 포함된 경우, 이러한 불순물이 연료전지에 공급되면 상기 연료전지의 내구성이 저하되고 운전 성능이 크게 낮아지는 문제점이 있었다.Since the above process is an endothermic reaction, it is necessary to supply a certain amount of heat energy. Conventionally, the combustion gas of the combustor is directly delivered to the reforming reactor. However, since the heat of combustion of hydrogen is high, there is a problem that the material is deteriorated when heat is directly transferred to the device. When the purity of purified hydrogen is not high, that is, when impurities are contained in hydrogen, when such impurities are supplied to the fuel cell, the durability of the fuel cell is lowered and the operation performance is greatly lowered.

대한민국 공개특허공보 제2016-0047936호.Korean Patent Publication No. 2016-0047936.

본 발명의 목적은 연소기에서 연소 반응이 발생됨으로써 생성되는 열을 개질기로 이동시킴으로써 상기 개질기에 직접 열을 전달하지 않고도 개질 반응이 발생하기에 충분한 열에너지 확보가 가능한 수중 운동체의 연료공급시스템 및 연료공급방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fuel supply system and a fuel supply method of an underwater vehicle capable of securing sufficient heat energy for generating a reforming reaction without transferring heat directly to the reformer by moving heat generated by a combustion reaction in a combustor to a reformer .

위와 같은 종래 기술의 과제와 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 수중 운동체의 연료공급시스템은 연료 공급부로부터 탄화수소 및 알코올 연료와 증류수를 공급받아서 수소를 발생시키며 상기 발생된 수소를 연료전지에 공급하는 개질기, 상기 개질기에서 발생된 수소를 정제하여 수소의 순도를 증가시키는 수소 정제부 및 상기 수소 정제부에서 분리된 개질 가스를 수용하고 상기 개질 가스를 연료로 사용하여 연소 반응이 발생되는 연소기를 포함하고, 상기 연소 반응시 발생되는 연소열이 상기 개질기로 공급되는 연료를 가열하는 데에 사용되도록 열에너지의 이동 경로가 제어된다.In order to solve the problems and problems of the prior art as described above, a fuel supply system for an underwater vehicle according to an aspect of the present invention includes a fuel supply unit for supplying hydrocarbons, alcohol fuel, and distilled water to generate hydrogen, A hydrogen purifier for purifying hydrogen generated in the reformer to increase the purity of hydrogen, and a combustor for receiving the reformed gas separated from the hydrogen purifier and using the reformed gas as a fuel to generate a combustion reaction, And the path of heat energy is controlled so that the combustion heat generated in the combustion reaction is used to heat the fuel supplied to the reformer.

또한, 상기 수소 정제부로부터 분리된 정제된 수소는 메인 배관을 따라 상기 연료 전지로 이동되고, 상기 수소 정제부로부터 분리된 개질 가스는 분지 배관을 따라 상기 연소기로 이동된다.Also, the purified hydrogen separated from the hydrogen purifier is moved to the fuel cell along the main pipe, and the reformed gas separated from the hydrogen purifier is transferred to the combustor along the branch pipe.

또한, 전기 에너지를 발생시키기 위해 상기 수소 정제부로부터 정제된 수소에 산소를 제공하는 산소 공급부를 더 포함하고, 상기 산소 공급부로부터 배출되는 산소의 양은 상기 산소 공급부와 상기 연소기를 연결하는 산소공급배관에 설치된 산소공급밸브에 의해 조절된다.Further, the apparatus may further include an oxygen supply unit for supplying oxygen to purified hydrogen from the hydrogen purifier to generate electric energy, wherein the amount of oxygen discharged from the oxygen supply unit is an oxygen supply pipe connecting the oxygen supply unit and the combustor It is regulated by an installed oxygen supply valve.

또한, 상기 연료 공급부와 상기 연소기는 연료의 양을 조절하기 위한 연료공급밸브가 설치되는 연료공급배관에 의해 서로 연결되고, 상기 제어부는 상기 산소공급밸브와 상기 연료공급밸브의 개도량을 조절함으로써 상기 연소기 후단의 온도를 제어한다.Further, the fuel supply unit and the combustor are connected to each other by a fuel supply pipe provided with a fuel supply valve for controlling the amount of fuel, and the control unit adjusts the amount of opening of the oxygen supply valve and the fuel supply valve, The temperature of the downstream end of the combustor is controlled.

또한, 상기 연소기의 후단에는 상기 연소기의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 설치된다.A temperature sensor capable of measuring the temperature of the combustor is installed at a rear end of the combustor.

또한, 상기 수소 정제부와 상기 연료 전지는 메인 배관에 의해 서로 연결되고, 상기 메인 배관에는 연료의 이동 통로로써 세 개의 통로가 형성된 삼 방향 밸브가 설치된다.Also, The hydrogen purifier and the fuel cell are connected to each other by a main pipe, and the main pipe is provided with a three-way valve having three passages as a fuel passage.

또한, 상기 삼 방향 밸브는 한 개의 유입구와 두 개의 배출구로 이루어지고, 상기 수소 정제부로부터 분리되는 정제된 수소는 상기 수소 정제부와 상기 유입구를 연결하는 유입 배관을 따라 상기 삼 방향 밸브로 이동되고, 상기 수소 정제부로부터 분리되는 개질 가스는 상기 분지 배관을 따라 상기 연소기로 이동된다.Also, Wherein the three-way valve comprises one inlet and two outlets, the purified hydrogen separated from the hydrogen purifier is moved to the three-way valve along an inlet pipe connecting the hydrogen purifier and the inlet, The reformed gas separated from the hydrogen purification section is moved to the combustor along the branch pipe.

또한, 상기 유입 배관을 따라 상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소는 불순물 포함 여부에 따라 배출구가 달라지도록 이동 방향이 결정된다.Also, the direction of movement of the purified hydrogen moved to the three-way valve along the inlet pipe is determined so that the outlet is changed depending on whether or not the impurity is contained.

또한, 상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소에 불순물이 포함된 경우 상기 불순물 포함 정제된 수소는 바이패스 배관을 통해 상기 연소기로 이동되고,Also, Wherein when the purified hydrogen transferred to the three-way valve contains impurities, the purified hydrogen containing impurities is transferred to the combustor through the bypass pipe,

상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소에 불순물이 미포함된 경우 상기 불순물 미포함 정제된 수소는 배출 배관을 통해 상기 연료전지로 이동된다.When impurities are not contained in the purified hydrogen transferred to the three-way valve, the impurity-contained purified hydrogen is transferred to the fuel cell through the exhaust pipe.

본 발명의 다른 측면에 따른 수중 운동체의 연료공급방법은, 개질기를 통해 개질된 물질이 수소 정제부로 이동되는 단계, 상기 수소 정제부에서 정제된 수소와 개질 가스를 분리하는 단계, 상기 수소 정제부에서 분리된 개질 가스를 수용하는 연소기에서 상기 개질 가스를 연료로 사용하여 연소 반응이 발생되는 단계 및 상기 연소 반응시 발생되는 연소열이 상기 개질기로 공급되는 연료를 가열하는 데에 사용되도록 열에너지가 이동되는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of supplying fuel to an underwater vehicle, comprising: a step of moving a reformed material through a reformer to a hydrogen purifier; separating purified hydrogen and reformed gas from the hydrogen purifier; Wherein the reforming gas is used as a fuel in a combustor that receives the reformed gas separated by the reforming unit, and the combustion heat generated during the combustion reaction is used to heat the fuel supplied to the reformer Wherein the thermal energy is transferred.

또한, 상기 수소 정제부에서 정제된 수소는 연료 전지 방향으로 이동됨으로써 산소 공급부에서 생성된 산소와 반응하여 에너지를 발생시키고, 상기 수소 정제부로부터 분리되는 개질 가스는 상기 연소기로 이동하여 상기 연소기의 연료로 사용된다.In addition, the hydrogen purified in the hydrogen refining unit moves toward the fuel cell to generate energy by reacting with oxygen generated in the oxygen supplying unit, and the reformed gas separated from the hydrogen refining unit moves to the combustor, .

또한, 상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물 포함 여부에 따라 상기 수소 정제부 후단에 설치되는 삼 방향 밸브의 개방 방향이 달라진다.Further, the direction of opening of the three-way valve installed at the rear end of the hydrogen refining part differs depending on whether or not the hydrogen purified by the hydrogen refining part contains impurities.

또한, 상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물이 포함된 경우 상기 수소는 상기 연소기로 이동되고, 상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물이 미포함된 경우 상기 수소는 상기 연료전지로 이동된다.When the hydrogen purified by the hydrogen refining unit contains impurities, the hydrogen is transferred to the combustor, and when the purified hydrogen in the hydrogen refining unit contains no impurities, the hydrogen is transferred to the fuel cell.

제안되는 본 발명에 따르면, 연소기에서 연소 반응이 발생됨으로써 생성되는 열을 개질기로 이동시킴으로써 상기 개질기에 직접 열을 전달하지 않고도 충분한 열에너지 확보가 가능한 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that sufficient heat energy can be secured without transferring heat directly to the reformer by moving the heat generated by the combustion reaction in the combustor to the reformer.

이에 따라, 상기 개질기에 직접 열을 전달하지 않아도 되므로, 수중 운동체 연료공급시스템의 지속적인 운전 시 재료의 열화가 발생하는 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, since heat is not directly transmitted to the reformer, it is possible to prevent the deterioration of the material during continuous operation of the underwater vehicle fuel supply system.

또한, 수소 정제부를 통과한 정제된 수소 중 불순물이 포함된 수소를 추가로 걸러내어 연소기로 이동시킬 수 있으므로 효율적으로 시스템을 운용할 수 있는 장점이 있다.In addition, since hydrogen containing impurities in the purified hydrogen that has passed through the hydrogen refining unit can be further filtered and transferred to the combustor, there is an advantage that the system can be efficiently operated.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 동작 흐름을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 동작 흐름을 보여주는 순서도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an underwater vehicle fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing the overall operation flow of an underwater vehicle fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram showing the overall configuration of an underwater vehicle fuel supply system according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing an overall operation flow of an underwater vehicle fuel supply system according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited thereby.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 구성을 보여주는 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an underwater vehicle fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 운동체의 연료공급시스템(100)은 메탄올과 증류수와 같은 연료를 제공하는 연료 공급부(10), 상기 연료 공급부(10)로부터 공급된 메탄올과 증류수를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기(20) 및 상기 개질기(20)에서 발생된 수소를 정제하여 수소의 순도를 증가시키는 수소 정제부(30)를 포함한다. Referring to the drawings, a fuel supply system 100 for an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention includes a fuel supply unit 10 for supplying fuel such as methanol and distilled water, methanol (methanol) supplied from the fuel supply unit 10 A reformer 20 for reforming distilled water to generate hydrogen, and a hydrogen purifier 30 for purifying hydrogen generated in the reformer 20 to increase purity of hydrogen.

상기 개질기(20)는 수중운동체 내에서 화석연료, 예를 들면 탄화수소 또는 알코올 연료로서 메탄, 메탄올, 에탄올, 가솔린 등과 같은 연료를 공급받아서 수소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수증기 등으로 개질시키는 장치이다. 위와 같은 개질된 가스 물질들은 상기 수소 정제부(30)로 이동되고, 상기 수소 정제부(30)에서 순도가 높은 수소를 분리하는 작업이 이루어진다. 구체적으로, 상기 수소 정제부(30)에서 정제된 순도가 높은 수소는 메인 배관(32)을 따라 이동하여 냉각기(40)로 유입된다. 그리고, 상기 수소 정제부(30)에서 분리된 개질 가스는 분지 배관(31)을 따라 이동하여 연소기(70)로 유입된다. 여기서 상기 개질 가스는 순도가 높은 수소 이외의 물질인 불순물이 포함된 수소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수증기 등을 일컫는다. 즉, 상기 수소 정제부(30)로 이동된 물질은 그 종류에 따라 두 개의 배관으로 분리되어 이동하게 된다. The reformer 20 is a device for supplying fuel such as methane, methanol, ethanol, gasoline or the like as a fossil fuel such as hydrocarbon or alcohol fuel in an underwater vehicle and reforming it into hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, steam or the like. The reformed gaseous materials as described above are transferred to the hydrogen purifying unit 30, and the hydrogen purifying unit 30 separates hydrogen having high purity. Specifically, hydrogen having a high purity purified in the hydrogen purifier 30 flows along the main pipe 32 and flows into the cooler 40. The reformed gas separated from the hydrogen refining unit 30 moves along the branch pipe 31 and flows into the combustor 70. Here, the reformed gas refers to hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor, or the like containing impurities which are substances other than hydrogen having high purity. That is, the material moved to the hydrogen purifier 30 is separated into two pipes depending on the kind thereof.

상기 냉각기(40)로 이동된 순도가 높은 수소는 산소 공급부(60)에서 공급된 산소와 접촉하여 화학 반응이 발생하게 된다. 상기 산소 공급부(60)는 산소공급배관(61)을 통해 상기 냉각기(40)의 일측에 연결되는 구성이다. 즉, 상기 산소 공급부(60)에서 발생된 산소는 상기 산소공급배관(61)을 따라 이동하여 상기 냉각기(40)로 유입된다. 이때, 상기 산소공급배관(61)에는 산소의 양을 제어할 수 있는 산소공급밸브(62)가 설치된다. 즉, 상기 산소공급밸브(62)의 개방 정도에 따라 상기 냉각기(40)로 유입되는 산소의 양이 결정될 수 있다. The hydrogen having high purity moved to the cooler 40 is brought into contact with oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 to generate a chemical reaction. The oxygen supply unit 60 is connected to one side of the cooler 40 through an oxygen supply pipe 61. That is, the oxygen generated in the oxygen supply unit 60 moves along the oxygen supply pipe 61 and flows into the cooler 40. At this time, the oxygen supply pipe 61 is provided with an oxygen supply valve 62 for controlling the amount of oxygen. That is, the amount of oxygen flowing into the cooler 40 can be determined according to the degree of opening of the oxygen supply valve 62.

상기 산소 공급부(60)에서 공급된 산소는 상기 수소 정제부(30)를 거친 순도가 높은 수소를 냉각하기 위한 수단으로 사용된다. 구체적으로, 상기 수소 정제부(30)를 통과한 순도가 높은 수소는 온도가 약 250~300도 사이의 고온이다. 이러한 순도가 높은 수소가 최종적으로 연료전지(50)에 공급되기 위해서는 냉각이 필요하다. 따라서, 상기 수소 정제부(30)와 상기 연료전지(50) 사이에 상기 냉각기(40)가 설치되는 것이고, 상기 냉각기(40)에는 상기 산소 공급부(60)로부터 공급되는 저온의 산소가 제공되는 것이다. 즉, 상기 냉각기(40)에서 정제된 고온의 수소가 저온의 산소와 열교환이 이루어짐으로써 열교환이 완료된 정제된 수소가 상기 연료전지(50)로 공급될 수 있다.The oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 is used as a means for cooling hydrogen having a high purity through the hydrogen purifier 30. [ Specifically, hydrogen having a high purity passing through the hydrogen purifier 30 has a high temperature of about 250 to 300 degrees. In order for the hydrogen having such high purity to be finally supplied to the fuel cell 50, cooling is required. Therefore, the cooler 40 is installed between the hydrogen purifier 30 and the fuel cell 50, and the cooler 40 is supplied with low-temperature oxygen supplied from the oxygen supplier 60 . That is, purified hydrogen in the cooler 40 is heat-exchanged with oxygen at a low temperature, so that purified hydrogen having completed heat exchange can be supplied to the fuel cell 50.

그리고, 상기 산소 공급부(60)의 다른 일측은 상기 연료전지(50)와 공급 배관(66)을 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 산소 공급부(60)로부터 공급된 산소는 상기 연료전지(50)로 이동하여 상기 냉각기(40)를 거친 정제된 수소와 만나 에너지를 생성할 수 있게 된다.The other side of the oxygen supply unit 60 may be connected to the fuel cell 50 through a supply pipe 66. Accordingly, the oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 moves to the fuel cell 50 and meets the purified hydrogen through the cooler 40 to generate energy.

이와 같이 상기 수소 정제부(30)에서 분리된 순도 높은 수소는 수중 운동체의 연료로 사용되는 한편, 상기 수소 정제부(30)에서 분리된 개질 가스는 상기 연소기(70)로 이동하여 연소기의 연료로 공급된다. 즉, 상기 연소기(70)는 상기 개질 가스를 연료로 사용하여 연소 반응이 발생되는 장치이다.The high purity hydrogen separated from the hydrogen purifier 30 is used as fuel for the underwater vehicle while the reformed gas separated from the hydrogen purifier 30 is transferred to the combustor 70, . That is, the combustor 70 is a device that generates a combustion reaction using the reformed gas as fuel.

그리고, 상기 연소기(70)의 일측에는 상기 냉각기(40)에서 예열된 산소가 이동하기 위한 경로인 산소이동배관(41)이 연결되어 있다. 즉, 상기 냉각기(40)에서 열교환이 이루어진 산소가스가 상기 산소이동배관(41)을 따라 이동하여 상기 연소기(70)로 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 연소기(70)에서의 연소 반응이 발생될 수 있다.An oxygen transfer pipe 41, which is a path through which oxygen preheated by the cooler 40 moves, is connected to one side of the combustor 70. That is, the oxygen gas exchanged in the cooler 40 may move along the oxygen transfer pipe 41 and be supplied to the combustor 70. Accordingly, a combustion reaction in the combustor 70 may occur.

위와 같은 상기 연소기(70)의 연소 반응은 흡열 반응이므로 이에 대한 결과물로 연소열이 발생하게 된다. 이때, 상기 연소 반응시 발생되는 연소열은 상기 개질기(20)로 이동하게 된다. 이러한 연소열의 이동은 제어부(90)의 제어 신호에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 연소기(70)에서 발생되는 연소열은 열 전달 매개체를 통해 연료를 가열하는 데에 사용될 뿐만 아니라, 상기 개질기(20)의 반응에 필요한 에너지로도 사용될 수 있다.Since the combustion reaction of the combustor 70 as described above is an endothermic reaction, combustion heat is generated as a result thereof. At this time, the heat of combustion generated in the combustion reaction is transferred to the reformer 20. The movement of the heat of combustion can be determined by a control signal of the control unit 90. [ Accordingly, the heat of combustion generated in the combustor 70 can be used not only for heating the fuel through the heat transfer medium, but also as energy required for the reaction of the reformer 20.

상기 연소기(70)의 후단에는 연소열을 냉각시키기 위한 추가 냉각기(80)가 설치된다. 그리고, 상기 연소기(70)의 후단과 상기 추가 냉각기(80)의 후단 각각에는 각 장치의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(71, 81)가 설치된다. 상기 온도 센서(71, 81)에서 측정된 온도 수치는 상기 제어부(90)로 전달되고, 상기 제어부(90)는 측정된 온도 수치에 기초하여 과부하 여부를 판단할 수 있다.An additional cooler 80 for cooling the combustion heat is installed at the rear end of the combustor 70. Temperature sensors 71 and 81 for measuring the temperature of the respective units are installed at the rear end of the combustor 70 and at the rear end of the additional cooler 80, respectively. The temperature value measured by the temperature sensors 71 and 81 is transmitted to the controller 90. The controller 90 can determine whether the temperature is overloaded based on the measured temperature value.

또한, 상기 연료 공급부(10)와 상기 연소기(70)는 별도의 연료공급배관(11)에 의해 서로 연결되어 있다. 즉, 연소기(70)의 연료 부족시 상기 연료 공급부(10)로부터 연료를 직접 전달받을 수 있도록 상기 연료공급배관(11)이 추가로 설치된다. 그리고, 상기 연료공급배관(11)에는 연료의 이동량을 제어할 수 있는 연료공급밸브(12)가 설치된다.The fuel supply unit 10 and the combustor 70 are connected to each other by a separate fuel supply pipe 11. That is, the fuel supply pipe 11 is additionally provided so that fuel can be directly delivered from the fuel supply unit 10 when the combustor 70 is short of fuel. The fuel supply pipe (11) is provided with a fuel supply valve (12) for controlling the amount of movement of the fuel.

만약, 상기 연소기(70)의 후단 온도가 높을 경우, 상기 제어부(90)는 상기 연료공급밸브(12)와 상기 산소공급밸브(62)의 개도량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 연소기(70)의 후단에 설치된 상기 온도 센서(71)에서 측정된 온도 수치가 일정값 이상일 경우, 상기 제어부(90)는 상기 연소기(70)로 공급되는 연료의 양과 산소의 양을 줄이도록 상기 연료공급밸브(12)와 상기 산소공급밸브(62)의 개도량을 조절함으로써 전체적인 반응 총량을 감소시킬 수 있다.If the temperature of the rear end of the combustor 70 is high, the controller 90 may adjust the amount of opening of the fuel supply valve 12 and the oxygen supply valve 62. Specifically, when the temperature measured by the temperature sensor 71 disposed at the rear end of the combustor 70 is equal to or greater than a predetermined value, the controller 90 controls the amount of fuel supplied to the combustor 70 and the amount of oxygen The total amount of the reaction can be reduced by adjusting the amount of opening of the fuel supply valve 12 and the oxygen supply valve 62 so as to reduce the total amount of the reaction.

위에서 설명한 실시 예에 따른 수중 운동체의 연료공급방법이 도 2에 도시되어 있다. 도면을 참조하여 설명하면, 먼저 개질기(20)에는 연료 공급부(10)로부터 생성된 메탄올과 증류수가 공급된다(S10). 그 다음, 상기 개질기(20)에서의 개질 반응에 의해 개질된 물질이 수소 정제부(30)로 이동하게 된다(S20). 상기 개질된 물질은 수소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수증기 등으로 구성된다. A method of supplying fuel for an underwater vehicle according to the above-described embodiment is shown in Fig. Referring to the drawings, methanol and distilled water generated from the fuel supply unit 10 are supplied to the reformer 20 (S10). Subsequently, the material modified by the reforming reaction in the reformer 20 is moved to the hydrogen purifier 30 (S20). The reformed material is composed of hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor, and the like.

상기 수소 정제부(30)는 개질된 물질을 순도가 높은 수소와 그 외의 개질 가스로 분리한다. 이때, 상기 순도가 높은 수소는 메인 배관(32)을 따라 냉각기(40)로 이동된다(S31). 그리고, 상기 냉각기(40)의 다른 일측에는 저온의 산소를 공급하기 위한 산소 공급부(60)가 연결되어 있다. 상기 산소 공급부(60)에서 공급된 산소는 상기 수소 정제부(30)를 거친 순도가 높은 수소를 냉각하기 위한 수단으로 사용된다. 즉, 상기 냉각기(40)에서 정제된 고온의 수소가 저온의 산소와 열교환이 이루어짐으로써 열교환이 완료된 정제된 수소가 상기 연료전지(50)로 공급될 수 있다.The hydrogen purifier 30 separates the reformed material into hydrogen having high purity and other reformed gas. At this time, the hydrogen having a high purity is moved to the cooler 40 along the main pipe 32 (S31). An oxygen supply unit 60 for supplying low-temperature oxygen is connected to the other side of the cooler 40. The oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 is used as a means for cooling hydrogen having a high purity through the hydrogen purifier 30. [ That is, purified hydrogen in the cooler 40 is heat-exchanged with oxygen at a low temperature, so that purified hydrogen having completed heat exchange can be supplied to the fuel cell 50.

그리고, 상기 산소 공급부(60)의 다른 일측은 상기 연료전지(50)와 공급 배관(66)을 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 산소 공급부(60)로부터 공급된 산소는 상기 연료전지(50)로 이동하여 상기 냉각기(40)를 거친 정제된 수소와 만나게 된다(S32). 이러한 과정에 따라, 상기 연료전지(50)에서 에너지를 생성할 수 있게 되는 것이다(S33).The other side of the oxygen supply unit 60 may be connected to the fuel cell 50 through a supply pipe 66. Accordingly, the oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 moves to the fuel cell 50 and meets the purified hydrogen through the cooler 40 (S32). According to this process, the fuel cell 50 can generate energy (S33).

한편, 상기 수소 정제부(30)에서 분리된 개질 가스는 상기 분지 배관(31)을 따라 이동하여 상기 연소기(70)로 유입된다(S41). 즉, 상기 개질 가스는 상기 연소기(70)의 연료로 사용된다. 이에 따라, 연소기(70)에서는 연소 반응이 발생하여 온도가 높아지게 된다. Meanwhile, the reformed gas separated from the hydrogen purifier 30 flows along the branch pipe 31 and flows into the combustor 70 (S41). That is, the reformed gas is used as fuel for the combustor 70. Accordingly, the combustion reaction occurs in the combustor 70, and the temperature is increased.

이러한 작업 진행 과정에 걸쳐서, 상기 제어부(90)는 온도 센서(71)를 통해 상기 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하는지 여부를 판단한다(S42). 만약, 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 제어부(90)는 연료공급밸브(12)와 산소공급밸브(62)의 개도량을 조절하여 전체 연소량을 감소시킨다(S43). 다만, 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하지 않는 경우, 상기 S43 단계는 생략될 수 있다.The control unit 90 determines whether the temperature of the downstream end of the combustor 70 exceeds a predetermined temperature through the temperature sensor 71 at step S42. If the temperature of the downstream end of the combustor 70 exceeds a predetermined temperature, the controller 90 adjusts the amount of opening of the fuel supply valve 12 and the oxygen supply valve 62 to reduce the total amount of combustion (S43 ). However, if the temperature of the downstream end of the combustor 70 does not exceed the predetermined temperature, step S43 may be omitted.

그 다음, 상기 연소기(70)에서의 연소 반응에 의해 발생되는 열은 상기 개질기(20)로 이동하게 된다(S44). 이에 따라, 상기 개질기(20)에 직접 열을 전달하지 않고도 충분한 열에너지 확보가 가능한 장점이 있다. 이하에서는, 상기 수중 운동체 연료공급시스템의 다른 예에 대하여 설명하기로 한다.Then, the heat generated by the combustion reaction in the combustor 70 is transferred to the reformer 20 (S44). Thus, there is an advantage that sufficient heat energy can be secured without directly transmitting heat to the reformer 20. [ Hereinafter, another example of the underwater vehicle fuel supply system will be described.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수중 운동체 연료공급시스템의 전체적인 구성을 보여주는 구성도이다. 3 is a configuration diagram showing the overall configuration of an underwater vehicle fuel supply system according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 실시 예는 이전 실시 예와 비교하여 볼 때, 전체 구성은 유사하고 일부 구성에서만 차이가 있으므로, 이하에서는 양 실시 예 사이에 차이가 있는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.The embodiment shown in FIG. 3 is similar to that of the previous embodiment, and the overall configuration is similar, and only the configuration is different. Hereinafter, differences between the embodiments will be mainly described.

이전 실시 예와 마찬가지로, 본 실시 예에 따른 연료공급 시스템(110)에 있어서, 상기 개질기(20)를 통과한 개질 물질은 수소 정제부(30)로 이동하게 된다. 이때, 상기 수소 정제부(30)로 이동된 개질된 물질 중 정제된 수소는 메인 배관 중 유입 배관(34)을 따라 삼 방향 밸브(35)로 이동하게 되고, 그 외의 개질 가스는 분지 배관(39)을 따라 상기 연소기(70)로 이동하게 된다. In the fuel supply system 110 according to the present embodiment, the reforming material that has passed through the reformer 20 moves to the hydrogen purifier 30, as in the previous embodiment. At this time, the purified hydrogen among the reformed materials transferred to the hydrogen purifier 30 is moved to the three-way valve 35 along the inlet pipe 34 of the main pipe, and the other reformed gas flows through the branch pipe 39 To the combustor (70).

구체적으로, 상기 메인 배관에는 연료의 이동 통로로써 세 개의 통로가 형성된 삼 방향 밸브(35)가 설치되고, 상기 삼 방향 밸브(35)는 한 개의 유입구와 두 개의 배출구로 이루어진다. 상기 한 개의 유입구는 수소 정제부(30)로부터 분리된 순도가 높은 수소의 이동 경로인 유입 배관(34)과 연결되어 있다. 그리고, 두 개의 배출구 중 하나는 순도가 높은 수소 중 불순물이 포함되지 않은 수소의 이동 경로인 배출 배관(37)과 연결되어 있다. 상기 배출 배관(37)을 따라 이동하는 불순물 미포함 수소는 상기 냉각기(40)로 이동하여 산소와 연소 반응이 일어나게 된다. 또한 상기 두 개의 배출구 중 나머지 하나는 순도가 높은 수소 중 불순물이 포함된 수소의 이동 경로인 바이패스 배관(36)과 연결되어 있다. 상기 바이패스 배관(36)을 따라 이동하는 불순물 포함 수소는 상기 연소기(70)로 이동하여 개질 가스와 함께 연소기의 연료로 사용될 수 있다. Specifically, the main pipe is provided with a three-way valve 35 having three passages as a fuel passage, and the three-way valve 35 is composed of one inlet and two outlets. The one inlet port is connected to the inflow pipe 34, which is a flow path of hydrogen having a high degree of purity separated from the hydrogen purifier 30. [ One of the two outlets is connected to the discharge pipe 37, which is a path of movement of the hydrogen containing no impurities in the high purity hydrogen. The impurity-free hydrogen moving along the discharge pipe 37 moves to the cooler 40 and a combustion reaction with oxygen occurs. The other one of the two outlets is connected to a bypass pipe 36, which is a path of movement of hydrogen containing impurities in hydrogen of high purity. The impurity-containing hydrogen moving along the bypass pipe 36 may move to the combustor 70 and be used as fuel of the combustor together with the reformed gas.

이와 같이, 상기 삼 방향 밸브(35)는 상기 수소 정제부(30)를 거친 순도가 높은 수소의 불순물 포함 여부에 따라 개방 방향을 달리함으로써 상기 연료전지(50)에서의 산소와 수소의 연소 반응 효율이 크게 향상될 수 있는 장점이 있다.As described above, the three-way valve 35 changes the opening direction depending on whether or not impurities of high-purity hydrogen passing through the hydrogen purifier 30 are included, thereby improving the combustion reaction efficiency of oxygen and hydrogen in the fuel cell 50 There is an advantage that it can be greatly improved.

도 4에는 도 3에 도시된 실시 예에 따른 수중 운동체의 연료공급방법이 도시되어 있다. 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 개질기(20)에는 연료 공급부(10)로부터 생성된 메탄올과 증류수가 공급된다(S50). 그리고, 상기 개질기(20)에서의 개질 반응에 의해 개질된 물질이 수소 정제부(30)로 이동하게 된다(S60). FIG. 4 shows a method of supplying fuel for an underwater vehicle according to the embodiment shown in FIG. Referring to FIG. 4, methanol and distilled water generated from the fuel supply unit 10 are supplied to the reformer 20 (S50). Subsequently, the reformed material is transferred to the hydrogen purifier 30 by the reforming reaction in the reformer 20 (S60).

그 다음, 제어부(90)는 상기 수소 정제부(30)를 통해 분리된 순도 높은 수소에 불순물이 포함되었는지 여부를 판단한다(S71). 만약, 순도 높은 수소에 불순물이 포함되어 있다면, 불순물을 포함한 수소가 연소기(70)로 이동하도록 삼 방향 밸브(35)의 개도 방향을 제어한다(S72). 이에 따라, 연소기(70)에서는 연소 반응이 발생하여 온도가 높아지게 된다.Then, the control unit 90 determines whether impurities are contained in the high-purity hydrogen separated through the hydrogen purifying unit 30 (S71). If impurities are contained in the high-purity hydrogen, the opening direction of the three-way valve 35 is controlled so that the impurity-containing hydrogen moves to the combustor 70 (S72). Accordingly, the combustion reaction occurs in the combustor 70, and the temperature is increased.

이러한 작업 진행 과정에 걸쳐서, 상기 제어부(90)는 온도 센서(71)를 통해 상기 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하는지 여부를 판단한다(S73). 만약, 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 제어부(90)는 연료공급밸브(12)와 산소공급밸브(62)의 개도량을 조절하여 전체 연소량을 감소시킨다(S74). 다만, 연소기(70) 후단의 온도가 기 설정된 온도를 초과하지 않는 경우, 상기 S74 단계는 생략될 수 있다. 그 다음, 상기 연소기(70)에서의 연소 반응에 의해 발생되는 열은 상기 개질기(20)로 이동하게 된다(S75).The control unit 90 determines whether the temperature of the downstream end of the combustor 70 exceeds a predetermined temperature through the temperature sensor 71 at step S73. If the temperature of the downstream end of the combustor 70 exceeds a predetermined temperature, the control unit 90 adjusts the amount of opening of the fuel supply valve 12 and the oxygen supply valve 62 to reduce the total amount of combustion (S74 ). However, if the temperature of the downstream end of the combustor 70 does not exceed the preset temperature, step S74 may be omitted. Then, the heat generated by the combustion reaction in the combustor 70 is transferred to the reformer 20 (S75).

한편, 상기 S71단계에서 상기 수소 정제부(30)를 통해 정제된 수소에 불순물이 포함되지 않은 경우, 불순물 미포함 수소는 상기 연료전지(50)로 이동하도록 상기 삼 방향 밸브(35)의 개도 방향이 제어된다(S81). 이에 따라, 상기 순도가 높은 불순물 미포함 수소는 상기 냉각기(40)로 이동되고, 상기 냉각기(40)에서 정제된 고온의 수소가 산소 공급부(60)에서 공급되는 저온의 산소와 열교환이 이루어짐으로써 열교환이 완료된 정제된 수소가 상기 연료전지(50)로 공급될 수 있다.Meanwhile, if impurities are not contained in the purified hydrogen through the hydrogen purifier 30 in step S71, the direction of opening of the three-way valve 35 is controlled so that the impurity-free hydrogen moves to the fuel cell 50 (S81). Accordingly, the high purity impurity-free hydrogen is transferred to the cooler 40, and the high-temperature hydrogen purified in the cooler 40 is heat-exchanged with the low-temperature oxygen supplied from the oxygen supplier 60, The completed purified hydrogen can be supplied to the fuel cell 50.

그리고, 상기 산소 공급부(60)의 다른 일측은 상기 연료전지(50)와 공급 배관(66)을 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 산소 공급부(60)로부터 공급된 산소는 상기 연료전지(50)로 이동하여 상기 냉각기(40)를 거친 정제된 수소와 만나게 된다(S82). 이러한 과정에 따라, 상기 연료전지(50)에서 에너지를 생성할 수 있게 되는 것이다(S83).The other side of the oxygen supply unit 60 may be connected to the fuel cell 50 through a supply pipe 66. Accordingly, the oxygen supplied from the oxygen supply unit 60 moves to the fuel cell 50 and meets the purified hydrogen through the cooler 40 (S82). According to this process, energy can be generated in the fuel cell 50 (S83).

이와 같이 본 발명에 따르면, 수소 정제부를 통과한 정제된 수소 중 불순물이 포함된 수소를 추가로 걸러내어 연소기로 이동시킬 수 있으므로 효율적으로 시스템을 운용할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the hydrogen containing impurities in the purified hydrogen that has passed through the hydrogen refining unit can be further filtered out and transferred to the combustor, so that the system can be efficiently operated.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 110: 연료공급시스템 10: 연료 공급부
20: 개질기 30: 수소 정제부
35: 삼 방향 밸브 70: 연소기
71: 온도 센서 90: 제어부100, 110: fuel supply system 10: fuel supply part
20: reformer 30: hydrogen purifier
35: Three way valve 70: Combustor
71: Temperature sensor 90:

Claims (13)

연료 공급부로부터 탄화수소 및 알코올 연료와 증류수를 공급받아서 수소를 발생시키며 상기 발생된 수소를 연료전지에 공급하는 개질기;
상기 개질기에서 발생된 수소를 정제하여 수소의 순도를 증가시키는 수소 정제부; 및
상기 수소 정제부에서 분리된 개질 가스를 수용하고 상기 개질 가스를 연료로 사용하여 연소 반응이 발생되는 연소기를 포함하고,
상기 연소 반응시 발생되는 연소열이 상기 개질기로 공급되는 연료를 가열하는 데에 사용되도록 열에너지의 이동 경로가 제어되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
A reformer for generating hydrogen by supplying hydrocarbon, alcohol fuel, and distilled water from a fuel supply unit and supplying the generated hydrogen to the fuel cell;
A hydrogen purifier for purifying hydrogen generated in the reformer to increase the purity of hydrogen; And
And a combustor which receives the reformed gas separated from the hydrogen purifier and generates a combustion reaction using the reformed gas as a fuel,
Wherein the heat energy transfer path is controlled so that the combustion heat generated in the combustion reaction is used to heat the fuel supplied to the reformer.
제1 항에 있어서,
상기 수소 정제부로부터 분리된 정제된 수소는 메인 배관을 따라 상기 연료 전지로 이동되고,
상기 수소 정제부로부터 분리된 개질 가스는 분지 배관을 따라 상기 연소기로 이동되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
The method according to claim 1,
The purified hydrogen separated from the hydrogen purifier is moved to the fuel cell along the main pipe,
And the reformed gas separated from the hydrogen purification unit is transferred to the combustor along a branch pipe.
제1 항에 있어서,
전기 에너지를 발생시키기 위해 상기 수소 정제부로부터 정제된 수소에 산소를 제공하는 산소 공급부를 더 포함하고,
상기 산소 공급부로부터 배출되는 산소의 양은 상기 산소 공급부와 상기 연소기를 연결하는 산소공급배관에 설치된 산소공급밸브에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an oxygen supply section for supplying oxygen to the purified hydrogen from the hydrogen purification section to generate electrical energy,
Wherein an amount of oxygen discharged from the oxygen supply unit is regulated by an oxygen supply valve installed in an oxygen supply pipe connecting the oxygen supply unit and the combustor.
제3 항에 있어서,
상기 연료 공급부와 상기 연소기는 연료의 양을 조절하기 위한 연료공급밸브가 설치되는 연료공급배관에 의해 서로 연결되고,
상기 제어부는 상기 산소공급밸브와 상기 연료공급밸브의 개도량을 조절함으로써 상기 연소기 후단의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
The method of claim 3,
The fuel supply unit and the combustor are connected to each other by a fuel supply pipe provided with a fuel supply valve for regulating the amount of fuel,
Wherein the control unit controls the temperature of the downstream end of the combustor by regulating the amount of opening of the oxygen supply valve and the fuel supply valve.
제4 항에 있어서,
상기 연소기의 후단에는 상기 연소기의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein a temperature sensor capable of measuring the temperature of the combustor is installed at a rear end of the combustor.
제3 항에 있어서,
상기 수소 정제부와 상기 연료 전지는 메인 배관에 의해 서로 연결되고,
상기 메인 배관에는 연료의 이동 통로로써 세 개의 통로가 형성된 삼 방향 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
The method of claim 3,
The hydrogen purifier and the fuel cell are connected to each other by a main pipe,
Wherein the main pipe is provided with a three-way valve having three passages as a fuel passage.
제6 항에 있어서,
상기 삼 방향 밸브는 한 개의 유입구와 두 개의 배출구로 이루어지고,
상기 수소 정제부와 상기 유입구 사이에는 정제된 수소의 이동 경로인 유입 배관이 설치되고,
상기 유입 배관을 따라 상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소는 불순물 포함 여부에 따라 배출구가 달라지도록 이동 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the three-way valve comprises one inlet and two outlets,
An inflow pipe is provided between the hydrogen purifier and the inlet, which is a flow path of purified hydrogen,
Wherein the direction of movement of the purified hydrogen moved to the three-way valve along the inlet pipe is determined so that the outlet is different depending on whether or not the impurity is contained.
제7 항에 있어서,
상기 수소 정제부로부터 분리되는 정제된 수소는 상기 유입 배관을 따라 상기 삼 방향 밸브로 이동되고,
상기 수소 정제부로부터 분리되는 개질 가스는 상기 분지 배관을 따라 상기 연소기로 이동되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
8. The method of claim 7,
The purified hydrogen separated from the hydrogen purifier is moved to the three-way valve along the inflow pipe,
And the reforming gas separated from the hydrogen purifier is transferred to the combustor along the branch pipe.
제8 항에 있어서,
상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소에 불순물이 포함된 경우 상기 불순물 포함 정제된 수소는 바이패스 배관을 통해 상기 연소기로 이동되고,
상기 삼 방향 밸브로 이동된 정제된 수소에 불순물이 미포함된 경우 상기 불순물 미포함 정제된 수소는 배출 배관을 통해 상기 연료전지로 이동되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein when the purified hydrogen transferred to the three-way valve contains impurities, the purified hydrogen containing impurities is transferred to the combustor through the bypass pipe,
Wherein when the purified hydrogen transferred to the three-way valve does not include impurities, the purified hydrogen containing no impurities is transferred to the fuel cell through the exhaust pipe.
개질기를 통해 개질된 물질이 수소 정제부로 이동되는 단계;
상기 수소 정제부에서 정제된 수소와 개질 가스를 분리하는 단계;
상기 수소 정제부에서 분리된 개질 가스를 수용하는 연소기에서 상기 개질 가스를 연료로 사용하여 연소 반응이 발생되는 단계; 및
상기 연소 반응시 발생되는 연소열이 상기 개질기로 공급되는 연료를 가열하는 데에 사용되도록 열에너지가 이동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급방법.
Moving the reformed material through a reformer to a hydrogen purification section;
Separating purified hydrogen and reformed gas from the hydrogen purifier;
Generating a combustion reaction by using the reformed gas as a fuel in a combustor that receives the reformed gas separated by the hydrogen purification unit; And
And the heat energy is transferred so that the combustion heat generated during the combustion reaction is used to heat the fuel supplied to the reformer.
제10 항에 있어서,
상기 수소 정제부에서 정제된 수소는 연료 전지 방향으로 이동됨으로써 산소 공급부에서 생성된 산소와 반응하여 에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the hydrogen purified by the hydrogen refining unit is moved toward the fuel cell to generate energy by reacting with oxygen generated in the oxygen supply unit.
제10 항에 있어서,
상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물 포함 여부에 따라 상기 수소 정제부 후단에 설치되는 삼 방향 밸브의 개방 방향이 달라지는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the direction of opening of the three-way valve installed at the rear end of the hydrogen refining unit is changed depending on whether impurities are contained in the purified hydrogen in the hydrogen refining unit.
제12 항에 있어서,
상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물이 포함된 경우 상기 수소는 상기 연소기로 이동되고,
상기 수소 정제부에서 정제된 수소에 불순물이 미포함된 경우 상기 수소는 상기 연료전지로 이동되는 것을 특징으로 하는 수중 운동체의 연료공급방법.
13. The method of claim 12,
Wherein when the purified hydrogen in the hydrogen refining unit contains impurities, the hydrogen is transferred to the combustor,
And the hydrogen is transferred to the fuel cell when impurities are not contained in the purified hydrogen in the hydrogen refining unit.
KR1020170134271A 2017-10-16 2017-10-16 Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same KR102480678B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170134271A KR102480678B1 (en) 2017-10-16 2017-10-16 Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170134271A KR102480678B1 (en) 2017-10-16 2017-10-16 Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190042397A true KR20190042397A (en) 2019-04-24
KR102480678B1 KR102480678B1 (en) 2022-12-22

Family

ID=66282053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170134271A KR102480678B1 (en) 2017-10-16 2017-10-16 Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102480678B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210060757A (en) 2019-11-19 2021-05-27 대우조선해양 주식회사 Fuel cell system of underwater moving body
KR20210074066A (en) 2019-12-11 2021-06-21 대우조선해양 주식회사 Waste heat recycling system for fuel cell system of submarine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032269A (en) * 2004-07-21 2006-02-02 Hitachi Ltd Fuel cell device and fuel cell management system
KR20160047936A (en) 2014-10-23 2016-05-03 대우조선해양 주식회사 Apparatus for removing co2 for submarine and method for removing co2 using the same
KR101783218B1 (en) * 2017-05-04 2017-09-29 국방과학연구소 Reforming system for submarine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032269A (en) * 2004-07-21 2006-02-02 Hitachi Ltd Fuel cell device and fuel cell management system
KR20160047936A (en) 2014-10-23 2016-05-03 대우조선해양 주식회사 Apparatus for removing co2 for submarine and method for removing co2 using the same
KR101783218B1 (en) * 2017-05-04 2017-09-29 국방과학연구소 Reforming system for submarine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210060757A (en) 2019-11-19 2021-05-27 대우조선해양 주식회사 Fuel cell system of underwater moving body
KR20210074066A (en) 2019-12-11 2021-06-21 대우조선해양 주식회사 Waste heat recycling system for fuel cell system of submarine

Also Published As

Publication number Publication date
KR102480678B1 (en) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101322268B (en) Utilization-based fuel cell monitoring and control
CN101379646B (en) Fuel cell system
US8435691B2 (en) Operation method at the time of load increase of fuel cell system
JP2019507718A (en) Method of producing carbon monoxide optimized by SOEC
US6342197B1 (en) Multi-stage combustion for fuel processing for use with fuel cell
CN113371680A (en) Hydrogen reforming system
KR102480678B1 (en) Fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same
EP2334421B1 (en) Hydrogen-producing fuel processing and fuel cell systems with a temperature-responsive automatic valve system
JP5903526B2 (en) Fuel cell system
CN102208667B (en) Utilization-based fuel cell monitoring and control
JP2018135244A (en) Hydrogen utilization system
EP2203950A1 (en) Operation method at the time of load reduction of fuel cell system
JP2021130859A (en) Hydrogen production system and method of operating the same
JP2020083799A (en) Hydrocarbon production apparatus, and, hydrocarbon production method
CN102742058A (en) Method for stopping indirect internal reforming type solid oxide fuel cell
JP2004196611A (en) Fuel reforming apparatus and fuel cell system
JPH07106881B2 (en) Fuel cell reformer device
JP4622244B2 (en) Operation control method of fuel cell power generator
JP2009080944A (en) Device for generating fuel cell power
KR20190042398A (en) Load following type fuel oil supply system of underwater moving body and fuel oil supply method of the same
US20080171247A1 (en) Reformer of fuel cell system
JP5086743B2 (en) Fuel cell system
JP2006156015A (en) Fuel cell system and fuel gas supply method
JPH04243538A (en) Method and device for controlling catalyst layer temperature of fuel reformer for fuel battery use
JP2001226106A (en) Reformer for fuel cell and its activating method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant