KR20220153310A - Apparatus for atomizing exhaust water of Hydrogen vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a discharge water atomization apparatus for a hydrogen vehicle. The discharge water atomization apparatus includes: a water tank having a discharge water storage space therein; a silencer having a noise reduction function; a first exhaust pipe transferring discharge water and discharge air discharged from a hydrogen fuel cell to the water tank; a second exhaust pipe transferring the discharge air introduced into the water tank to the silencer; a third exhaust pipe discharging the discharge air introduced into the silencer to the outside; an atomization nozzle mounted at the rear end of the third exhaust pipe; and a water pump compressing the discharge water stored in the water tank with high pressure and supplying the discharge water to the atomization nozzle through a high-pressure water supply pipe. In accordance with the present invention, the discharge water atomization apparatus, even when a large amount of discharge water is generated for a short time, can atomize all of the generated discharge water, thereby preventing road freezing, and can collect and atomize even moisture generated from the silencer, thereby improving the performance and durability of the silencer.

Description

수소자동차용 배출수 무화장치 {Apparatus for atomizing exhaust water of Hydrogen vehicle}Exhaust water atomization device for hydrogen vehicles {Apparatus for atomizing exhaust water of Hydrogen vehicle}

본 발명은 수소자동차의 수소연료전지에서 발생된 배출수를 무화시켜 배출함으로써 도로 결빙을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 수소연료전지에서 발생된 배출수를 배기파이프의 후단에 설치된 무화노즐로 공급함으로써 배출수가 무화되도록 하는 수소자동차용 배출수 무화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for preventing road icing by atomizing and discharging discharged water generated from a hydrogen fuel cell of a hydrogen vehicle, and more particularly, by discharging discharged water generated from a hydrogen fuel cell into an atomizing nozzle installed at the rear end of an exhaust pipe. It relates to an exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle that atomizes exhaust water by supplying the exhaust water.

일반적으로 현대인은 매일 에너지 관련 오일가격 동향에 대하여 신경을 쓰고 있다. 수요량에 비해 생산량이 현저히 줄어든 석유 에너지는 심각한 기후온난화와 같은 자연환경 문제를 일으킬 뿐 아니라 매장량이 유한하기 때문에, 인류는 이에 대응하기 위한 대체에너지 개발 연구를 활발히 진행하고 있다. 그 중 수소에너지를 사용하는 수소연료전지는 현재의 내연기관에 비하여 열효율이 높을 뿐 아니라 생성물 또한 청정하여 환경 친화적인 우수한 대체에너지로 각광받고 있다. In general, modern people pay attention to energy-related oil price trends every day. Petroleum energy, whose production is significantly reduced compared to demand, not only causes natural environmental problems such as serious climate warming, but also has limited reserves, so mankind is actively conducting research on the development of alternative energy to cope with it. Among them, a hydrogen fuel cell using hydrogen energy has not only higher thermal efficiency than current internal combustion engines, but also a cleaner product, so it is in the spotlight as an excellent and environmentally friendly alternative energy.

수소연료전지는 공기 중의 산소와 연료인 수소를 공급받아 물을 생성하면서 전기를 발생시키는 장치로서, 고순도의 수소가 수소 저장탱크로부터 연료전지의 연료극(anode)으로 공급되고, 공기 블로워와 같은 공기 공급 장치를 이용하여 대기 중의 공기가 연료전지의 공기극(cathode)으로 공급된다.A hydrogen fuel cell is a device that generates electricity while generating water by receiving oxygen in the air and hydrogen as a fuel. Air from the atmosphere is supplied to the cathode of the fuel cell by means of a device.

수소연료전지로 공급된 수소가 연료극(anode)의 촉매에서 수소이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 고분자 전해질막을 통해 공기극(cathode)으로 넘어가게 되며, 이때 공기극으로 공급되는 공기 중의 산소가 외부 도선을 타고 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기 에너지를 발생시킨다.Hydrogen supplied to the hydrogen fuel cell is separated into hydrogen ions and electrons at the catalyst of the anode, and the separated hydrogen ions pass to the cathode through the polymer electrolyte membrane. It combines with the electrons that came along the external wire to create water and generate electrical energy.

이때, 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질막을 통과해 전해질막 반대편의 수소연료전지에 공급된 공기 중의 산소와 반응하여 물을 생성하게 된다. 이와 같이 생성된 물은 수소자동차의 유일한 배출수로 다른 물질들과 함께 대기 중으로 배출되는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 수소자동차용 배출수 배출구조에 대하여 상세히 설명한다.At this time, hydrogen ions separated from hydrogen pass through the electrolyte membrane and react with oxygen in the air supplied to the hydrogen fuel cell on the opposite side of the electrolyte membrane to generate water. The water produced in this way is discharged into the atmosphere together with other materials as the only discharge water of a hydrogen vehicle. Hereinafter, a conventional discharge water discharge structure for a hydrogen vehicle will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 수소자동차용 배출수 배출구조를 도시하는 개략도이고, 도 2는 종래의 수소자동차에 적용되는 소음기의 단면도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional discharge water discharge structure for a hydrogen vehicle, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a silencer applied to a conventional hydrogen vehicle.

수소자동차의 수소연료전지(10)에서 발생된 물(이하에서는 "배출수"라 한다)이 반응하고 남은 공기(이하에서는 "배출공기"라 한다)와 함께 외부로 배출될 수 있도록, 상기 수소연료전지(10)의 후단에는 배기파이프(20)가 구비된다.The hydrogen fuel cell reacts with water generated from the hydrogen fuel cell 10 of the hydrogen vehicle (hereinafter referred to as “emission water”) and discharges the remaining air (hereinafter referred to as “exhaust air”) to the outside. An exhaust pipe 20 is provided at the rear end of (10).

수소연료전지(10)에서 생성된 배출수는 주행 중 도로상에 그대로 배출하도록 구성되는바, 외기 온도가 영하인 경우 상기 배출수가 노면 상에서 얼어 도로결빙을 유발한다는 문제점이 있다.The discharged water generated from the hydrogen fuel cell 10 is configured to be discharged onto the road as it is while driving. When the outside temperature is below freezing, the discharged water freezes on the road surface and causes road icing.

도로상으로 배출되는 배출수의 양을 줄이기 위하여 수소연료전지에서 발생되는 배출수 일부를 실내가습용으로 재활용하는 실내 가습장치(대한민국 공개실용신안 제20-2017-0002002호)가 제안된 바 있으나, 배출수가 다량 발생되는 경우에는 이와 같은 수소자동차용 실내 가습장치를 이용하더라도 수소연료장치에서 발생되는 모든 배출수를 실내가습용으로 재활용할 수는 없다는 문제점이 있다.In order to reduce the amount of discharged water discharged onto the road, an indoor humidifier that recycles some of the discharged water generated from the hydrogen fuel cell for indoor humidification has been proposed (Korean Utility Model Publication No. 20-2017-0002002). When a large amount is generated, there is a problem in that all discharged water generated from the hydrogen fuel device cannot be recycled for indoor humidification even if such an indoor humidifier for a hydrogen vehicle is used.

또한, 배출수 및 배출공기를 배출시키기 위해서는 터보 머신인 공기 블로워가 고속으로 회전되어야 하는데, 이와 같은 과정에서는 소음이 심하게 발생하는바, 상기 배기파이프(20)의 후단측에는 소음기(30)가 설치된다.In addition, in order to discharge discharged water and discharged air, an air blower, which is a turbo machine, must be rotated at high speed. In this process, severe noise is generated, so a silencer 30 is installed at the rear end of the exhaust pipe 20.

종래의 수소연료전지용 소음기(30)의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 배기파이프(20)와 연통되는 인너파이프(31)와, 상기 인너파이프(31)를 이중관 구조로 둘러싸는 아웃터쉘(35)과, 상기 인너파이프(31)와 아웃터쉘(35) 사이에 충전되는 유리섬유(36)로 구성된다. 상기 인너파이프(31)에는 다수의 구멍(32)이 천공되어 상기 유리섬유(36)로 배기가스 및 소음이 전달될 수 있도록 되어 있다. As shown in FIG. 1, the structure of the conventional silencer 30 for a hydrogen fuel cell includes an inner pipe 31 communicating with the exhaust pipe 20, and an outer shell surrounding the inner pipe 31 in a double pipe structure ( 35) and glass fibers 36 filled between the inner pipe 31 and the outer shell 35. A plurality of holes 32 are bored in the inner pipe 31 so that exhaust gas and noise can be transmitted to the glass fiber 36 .

상기 유리섬유(36)에서는 내부에 다량의 불균일한 공간이 구비되어 있으므로, 이 공간에 상기 배출공기의 고주파 압력파가 전달되면, 상기 다량의 불균일한 공간에서 주파수 손실이 발생하여 소음이 없어지게 되는 것이다.Since the glass fiber 36 has a large amount of non-uniform space inside, when the high-frequency pressure wave of the exhaust air is transmitted to this space, frequency loss occurs in the large amount of non-uniform space and noise is eliminated. will be.

그런데, 상기와 같이 구성되는 종래의 소음기는 주변 온도가 낮은 상태에서 상기 인너파이프(31) 내부를 따라 배출공기가 흐를 때 배출공기 중에 포함된 수분이 상기 소음기(30) 내에서 응축하게 되고, 이와 같이 생성된 응축수는 상기 유리섬유(36)를 젖게 하여 상기한 바와 같은 흡음효과가 저하된다는 문제점이 있다.However, in the conventional silencer configured as described above, when the exhaust air flows along the inside of the inner pipe 31 in a low ambient temperature state, the moisture contained in the exhaust air is condensed in the silencer 30, and this There is a problem that the condensed water produced as such wets the glass fibers 36 and the sound absorption effect as described above is lowered.

특히, 상기와 같이 응축수에 의해 유리섬유(36)의 많은 부분이 젖게 되면, 소음기(30)의 내부 용적이 설계값으로부터 벗어나게 되어 소음기(30)의 역할을 제대로 기대할 수 없게 되고, 응축수가 소음기(30) 내에 장시간 존재하게 되면 부식이 발생하는 등 소음기(30)의 내구성을 크게 저하시킨다는 문제점도 있다.In particular, when a large portion of the glass fiber 36 is wetted by condensate as described above, the internal volume of the silencer 30 deviates from the design value, so that the role of the silencer 30 cannot be properly expected, and the condensate water silencer ( 30), there is also a problem that the durability of the silencer 30 is greatly reduced, such as corrosion occurs when it is present in the silencer 30 for a long time.

KR 10-1405183 B1KR 10-1405183 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 짧은 시간에 다량의 배출수가 발생되더라도 생성된 배출수를 모두 무화시킴으로써 도로 결빙을 방지할 수 있고, 소음기에서 발생되는 수분도 회수하여 무화시킴으로써 소음기의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 수소자동차용 배출수 무화장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, even if a large amount of discharged water is generated in a short time, it is possible to prevent road icing by atomizing all the discharged water generated, and to collect and atomize the moisture generated in the silencer to reduce the silencer. It is an object of the present invention to provide an exhaust water atomization device for hydrogen vehicles capable of improving performance and durability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는, 배출수 저장공간을 내부에 구비하는 수조; 소음저감 기능을 구비하는 소음기; 수소연료전지에서 배출되는 배출수 및 배출공기를 상기 수조로 전달하는 제1 배기파이프; 상기 수조로 유입된 배출공기를 상기 소음기로 전달하는 제2 배기파이프; 상기 소음기로 유입된 배출공기를 외부로 배출시키는 제3 배기파이프; 상기 제3 배기파이프 후단에 장착되는 무화노즐; 상기 수조에 저장된 배출수를 고압으로 압축시켜 고압수 공급관을 통해 상기 무화노즐로 공급하는 워터펌프;를 포함하여 구성된다.An exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a water tank having an exhaust water storage space therein; A silencer having a noise reduction function; a first exhaust pipe for transferring exhaust water and exhaust air discharged from the hydrogen fuel cell to the water tank; a second exhaust pipe for transferring exhaust air introduced into the water tank to the silencer; a third exhaust pipe for discharging the exhaust air introduced into the silencer to the outside; an atomization nozzle mounted at a rear end of the third exhaust pipe; It is configured to include; a water pump for compressing the drained water stored in the water tank to a high pressure and supplying it to the atomizing nozzle through a high-pressure water supply pipe.

상기 수조의 바닥에는 열선이 내장된다.A heating wire is built into the bottom of the water tank.

상기 소음기의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조로 회송시키는 회수관을 더 포함한다.A recovery pipe for returning the condensed water that has fallen to the bottom of the silencer to the water tank is further included.

상기 소음기는, 내부공간을 구비하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 채워지는 유리섬유를 구비한다.The silencer includes a housing having an inner space and glass fibers filled inside the housing.

상기 제2 배기파이프는 후단이 상기 소음기의 후방측 내벽에 인접하도록 장착되고, 상기 제3 배기파이프는 선단이 상기 소음기의 전방측 내벽에 인접하도록 장착된다.The second exhaust pipe is mounted so that its rear end is adjacent to the rear inner wall of the silencer, and the third exhaust pipe is mounted so that its front end is adjacent to the front inner wall of the silencer.

상기 제3 배기파이프는 상기 제2 배기파이프의 상측에 위치된다.The third exhaust pipe is positioned above the second exhaust pipe.

상기 제3 배기파이프의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조로 회송시키는 보조회수관을 더 포함한다.An auxiliary recovery pipe for returning the condensed water that has fallen to the bottom of the third exhaust pipe to the water tank may be further included.

상기 제3 배기파이프의 출구측 바닥에는 응축수가 모아지는 오목부가 형성되고, 상기 보조회수관은 상기 오목부의 바닥에 연결된다.A concave portion for collecting condensed water is formed at the bottom of the outlet side of the third exhaust pipe, and the auxiliary recovery pipe is connected to the bottom of the condensed portion.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치를 이용하면, 짧은 시간에 다량의 배출수가 발생되더라도 생성된 배출수를 모두 무화시킴으로써 도로 결빙을 방지할 수 있고, 소음기에서 발생되는 수분도 회수하여 무화시킴으로써 소음기의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.If the exhaust water atomization device for hydrogen vehicles according to the present invention is used, even if a large amount of exhaust water is generated in a short time, road freezing can be prevented by atomizing all the exhaust water generated, and the moisture generated in the silencer is also recovered and atomized, thereby reducing the noise of the silencer. It has the advantage of improving performance and durability.

도 1은 종래의 수소자동차용 배출수 배출구조를 도시하는 개략도이다.
도 2는 종래의 수소자동차에 적용되는 소음기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 수조의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 소음기의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 제3 배기파이프의 부분 단면도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional discharge water discharge structure for a hydrogen vehicle.
2 is a cross-sectional view of a silencer applied to a conventional hydrogen vehicle.
3 is a schematic diagram of an exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.
4 is a partial cross-sectional view of a water tank included in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of a silencer included in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.
6 is a partial cross-sectional view of a third exhaust pipe included in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of an exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치의 개략도이다.3 is a schematic diagram of an exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 수소연료전지(100)에서 발생되어 외부로 배출되는 배출수가 액상으로 방출되지 아니하도록, 상기 배출수를 무화시켜 방출하도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이있다.The biggest feature of the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention is that it is configured to atomize and discharge the exhaust water generated from the hydrogen fuel cell 100 and discharged to the outside so that the exhaust water is not discharged in the form of a liquid.

즉, 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는, 배출수 저장공간을 내부에 구비하는 수조(300)와, 소음저감 기능을 구비하는 소음기(400)와, 수소연료전지(100)에서 배출되는 배출수 및 배출공기를 상기 수조(300)로 전달하는 제1 배기파이프(210)와, 상기 수조(300)로 유입된 배출공기를 상기 소음기(400)로 전달하는 제2 배기파이프(220)와, 상기 소음기(400)로 유입된 배출공기를 외부로 배출시키는 제3 배기파이프(230)와, 상기 제3 배기파이프(230) 후단에 장착되는 무화노즐(500)과, 상기 수조(300)에 저장된 배출수를 고압으로 압축시켜 고압수 공급관(610)을 통해 상기 무화노즐(500)로 공급하는 워터펌프(600)를 포함하여 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.That is, the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention includes a water tank 300 having an exhaust water storage space therein, a silencer 400 having a noise reduction function, and exhaust water discharged from a hydrogen fuel cell 100. and a first exhaust pipe 210 for delivering exhaust air to the water tank 300 and a second exhaust pipe 220 for transferring the exhaust air introduced into the water tank 300 to the silencer 400; A third exhaust pipe 230 for discharging the exhaust air introduced into the silencer 400 to the outside, an atomization nozzle 500 mounted on the rear end of the third exhaust pipe 230, and discharged water stored in the water tank 300 It has a structural feature in that it is configured to include a water pump 600 that compresses to high pressure and supplies it to the atomization nozzle 500 through the high-pressure water supply pipe 610.

수소연료전지(100)에서 발생되는 배출수와 배출공기는 제1 배기파이프(210)를 통해 수조(300)로 유입되는데, 이때 상기 제1 배기파이프(210)의 후단(본 실시예에서는 하측 끝단)과 제2 배기파이프(220)의 선단(본 실시예에서는 우측 끝단)은 수조(300)의 내벽 중 상측 부위를 관통하도록 장착되므로, 수조(300) 내부로 유입된 배출수는 수조(300)의 바닥으로 떨어져 모이게 되고 수조(300) 내부로 유입된 배출공기만이 제2 배기파이프(220)를 통해 소음기(400)로 전달된다.Exhaust water and exhaust air generated from the hydrogen fuel cell 100 are introduced into the water tank 300 through the first exhaust pipe 210, and at this time, the rear end (lower end in this embodiment) of the first exhaust pipe 210 and the front end (right end in this embodiment) of the second exhaust pipe 220 is mounted to pass through the upper part of the inner wall of the water tank 300, so that the discharged water flowing into the water tank 300 is discharged from the bottom of the water tank 300 and only the exhaust air introduced into the water tank 300 is delivered to the silencer 400 through the second exhaust pipe 220.

소음기(400)로 전달된 배출공기는 소음기(400)를 지나는 동안 일정 수준 소음이 감소된 후 제3 배기파이프(230)를 통해 외부로 방출되고, 수조(300)의 바닥에 모아진 배출수는 워터펌프(600)에 의해 고압으로 압축된 후 고압수 공급관(610)을 통해 무화노즐(500)로 공급되어 무화 상태로 외부로 방출된다.The exhaust air delivered to the silencer 400 is released to the outside through the third exhaust pipe 230 after the noise is reduced to a certain level while passing through the silencer 400, and the discharged water collected at the bottom of the water tank 300 is pumped to the water pump. After being compressed to a high pressure by 600, it is supplied to the atomization nozzle 500 through the high-pressure water supply pipe 610 and discharged to the outside in an atomized state.

이와 같이 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치를 이용하면, 수소연료전지(100)에서 발생되는 배출수가 모두 무화노즐(500)을 통해 무화되어 방출되는바, 노면으로 액상의 배출수가 떨어져 노면 결빙을 발생시키지 아니하게 된다는 장점이 있다.In this way, when the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention is used, all the exhaust water generated from the hydrogen fuel cell 100 is atomized and released through the atomization nozzle 500, and the liquid exhaust water falls to the road surface and freezes the road surface. It has the advantage that it does not generate.

이때, 상기 무화노즐(500)은 단위시간 당 배출수를 무화시킬 수 있는 양에 한계가 있으므로, 많은 양의 배출수가 한 번에 무화노즐(500)로 공급되면 배출수 중 일부가 무화되지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치를 이용하면, 수소연료전지(100)에서 발생되는 배출수가 곧바로 무화노즐(500)로 공급되는 것이 아니라 수조(300) 내에서 1차적으로 저장되어 있다가 사전에 설정된 양만큼씩 무화노즐(500)로 공급되므로, 배출수가 모두 무화될 수 있다는 장점이 있다. 즉, 상기 수소연료전지(100)에서 짧은 시간에 다량의 배출수가 발생하더라도 상기 배출수가 무화되지 못하고 액상으로 방출되는 현상을 방지할 수 있게 된다는 장점이 있다.At this time, since the atomizing nozzle 500 has a limit on the amount that can atomize the discharged water per unit time, if a large amount of discharged water is supplied to the atomizing nozzle 500 at once, some of the discharged water may not be atomized. It can be. However, when the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention is used, the exhaust water generated from the hydrogen fuel cell 100 is not directly supplied to the atomization nozzle 500, but is primarily stored in the water tank 300 and then Since it is supplied to the atomizing nozzle 500 by a preset amount, there is an advantage that all discharged water can be atomized. That is, even if a large amount of discharged water is generated in the hydrogen fuel cell 100 in a short time, there is an advantage in that it is possible to prevent a phenomenon in which the discharged water is not atomized and discharged in the liquid phase.

도 4는 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 수조(300)의 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view of the water tank 300 included in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 수소연료전지(100)에서 발생된 배출수가 수조(300)에서 1차적으로 모아지는데, 외기 온도가 영하인 경우에는 상기 수조(300) 내의 배출수가 결빙되는 현상이 발생될 수 있다.In the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention, the exhaust water generated from the hydrogen fuel cell 100 is primarily collected in the water tank 300, and when the outside temperature is below zero, the exhaust water in the water tank 300 is frozen phenomena can occur.

이와 같이 배출수가 얼게 되면 무화노즐(500)로 배출수를 공급할 수 없게 될 뿐만 아니라, 배출수가 어는 과정에서 팽창함에 따라 상기 수조(300)가 파손될 우려도 있다.In this way, when the discharged water is frozen, it is not possible to supply the discharged water to the atomizing nozzle 500, and the water tank 300 may be damaged as the discharged water expands during the freezing process.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 상기 언급한 바와 같이 배출수가 얼지 아니하도록, 상기 수조(300)에 열선(310)이 내장될 수 있다. 이와 같이 수조(300)에 열선(310)이 내장되면, 외기 온도가 영하로 떨어졌을 때 상기 열선(310)이 작동되도록 하여 수조(300) 내의 배출수가 얼지 아니하도록 할 수 있으므로, 배출수를 정상적으로 무화시켜 방출시킬 수 있을 뿐만 아니라 수조(300)의 파손도 방지할 수 있게 된다.As mentioned above, in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention, a hot wire 310 may be embedded in the water tank 300 so that the exhaust water does not freeze. In this way, if the heating wire 310 is built into the water tank 300, the heating wire 310 can be operated when the outside temperature drops below freezing so that the discharged water in the water tank 300 does not freeze, so that the discharged water is normally atomized. Not only can it be released, but also it is possible to prevent damage to the water tank (300).

이때, 상기 열선(310)은 수조(300)의 어느 부위에도 설치될 수 있으나, 배출수를 보다 쉽게 가열할 수 있도록 배출수가 모이는 부위 즉, 바닥에 설치됨이 바람직하다. 또한 상기 열선(310)은 수조(300) 내의 배출수에 열을 전달할 수 있다면 본 실시예에 도시된 구조 이외에 어떠한 구조로도 대체될 수 있다.At this time, the heating wire 310 may be installed at any part of the water tank 300, but it is preferable to be installed at a part where the drained water gathers, that is, on the floor so that the drained water can be more easily heated. In addition, the hot wire 310 may be replaced with any structure other than the structure shown in the present embodiment as long as it can transfer heat to the drained water in the water tank 300.

도 5는 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 소음기(400)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a silencer 400 included in the discharge water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.

일반적으로 연료전지용 소음기(400)는 도 5에 도시된 바와 같이, 내부공간을 구비하는 하우징(410)과, 상기 하우징(410) 내부에 채워지는 유리섬유(420)로 구성된다.In general, as shown in FIG. 5 , a silencer 400 for a fuel cell is composed of a housing 410 having an inner space and glass fibers 420 filled in the housing 410 .

이때, 주변 온도가 낮은 상태에서 배출공기가 제2 배기파이프(220)를 따라 소음기(400)로 유입되면 배출공기 중에 포함된 수분이 상기 소음기(400) 내에서 응축수로 변환되어 상기 유리섬유(420)를 젖게 할 수 있다. 이와 같이 유리섬유(420)가 배출수에 젖으면 흡음효과가 저하될 뿐만 아니라, 하우징(410)에 장시간 배출수가 고여 있는 경우 상기 하우징(410)이 손상될 우려도 있다.At this time, when the exhaust air flows into the muffler 400 along the second exhaust pipe 220 in a low ambient temperature state, the moisture contained in the exhaust air is converted into condensate in the muffler 400 and the glass fiber 420 ) can be wetted. In this way, when the glass fibers 420 get wet in the discharged water, not only the sound absorption effect is reduced, but also the housing 410 may be damaged if the discharged water is accumulated in the housing 410 for a long time.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 소음기(400)의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조(300)로 회송시키는 회수관(240)을 추가로 구비할 수 있다.In order to solve this problem, the exhaust water atomization device for hydrogen vehicles according to the present invention may further include a recovery pipe 240 for returning the condensed water that has fallen to the bottom of the silencer 400 to the water tank 300. .

이때 상기 회수관(240)은 입구측(본 실시예에서는 좌측)이 소음기(400)의 바닥면에 연통되도록 결합되고, 출구측(본 실시예에서는 우측)이 수조(300)에 연통되도록 결합된다. 따라서 상기 소음기(400) 내부에서 응축되어 소음기(400) 바닥으로 떨어지는 응축수는 상기 회수관(240)을 통해 수조(300)로 회송된 후, 워터펌프(600)에 의해 무화노즐(500)로 공급되어 무화된다.At this time, the return pipe 240 is coupled so that the inlet side (left side in this embodiment) communicates with the bottom surface of the silencer 400, and the outlet side (right side in this embodiment) is coupled so that it communicates with the water tank 300. . Therefore, the condensed water that is condensed inside the silencer 400 and falls to the bottom of the silencer 400 is returned to the water tank 300 through the recovery pipe 240 and then supplied to the atomizing nozzle 500 by the water pump 600. It becomes atomized.

한편, 제2 배기파이프(220)를 통해 소음기(400) 내부로 전달된 배출공기는 제3 배기파이프(230)로 유입되기 이전에 되도록 많은 양의 유리섬유(420)와 접촉되어야 소음이 효과적으로 저감될 수 있다. 따라서 상기 소음기(400)의 길이를 길게 할수록 배출공기의 소음저감 효과가 향상되는데, 다른 부품들과의 간섭 문제로 인해 상기 소음기(400)의 길이를 연장시키는데에는 한계가 있다. 따라서 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 소음기(400)의 길이를 크게 증가시키지 아니하더라도 배출공기의 소음저감효율을 높일 수 있도록, 상기 소음기(400) 내부의 배출공기 유동경로를 지그재그 패턴으로 구성할 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 배기파이프(220)는 후단(본 실시예에서는 좌측단)이 상기 소음기(400)의 후방측 내벽(본 실시예에서는 좌측 내벽)에 인접하도록 장착되고, 상기 제3 배기파이프(230)는 선단(본 실시예에서는 우측단)이 상기 소음기(400)의 전방측 내벽(본 실시예에서는 우측 내벽)에 인접하도록 장착될 수 있다.On the other hand, the exhaust air delivered to the inside of the silencer 400 through the second exhaust pipe 220 must come into contact with as much glass fiber 420 as possible before being introduced into the third exhaust pipe 230 to effectively reduce noise. It can be. Therefore, as the length of the silencer 400 increases, the noise reduction effect of the exhaust air improves, but there is a limit to extending the length of the silencer 400 due to interference with other parts. Therefore, in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention, the exhaust air flow path inside the silencer 400 is formed in a zigzag pattern so as to increase the noise reduction efficiency of the exhaust air even if the length of the silencer 400 is not greatly increased. can be configured. For example, as shown in FIG. 5, the rear end (left end in this embodiment) of the second exhaust pipe 220 is adjacent to the rear inner wall (left inner wall in this embodiment) of the silencer 400. The third exhaust pipe 230 may be mounted so that its front end (right end in this embodiment) is adjacent to the front inner wall (right inner wall in this embodiment) of the silencer 400.

이와 같이 제2 배기파이프(220)와 제3 배기파이프(230)가 상호 평행하도록 겹쳐지게 배열되면, 소음기(400)로 전달된 배출공기는 실선화살표 방향을 따라 지그재그 패턴으로 유동하게 되는바, 유리섬유(420)와의 접촉시간을 최대한 길게 확보할 수 있고 이에 따라 소음저감 효과가 향상된다는 장점이 있다.In this way, when the second exhaust pipe 220 and the third exhaust pipe 230 are overlapped in parallel with each other, the exhaust air delivered to the silencer 400 flows in a zigzag pattern along the direction of the solid line arrow. There is an advantage in that the contact time with the fiber 420 can be secured as long as possible, and thus the noise reduction effect is improved.

한편, 제2 배기파이프(220)를 통해 공급되는 배출공기에는 수분이 포함되어 있는데, 상기 배출공기에 포함되어 있던 수분 중 일부는 제2 배기파이프(220) 내부에서 응축되어 도 5의 점선 화살표 방향으로 아래로 떨어져 회수관(240)을 통해 수조(300)로 회송된다. 이때, 제2 배기파이프(220)가 제3 배기파이프(230)의 상측에 위치되면 상기 제2 배기파이프(220)에서 인출된 응축수가 제3 배기파이프(230)로 유입될 우려가 있다.Meanwhile, the discharge air supplied through the second exhaust pipe 220 contains moisture. Some of the moisture contained in the discharge air is condensed inside the second exhaust pipe 220 in the direction indicated by the dotted line arrow in FIG. 5 . It falls down and is returned to the water tank 300 through the recovery pipe 240. At this time, if the second exhaust pipe 220 is located above the third exhaust pipe 230, condensate drawn from the second exhaust pipe 220 may flow into the third exhaust pipe 230.

따라서 상기 제3 배기파이프(230)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 상기 제2 배기파이프(220)의 상측에 위치됨이 바람직하다.Therefore, the third exhaust pipe 230 is preferably positioned above the second exhaust pipe 220 as shown in this embodiment.

도 6은 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치에 포함되는 제3 배기파이프(230)의 부분 단면도이다.6 is a partial cross-sectional view of the third exhaust pipe 230 included in the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention.

배출공기에 포함되어 있던 수분 중 제2 배기파이프(220)나 소음기(400)를 통과하는 동안 응축되는 수분은 상기 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 회수관(240)을 통해 수조(300)로 회송되지만, 제3 배기파이프(230)를 통과하는 동안 응축되는 수분은 배출공기의 유동압력에 밀려 그대로 외부로 방출될 우려가 있다. 이와 같이 응축수가 액체 상태로 방출되는 경우에 있어서도 도로의 결빙을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.Among the moisture contained in the exhaust air, the moisture condensed while passing through the second exhaust pipe 220 or the silencer 400 is returned to the water tank 300 through the recovery pipe 240 as described with reference to FIG. 5 . However, moisture condensed while passing through the third exhaust pipe 230 may be discharged to the outside as it is pushed by the flow pressure of the exhaust air. As such, there is a problem in that even when the condensate is discharged in a liquid state, it may cause icing of the road.

본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 제3 배기파이프(230) 내에서 응축된 응축수가 외부로 방출되지 아니하고 수조(300)로 회송될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 수소자동차용 배출수 무화장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 배기파이프(230)의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조(300)로 회송시키는 보조회수관(250)을 추가로 구비할 수 있다.The exhaust water atomizer for hydrogen vehicles according to the present invention can be configured so that the condensed water condensed in the third exhaust pipe 230 can be returned to the water tank 300 without being discharged to the outside to solve the above problems. have. That is, as shown in FIG. 6, the exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle according to the present invention adds an auxiliary recovery pipe 250 for returning condensate that has fallen on the bottom of the third exhaust pipe 230 to the water tank 300. can be provided with

상기 보조회수관(250)은 길이방향 일측이 제3 배기파이프(230)의 바닥면과 연통되도록 결합되고 길이방향 타측이 수조(300)와 연통되도록 결합되므로, 상기 제3 배기파이프(230) 내에서 응축되어 아래로 떨어지는 응축수는 보조회수관(250)으로 유입된 후 수조(300)로 회송된다.Since one side of the auxiliary recovery pipe 250 in the longitudinal direction is coupled to communicate with the bottom surface of the third exhaust pipe 230 and the other side in the longitudinal direction is coupled to communicate with the water tank 300, the third exhaust pipe 230 The condensed water that is condensed and falls downward is introduced into the auxiliary recovery pipe 250 and then returned to the water tank 300.

한편, 제3 배기파이프(230)의 바닥에 떨어진 응축수는 배출공기의 유동압에 의해 출구측으로 밀려가게 되는데, 상기 보조회수관(250)의 입구 크기가 매우 작은 경우에는 상기 응축수가 보조회수관(250)으로 원활하게 유입되지 못할 우려가 있다.On the other hand, the condensed water that has fallen to the bottom of the third exhaust pipe 230 is pushed toward the outlet side by the fluid pressure of the discharged air. 250) may not flow smoothly.

따라서 상기 제3 배기파이프(230)의 출구측 바닥에는 응축수가 모아지는 오목부(232)가 형성되고, 상기 보조회수관(250)은 상기 오목부(232)의 바닥에 연결됨이 바람직하다. 상기 오목부(232)는 제3 배기파이프(230)의 바닥면 중 넓은 면적에 걸쳐 형성되므로, 상기 제3 배기파이프(230)의 바닥면을 타고 유동하던 응축수는 모두 상기 오목부(232)에 포집된 후 보조회수관(250)을 통해 수조(300)로 회송될 수 있게 된다.Therefore, it is preferable that a concave portion 232 for collecting condensed water is formed at the bottom of the outlet side of the third exhaust pipe 230, and the auxiliary recovery pipe 250 is connected to the bottom of the concave portion 232. Since the concave portion 232 is formed over a large area of the bottom surface of the third exhaust pipe 230, all the condensed water flowing along the bottom surface of the third exhaust pipe 230 flows into the concave portion 232. After being collected, it can be returned to the water tank 300 through the auxiliary collection pipe 250.

이때, 상기 오목부(232)의 크기가 클수록 응축수 포집효율이 높아지지만 상기 오목부(232)의 크기를 과도하게 크게 형성하면 배출공기의 유동성이 저해될 수 있는바, 상기 오목부(232)의 형상 및 크기는 제3 배기파이프(230) 및 보조회수관(250)의 규격, 배출공기의 속도 및 압력 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택되어야 할 것이다.At this time, as the size of the concave portion 232 increases, the condensate collection efficiency increases, but if the size of the concave portion 232 is excessively large, the fluidity of the discharged air may be hindered. The shape and size should be appropriately selected according to various conditions, such as the specifications of the third exhaust pipe 230 and the auxiliary recovery pipe 250, the speed and pressure of the exhaust air, and the like.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 : 수소연료전지 210 : 제1 배기파이프
220 : 제2 배기파이프 230 : 제3 배기파이프
232 : 오목부 240 : 회수관
250 : 보조회수관 300 : 수조
310 : 열선 400 : 소음기
410 : 하우징 420 : 유리섬유
500 : 무화노즐 600 : 워터펌프
610 : 고압수 공급관100: hydrogen fuel cell 210: first exhaust pipe
220: second exhaust pipe 230: third exhaust pipe
232: concave portion 240: recovery pipe
250: auxiliary recovery pipe 300: water tank
310: heat wire 400: silencer
410: housing 420: glass fiber
500: atomization nozzle 600: water pump
610: high pressure water supply pipe

Claims (8)

배출수 저장공간을 내부에 구비하는 수조;
소음저감 기능을 구비하는 소음기;
수소연료전지에서 배출되는 배출수 및 배출공기를 상기 수조로 전달하는 제1 배기파이프;
상기 수조로 유입된 배출공기를 상기 소음기로 전달하는 제2 배기파이프;
상기 소음기로 유입된 배출공기를 외부로 배출시키는 제3 배기파이프;
상기 제3 배기파이프 후단에 장착되는 무화노즐;
상기 수조에 저장된 배출수를 고압으로 압축시켜 고압수 공급관을 통해 상기 무화노즐로 공급하는 워터펌프;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.A water tank having a discharged water storage space therein;
A silencer having a noise reduction function;
a first exhaust pipe for transferring exhaust water and exhaust air discharged from the hydrogen fuel cell to the water tank;
a second exhaust pipe for transferring exhaust air introduced into the water tank to the silencer;
a third exhaust pipe for discharging the exhaust air introduced into the silencer to the outside;
an atomization nozzle mounted at a rear end of the third exhaust pipe;
a water pump that compresses the drained water stored in the tank to a high pressure and supplies it to the atomizing nozzle through a high-pressure water supply pipe;
Discharge water atomization device for hydrogen vehicles, characterized in that comprises a. 청구항 1에 있어서,
상기 수조의 바닥에는 열선이 내장되는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 1,
Discharge water atomization device for hydrogen vehicles, characterized in that the hot wire is built into the bottom of the water tank. 청구항 1에 있어서,
상기 소음기의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조로 회송시키는 회수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 1,
The discharge water atomizer for a hydrogen vehicle, characterized in that it further comprises a recovery pipe for returning the condensed water that has fallen to the bottom of the silencer to the water tank. 청구항 3에 있어서,
상기 소음기는, 내부공간을 구비하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 채워지는 유리섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 3,
The silencer includes a housing having an inner space and glass fibers filled inside the housing. 청구항 4에 있어서,
상기 제2 배기파이프는 후단이 상기 소음기의 후방측 내벽에 인접하도록 장착되고,
상기 제3 배기파이프는 선단이 상기 소음기의 전방측 내벽에 인접하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 4,
The second exhaust pipe is mounted so that its rear end is adjacent to the rear side inner wall of the silencer,
The exhaust water atomizer for a hydrogen vehicle, characterized in that the third exhaust pipe is mounted so that the front end is adjacent to the inner wall of the front side of the silencer. 청구항 5에 있어서,
상기 제3 배기파이프는 상기 제2 배기파이프의 상측에 위치되는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 5,
The third exhaust pipe is located on the upper side of the second exhaust pipe. 청구항 3에 있어서,
상기 제3 배기파이프의 바닥에 떨어진 응축수를 상기 수조로 회송시키는 보조회수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 3,
The exhaust water atomization device for a hydrogen vehicle, characterized in that it further comprises an auxiliary recovery pipe for returning the condensate that has fallen to the bottom of the third exhaust pipe to the water tank. 청구항 7에 있어서,
상기 제3 배기파이프의 출구측 바닥에는 응축수가 모아지는 오목부가 형성되고,
상기 보조회수관은 상기 오목부의 바닥에 연결되는 것을 특징으로 하는 수소자동차용 배출수 무화장치.The method of claim 7,
A concave portion for collecting condensate is formed at the bottom of the outlet side of the third exhaust pipe,
Wherein the auxiliary recovery pipe is connected to the bottom of the concave portion.
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