KR20210061885A - Water trap apparatus for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지용 워터트랩 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 워터트랩에 포집된 응축수의 역류를 방지하는 연료전지용 워터트랩 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a water trap device for a fuel cell, and more particularly, to a water trap device for a fuel cell that prevents backflow of condensed water collected in the water trap.
연료전지 시스템은 연료전지 스택에 공급되는 수소와 공기 중의 산소가 화학적으로 반응하여 전기에너지를 생성하는 시스템으로, 수소차(수소연료전지 자동차) 분야에 적용되고 있다.The fuel cell system is a system that generates electric energy by chemically reacting hydrogen supplied to a fuel cell stack with oxygen in the air, and is applied to the field of hydrogen vehicles (hydrogen fuel cell vehicles).
연료전지 스택의 애노드(연료극) 입구로 수소가 공급되면, 반응하지 않은 미반응 수소(H2+water)는 애노드의 출구로 배출되는데, 미반응 수소내에 함유된 응축수는 워터트랩(water trap)을 통과하는 중에 중력에 의하여 낙하하여 포집되고, 응축수가 제거된 수소는 다시 애노드의 입구로 재순환된다. 응축수는 공기극에서 생성된 수분이 압력과 농도차로 인해 연료극으로 넘어가서 미반응 수소 내에 함유될 수 있다. 워터트랩에 응축수가 포집되면 워터트랩 내에 구비된 수위센서를 통해 수위를 감지하고 일정 수위에 도달하면 포집된 응축수를 배출한다. When hydrogen is supplied to the inlet of the anode (fuel electrode) of the fuel cell stack, unreacted unreacted hydrogen (H2+water) is discharged to the outlet of the anode, and the condensed water contained in the unreacted hydrogen passes through the water trap. During the process, the hydrogen falls by gravity and is collected, and the hydrogen from which the condensate is removed is recycled back to the inlet of the anode. Condensed water may be contained in unreacted hydrogen as moisture generated in the cathode passes to the anode due to the difference in pressure and concentration. When condensed water is collected in the water trap, the water level is sensed through a water level sensor provided in the water trap, and the collected condensed water is discharged when it reaches a certain level.
워터트랩에 포집된 응축수가 원활하게 배출되지 않는 경우 연료전지 스택으로 응축수가 역류하여 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상을 발생시킬 수 있다. 또한 연료전지 시스템이 사용되는 수소차가 오르막길과 같은 경사진 길을 지나게 될 경우 워터트랩이 기울어지면서 응축수가 연료전지 스택으로 역류하는 문제가 발생할 수 있다. 연료전지 스택 내부에 플러딩(Flooding) 현상이 발생하면 연료전지의 성능과 내구성에 악영향을 미치게 된다. If the condensed water collected in the water trap is not discharged smoothly, the condensed water flows back to the fuel cell stack, causing a flooding phenomenon inside the stack. In addition, when a hydrogen vehicle using a fuel cell system passes an inclined road such as an uphill road, the water trap tilts and condensate water may flow back into the fuel cell stack. When a flooding phenomenon occurs inside the fuel cell stack, the performance and durability of the fuel cell are adversely affected.
그런데 종래 워터트랩의 경우, 워터트랩 내부의 응축수가 연료전지 스택으로 역류하는 것을 방지하는 장치가 별도로 마련되지 않아 문제된다. 연료전지 스택의 성능 및 내구성을 향상시키기 위해 워터트랩에 포집된 응축수가 배출되기 전 연료전지 스택으로 역류하는 것을 최소화시키기 위한 워터트랩의 구조개선이 필요하다. However, in the case of a conventional water trap, a device for preventing the condensed water inside the water trap from flowing back into the fuel cell stack is not provided, which is a problem. In order to improve the performance and durability of the fuel cell stack, it is necessary to improve the structure of the water trap to minimize backflow to the fuel cell stack before the condensate collected in the water trap is discharged.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연료전지 시스템의 사용 환경에 따라 워터트랩 장치가 기울어지거나 워터트랩 본체의 배출이 원활하게 이루어지지 않는 경우에도, 워터트랩 본체 내부의 응축수가 연료전지 스택으로 역류하는 것을 방지하는 연료전지용 워터트랩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described problem, and even when the water trap device is inclined or the water trap body is not discharged smoothly depending on the use environment of the fuel cell system, the condensed water inside the water trap body is fueled. An object of the present invention is to provide a water trap device for a fuel cell that prevents reverse flow to a cell stack.
또한 본 발명은 역류되는 응축수로 인해 연료전지 스택의 성능이 저하되는 것을 최소화함으로써 연료전지 시스템의 성능과 내구성을 향상시키는 연료전지용 워터트랩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a water trap device for a fuel cell that improves the performance and durability of a fuel cell system by minimizing deterioration of the performance of a fuel cell stack due to condensate flowing back.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치는 연료전지 스택에서 배출된 가스가 상기 연료전지 스택으로 재순환하는 재순환 라인에 마련되는 연료전지용 워터트랩 장치로서, 상기 연료전지 스택과 연결되어 가스와 응축수가 유입되는 입구와, 유입된 상기 응축수가 수용되는 수용공간을 포함한 워터트랩 본체와, 상기 워터트랩 본체 내부의, 상기 입구와 상기 수용공간의 사이에 구비되고, 상기 입구를 통해 유입되는 상기 응축수에 의한 탄성 변형에 의해 개방되게 또는 개방 정도가 증가되게 구비되고, 상기 응축수가 유입된 후 복원되어 상기 수용공간의 상부를 커버하게 마련되는 개폐부재를 포함한다. In order to achieve the above object, the water trap device for a fuel cell according to the present invention is a water trap device for a fuel cell provided in a recirculation line through which gas discharged from the fuel cell stack is recirculated to the fuel cell stack, and is connected to the fuel cell stack. A water trap body including an inlet through which gas and condensed water are introduced, and an accommodation space in which the introduced condensate water is received, and is provided inside the water trap body, between the inlet and the accommodation space, and flows through the inlet. And an opening/closing member provided to be opened by elastic deformation due to the condensed water or to increase the degree of opening, and is restored after the condensed water is introduced to cover an upper portion of the receiving space.
본 발명에 따르면 탄성 재질로 마련되어 변형 가능하게 구비되고, 응축수가 유입되지 않을 때는 수용공간을 커버하게 마련되는 개폐부재를 포함함으로써, 연료전지 시스템의 사용 환경에 따라 워터트랩 장치가 기울어지거나 워터트랩 본체의 배출이 원활하게 이루어지지 않는 경우에도, 워터트랩 본체 내부의 응축수가 연료전지 스택으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, the water trap device is tilted or the water trap body is inclined according to the usage environment of the fuel cell system by including an opening and closing member provided to cover the accommodation space when the condensed water does not flow in and is provided with an elastic material to be deformable. Even when the discharge of the water is not performed smoothly, it is possible to prevent the condensed water inside the water trap body from flowing back to the fuel cell stack.
따라서 본 발명에 따르면 워터트랩 장치 내부의 응축수의 역류를 방지하여 역류되는 응축수로 인해 연료전지 스택의 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있고, 이로 인해 연료전지 시스템의 성능과 내구성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize the deterioration of the performance of the fuel cell stack due to the reverse flow of condensate by preventing the reverse flow of the condensed water inside the water trap device, thereby providing an effect of improving the performance and durability of the fuel cell system. can do.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치가 연료전지 시스템에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치를 설명하기 위해 도 1의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 도 2를 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치의 작동을 설명하기 위해 응축수의 유입에 따라 개폐부재가 변형된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4를 상부에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치가 기울어진 상태에서의 개폐부재의 작용을 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a view showing a state in which a water trap device for a fuel cell according to the present invention is installed in a fuel cell system.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1 to explain the water trap device for a fuel cell according to the present invention.
3 is a view as viewed from the top of FIG. 2.
4 is a view showing a state in which the opening and closing member is deformed according to the inflow of condensed water in order to explain the operation of the water trap device for a fuel cell according to the present invention.
5 is a view as viewed from the top of FIG. 4.
6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the opening and closing member in a state in which the water trap device for a fuel cell according to the present invention is inclined.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 연료전지용 워터트랩 장치의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples suitable for understanding the technical characteristics of the water trap device for a fuel cell according to the present invention. However, the technical features of the present invention are not limited by the embodiments described or applied to the embodiments described below, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention.
본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치(100)는 연료전지 시스템에 사용될 수 있다. The
일 예로 도 1을 참조하면 연료전지 시스템(10)은, 연료전지 스택(20), 공기를 압축시켜 연료전지 스택(20)으로 공급하는 압축기(30), 연료전지 스택(20)에 수소를 공급하는 수소공급부(50)를 포함하며, 압축기(30)에 의해 압축된 공기는 공기공급라인(32)을 따라 연료전지 스택(20)의 캐소드(24)로 공급될 수 있고, 수소공급부(50)에 저장된 수소는 수소공급라인(52)을 따라 연료전지 스택(20)의 애노드(22)로 공급될 수 있다.As an example, referring to FIG. 1, the
연료전지 스택(20)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 연료전지 스택(20)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
일 예로, 연료전지 스택(20)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(미도시), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(미도시), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구(미도시), 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(bipolar plate)(미도시)을 포함한다.For example, the
보다 구체적으로, 연료전지 스택(20)에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)(22)와 캐소드(cathode)(24)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드(22)로 공급되고, 공기는 캐소드(24)로 공급된다.More specifically, hydrogen as a fuel and air (oxygen) as an oxidizing agent are supplied from the
애노드(22)로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드(24)로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드(24)로 전달된다.Hydrogen supplied to the anode 22 is decomposed into hydrogen ions and electrons by the catalyst of the electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, of which only hydrogen ions selectively pass through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, to pass through the cathode ( 24), and at the same time, electrons are transferred to the
캐소드(24)에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드(24)로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.In the
또한, 공기공급라인(32)에는 압축기(30)를 통과한 공기가 연료전지 스택(20)으로 유입되기 전에 공기를 선택적으로 가습하기 위한 가습기(40)가 마련될 수 있다. In addition, a
공기의 가습 정도는 연료전지 스택(20)의 내부 습도에 따라 조절될 수 있으며, 연료전지 스택(20)의 내부 습도가 충분한 경우에는, 공기공급라인(32)을 따라 공급되는 공기 중 일부만이 가습기(40)를 통과하여 가습되고, 나머지 공기는 바이패스 유로(미도시)를 통해 가습기(40)를 거치지 않고 곧바로 연료전지 스택(20)으로 공급될 수 있다.The degree of humidification of the air can be adjusted according to the internal humidity of the
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치(100)는 연료전지 스택(20)에서 배출된 가스가 연료전지 스택(20)으로 재순환하는 재순환 라인(102) 상에 마련될 수 있고, 연료전지 스택(20)으로 재순환하는 가스인 수소 내에 함유된 응축수를 제거하는 것을 기초로 한다. 1 to 5, the
본 발명에 따른 연료전지용 워터트랩 장치(100)는 워터트랩 본체(110)와 개폐부재(130)를 포함할 수 있다. The
워터트랩 본체(110)는 연료전지 스택(20)과 연결되어 가스와 응축수가 유입되는 입구(111)와, 유입된 응축수가 수용되는 수용공간(115)을 포함한다. 또한 워터트랩 본체(110)는 재순환을 위해 가스가 배출되는 출구(113)를 더 포함할 수 있다. The
일 예로 입구(111)는 연료극에 연결될 수 있고 출구(113)는 수소공급라인과 연결될 수 있다. 입구(111)와 출구(113)는 응축수가 수용되는 공간인 수용공간(115)보다 높은 위치에 구비될 수 있다. 입구(111)를 통해 유입된 응축수는 수용공간(115)에 포집된 후 소정 수위에 도달하면 워터트랩 본체(110)의 외부로 배출될 수 있다. For example, the
개폐부재(130)는 워터트랩 본체(110) 내부의, 입구(111)와 수용공간(115)의 사이에 구비되고, 입구(111)를 통해 유입되는 응축수에 의한 탄성 변형에 의해 개방되게 또는 개방 정도가 증가되게 구비되고, 응축수의 유입된 후 복원되어 수용공간(115)의 상부를 커버하게 마련된다. The opening/
구체적으로 개폐부재(130)는 수용공간(115)의 상부에 마련되어 응축수가 수용되는 공간을 상부에서 커버하게 설치될 수 있다(도 1 참조). 개폐부재(130)는 탄성 변형되기 전 상태에서 수용공간(115)의 상부를 전부 또는 대부분의 영역을 커버하도록 마련될 수 있다. 즉 개폐부재(130)는 탄성 변형 전에 수용공간(115)과 입구(111) 사이를 폐쇄하도록 마련될 수도 있고 또는, 작은 사이즈의 유입홀(132)이 구비되어 수용공간(115) 상부의 대부분의 영역을 커버할 수도 있다. 이에 의해 수용공간(115)에 수용된 응축수가 입구(111)를 통해 역류하는 것을 방지할 수 있다. Specifically, the opening/
이 후 입구(111)를 통해 연료전지 스택(20)에서 배출된 응축수가 유입되면, 도 3과 같이 응축수가 개폐부재(130)를 가압하게 되고, 개폐부재(130)는 응축수의 무게와 압력의 차이로 인해 탄성 변형되어 개방될 수 있다. 이때 응축수가 수용공간(115)에 포집될 수 있다. 개폐부재(130)에 유입홀(132) 등으로 일부 개방된 상태인 경우, 응축수에 의해 개방된 정도가 증가할 수 있다. Thereafter, when the condensed water discharged from the
이 후 응축수의 유입이 완료되면 개폐부재(130)는 탄성 복원력에 의해 다시 원상태로 복원되어 수용공간(115)의 상부를 커버할 수 있다(도 2 참조). Thereafter, when the inflow of condensed water is completed, the opening/
이와 같이 개폐부재(130)는 탄성 재질로 마련되어 변형 가능하게 구비되고, 응축수가 유입되지 않을 때는 수용공간(115)을 커버하게 구비될 수 있다. 이에 의해 연료전지 시스템(10)의 사용 환경에 따라 워터트랩 장치(100)가 기울어지거나 워터트랩 본체(110)의 배출이 원활하게 이루어지지 않는 경우에도, 워터트랩 본체(110) 내부의 응축수가 연료전지 스택(20)으로 다시 유입되는 것을 방지할 수 있다. As such, the opening/
따라서 본 발명에 따르면 워터트랩 장치(100) 내부의 응축수의 역류를 방지하여 역류되는 응축수로 인해 연료전지 스택(20)의 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 이로 인해 연료전지 시스템(10)의 성능과 내구성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. Accordingly, according to the present invention, it is possible to prevent a reverse flow of condensed water inside the
한편 도 2 내지 도 5를 참조하면 개폐부재(130)는 변형부(131)를 포함할 수 있다. 또한 개폐부재(130)는 커버판(133)과 연결부(150)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 2 to 5, the opening/closing
변형부(131)는 워터트랩 본체(110)의 내면에 직접 또는 간접적으로 연결되고 탄성 재질로 마련되며, 응축수가 유입되는 유입홀(132)을 구비할 수 있다. 또한 변형부(131)는, 응축수의 유입 시에 수용공간(115)을 향하는 방향으로 이동하면서 탄성적으로 변형되어 유입홀(132)의 크기를 가변시키고, 응축수가 유입된 후에 탄성력에 의해 원래 형태로 복원될 수 있다. The
구체적으로 변형부(131)는 탄성력을 보유한 물질을 포함하고 외력에 의해 변형될 수 있다. 그리고 중앙에 유입홀(132)이 관통될 수 있다. 일 예로 변형부(131)는 도시된 실시예와 같이 원형의 링 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 다각형 등 다양한 형태로 변형실시될 수 있다. Specifically, the
변형부(131)는 응축수가 유입되는 경우 응축수의 무게 의해 워터트랩 본체(110)와 연결된 상태로 하부로 이동할 수 있고, 이로 인해 변형되면서 유입홀(132)의 크기가 커질 수 있다. 사이즈가 증가된 유입홀(132)을 통해 응축수가 유입될 수 있다. 이 후 응축수의 유입이 완료되면 변형부(131)는 탄성 복원력에 의해 원래 상태로 복원되면서 유입홀(132)의 크기가 작아질 수 있다. 이에 따라 개폐부재(130)가 수용공간(115)을 커버하게 되어, 수용공간(115)에 포집된 응축수가 개폐부재(130)의 상부로 이동하는 것을 방지할 수 있다. When the condensed water flows in, the
커버판(133)은 변형부(131)에 일단부가 연결될 수 있고, 연결부(150)는 커버판(133)이 선회 가능하게 커버판(133)의 타단부를 워터트랩 본체(110)의 내면에 연결할 수 있다. 여기서 커버판(133)은, 응축수의 유입 시에 타단부를 중심으로 하여 수용공간(115)을 향하는 방향으로 선회하게 마련될 수 있다. One end of the
또한 복수의 커버판(133)은, 변형부(131)의 원주 방향을 따라 복수로 마련될 수 있다. In addition, the plurality of
구체적으로 도 3을 참조하면 변형부(131)는 개폐부재(130)의 중앙에 배치될 수 있고 커버판(133)은 변형부(131)의 주변에 배치될 수 있다. 커버판(133)의 일단부는 변형부(131)에 연결되고 타단부는 워터트랩 본체(110)의 내면에 고정될 수 있다. 예를 들어 커버판(133)은 외력에 의해 변형되지 않는 재질로 마련될 수 있고, 이로 인해 개폐부재(130)는 2개 이상의 재질을 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. Specifically, referring to FIG. 3, the
응축수가 유입되어 변형부(131)가 수용공간(115)을 향하는 방향으로 하강하면, 커버판(133)은 워터트랩 본체(110)에 연결된 타단부를 중심으로 선회하여 변형부(131)에 연결된 일측이 변형부(131)와 함께 하강할 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 이때 복수의 커버판(133) 사이가 서로 벌어질 수 있고 이로 인해 응축수가 수용공간(115)으로 더욱 원활하게 유입될 수 있다. When condensed water is introduced and the
그리고 변형부(131)는 중앙에 배치되고 커버판(133)은 이를 둘러싼 주변에 복수로 설치됨으로써 다양한 방향에서 유입되는 응축수가 포집될 수 있다. 예를 들어 변형부(131)가 개폐부재(130)의 어느 일측에 치우쳐서 배치되는 경우 개폐부재(130)의 일측 영역만 탄성 변형되고 복원력을 가지게 마련되므로, 수소차가 경사진 길이나 3차원적으로 기울어진 주행 환경에 놓인 경우 응축수의 무게로 개폐부재(130)의 변형을 유도하지 못하여 원활하게 개방되지 못할 수 있다. 이로 인해 연료전지 스택(20)으로부터 응축수의 배출이 원활하지 못할 수 있다. In addition, the
이에 본 발명의 개폐부재(130)는 변형부(131)를 중앙에 배치하고 커버판(133)을 변형부(131)의 주변에 복수로 마련함으로써 어느 방향에서 응축수가 유입되는 경우에도 개폐부재(130)의 탄성 변형이 원활하게 이루어질 수 있게 마련하였다.Accordingly, the opening/closing
복수의 커버판(133)은, 응축수가 유입된 후 원래 상태로 복원되어 서로 밀착되게 마련될 수 있다. 구체적으로 복수의 커버판(133)은, 변형부(131)의 하강 시에 일측이 함께 하강하면서 복수의 커버판(133) 사이의 간격이 벌어질 수 있다(도 5 참조). 이 후 다시 원 상태로 복원되면 벌어졌던 커버판(133)의 일측이 상승하면서 복수의 커버판(133) 사이의 간격이 좁혀지게 되면서 밀착되어 수용공간(115)의 상부를 커버하게 된다. The plurality of
이에 따라 수용공간(115)의 응축수가 역류하는 것을 방지할 수 있다(도 3 및 도 6 참조). Accordingly, it is possible to prevent the condensed water from flowing backward in the accommodation space 115 (see FIGS. 3 and 6).
한편 연결부(150)는 커버판(133)이 선회 가능하게 커버판(133)의 타단부를 워터트랩 본체(110)의 내면에 연결할 수 있다. Meanwhile, the
예를 들어 연결부(150)는 커버판(133)의 하부의, 커버판(133)과 워터트랩 본체(110)의 내벽이 접하는 부분에 설치될 수 있고, 커버판(133)을 워터트랩 본체(110)의 내벽에 고정함과 동시에 커버판(133)을 선회시킬 수 있다. 즉 커버판(133)은 연결부(150)를 중심으로 선회할 수 있다. 연결부(150)는 복수의 커버판(133)에 각각 구비될 수 있고, 커버판(133)을 선회 가능하게 워터트랩 본체(110)의 내벽에 설치할 수 있다면 다양한 방식이 적용될 수 있다. For example, the
연결부(150)는, 응축수가 유입된 후에 커버판(133)을 복원시키는 복원력을 제공할 수 있다. 예를 들어 연결부(150)는 탄성부재로 마련되어 응축수의 무게로 인해 외력이 작용하여 커버판(133)이 선회할 때는 압축되었다가, 외력이 제거된 경우 복원력에 의해 커버판(133)을 원래 상태로 회전시킬 수 있다. 이와 같이 커버판(133)은 변형부(131) 자체의 탄성 복원력과 연결부(150)의 복원력에 의해 원래 상태로 복원될 수 있다. The
또한 연결부(150)는, 커버판(133)이 수용공간(115)을 향하는 방향의 반대 방향으로 선회하는 것이 제한되게 마련될 수 있다. In addition, the
즉 연결부(150)는, 응축수가 유입되어 수용공간(115)을 향하는 방향으로 외력이 작용하면 커버판(133)이 선회할 수 있게 마련될 수 있다. 반면 원래 상태로 복원된 상태에서, 수용공간(115)에 수용된 응축수나 기타 외력에 의해 수용공간(115)의 반대 방향으로 외력이 작용하는 경우에는 커버판(133)의 회전을 제한하여, 변형부(131)가 상승 및 변형하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 변형부(131)의 상승으로 개폐부재(130)가 개방되어 응축수가 역류하는 것을 방지할 수 있다. That is, the
또한 본 발명은 스토퍼(170)를 더 포함할 수 있다. 스토퍼(170)는 커버판(133)이 수용공간(115)을 향하는 방향의 반대 방향으로 회전하는 것이 제한되게 워터트랩 본체(110)의 내면에 구비될 수 있다. In addition, the present invention may further include a
예를 들어 스토퍼(170)는 워터트랩 본체(110)의 내면에 설치되되, 커버판(133)의 상부 즉 수용공간(115)을 향하는 방향의 반대 방향의 면에 설치될 수 있다. 이에 따라 스토퍼(170)는 커버판(133)이 수용공간(115)의 반대방향 즉, 상방향으로 선회하는 것을 제한할 수 있다. 따라서 스토퍼(170)는 연결부(150)와 함께 변형부(131)의 상승으로 인해 개폐부재(130)가 개방되어 응축수가 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. For example, the
이와 같이 구성된 본 발명에 따르면 탄성 재질로 마련되어 변형 가능하게 구비되고, 응축수가 유입되지 않을 때는 수용공간을 커버하게 마련되는 개폐부재를 포함함으로써, 연료전지 시스템의 사용 환경에 따라 워터트랩 장치가 기울어지거나 워터트랩 본체의 배출이 원활하게 이루어지지 않는 경우에도, 워터트랩 본체 내부의 응축수가 연료전지 스택으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention configured as described above, the water trap device is tilted according to the use environment of the fuel cell system by including an opening and closing member that is provided with an elastic material so as to be deformable, and is provided to cover the accommodation space when condensed water does not flow in. Even when the water trap body is not discharged smoothly, condensed water inside the water trap body can be prevented from flowing back to the fuel cell stack.
따라서 본 발명에 따르면 워터트랩 장치 내부의 응축수의 역류를 방지하여 역류되는 응축수로 인해 연료전지 스택의 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있고, 이로 인해 연료전지 시스템의 성능과 내구성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize the deterioration of the performance of the fuel cell stack due to the reverse flow of condensate by preventing the reverse flow of the condensed water inside the water trap device, thereby providing an effect of improving the performance and durability of the fuel cell system. can do.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다. As described above, specific embodiments of the present invention have been described above, but the spirit and scope of the present invention are not limited to these specific embodiments, and are described in the claims by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Various modifications and variations can be made without changing the gist of the present invention.
10: 연료전지 시스템
20: 연료전지 스택
22: 애노드
24: 캐소드
30: 압축기
32: 공기공급라인
40: 가습기
50: 수소공급부
52: 수소공급라인
100: 워터트랩 장치
110: 워터트랩 본체
111: 입구
113: 출구
115: 수용공간
130: 개폐부재
131: 변형부
132: 유입홀
133: 커버판
150: 연결부
170: 스토퍼10: fuel cell system
20: fuel cell stack
22: anode
24: cathode
30: compressor
32: air supply line
40: humidifier
50: hydrogen supply unit
52: hydrogen supply line
100: water trap device
110: water trap body
111: entrance
113: exit
115: accommodation space
130: opening and closing member
131: deformation portion
132: inlet hole
133: cover plate
150: connection
170: stopper
Claims (8)
상기 연료전지 스택과 연결되어 가스와 응축수가 유입되는 입구와, 유입된 상기 응축수가 수용되는 수용공간을 포함한 워터트랩 본체; 및
상기 워터트랩 본체 내부의, 상기 입구와 상기 수용공간의 사이에 구비되고, 상기 입구를 통해 유입되는 상기 응축수에 의한 탄성 변형에 의해 개방되게 또는 개방 정도가 증가되게 구비되고, 상기 응축수가 유입된 후 복원되어 상기 수용공간의 상부를 커버하게 마련되는 개폐부재를 포함하는, 연료전지용 워터트랩 장치.A water trap device for a fuel cell provided in a recirculation line for recirculating gas discharged from the fuel cell stack to the fuel cell stack,
A water trap body connected to the fuel cell stack and including an inlet through which gas and condensed water are introduced, and an accommodation space in which the introduced condensed water is accommodated; And
It is provided inside the water trap body, between the inlet and the receiving space, and is provided to be opened or to increase the degree of opening by elastic deformation by the condensed water flowing through the inlet, and after the condensed water is introduced A water trap device for a fuel cell comprising an opening and closing member that is restored and provided to cover an upper portion of the accommodation space.
상기 개폐부재는, 상기 워터트랩 본체의 내면에 직접 또는 간접적으로 연결되고 탄성 재질로 마련되며, 상기 응축수가 유입되는 유입홀을 구비하는 변형부를 포함하고,
상기 변형부는, 상기 응축수의 유입 시에 상기 수용공간을 향하는 방향으로 이동하면서 탄성적으로 변형되어 상기 유입홀의 크기를 가변시키고, 상기 응축수가 유입된 후에 탄성력에 의해 원래 형태로 복원되는, 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 1,
The opening/closing member includes a deformable part directly or indirectly connected to the inner surface of the water trap body, provided with an elastic material, and having an inlet hole through which the condensed water flows,
The deformable part is elastically deformed while moving in a direction toward the receiving space when the condensed water is introduced to change the size of the inlet hole, and the water for a fuel cell is restored to its original shape by an elastic force after the condensed water is introduced. Trap device.
상기 개폐부재는,
상기 변형부에 일단부가 연결되는 커버판; 및
상기 커버판이 선회 가능하게 상기 커버판의 타단부를 상기 워터트랩 본체의 내면에 연결하는 연결부를 포함하고,
상기 커버판은, 상기 응축수의 유입 시에 상기 타단부를 중심으로 상기 수용공간을 향하는 방향으로 선회하게 마련되는, 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 2,
The opening and closing member,
A cover plate having one end connected to the deformable part; And
And a connection portion connecting the other end of the cover plate to the inner surface of the water trap body so that the cover plate is rotatable,
The cover plate is provided to rotate in a direction toward the receiving space around the other end when the condensed water is introduced.
복수의 상기 커버판은, 상기 변형부의 원주 방향을 따라 복수로 마련되는 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 3,
A water trap device for a fuel cell, wherein a plurality of the cover plates are provided in a plurality along the circumferential direction of the deformable part.
상기 연결부는, 상기 응축수가 유입된 후에 상기 커버판을 복원시키는 복원력을 제공하는, 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 3,
The connecting portion provides a restoring force for restoring the cover plate after the condensed water is introduced into the water trap device for a fuel cell.
상기 연결부는, 상기 커버판이 상기 수용공간을 향하는 방향의 반대 방향으로 선회하는 것이 제한되게 마련되는 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 3,
The connection part is a water trap device for a fuel cell provided to limit the rotation of the cover plate in a direction opposite to the direction toward the receiving space.
복수의 상기 커버판은, 상기 응축수가 유입된 후 원래 상태로 복원되어 서로 밀착되게 마련되는, 연료전지용 워터트랩 장치.The method of claim 3,
A water trap device for a fuel cell, wherein the plurality of cover plates are restored to their original state after the condensed water is introduced to be in close contact with each other.
상기 커버판이 상기 수용공간을 향하는 방향의 반대 방향으로 회전하는 것이 제한되게 상기 워터트랩 본체의 내면에 구비되는 스토퍼를 더 포함하는, 연료전지용 워터트랩 장치.
The method of claim 3,
A water trap device for a fuel cell, further comprising a stopper provided on an inner surface of the water trap body to limit rotation of the cover plate in a direction opposite to the direction toward the accommodation space.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190149942A KR20210061885A (en) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Water trap apparatus for fuel cell |
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---|---|---|---|---|
CN117638183A (en) * | 2024-01-25 | 2024-03-01 | 河南工学院 | Fuel cell packaging structure |
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2019
- 2019-11-20 KR KR1020190149942A patent/KR20210061885A/en unknown
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