KR20210014911A - 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 산소 공급을 위해 사용되는 공기압축기에서 발생된 고온의 압축공기를 식혀주는 압축공기냉각기에서 발생되는 폐열을 차량 난방 및 웜업용 열원으로 활용하는, 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치를 제공함에 있다.

Description

수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치 {System to applicate recovery of waste heat for fuel cell electric vehicle}
본 발명은 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소연료전지차량에서 충분한 열원을 확보하고 연비를 향상하기 위하여 폐열을 회수하여 난방 및 웜업에 활용할 수 있도록 하는, 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치에 관한 것이다.
전통적으로 자동차는 화석연료를 연소시켜 구동되는 엔진을 동력원으로 사용하여 왔으나, 환경오염 문제 및 화석연료 고갈로 인하여 화석연료를 대체하거나 절약할 수 있는 친환경 자동차에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 대표적으로, 배터리로 동작하는 모터를 동력원으로 하는 EV(Electric Vehicle), 엔진 및 모터를 혼합 사용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle), HEV와 유사한 형태이되 전기 플러그가 장착되어 충전이 가능하도록 이루어지는 PHEV(Plug-in Electric Vehicle) 등과 같은 전기 자동차 류가 있다. 최근에는 충전식 배터리를 사용하는 대신 수소를 연료로 하여 구동되는 수소연료전지를 사용하는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
물을 전기분해할 때 전극에서 수소 및 산소가 발생하는데, 수소연료전지란 바로 이러한 전기분해의 역반응을 이용하여 수소 및 산소를 공급하여 전기를 생산하는 원리로 이루어지는 전지이다. 이러한 수소연료전지는 전기 생산 후 부산물로서 수증기만이 발생하기 때문에 환경오염 문제를 전혀 발생시키지 않으며, 일반 화학전지와는 달리 연료(수소)와 공기(산소)가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있다는 큰 장점이 있다. 최근 환경오염 및 자원고갈 문제가 점점 심각해져 가고 있는 상황에서, 이러한 수소연료전지차량의 실용화에 대한 요구가 더욱 커져가는 실정이다.
한편 종래의 일반적인 화석연료차량, 즉 휘발유나 경유를 연소시켜 구동되는 차량의 경우 엔진에서의 발열량이 매우 높으며, 엔진을 냉각하기 위해 엔진 자켓을 순환하는 냉각수는 90℃ 내외까지의 고온을 가진다. 이에 따라 엔진으로부터 열을 흡수한 냉각수를 차량 실내의 난방에 매우 원활하게 활용할 수 있었다. 그런데, 수소연료전지차량의 경우 화석연료차량의 엔진에 해당하는 스택의 운전온도가 60℃ 내외로, 스택으로부터 열을 흡수한 냉각수를 차량 실내 난방에 활용하기에는 곤란함이 있었다. 이에 따라 별도의 전기 가열 장치를 이용하여 공기를 가열하여야만 했으며, 이 과정에서 수소연료전지에서 발생된 전기 에너지가 차량 주행이 아닌 실내 난방에 사용됨으로써 결과적으로 연비가 크게 저하되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 다양한 연구가 이루어져 왔는데, 그 중 하나로서 한국특허공개 제2003-0006067호("연료 전지 차량의 히팅장치", 2003.01.23., 이하 '선행문헌')가 있다. 선행문헌에 개시된 연료전지차량은, 메탄올 및 물을 수소 및 이산화탄소 가스로 변환시키며, 이로부터 발생된 수소를 이용하여 주행 구동을 수행하도록 이루어진다. 또한 선행문헌에 개시된 히팅장치는, 메탄올 연료 변환기에서 발생되는 고온의 수소를 차량 난방용 열원으로 이용하도록 되어 있다. 그러나 최근에는 메탄올을 변환하여 수소를 공급하는 방식보다는 흡착제에 수소를 흡착시켜 저장하는 형태의 저장체를 이용하여 수소를 공급하는 방식 등이 연구되고 있다. 즉 현재 개발되고 있는 수소연료전지차량은 메탄올 연료 변환기 자체를 사용하지 않는 경우가 많아, 상술한 선행문헌의 기술을 적용하여 차량 난방용 열원을 확보하기에는 문제가 많다.
1. 한국특허공개 제2003-0006067호("연료 전지 차량의 히팅장치", 2003.01.23.)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산소 공급을 위해 사용되는 공기압축기에서 발생된 고온의 압축공기를 식혀주는 압축공기냉각기에서 발생되는 폐열을 차량 난방 및 웜업용 열원으로 활용하는, 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치(100)는, 공기를 압축하여 압축공기를 배출하는 공기압축기(110); 상기 공기압축기(110)로부터 공급된 압축공기의 폐열을 냉각수를 이용하여 흡수하여, 냉각된 압축공기를 연료전지(500)로 공급하는 압축공기냉각기(120); 상기 연료전지(500)에서 전력 생산 시 발생되는 폐열을 냉각수를 이용하여 흡수하는 연료전지냉각기(130); 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)로부터 배출된 냉각수가 가진 폐열로 외부 공기를 가열하여, 가열된 공기를 난방용으로 배출하고 냉각된 냉각수를 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)로 순환시키는 히터코어(140); 를 포함할 수 있다.
이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 연료전지냉각기(130) 및 상기 히터코어(140) 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성되되, 제1유입단(121a)으로 상기 압축공기냉각기(120)에서 배출되는 냉각수가 유입되는 제1밸브(121); 상기 히터코어(130) 및 상기 압축공기냉각기(120) 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성되되, 제2배출단(122a)으로 냉각수를 배출시켜 상기 압축공기냉각기(120)로 유입시키는 제2밸브(122); 를 포함할 수 있다.
상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 제1밸브(121)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제1연료단(121b), 상기 제1밸브(121)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제1히터단(121c), 상기 제2밸브(122)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제2연료단(122b), 상기 제2밸브(122)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제2히터단(122c)이라 할 때, 난방 모드 시, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b), 상기 제1히터단(121c)이 개방되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b), 상기 제2히터단(122c)이 개방될 수 있다.
이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 난방 모드 시, 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환하는 압축측루프와, 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2연료단(122b)을 순차적으로 통과하여 상기 연료전지냉각기(130)로 유입되어 순환하는 연료측루프를 형성할 수 있다.
또한 이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 난방 모드 시, 상기 압축측루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열하고, 상기 연료측루프에서, 상기 연료전지냉각기(130)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열하여, 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)에서 발생된 폐열을 모두 난방용 열원으로 사용할 수 있다.
상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 제1밸브(121)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제1연료단(121b), 상기 제1밸브(121)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제1히터단(121c), 상기 제2밸브(122)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제2연료단(122b), 상기 제2밸브(122)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제2히터단(122c)이라 할 때, 웜업 모드 시, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b)이 개방되되 상기 제1히터단(121c)이 폐쇄되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b)이 개방되되 상기 제2히터단(122c)이 폐쇄될 수 있다.
이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 웜업 모드 시, 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제2연료단(122b) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환하는 단일루프를 형성할 수 있다.
또한 이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 웜업 모드 시, 상기 단일루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기(130)를 통과하면서 상기 연료전지(500)를 가열하여, 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 웜업용 열원으로 사용할 수 있다.
상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 제1밸브(121)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제1연료단(121b), 상기 제1밸브(121)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제1히터단(121c), 상기 제2밸브(122)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제2연료단(122b), 상기 제2밸브(122)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제2히터단(122c)이라 할 때, 난방&웜업 모드 시, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b), 상기 제1히터단(121c)이 개방되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b), 상기 제2히터단(122c)이 개방될 수 있다.
이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 난방&웜업 모드 시, 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환하는 난방용루프와, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제2연료단(122b)을 순차적으로 통과하여 상기 난방용루프를 따라 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환하는 웜업용루프를 형성할 수 있다.
또한 이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 난방&웜업 모드 시, 상기 난방용루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열하고, 상기 웜업용루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기(130)를 통과하면서 상기 연료전지(500)를 가열하여, 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 난방&웜업용 열원으로 사용할 수 있다.
또한 상기 압축공기냉각기(120)는, 냉각수만을 이용하여 압축공기를 냉각하는 수랭식이거나, 냉각수 및 공기를 이용하여 압축공기를 냉각하는 공랭식&수랭식 일체형일 수 있다.
이 때 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 압축공기냉각기(120)가 공랭식&수랭식 일체형인 경우, 동절기에는 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기(120)의 수랭부의 냉각수 순환을 개방하여 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 난방용 열원으로 사용하고, 하절기에는 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기(120)의 수랭부의 냉각수 순환을 폐쇄하여 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 외부에 버리도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 히터코어(140)에 적층 배치되어, 상기 히터코어(140)를 통과하여 나온 공기를 더 가열하는 전기히터(150); 를 더 포함할 수 있다. 이 때 상기 전기히터(150)는, 상기 연료전지(500)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명에 의하면, 산소 공급을 위해 사용되는 공기압축기에서 발생된 고온의 압축공기를 식혀주는 압축공기냉각기에서 발생되는 폐열을 차량 난방용 열원으로 활용함으로써 차량의 연비를 훨씬 개선할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 상세히 설명하자면, 기존에는 압축공기냉각기가 공랭식 열교환기로 이루어져 외부 공기와 열교환하여 압축공기를 냉각하는 과정에서 폐열이 모두 외부 공기로 버려졌다. 그러나 본 발명에서는 압축공기냉각기를 수랭식 또는 공랭식 및 수랭식 일체형으로 구성함으로써, 압축공기가 가지고 있는 열에너지를 냉각수로 흡수하고 이를 차량 난방용 열원으로 활용한다. 이에 따라 기존에 차량 난방을 위해 사용되었던 PTC 히터의 전력 사용량을 훨씬 줄일 수 있으며, 난방에 사용되던 전기에너지를 차량 주행에 전환 사용될 수 있게 함으로써 궁극적으로는 차량 연비를 크게 개선하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
또한 본 발명에 의하면, 차량 주행 상태 또는 환경 조건에 따라 냉각수 유통경로를 적절히 조절함으로써, 난방이 필요한 경우나 연료전지의 웜업(warm-up)이 필요한 경우 등에 최적화된 동작을 수행하여, 결과적으로 차량 시스템 운용상의 전반적인 효율을 개선하는 효과 또한 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 수소연료전지차량의 난방장치.
도 2는 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제1실시예.
도 3은 제1실시예의 난방 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
도 4는 제1실시예의 난방 모드 시 냉각수 순환 루프.
도 5는 제1실시예의 웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
도 6은 제1실시예의 웜업 모드 시 냉각수 순환 루프.
도 7은 제1실시예의 난방&웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
도 8은 제1실시예의 난방&웜업 모드 시 냉각수 순환 루프.
도 9는 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제2실시예.
도 10은 제2실시예의 하절기 난방 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
도 11은 제2실시예의 하절기 웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
도 12는 제2실시예의 하절기 난방&웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 수소연료전지차량의 난방장치를 간략히 도시한 것이다. 수소연료전지차량에서는, 연료전지(Stack)에 산소 및 수소가 공급됨으로써 전력이 발생하고, 이렇게 발생시킨 전력을 구동에 사용한다. 이 때 연료전지에서 산소 및 수소를 반응시켜 전력을 발생시키는 과정에서 열이 발생하며, 이에 따라 연료전지 주변에는 냉각수가 순환하는 자켓이 구비되어 전력 생산 시 발생되는 폐열을 흡수한다. 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수는 히터코어(HTR)를 통해 외부 공기로 열을 발산하며, 이에 따라 가열된 외부 공기가 난방을 위해 차량 실내로 송풍된다.
이 때 앞서 설명한 바와 같이, 기존의 화석연료차량의 엔진에서 발생되는 열에 비해, 수소연료전지차량의 연료전지에서 발생되는 열은 훨씬 적기 때문에, 히터코어만을 이용해서 난방을 하게 될 경우 기존의 화석연료차량 난방만큼 공기를 뜨겁게 가열하기 어렵다. 이러한 문제를 해소하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 종래에는, 연료전지에서 발생되는 전력 일부를 소비하여 주변 공기를 가열하는 전기히터(PTC)를 사용하여, 히터코어를 통과하면서 일부 가열된 공기를 더 가열하여 원하는 만큼의 고온으로 끌어올리는 방식이 사용된다.
이처럼 종래의 수소연료전지차량에서는, 난방장치가 난방을 위해 연료전지에서 발생되는 전력 일부를 소비하는 만큼, 차량 주행에 사용되는 전력량이 줄어들게 된다. 따라서 종래의 수소연료전지차량의 경우 난방을 충분하게 사용하면 연비가 크게 나빠지는 문제가 있었다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해소하기 위해, 종래의 수소연료전지차량 시스템에서 아무데도 사용되지 못하고 버려지던 폐열을 난방을 위한 열원으로 사용한다. 도 1에도 도시되어 있는 바와 같이, 연료전지로는 산소 및 수소가 공급되어야 하는데, 이 때 산소는 일반적으로 압축공기 형태로 공급된다. 즉 외부 공기를 공기압축기(Air Compressor)를 이용하여 압축하여 연료전지로 공급하는 것이다. 공기가 고압으로 압축될 때 온도 또한 고온으로 올라가는데, 고온의 공기가 그대로 연료전지에 공급되면 연료전지의 최적 운용 환경 조건을 크게 벗어나게 되어 연료전지 발전 성능이 떨어질 우려가 있다. 따라서 이러한 문제를 해소하기 위하여, 종래에도 압축공기를 연료전지에 공급하기 전에 냉각시키기 위한 공랭식 압축공기냉각기(ACAC, Air-type Charged Air Cooler)가 사용되었다.
종래에는 이러한 압축공기냉각기가 공랭식 형태로 이루어짐으로써, 압축공기가 가진 열을 단순히 외부 공기로 버리게 이루어졌다. 그러나 본 발명에서는, 바로 이 압축공기를 냉각하면서 발생된 폐열을 난방용, 더 나아가서는 웜업용 열원으로 사용함으로써, 전체적인 시스템 효율을 향상시키고자 한다.
본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제1실시예
상술한 바와 같이, 본 발명의 회수폐열 활용장치(100)는, 기존의 수소연료전지차량의 난방장치 중 압축공기에서 발생되는 폐열을 난방용 등의 열원으로 활용하고자 한다. 이에 따라 본 발명에서는, 도 1의 종래의 난방장치와는 달리, 냉각수를 이용하여 압축공기를 냉각하고, 이 냉각수를 사용하여 폐열을 활용한다.
도 2는 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제1실시예를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치(100)는, 공기압축기(110), 압축공기냉각기(120), 연료전지냉각기(130), 히터코어(140)를 포함하며, 여기에 더하여 전기히터(150)를 더 포함할 수 있다. 각부에 대하여 먼저 간략히 설명한다.
상기 공기압축기(110)는 공기를 압축하여 압축공기를 배출하는 역할을 한다. 앞서 설명한 바와 같이 이 압축공기는 연료전지(500)에 산소를 공급하는 용도로 사용된다. 이 때 공기가 고압으로 압축되면서 고온으로 올라가며, 고온의 압축공기가 그대로 상기 연료전지(500)로 공급되어서는 안되므로, 상기 압축공기냉각기(120)를 이용하여 압축공기를 냉각시켜 주어야 한다.
상기 압축공기냉각기(120)는 상술한 바와 같이 상기 공기압축기(110)에서 배출된 고온의 압축공기를 냉각시키고, 냉각된 압축공기를 연료전지(500)로 공급하는 역할을 한다. 이 때 본 발명에서는, 상기 압축공기냉각기(120)가, 상기 공기압축기(110)로부터 공급된 압축공기의 폐열을 외부에 버리는 것이 아니라 냉각수(Coolant)를 이용하여 흡수함으로써, 이 냉각수를 적절하게 순환시켜 난방 또는 웜업에 활용할 수 있게 된다. 제1실시예에서는 상기 압축공기냉각기(120)는 냉각수만을 이용하여 압축공기를 냉각하는 수랭식으로 이루어진다. 즉 제1실시예에서의 상기 압축공기냉각기(120)는, 수랭식 압축공기냉각기(Water-type Charged Air Cooler)이다.
상기 연료전지냉각기(130)는 상기 연료전지(500) 주변에 구비되어 내부에 냉각수가 순환되는 형태로 이루어져, 상기 연료전지(500)에서 전력 생산 시 발생되는 폐열을 냉각수를 이용하여 흡수하는 역할을 한다.
상기 히터코어(140)는 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)로부터 배출된 냉각수가 가진 폐열로 외부 공기를 가열한다. 또한 상기 히터코어(140)는, 이렇게 가열된 공기를 차량 실내로 배출함으로써 난방을 수행하고, 공기를 가열함에 따라 냉각된 냉각수를 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)로 다시 보내어 순환시킨다. 상술한 바와 같이, 종래에는 상기 연료전지냉각기(130)로부터 배출된 냉각수가 가진 폐열만을 이용하여 공기를 가열하였기 때문에 차량 난방을 위한 충분한 열원 확보가 이루어지지 못했다. 반면 본 발명에서는 상기 압축공기냉각기(120)로부터 배출된 냉각수가 가진 폐열까지 더 이용하여 난방을 수행하기 때문에, 종래에 비하여 훨씬 효율적으로 충분한 난방을 수행할 수 있게 된다.
물론 본 발명의 폐열회수 활용장치(100)에서도, 상기 히터코어(140)에 상기 히터코어(140)에 적층 배치되어, 상기 히터코어(140)를 통과하여 나온 공기를 더 가열하는 상기 전기히터(150)를 더 구비할 수 있다. 상기 전기히터(150)는 상기 연료전지(500)로부터 전력을 공급받도록 이루어지는 것이므로, 상기 전기히터(150)가 전력을 사용하는 만큼 차량 주행에 사용할 수 있는 전력이 줄어들게 되며, 결국 연비를 저하시키는 원인이 된다. 종래에는 충분한 열원 확보가 이루어지지 못했기 때문에 상기 전기히터(150)로 가열해야 하는 지분이 많아짐에 따라 난방 시 연비가 크게 나빠지는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는 상기 압축공기냉각기(120)를 수랭식으로 구성함으로써 종래에 비해 열원을 더 확보하였기 때문에, 상기 전기히터(150)를 사용하여 더 가열해야 할 필요성이 훨씬 줄어들게 된다. 따라서 불가피한 경우(예를 들어 시동 직후와 같이 압축공기 폐열이 충분히 발생되지 않은 경우) 잠시 사용하는 용도 외에는 상기 전기히터(150)를 사용하지 않아도 무방하므로, 상기 전기히터(150)가 구비된다 하여도 차량 주행 시 연비를 크게 저하시키는 원인이 되지 않을 수 있다.
본 발명의 회수폐열 활용장치(100)는, 차량 실내의 난방만을 수행하는 난방 모드, 시동 직후와 같이 연료전지가 차가운 상태일 때 연료전지를 빠르게 데워줌으로써 연료전지의 최적 운용 환경 조건에 도달시켜 주는 웜업(warm-up) 모드, 난방과 웜업을 동시에 수행하는 난방&웜업 모드, 이 세 가지 모드로 운용될 수 있다. 상기 회수폐열활용장치(100)는, 이러한 세 가지 모드를 자유롭게 변경 운용하기 위하여, 냉각수 유로를 적절하게 변경시켜 주는 제1밸브(121) 및 제2밸브(122)를 포함할 수 있다.
상기 제1밸브(121)는, 상기 연료전지냉각기(130) 및 상기 히터코어(140) 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성된다. 즉 상기 제1밸브(121)는 3개의 유통단을 가지고 있는데, 그 중 하나로서 상기 압축공기냉각기(120)와 연결되는 유통단으로는 상기 압축공기냉각기(120)에서 배출되는 냉각수가 유입되는 바, 이를 제1유입단(121a)이라 한다. 나머지 두 개의 유통단 중 상기 제1밸브(121)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제1연료단(121b)이라 하고, 나머지 하나인 상기 제1밸브(121)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제1히터단(121c)이라 한다.
상기 제2밸브(122)는, 상기 히터코어(130) 및 상기 압축공기냉각기(120) 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성된다. 상기 제2밸브(122)도 상기 제1밸브(121)와 마찬가지로 3개의 유통단을 가지고 있는데, 그 중 하나로서 상기 압축공기냉각기(120)와 연결되는 유통단으로는 냉각수를 배출시켜 상기 압축공기냉각기(120)로 유입시키는 바, 이를 제2배출단(122a)이라 한다. 나머지 두 개의 유통단 중 상기 제2밸브(122)의 상기 연료전지냉각기(130) 측 유통단을 제2연료단(122b)이라 하고, 나머지 하나인 상기 제2밸브(122)의 상기 히터코어(140) 측 유통단을 제2히터단(122c)이라 한다.
이하에서는, 상기 삼방밸브들(121)(122)의 개방 및 폐쇄 여부를 이용하여 냉각수 흐름 방향을 조절함으로써, 난방 모드, 웜업 모드, 난방&웜업 모드 각각이 어떻게 형성되는지에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 제1실시예의 난방 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를 도시하고 있다. 난방 모드 시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b), 상기 제1히터단(121c)이 개방되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b), 상기 제2히터단(122c)이 개방된다.
도 4는 제1실시예의 난방 모드 시 냉각수 순환 루프를 도시하고 있다. 상술한 바와 같이 상기 삼방밸브들(121)(122)의 개방 및 폐쇄 조건이 형성되면, 상기 회수폐열 활용장치(100)에서는 압축측루프(WACA loop) 및 연료측루프(Stack loop)가 형성된다.
상기 압축측루프에서는 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환한다. 상기 연료측루프에서는 냉각수가, 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2연료단(122b)을 순차적으로 통과하여 상기 연료전지냉각기(130)로 유입되어 순환한다.
즉 난방 모드 시, 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 압축측루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열하고, 상기 연료측루프에서, 상기 연료전지냉각기(130)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열한다. 이에 따라 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 압축공기냉각기(120) 및 상기 연료전지냉각기(130)에서 발생된 폐열을 모두 난방용 열원으로 사용하게 된다.
이러한 난방 모드는, 동절기 등과 같이 난방이 반드시 필요한 경우 및 차량 주행이 계속 이루어져 오고 있어서 압축공기 폐열 및 연료전지 폐열이 원활하게 발생되고 있는 경우에 적용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 회수폐열 활용장치(100)에서는, 종래에 연료전지 폐열만을 난방용 열원으로 이용했던 것과는 달리, 연료전지 폐열도 난방용 열원으로 이용함과 동시에 압축공기 폐열도 난방용 열원으로 더 이용하기 때문에, 난방을 위한 충분한 열원 확보가 이루어지게 된다. 특히 본 발명의 경우, 차량 주행 중에는 상기 연료전지(500)에 압축공기 형태로서 산소를 원활하게 공급하기 위하여 상기 공기압축기(110)가 지속적으로 동작하여 압축공기가 활발하게 생산되며, 이에 따라 압축공기 폐열 역시 활발하게 발생한다. 본 발명의 회수폐열 활용장치(100)는 압축공기 폐열을 난방용 열원으로 활용하기 때문에, 차량 주행 중에 압축공기 폐열을 이용한 난방이 매우 원활하게 이루어질 수 있다. 즉 본 발명에 의하면, 궁극적으로는 차량 주행 중에서의 전체적인 시스템 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
도 5는 제1실시예의 웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를 도시하고 있다. 웜업 모드 시에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b)이 개방되되 상기 제1히터단(121c)이 폐쇄되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b)이 개방되되 상기 제2히터단(122c)이 폐쇄된다.
도 6은 제1실시예의 웜업 모드 시 냉각수 순환 루프를 도시하고 있다. 상술한 바와 같이 상기 삼방밸브들(121)(122)의 개방 및 폐쇄 조건이 형성되면, 상기 회수폐열 활용장치(100)에서는 단일루프(One loop)가 형성된다.
상기 단일루프에서는 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제2연료단(122b) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환한다.
즉 웜업 모드 시, 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 단일루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기(130)를 통과하면서 상기 연료전지(500)를 가열한다. 이에 따라 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 웜업용 열원으로 사용하게 된다.
상기 연료전지(500)가 최적의 전력 생산 성능을 발휘하기 위해서는, 적절한 온도 조건이 형성되어야 한다. 그런데 시동 직후와 같은 경우에는 상기 연료전지(500)가 차가운 상태이기 때문에 전력 생산 성능이 좋지 못하게 된다. 이 때 상술한 바와 같이 본 발명의 회수폐열 활용장치(100)를 이용하여 상기 연료전지(500)를 가열해 줌으로써, 상기 연료전지(500) 주변 환경이 보다 빠르게 적절한 온도 조건에 도달할 수 있게 된다.
도 7은 제1실시예의 난방&웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를 도시하고 있다. 난방&웜업 모드 시에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1밸브(121)에서는, 상기 제1유입단(121a), 상기 제1연료단(121b), 상기 제1히터단(121c)이 개방되고, 상기 제2밸브(122)에서는, 상기 제2배출단(122a), 상기 제2연료단(122b), 상기 제2히터단(122c)이 개방된다. 이 때 난방 모드 시와 개방 및 폐쇄 조건은 동일하되, 냉각수의 흐름 방향이 다르게 형성됨으로써 난방 및 웜업이 동시에 이루어질 수 있게 된다.
도 8은 제1실시예의 난방&웜업 모드 시 냉각수 순환 루프를 도시하고 있다. 상술한 바와 같이 상기 삼방밸브들(121)(122)의 개방 및 폐쇄 조건이 형성되면, 상기 회수폐열 활용장치(100)에서는 난방용루프(Heating loop) 및 웜업용루프(Warming loop)가 형성된다.
상기 난방용루프에서는 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1히터단(121c) - 상기 히터코어(140) - 상기 제2히터단(122c) - 상기 제2배출단(122a)을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환한다. 상기 웜업용루프에서는 냉각수가, 상기 압축공기냉각기(120) - 상기 제1유입단(121a) - 상기 제1연료단(121b) - 상기 연료전지냉각기(130) - 상기 제2연료단(122b)을 순차적으로 통과하여 상기 난방용루프를 따라 상기 압축공기냉각기(120)로 유입되어 순환한다.
즉 난방&웜업 모드 시, 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 난방용루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어(140)를 통과하면서 외부 공기를 가열하고, 상기 웜업용루프에서, 상기 압축공기냉각기(120)로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기(130)를 통과하면서 상기 연료전지(500)를 가열한다. 이에 따라 상기 회수폐열 활용장치(100)는, 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 난방&웜업용 열원으로 사용하게 된다.
특히 동절기 시동 직후와 같은 경우에는, 차량 탑승자를 위하여 난방도 이루어져야 하고, 상기 연료전지(500)가 매우 차가운 상태이기 때문에 웜업도 이루어져야 한다. 종래에는 연료전지 폐열을 이용하여 난방을 주로 수행하였으나, 상기 연료전지(500)가 최적 운용 환경 조건에도 도달하지 못한 상태에서 연료전지 폐열을 열원으로 해서는 실질적인 난방이 전혀 이루어질 수 없다. 그러나 본 발명에서는 난방&웜업 모드를 운용함으로써, 시동이 걸린 이후라면 반드시 급속도로 발생하게 되는 압축공기 폐열을 열원으로 이용한다. 따라서 동절기 시동 직후와 같은 혹사 조건에서라 하더라도, 매우 효과적으로 신속한 난방 및 웜업을 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제2실시예
도 9는 본 발명의 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치의 제2실시예를 도시하고 있다. 상기 회수폐열 활용장치(100)의 제2실시예는, 제1실시예와 유사하게 구성되되, 다만 상기 압축공기냉각기(120)가 냉각수 및 공기를 이용하여 압축공기를 냉각하는 공랭식&수랭식 일체형으로 이루어진다.
앞서 설명한 제1실시예의 경우, 반드시 난방이나 웜업 동작이 필요한 동절기에는 매우 효율적인 운용이 이루어질 수 있다. 그런데, 하절기와 같이 기본적으로 외기 온도가 상당히 높은 상태인 경우에는, 난방 자체가 거의 필요하지 않을 수도 있고, 시동 직후라 하더라도 상기 연료전지(500)가 그다지 차가운 상태가 아닐 수도 있다. 이러한 경우에 제1실시예에서와 같이 냉각수를 여러 루프로 순환시킬 경우, 냉각수 순환을 위한 펌프가 소비하는 전력 때문에 자칫 전체적인 시스템 효율이 떨어질 수 있다. 제2실시예는 이러한 경우에, 냉각수를 굳이 순환시키지 않고 기존과 마찬가지로 압축공기 폐열을 외부로 버리도록 함으로써, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 10은 제2실시예의 하절기 난방 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를 도시하고 있다. 물론 하절기에는 난방 모드가 작동될 필요가 거의 없기는 하나, 하절기라 하더라도 심야나 우천 시 등과 같이 탑승자가 난방을 필요로 하는 경우가 있을 수 있으며, 제2실시예의 하절기 난방 모드는 이러한 경우에 운용될 수 있다. 도 3의 제1실시예의 난방 모드와 비교하였을 때, 도 10의 제2실시예의 난방 모드에서는, 냉각수가 연료전지 폐열을 흡수하여 난방에 활용하는 연료측루프는 동일하게 형성되되, 상기 제1유입단(121a) 및 상기 제2배출단(122a)가 폐쇄됨으로써, 냉각수가 압축공기 폐열을 흡수하여 난방에 활용하는 압축측루프는 형성되지 않는다(즉 압축측루프로 냉각수가 유통되지 않는다). 이와 같이 함으로써 불필요한 냉각수 펌핑 전력 소모를 절약할 수 있으며, 이 때 압축공기 폐열은 종래와 같이 외부로 버려진다.
물론 제2실시예의 경우에도, 동절기에는 도 3과 같은 방식으로 난방을 수행하는 것이 바람직하다. 즉 정리하자면, 상기 압축공기냉각기(120)가 공랭식&수랭식 일체형인 경우, 동절기에는 (제1실시예에서와 마찬가지로) 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기(120)의 수랭부의 냉각수 순환을 개방하여 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 난방용 열원으로 사용할 수 있다. 한편 하절기에는 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기(120)의 수랭부의 냉각수 순환을 폐쇄하여 상기 압축공기냉각기(120)에서 발생된 폐열을 외부에 버리도록 이루어질 수 있다.
도 11은 제2실시예의 하절기 웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를, 도 12는 제2실시예의 하절기 난방&웜업 모드 시 냉각수 및 공기 유통 경로를 각각 도시하고 있다. 제2실시예에서도, 제1실시예에서의 상기 삼방밸브들(121)(122)의 개방 및 폐쇄 조건, 냉각수 흐름 방향과 동일하게, 웜업 모드 시에는 단일 루프가 형성되고 난방&웜업 모드 시에는 난방용루프 및 웜업용루프가 형성되는 바, 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 회수폐열 활용장치 110: 공기압축기
120: 압축공기냉각기
121: 제1밸브 121a: 제1유입단
121b: 제1연료단 121c: 제1히터단
122: 제2밸브 122a: 제2배출단
122b: 제2연료단 122c: 제2히터단
130: 연료전지냉각기
140: 히터코어 150: 전기히터
500: 연료전지

Claims (15)

  1. 공기를 압축하여 압축공기를 배출하는 공기압축기;
    상기 공기압축기로부터 공급된 압축공기의 폐열을 냉각수를 이용하여 흡수하여, 냉각된 압축공기를 연료전지로 공급하는 압축공기냉각기;
    상기 연료전지에서 발생되는 폐열을 냉각수를 이용하여 흡수하는 연료전지냉각기;
    상기 압축공기냉각기 및 상기 연료전지냉각기로부터 배출된 냉각수가 가진 폐열로 외부 공기를 가열하여, 가열된 공기를 난방용으로 배출하고 냉각된 냉각수를 상기 압축공기냉각기 및 상기 연료전지냉각기로 순환시키는 히터코어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 연료전지냉각기 및 상기 히터코어 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성되되, 제1유입단으로 상기 압축공기냉각기에서 배출되는 냉각수가 유입되는 제1밸브;
    상기 히터코어 및 상기 압축공기냉각기 사이의 유로 상에 구비되는 삼방밸브 형태로 형성되되, 제2배출단으로 냉각수를 배출시켜 상기 압축공기냉각기로 유입시키는 제2밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 제1밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제1연료단, 상기 제1밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제1히터단, 상기 제2밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제2연료단, 상기 제2밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제2히터단이라 할 때,
    난방 모드 시,
    상기 제1밸브에서는, 상기 제1유입단, 상기 제1연료단, 상기 제1히터단이 개방되고,
    상기 제2밸브에서는, 상기 제2배출단, 상기 제2연료단, 상기 제2히터단이 개방되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    난방 모드 시, 냉각수가,
    상기 압축공기냉각기 - 상기 제1유입단 - 상기 제1히터단 - 상기 히터코어 - 상기 제2히터단 - 상기 제2배출단을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기로 유입되어 순환하는 압축측루프와,
    상기 연료전지냉각기 - 상기 제1연료단 - 상기 제1히터단 - 상기 히터코어 - 상기 제2히터단 - 상기 제2연료단을 순차적으로 통과하여 상기 연료전지냉각기로 유입되어 순환하는 연료측루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    난방 모드 시,
    상기 압축측루프에서, 상기 압축공기냉각기로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어를 통과하면서 외부 공기를 가열하고,
    상기 연료측루프에서, 상기 연료전지냉각기로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어를 통과하면서 외부 공기를 가열하여,
    상기 압축공기냉각기 및 상기 연료전지냉각기에서 발생된 폐열을 모두 난방용 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 제1밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제1연료단, 상기 제1밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제1히터단, 상기 제2밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제2연료단, 상기 제2밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제2히터단이라 할 때,
    웜업 모드 시,
    상기 제1밸브에서는, 상기 제1유입단, 상기 제1연료단이 개방되되 상기 제1히터단이 폐쇄되고,
    상기 제2밸브에서는, 상기 제2배출단, 상기 제2연료단이 개방되되 상기 제2히터단이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    웜업 모드 시, 냉각수가,
    상기 압축공기냉각기 - 상기 제1유입단 - 상기 제1연료단 - 상기 연료전지냉각기 - 상기 제2연료단 - 상기 제2배출단을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기로 유입되어 순환하는 단일루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    웜업 모드 시,
    상기 단일루프에서, 상기 압축공기냉각기로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기를 통과하면서 상기 연료전지를 가열하여,
    상기 압축공기냉각기에서 발생된 폐열을 웜업용 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 제1밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제1연료단, 상기 제1밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제1히터단, 상기 제2밸브의 상기 연료전지냉각기 측 유통단을 제2연료단, 상기 제2밸브의 상기 히터코어 측 유통단을 제2히터단이라 할 때,
    난방&웜업 모드 시,
    상기 제1밸브에서는, 상기 제1유입단, 상기 제1연료단, 상기 제1히터단이 개방되고,
    상기 제2밸브에서는, 상기 제2배출단, 상기 제2연료단, 상기 제2히터단이 개방되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    난방&웜업 모드 시, 냉각수가,
    상기 압축공기냉각기 - 상기 제1유입단 - 상기 제1히터단 - 상기 히터코어 - 상기 제2히터단 - 상기 제2배출단을 순차적으로 통과하여 상기 압축공기냉각기로 유입되어 순환하는 난방용루프와,
    상기 압축공기냉각기 - 상기 제1유입단 - 상기 제1연료단 - 상기 연료전지냉각기 - 상기 제2연료단을 순차적으로 통과하여 상기 난방용루프를 따라 상기 압축공기냉각기로 유입되어 순환하는 웜업용루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    난방&웜업 모드 시,
    상기 난방용루프에서, 상기 압축공기냉각기로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 히터코어를 통과하면서 외부 공기를 가열하고,
    상기 웜업용루프에서, 상기 압축공기냉각기로부터 폐열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 연료전지냉각기를 통과하면서 상기 연료전지를 가열하여,
    상기 압축공기냉각기에서 발생된 폐열을 난방&웜업용 열원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 압축공기냉각기는,
    냉각수만을 이용하여 압축공기를 냉각하는 수랭식이거나,
    냉각수 및 공기를 이용하여 압축공기를 냉각하는 공랭식&수랭식 일체형인 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 압축공기냉각기가 공랭식&수랭식 일체형인 경우,
    동절기에는 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기의 수랭부의 냉각수 순환을 개방하여 상기 압축공기냉각기에서 발생된 폐열을 난방용 열원으로 사용하고,
    하절기에는 난방 모드 시 상기 압축공기냉각기의 수랭부의 냉각수 순환을 폐쇄하여 상기 압축공기냉각기에서 발생된 폐열을 외부에 버리는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 회수폐열 활용장치는,
    상기 히터코어에 적층 배치되어, 상기 히터코어를 통과하여 나온 공기를 더 가열하는 전기히터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 전기히터는,
    상기 연료전지로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 수소연료전지차량의 회수폐열 활용장치.
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KR20030006067A (ko) 2001-07-11 2003-01-23 현대자동차주식회사 연료 전지 차량의 히팅장치

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