KR20240032396A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 연료전지 스택으로부터 응축수를 배출하는 드레인밸브, 드레인밸브로부터 배출된 응축수가 유입되는 유입포트가 마련되며 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 가습하는 가습기, 및 가습기에 마련되며 드레인밸브로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압(negative pressure)을 유입포트에 인가하는 부압인가부를 포함하는 것에 의하여, 응축수를 효과적으로 배출할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a fuel cell system, and is provided with a drain valve that discharges condensate from the fuel cell stack, an inlet port through which condensate discharged from the drain valve flows, a humidifier that humidifies the air supplied to the fuel cell stack, and a humidifier. It is provided and includes a negative pressure application unit that applies negative pressure to the inlet port to suck condensate from the drain valve, so that condensate can be discharged effectively and the advantageous effect of improving stability and reliability can be obtained.
Description
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 응축수를 효과적으로 배출할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, and more specifically, to a fuel cell system that can effectively discharge condensate and improve stability and reliability.
연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)은 연료전지 스택에서 산소와 수소의 전기 화학적인 반응으로 전기에너지를 생산하고 모터를 구동시켜 주행하도록 구성된다.A fuel cell electric vehicle (FCEV) is configured to produce electrical energy through an electrochemical reaction of oxygen and hydrogen in a fuel cell stack and drive a motor to drive.
연료전지 차량은 연료(수소)와 공기를 공급하여 전지의 용량에 관계없이 계속 발전할 수 있어, 효율이 높고 오염물질이 거의 배출되지 않는 이점으로 인해, 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.Fuel cell vehicles can continuously generate power regardless of the capacity of the battery by supplying fuel (hydrogen) and air, and have the advantage of being highly efficient and emitting almost no pollutants, leading to continuous research and development.
일반적으로, 연료전지 차량은, 수소와 산소의 산화환원반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택(Fuel Cell Stack), 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 반응공기(산소)를 공급하는 공기공급장치 등을 포함할 수 있다.Generally, a fuel cell vehicle consists of a fuel cell stack that produces electricity through a redox reaction of hydrogen and oxygen, a fuel supply device that supplies fuel (hydrogen) to the fuel cell stack, and electricity to the fuel cell stack. It may include an air supply device that supplies reaction air (oxygen), which is an oxidizing agent necessary for chemical reactions.
아울러, 연료전지 스택의 운전중 발생된 응축수는 드레인밸브를 통해 배출된 후 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 가습하는 가습기에 공급될 수 있다.In addition, condensate generated during operation of the fuel cell stack can be discharged through the drain valve and then supplied to a humidifier that humidifies the air supplied to the fuel cell stack.
한편, 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 적시에 배출하지 못하면, 연료전지 스택의 내부에 플러딩(flooding) 현상이 발생하여 연료전지 스택의 성능 및 작동 효율이 저하될 수 있으므로, 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 적시에 원활하게 배출할 수 있어야 한다.Meanwhile, if the condensate generated from the fuel cell stack is not discharged in a timely manner, flooding may occur inside the fuel cell stack, which may reduce the performance and operating efficiency of the fuel cell stack. Condensate must be able to be discharged smoothly and in a timely manner.
그러나, 기존에는 드레인밸브로부터 응축수가 유입되는 가습기의 유입포트가 드레인밸브의 배출구보다 높은 높이에 위치함으로 인해(유입포트의 높이가 드레인밸브의 배출구의 높이보다 높음으로 인해), 드레인밸브에서 배출된 응축수를 유입포트에 원활하게 공급하기 어려운 문제점이 있으며, 드레인밸브의 내부에 응축수가 과도하게 정체됨에 따라 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 드레인밸브를 통해 적시에 배출하기 어려운 문제점이 있다.However, conventionally, the inlet port of the humidifier through which condensate flows from the drain valve is located at a higher height than the outlet of the drain valve (due to the height of the inlet port being higher than the height of the outlet of the drain valve), so that the water discharged from the drain valve There is a problem in that it is difficult to smoothly supply condensate to the inlet port, and as condensate is excessively stagnant inside the drain valve, it is difficult to discharge condensate generated in the fuel cell stack in a timely manner through the drain valve.
이에 따라, 최근에는 드레인밸브를 통해 배출되는 응축수를 가습기에 원활하기 공급하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, various studies have been conducted to smoothly supply condensate discharged through the drain valve to the humidifier, but this is still insufficient and development is required.
본 발명의 실시예는 응축수를 효과적으로 배출할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of an embodiment of the present invention is to provide a fuel cell system that can effectively discharge condensate and improve stability and reliability.
특히, 본 발명의 실시예는 드레인밸브에서 응축수의 정체를 최소화하고, 드레인밸브를 통해 배출되는 응축수를 가습기에 원활하게 공급할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, the purpose of the embodiment of the present invention is to minimize stagnation of condensate in the drain valve and to smoothly supply condensate discharged through the drain valve to the humidifier.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는 별도의 배출펌프를 사용하지 않고도 공기압축기를 통해 압축된 공기를 이용하여 드레인밸브에 정체된 응축수를 가습기에 원활하게 공급할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Above all, the purpose of the embodiment of the present invention is to smoothly supply condensate stagnant in the drain valve to the humidifier using air compressed through an air compressor without using a separate discharge pump.
또한, 본 발명의 실시예는 구조를 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the embodiment of the present invention aims to simplify the structure and improve space utilization and design freedom.
또한, 본 발명의 실시예는 응축수 정체에 따른 연료전지 스택의 성능 및 작동 효율 저하를 억제할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, embodiments of the present invention aim to suppress degradation of performance and operating efficiency of the fuel cell stack due to condensate stagnation.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and also includes purposes and effects that can be understood from the means of solving the problem or the embodiment described below.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템은, 연료전지 스택으로부터 응축수를 배출하는 드레인밸브, 드레인밸브로부터 배출된 응축수가 유입되는 유입포트가 마련되며 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 가습하는 가습기, 및 가습기에 마련되며 드레인밸브로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압(negative pressure)을 유입포트에 인가하는 부압인가부를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the purposes of the present invention described above, the fuel cell system is provided with a drain valve that discharges condensate from the fuel cell stack, an inlet port through which condensate discharged from the drain valve flows, and a fuel cell system is provided. It includes a humidifier that humidifies the air supplied to the battery stack, and a negative pressure application unit provided in the humidifier that applies negative pressure to the inlet port to suck condensate from the drain valve.
이는, 응축수를 효과적으로 배출할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.This is to effectively discharge condensate and improve stability and reliability.
즉, 기존에는 드레인밸브로부터 응축수가 유입되는 가습기의 유입포트가 드레인밸브의 배출구보다 높은 높이에 위치함으로 인해(유입포트의 높이가 드레인밸브의 배출구의 높이보다 높음으로 인해), 드레인밸브에서 배출된 응축수를 유입포트에 원활하게 공급하기 어려운 문제점이 있으며, 드레인밸브의 내부에 응축수가 과도하게 정체됨에 따라 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 드레인밸브를 통해 적시에 배출하기 어려운 문제점이 있다.In other words, previously, the inlet port of the humidifier through which condensate flows from the drain valve was located at a higher height than the outlet of the drain valve (due to the height of the inlet port being higher than the height of the outlet of the drain valve). There is a problem in that it is difficult to smoothly supply condensate to the inlet port, and as condensate is excessively stagnant inside the drain valve, it is difficult to discharge condensate generated in the fuel cell stack in a timely manner through the drain valve.
하지만, 본 발명의 실시예는 가습기의 유입포트에 드레인밸브로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압이 인가되도록 하는 것에 의하여, 드레인밸브에서 응축수의 정체를 최소화하고, 드레인밸브를 통해 배출되는 응축수를 가습기에 원활하게 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, the embodiment of the present invention minimizes stagnation of condensate in the drain valve by applying a negative pressure to the inlet port of the humidifier to suck condensate from the drain valve, and allows the condensate discharged through the drain valve to flow smoothly into the humidifier. You can achieve the advantageous effect of supplying it.
특히, 본 발명의 실시예는 유입포트에 인가되는 부압에 의해 드레인밸브의 응축수가 가습기로 흡입되도록 하는 것에 의하여, 드레인밸브의 배출구에 대한 유입포트의 높이에 구애 받지 않고(가습기의 유입포트가 드레인밸브의 배출구보다 높은 높이에 위치하더라도), 드레인밸브로부터 응축수를 원활하게 배출하여 가습기에 공급할 수 있다.In particular, the embodiment of the present invention allows the condensate of the drain valve to be sucked into the humidifier by the negative pressure applied to the inlet port, regardless of the height of the inlet port relative to the outlet of the drain valve (the inlet port of the humidifier is Even if it is located at a higher height than the valve outlet, condensate can be smoothly discharged from the drain valve and supplied to the humidifier.
부압인가부는 유입포트에 부압을 인가할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.The negative pressure applicator may be provided in various structures capable of applying negative pressure to the inlet port.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부압인가부는, 유입포트의 벽면에 마련되는 부압인가홀, 및 유입포트의 둘레를 감싸도록 제공되며 부압인가홀의 주변에 부압 영역을 정의하는 부압형성부를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the negative pressure application portion may include a negative pressure application hole provided on the wall of the inlet port, and a negative pressure forming portion provided to surround the circumference of the inlet port and defining a negative pressure area around the negative pressure application hole. there is.
부압형성부는 부압인가홀의 주변에 부압 영역을 정의할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.The negative pressure forming unit may be provided in various structures capable of defining a negative pressure area around the negative pressure application hole.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부압형성부는, 유입포트의 둘레를 감싸도록 제공되는 부압하우징, 제1단면적을 갖도록 부압하우징에 마련되며 압축 공기가 유입되는 입구포트, 제1단면적보다 작은 제2단면적을 가지며 부압인가홀에 인접하게 부압하우징에 마련되며 압축 공기가 배출되는 출구포트를 포함할 수 있고, 부압 영역은 출구포트와 부압인가홀의 사이에 정의될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the negative pressure forming portion includes a negative pressure housing provided to surround the circumference of the inlet port, an inlet port provided in the negative pressure housing to have a first cross-sectional area and through which compressed air flows, and a second cross-sectional area smaller than the first cross-sectional area. It has a cross-sectional area, is provided in the negative pressure housing adjacent to the negative pressure application hole, and may include an outlet port through which compressed air is discharged. The negative pressure area may be defined between the outlet port and the negative pressure application hole.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 출구포트는 유선형 단면 형태를 갖도록 형성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the outlet port may be formed to have a streamlined cross-sectional shape.
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 출구포트가 입구단에서 출구단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 유선형 단면 형태를 가지도록 하는 것에 의하여, 출구포트를 통과하는 압축 공기의 속도를 점진적으로 증가시켜, 출구포트의 출구단의 압력을 보다 효과적으로 낮추는 것이 가능하다. 결과적으로, 출구포트의 주변(부압 영역)의 압력을 보다 효과적으로 낮출 수 있다.As such, in an embodiment of the present invention, the outlet port has a streamlined cross-sectional shape with a gradually reduced cross-sectional area from the inlet end to the outlet end, thereby gradually increasing the speed of compressed air passing through the outlet port. By doing this, it is possible to more effectively lower the pressure at the outlet end of the outlet port. As a result, the pressure around the outlet port (negative pressure area) can be lowered more effectively.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템은, 부압인가홀과 연통되게 유입포트에 마련되며, 출구포트를 향해 배치되는 가이드포트를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fuel cell system may include a guide port provided at the inlet port in communication with the negative pressure application hole and disposed toward the outlet port.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 부압인가홀과 연통되는 가이드포트를 마련하되, 가이드포트의 단부가 부압하우징에서 가장 낮은 압력이 형성되는 출구포트에 인접하게 배치(또는 출구포트의 내부에 배치)되도록 하는 것에 의하여, 부압인가홀에 보다 효과적으로 부압을 인가하는 것이 가능하다.As such, the embodiment of the present invention provides a guide port that communicates with the negative pressure application hole, and the end of the guide port is disposed adjacent to the outlet port where the lowest pressure is formed in the negative pressure housing (or disposed inside the outlet port). By doing so, it is possible to more effectively apply negative pressure to the negative pressure application hole.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부압인가홀은 유입포트를 따라 이동하는 응축수의 수위보다 높은 높이에 마련되는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the negative pressure application hole is preferably provided at a height higher than the level of the condensate moving along the inlet port.
이와 같이, 부압인가홀의 높이를 응축수의 수위보다 높게 형성하는 것에 의하여, 유입포트를 따라 응축수가 이동할 시, 유입포트를 따라 이동하는 응축수가 부압인가홀을 통해 유입포트의 외부(가습기의 외부)로 배출되는 것을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by making the height of the negative pressure application hole higher than the water level of the condensate, when the condensate moves along the inlet port, the condensate moving along the inlet port flows to the outside of the inlet port (outside of the humidifier) through the negative pressure application hole. The beneficial effect of suppressing emissions can be obtained.
부압형성부로의 압축 공기 공급은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.Supply of compressed air to the negative pressure forming unit can be implemented in various ways depending on required conditions and design specifications.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템은, 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 압축하는 공기압축기, 및 공기압축기와 입구포트를 연결하는 연결라인을 포함할 수 있고, 입구포트에는 공기압축기에 의해 압축된 공기가 공급될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fuel cell system may include an air compressor that compresses air supplied to the fuel cell stack, and a connection line connecting the air compressor and the inlet port, and the inlet port is connected to the air compressor. Compressed air can be supplied.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 공기압축기에서 압축된 공기가 연결라인을 따라 부압형성부의 입구포트에 공급되도록 하는 것에 의하여, 부압형성부에서 부압을 형성하기 위한 공기(압축 공기)를 강제적으로 공급하기 위한 별도의 공기공급장치(예를 들어, 공기 공급용 팬)를 추가적으로 마련하지 않아도 되므로, 구조를 간소화하고 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, in the embodiment of the present invention, air compressed in the air compressor is supplied to the inlet port of the negative pressure forming part along the connection line, thereby forcibly supplying air (compressed air) to form negative pressure in the negative pressure forming part. Since there is no need to additionally provide a separate air supply device (for example, an air supply fan), the beneficial effects of simplifying the structure and improving design freedom and space utilization can be obtained.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템은, 가습기에 마련되며 유입포트를 선택적으로 개폐하는 밸브부재를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fuel cell system may include a valve member that is provided in a humidifier and selectively opens and closes the inlet port.
밸브부재는 유입포트를 선택적으로 개폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다.The valve member may be provided in various structures that allow the inlet port to be selectively opened and closed.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브부재는, 유입포트에 인접하게 가습기의 내부에 마련되는 밸브샤프트, 및 유입포트를 차단하는 차단위치에서 유입포트를 개방하는 개방위치로 밸브샤프트를 중심으로 회전 가능하게 마련되는 밸브디스크를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the valve member is a valve shaft provided inside the humidifier adjacent to the inlet port, and rotates around the valve shaft from a blocked position that blocks the inlet port to an open position that opens the inlet port. It may include a valve disc that is possibly provided.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 유입포트에 부압이 인가되는 중에, 입구포트의 출구가 밸브디스크에 의해 차단되도록 하는 것에 의하여, 가습기의 내부에 수용된 응축수 또는 습윤공기가 유입포트를 통해 가습기의 외부로 배출되는 것을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, the embodiment of the present invention ensures that the outlet of the inlet port is blocked by the valve disc while negative pressure is applied to the inlet port, so that condensate or wet air contained inside the humidifier flows through the inlet port to the outside of the humidifier. The beneficial effect of suppressing emissions can be obtained.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 응축수를 효과적으로 배출할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, condensate can be discharged effectively and the advantageous effect of improving stability and reliability can be obtained.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 드레인밸브에서 응축수의 정체를 최소화하고, 드레인밸브를 통해 배출되는 응축수를 가습기에 원활하게 공급할 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, stagnation of condensate in the drain valve can be minimized, and condensate discharged through the drain valve can be smoothly supplied to the humidifier.
무엇보다도, 본 발명의 실시예에 따르면 별도의 배출펌프를 사용하지 않고도 공기압축기를 통해 압축된 공기를 이용하여 드레인밸브에 정체된 응축수를 가습기에 원활하게 공급할 수 있다.Above all, according to an embodiment of the present invention, condensate stagnant in the drain valve can be smoothly supplied to the humidifier using air compressed through an air compressor without using a separate discharge pump.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 구조를 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the beneficial effects of simplifying the structure and improving space utilization and design freedom can be obtained.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 응축수 정체에 따른 연료전지 스택의 성능 및 작동 효율 저하를 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain the advantageous effect of suppressing the degradation of performance and operating efficiency of the fuel cell stack due to condensate stagnation.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 유입포트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 부압인가부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템으로서, 밸브부재를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining an inlet port as a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams for explaining a negative pressure application part of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams for explaining a valve member as a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and as long as it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components may be optionally used between the embodiments. It can be used by combining and replacing.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly specifically defined and described, are generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and the meaning of commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted by considering the contextual meaning of the related technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Additionally, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular may also include the plural unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and B and C", it is combined with A, B, and C. It can contain one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.Additionally, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, sequence, or order of the component.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also is connected to the other component. It may also include cases where other components are 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between them.
또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Additionally, when described as being formed or disposed "on top or bottom" of each component, top or bottom refers not only to cases where two components are in direct contact with each other, but also to one component. This also includes cases where another component described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "top (above) or bottom (bottom)", it may include not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(10)은, 연료전지 스택(110)으로부터 응축수를 배출하는 드레인밸브(120), 드레인밸브(120)로부터 배출된 응축수가 유입되는 유입포트(142)가 마련되며 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 가습하는 가습기(140), 및 가습기(140)에 마련되며 드레인밸브(120)로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압(negative pressure)을 유입포트(142)에 인가하는 부압인가부(200)를 포함한다.1 to 6, the
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(10)은, 연료전지 스택(110)을 적용 가능한 다양한 차량(예를 들어, 승용차 또는 상용차) 또는 선박, 항공 등의 모빌리티에 적용될 수 있으며, 연료전지 시스템(10)이 적용되는 모빌리티의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For reference, the
일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(10)은 차량(예를 들어, 버스)에 적용될 수 있다.As an example, the
참고로, 연료전지 스택(110)은, 연료(예를 들어, 수소)의 화학적인 반응으로 전기에너지를 생산하는 일종의 발전 장치로서, 수십 또는 수백 개의 연료전지 셀(단위 셀)을 직렬로 적층하여 구성될 수 있다.For reference, the
연료전지 셀은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.Fuel cell cells can be formed in various structures that can produce electricity through a redox reaction between a fuel (eg, hydrogen) and an oxidizing agent (eg, air).
일 예로, 연료전지 셀은, 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 포함할 수 있다.For example, a fuel cell is a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) (not shown) in which catalyst electrode layers where electrochemical reactions occur are attached to both sides of the electrolyte membrane through which hydrogen ions move, and reactant gases are evenly distributed. A gas diffusion layer (GDL: Gas Diffusion Layer) (not shown) that plays a role in transmitting the generated electrical energy, a gasket and fastening mechanism (not shown) to maintain airtightness and appropriate fastening pressure of the reactive gases and coolant, It may also include a bipolar plate (not shown) that moves the reaction gases and cooling water.
보다 구체적으로, 연료전지 셀에서 연료인 수소와 산화제인 공기(산소)가 분리판의 유로를 통해 막전극접합체의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급된다.More specifically, in a fuel cell, hydrogen as a fuel and air (oxygen) as an oxidizing agent are supplied to the anode and cathode of the membrane electrode assembly through the flow path of the separator, respectively. Hydrogen is supplied to the anode, Air is supplied to the cathode.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 캐소드로 전달된다.The hydrogen supplied to the anode is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons (electrons) by the catalyst in the electrode layer formed on both sides of the electrolyte membrane, and only hydrogen ions are selectively passed through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, and transferred to the cathode. At the same time, electrons are transferred to the cathode through the conductive gas diffusion layer and separator plate.
캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 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.At the cathode, hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and electrons transferred through the separator meet oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device, causing a reaction to generate water. Due to the movement of hydrogen ions that occurs at this time, a flow of electrons occurs through the external conductor, and current is generated through this flow of electrons.
드레인밸브(120)는 연료전지 스택(110)에서 발생된 응축수를 연료전지 스택(110)의 외부로 배출하도록 마련된다.The
드레인밸브(120)로서는 연료전지 스택(110)으로부터 응축수를 배출할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 드레인밸브(120)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the
가습기(140)는 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 가습하기 위해 마련된다.The
여기서, 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 가습한다 함은 공기의 습도를 높이는 공정으로 정의된다.Here, humidifying the air supplied to the
일 예로, 가습기(140)는 연료전지 스택(110)으로부터 배출되는 공기(습윤공기) 및 드레인밸브(120)로부터 배출되는 응축수를 이용하여 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기(건조공기)를 가습하도록 구성될 수 있다.As an example, the
가습기(140)는 연료전지 스택(110)으로부터 배출되는 공기(습윤공기)를 이용하여 건조공기를 가습할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 가습기(140)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가습기(140)에는 유입가스(건조 공기)가 유입(공급)되는 유입가스 연결포트(미도시), 가습기(140)의 내부를 통과한(가습 처리된) 유입가스가 배출되는 유입가스 배출포트(미도시), 연료전지 스택(110)으로부터 배출된 습윤공기가 공급되는 습윤공기 연결포트(미도시), 유입가스를 가습시킨 습윤공기를 외부로 배출하는 습윤공기 배출포트(미도시), 및 드레인밸브(120)로부터 배출된 응축수가 유입되는 유입포트(142)가 마련될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
유입가스 연결포트를 통해 공급된 유입가스는, 가습기(140)의 내부에 마련된 가습막(예를 들어, 중공 사막)(미도시)을 통과하는 중에 습윤공기 및 응축수에 의해 가습 처리된 후, 유입가스 배출포트를 통해 연료전지 스택(110)으로 공급될 수 있다.The inflow gas supplied through the inflow gas connection port is humidified by moist air and condensate while passing through a humidifying membrane (e.g., hollow membrane) (not shown) provided inside the
아울러, 연료전지 스택(110)에서 배출되는 습윤공기(또는 응축수)는, 습윤공기 연결포트로 공급되어 가습기(140)의 내부에서 유입가스를 가습시킨 후 습윤공기 배출포트를 통해 외부로 배출될 수 있다.In addition, the wet air (or condensate) discharged from the
유입포트(142)와 드레인밸브(120)는 드레인라인(122)을 매개로 연결될 수 있고, 드레인밸브(120)로부터 배출된 응축수는 드레인라인(122)을 따라 유입포트(142)에 공급될 수 있다.The
도 3 및 도 4를 참조하면, 부압인가부(200)는 드레인밸브(120)로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압(negative pressure)을 유입포트(142)에 인가하도록 가습기(140)에 마련된다.Referring to Figures 3 and 4, the negative
여기서, 유입포트(142)에 부압을 인가한다 함은, 드레인밸브(120)로부터 응축수를 흡입 가능한 흡입압 또는 진공압을 유입포트(142)의 내부에 인가하는 것으로 정의된다.Here, applying negative pressure to the
부압인가부(200)는 유입포트(142)에 부압을 인가할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 부압인가부(200)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The negative
일 예로, 부압인가부(200)는, 유입포트(142)의 벽면에 마련되는 부압인가홀(210), 및 유입포트(142)의 둘레를 감싸도록 제공되며 부압인가홀(210)의 주변에 부압 영역을 정의하는 부압형성부(220)를 포함할 수 있다.As an example, the negative
부압인가홀(210)은 유입포트(142)의 내부 공간(유로)과 연통되게 유입포트(142)의 벽면에 관통되게 형성될 수 있다.The negative
부압인가홀(210)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 부압인가홀(210)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 부압인가홀(210)은 원형 단면을 갖도록 형성될 수 있다.The negative
부압형성부(220)는 부압인가홀(210)의 주변에 부압 영역을 정의할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 부압형성부(220)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The negative pressure forming part 220 may be provided in various structures capable of defining a negative pressure area around the negative
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부압형성부(220)는, 유입포트(142)의 둘레를 감싸도록 제공되는 부압하우징(222), 제1단면적을 갖도록 부압하우징(222)에 마련되며 압축 공기가 유입되는 입구포트(224), 제1단면적보다 작은 제2단면적을 가지며 부압인가홀(210)에 인접하게 부압하우징(222)에 마련되며 압축 공기가 배출되는 출구포트(226)를 포함할 수 있고, 부압 영역은 출구포트(226)와 부압인가홀(210)의 사이에 정의될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the negative pressure forming portion 220 is provided in the
부압하우징(222)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 부압하우징(222)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
일 예로, 부압하우징(222)을 유입포트(142)의 둘레를 전체적으로 감싸는 대략 원통 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부압하우징이 유입포트의 둘레를 부분적으로 감싸도록 구성하는 것도 가능하다.As an example, the
입구포트(224)는 압축 공기가 유입되는 입구의 역할을 수행하도록 제공되며, 제1단면적을 갖도록 부압하우징(222)의 일측(예를 들어, 도 4를 기준으로 부압하우징의 우측단)에 마련될 수 있다.The
출구포트(226)는 압축 공기가 배출되는 출구의 역할을 수행하도록 제공되되, 제1단면적보다 작은 제2단면적을 가지며 부압인가홀(210)에 인접하도록 부압하우징(222)의 다른 일측(예를 들어, 도 4를 기준으로 부압하우징의 좌측단)에 마련될 수 있다.The
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 입구포트(224)에 비해 출구포트(226)의 단면적을 작게 형성(출구포트의 제2단면적을 입구포트의 제1단면적보다 작게 형성)하는 것에 의하여, 출구포트(226)에 인접한 영역(출구포트와 부압인가홀의 사이)의 압력을 낮춤으로써, 부압인가홀(210)에 부압을 인가하는 것이 가능하다.As such, in the embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the
즉, 베르누이 원리에 따르면, 유로를 따라 이동하는 유체(압축 공기)의 유량이 일정할 때, 유로의 단면적과 유로를 따라 이동하는 유체(압축 공기)의 속도(유속)는 서로 반비례 함을 알 수 있다. 또한, 베르누이 원리에 따르면, 유로를 따라 이동하는 유체(압축 공기)의 속도(유속)가 증가함에 따라 유체(압축 공기)의 압력은 감소함을 알 수 있다.In other words, according to Bernoulli's principle, when the flow rate of the fluid (compressed air) moving along the flow path is constant, the cross-sectional area of the flow path and the speed (flow rate) of the fluid (compressed air) moving along the flow path are inversely proportional to each other. there is. Additionally, according to Bernoulli's principle, it can be seen that as the speed (flow rate) of the fluid (compressed air) moving along the flow path increases, the pressure of the fluid (compressed air) decreases.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 출구포트(226)는 유선형 단면 형태를 갖도록 형성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 출구포트(226)가 입구단에서 출구단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖는 유선형 단면 형태를 가지도록 하는 것에 의하여, 출구포트(226)를 통과하는 압축 공기의 속도를 점진적으로 증가시켜, 출구포트(226)의 출구단의 압력을 보다 효과적으로 낮추는 것이 가능하다. 결과적으로, 출구포트(226)의 주변(부압 영역)의 압력을 보다 효과적으로 낮출 수 있다.As such, in the embodiment of the present invention, the
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 가습기(140)의 유입포트(142)에 드레인밸브(120)로부터 응축수를 흡입하기 위한 부압이 인가되도록 하는 것에 의하여, 드레인밸브(120)에서 응축수의 정체를 최소화하고, 드레인밸브(120)를 통해 배출되는 응축수를 가습기(140)에 원활하게 공급하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, the embodiment of the present invention prevents stagnation of condensate in the
특히, 본 발명의 실시예는 유입포트(142)에 인가되는 부압에 의해 드레인밸브(120)의 응축수가 가습기(140)로 흡입되도록 하는 것에 의하여, 드레인밸브(120)의 배출구에 대한 유입포트(142)의 높이에 구애 받지 않고(가습기(140)의 유입포트(142)가 드레인밸브(120)의 배출구보다 높은 높이(H2>H1)에 위치하더라도), 드레인밸브(120)로부터 응축수를 원활하게 배출하여 가습기(140)에 공급하는 것이 가능하다.(도 2 참조)In particular, the embodiment of the present invention allows the condensed water of the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(10)은, 부압인가홀(210)과 연통되게 유입포트(142)에 마련되며, 출구포트(226)를 향해 배치되는 가이드포트(212)를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
이와 같이, 본 발명의 실시예는 부압인가홀(210)과 연통되는 가이드포트(212)를 마련하되, 가이드포트(212)의 단부가 부압하우징(222)에서 가장 낮은 압력이 형성되는 출구포트(226)에 인접하게 배치(또는 출구포트(226)의 내부에 배치)되도록 하는 것에 의하여, 부압인가홀(210)에 보다 효과적으로 부압을 인가하는 것이 가능하다.As such, the embodiment of the present invention provides a
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부압인가홀(210)은 유입포트(142)를 따라 이동하는 응축수의 수위(SL)보다 높은 높이(H3)에 마련되는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the negative
이와 같이, 부압인가홀(210)의 높이(H3)를 응축수의 수위(SL)보다 높게 형성하는 것에 의하여, 유입포트(142)를 따라 응축수가 이동할 시, 유입포트(142)를 따라 이동하는 응축수가 부압인가홀(210)을 통해 유입포트(142)의 외부(가습기(140)의 외부)로 배출되는 것을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by forming the height H3 of the negative
한편, 부압형성부(220)로의 압축 공기 공급은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 부압형성부(220)로의 압축 공기 공급 구조 및 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the supply of compressed air to the negative pressure forming unit 220 can be implemented in various ways depending on the required conditions and design specifications, and the present invention is limited or limited by the structure and method of supplying compressed air to the negative pressure forming unit 220. It doesn't work.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(10)은, 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 압축하는 공기압축기(130), 및 공기압축기(130)와 입구포트(224)를 연결하는 연결라인(132)을 포함할 수 있고, 입구 포트에는 공기압축기(130)에 의해 압축된 공기가 공급될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
공기압축기(130)는 연료전지 스택(110)에 공급되는 공기를 압축시킨 상태로 연료전지 스택(110)에 공급하기 위해 마련된다.The
보다 구체적으로, 공기압축기(130)는 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기가 연료전지 스택(110)의 내부 유로를 통과할 수 있는 충분한 압력을 가질 수 있도록 공기를 압축할 수 있다.More specifically, the
공기압축기(130)로서는 공기를 압축할 수 있는 다양한 공기압축기(130)가 사용될 수 있으며, 공기압축기(130)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 공기압축기(130)는 로터(미도시)의 회전에 의한 원심력을 이용하여 공기를 압축시켜 공급하도록 구성될 수 있다.As the
연결라인(132)은 공기압축기(130)를 거친 공기(압축 공기)를 부압형성부(220)의 입구포트(224)로 공급하기 위해 마련된다.The
연결라인(132)은 공기압축기(130)와 입구포트(224)를 연결할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연결라인(132)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
공기압축기(130)와 연결라인(132)의 연결 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연결될 수 있으며, 공기압축기(130)와 연결라인(132)의 연결 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The connection structure of the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공기압축기(130)의 출구(압축 공기를 배출하는 출구)에는 공기의 배출 경로를 연료전지 스택(110) 또는 연결라인(132)으로 선택적으로 전환하기 위한 어댑터(미도시)가 연결될 수 있고, 연결라인(132)은 어댑터를 매개로 공기압축기(130)에 연결될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, an adapter for selectively switching the discharge path of air to the
이와 같이, 본 발명의 실시예는 공기압축기(130)에서 압축된 공기가 연결라인(132)을 따라 부압형성부(220)의 입구포트(224)에 공급되도록 하는 것에 의하여, 부압형성부(220)에서 부압을 형성하기 위한 공기(압축 공기)를 강제적으로 공급하기 위한 별도의 공기공급장치(예를 들어, 공기 공급용 팬)를 추가적으로 마련하지 않아도 되므로, 구조를 간소화하고 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, the embodiment of the present invention allows air compressed in the
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 시스템(10)은, 가습기(140)에 마련되며 유입포트(142)를 선택적으로 개폐하는 밸브부재(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, according to a preferred embodiment of the present invention, the
밸브부재(300)는 유입포트(142)를 선택적으로 개폐 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 밸브부재(300)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브부재(300)는, 유입포트(142)에 인접하게 가습기(140)의 내부에 마련되는 밸브샤프트(310), 및 유입포트(142)를 차단하는 차단위치에서 유입포트(142)를 개방하는 개방위치로 밸브샤프트(310)를 중심으로 회전 가능하게 마련되는 밸브디스크(320)를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
여기서, 밸브부재(300)가 차단위치에 위치한다 함은, 밸브부재(300)가 유입포트(142)의 출구를 차단하도록 위치하는 것으로 정의되고, 밸브부재(300)가 개방위치에 위치한다 함은, 밸브부재(300)가 유입포트(142)의 출구를 개방시키도록 위치하는 것으로 정의된다.Here, the fact that the
밸브디스크(320)는 유입포트(142)의 출구를 개폐할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 밸브디스크(320)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
일 예로, 밸브디스크(320)는 대략 반구 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브디스크를 판 형태(예를 들어, 원판 형태) 또는 여타 다른 형태로 형성하는 것도 가능하다.As an example, the
도 5와 같이, 밸브디스크(320)가 유입포트(142)의 내부에 수용된 상태에서는 유입포트(142)의 출구가 밸브디스크(320)에 의해 차단될 수 있고, 도 6과 같이, 밸브디스크(320)가 유입포트(142)로부터 이격되게 이동한 상태에서는 유입포트(142)의 출구가 개방될 수 있다.As shown in FIG. 5, when the
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유입포트(142)에 부압이 인가되면, 밸브디스크(320)는 부압에 의해 차단위치로 이동할 수 있고, 부압이 해제된 후 유입포트(142)를 따라 응축수가 이동하면, 밸브디스크(320)는 응축수에 의해 밀려나며 개방위치로 이동할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, when negative pressure is applied to the
한편, 유입포트(142)에 인가되는 부압이 해제된 상태에서 응축수의 흡입이 완료되면, 밸브디스크(320)는 자중에 의해 밸브샤프트(310)를 중심으로 회전하며 다시 유입포트(142)를 차단하는 차단위치로 복귀(이동)할 수 있다.Meanwhile, when the suction of condensate is completed while the negative pressure applied to the
이와 같이, 본 발명의 실시예는 유입포트(142)에 부압이 인가되는 중에, 입구포트(224)의 출구가 밸브디스크(320)에 의해 차단되도록 하는 것에 의하여, 가습기(140)의 내부에 수용된 응축수 또는 습윤공기가 유입포트(142)를 통해 가습기(140)의 외부로 배출되는 것을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As such, the embodiment of the present invention ensures that the outlet of the
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description focuses on the examples, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will be able to You will see that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the examples can be modified and implemented. And these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
10 : 연료전지 시스템
110 : 연료전지 스택
120 : 드레인밸브
122 : 드레인라인
130 : 공기압축기
132 : 연결라인
140 : 가습기
142 : 유입포트
200 : 부압인가부
210 : 부압인가홀
212 : 가이드포트
220 : 부압형성부
222 : 부압하우징
224 : 입구포트
226 : 출구포트
300 : 밸브부재
310 : 밸브샤프트
320 : 밸브디스크10: Fuel cell system
110: Fuel cell stack
120: drain valve
122: drain line
130: Air compressor
132: connection line
140: Humidifier
142: Inlet port
200: Negative pressure approval
210: Negative pressure application hole
212: Guide port
220: Negative pressure forming part
222: Negative pressure housing
224: Entrance port
226: exit port
300: Valve member
310: valve shaft
320: Valve disc
Claims (10)
상기 드레인밸브로부터 배출된 상기 응축수가 유입되는 유입포트가 마련되며, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 가습하는 가습기; 및
상기 가습기에 마련되며, 상기 드레인밸브로부터 상기 응축수를 흡입하기 위한 부압(negative pressure)을 상기 유입포트에 인가하는 부압인가부;
를 포함하는 연료전지 시스템.
A drain valve that discharges condensate from the fuel cell stack;
A humidifier provided with an inlet port through which the condensate discharged from the drain valve flows, and humidifies the air supplied to the fuel cell stack; and
a negative pressure application unit provided in the humidifier and applying negative pressure to the inlet port to suck the condensate from the drain valve;
A fuel cell system including.
상기 부압인가부는,
상기 유입포트의 벽면에 마련되는 부압인가홀; 및
상기 유입포트의 둘레를 감싸도록 제공되며, 상기 부압인가홀의 주변에 부압 영역을 정의하는 부압형성부;
를 포함하는 연료전지 시스템.
According to paragraph 1,
The negative pressure application part,
A negative pressure application hole provided on the wall of the inlet port; and
a negative pressure forming portion provided to surround the inlet port and defining a negative pressure area around the negative pressure application hole;
A fuel cell system including.
상기 부압형성부는,
상기 유입포트의 둘레를 감싸도록 제공되는 부압하우징;
제1단면적을 갖도록 상기 부압하우징에 마련되며, 압축 공기가 유입되는 입구포트;
상기 제1단면적보다 작은 제2단면적을 가지며 상기 부압인가홀에 인접하게 상기 부압하우징에 마련되며, 상기 압축 공기가 배출되는 출구포트;를 포함하고,
상기 부압 영역은 상기 출구포트와 상기 부압인가홀의 사이에 정의되는 연료전지 시스템.
According to paragraph 2,
The negative pressure forming unit,
A negative pressure housing provided to surround the inlet port;
an inlet port provided in the negative pressure housing to have a first cross-sectional area and through which compressed air flows;
An outlet port having a second cross-sectional area smaller than the first cross-sectional area and provided in the negative pressure housing adjacent to the negative pressure application hole, through which the compressed air is discharged,
The fuel cell system wherein the negative pressure area is defined between the outlet port and the negative pressure application hole.
상기 부압인가홀과 연통되게 상기 유입포트에 마련되며, 상기 출구포트를 향해 배치되는 가이드포트를 포함하는 연료전지 시스템.
According to paragraph 3,
A fuel cell system including a guide port provided at the inlet port in communication with the negative pressure application hole and disposed toward the outlet port.
상기 부압인가홀은 상기 유입포트를 따라 이동하는 상기 응축수의 수위보다 높은 높이에 마련되는 연료전지 시스템.
According to paragraph 3,
The fuel cell system wherein the negative pressure application hole is provided at a height higher than the water level of the condensate moving along the inlet port.
상기 출구포트는 유선형 단면 형태를 갖도록 제공되는 연료전지 시스템.
According to paragraph 3,
A fuel cell system wherein the outlet port is provided to have a streamlined cross-sectional shape.
상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 압축하는 공기압축기; 및
상기 공기압축기와 상기 입구포트를 연결하는 연결라인;을 포함하고,
상기 입구포트에는 상기 공기압축기에 의해 압축된 상기 공기가 공급되는 연료전지 시스템.
According to paragraph 3,
an air compressor that compresses air supplied to the fuel cell stack; and
It includes a connection line connecting the air compressor and the inlet port,
A fuel cell system in which the air compressed by the air compressor is supplied to the inlet port.
상기 가습기에 마련되며, 상기 유입포트를 선택적으로 개폐하는 밸브부재를 포함하는 연료전지 시스템.
According to paragraph 3,
A fuel cell system provided in the humidifier and including a valve member that selectively opens and closes the inlet port.
상기 밸브부재는,
상기 유입포트에 인접하게 상기 가습기의 내부에 마련되는 밸브샤프트; 및
상기 유입포트를 차단하는 차단위치에서 상기 유입포트를 개방하는 개방위치로 상기 밸브샤프트를 중심으로 회전 가능하게 마련되는 밸브디스크;
를 포함하는 연료전지 시스템.
According to clause 8,
The valve member is,
A valve shaft provided inside the humidifier adjacent to the inlet port; and
a valve disk rotatable about the valve shaft from a blocked position that blocks the inlet port to an open position that opens the inlet port;
A fuel cell system including.
상기 유입포트에 부압이 인가되면, 상기 밸브디스크는 상기 부압에 의해 상기 차단위치로 이동하고,
상기 부압이 해제된 후 상기 유입포트를 따라 상기 응축수가 이동하면, 상기 밸브디스크는 상기 응축수에 의해 밀려나며 상기 개방위치로 이동하는 연료전지 시스템.
According to clause 9,
When negative pressure is applied to the inlet port, the valve disc moves to the blocking position by the negative pressure,
When the condensate water moves along the inlet port after the negative pressure is released, the valve disc is pushed by the condensate water and moves to the open position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220111319A KR20240032396A (en) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220111319A KR20240032396A (en) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | Fuel cell system |
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---|---|
KR20240032396A true KR20240032396A (en) | 2024-03-12 |
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ID=90300019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220111319A KR20240032396A (en) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | Fuel cell system |
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Country | Link |
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KR (1) | KR20240032396A (en) |
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2022
- 2022-09-02 KR KR1020220111319A patent/KR20240032396A/en unknown
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