KR102791248B1 - Humidifier for fuel cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지용 가습기에 관한 것으로, 하우징; 하우징의 내부에 구비되며, 연료전지 스택으로부터 하우징에 공급되는 습윤공기를 응축하고, 내부를 따라서 제1건조공기가 통과되는 방열튜브; 및 하우징의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 제2건조공기가 통과되는 가습막;을 포함하는 것에 의하여, 가습 성능을 향상시키고, 운전 조건에 따라 가습량을 정확하게 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a humidifier for a fuel cell, comprising: a housing; a heat dissipation tube provided inside the housing and condensing wet air supplied to the housing from a fuel cell stack and allowing first dry air to pass along the inside; and a humidifying film provided inside the housing and allowing second dry air to pass along the inside; thereby improving humidifying performance and obtaining the advantageous effect of accurately controlling the humidifying amount according to operating conditions.
Description
본 발명은 연료전지용 가습기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가습 성능을 향상시킬 수 있으며, 운전 조건에 따라 가습량을 조절할 수 있는 연료전지용 가습기에 관한 것이다.The present invention relates to a humidifier for a fuel cell, and more specifically, to a humidifier for a fuel cell capable of improving humidification performance and controlling the amount of humidification according to operating conditions.
연료전지 시스템은 연속적으로 공급되는 연료의 화학적인 반응으로 전기에너지를 계속적으로 생산해 내는 시스템으로써, 지구환경문제를 해결할 수 있는 대안으로서 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.A fuel cell system is a system that continuously produces electrical energy through a chemical reaction of continuously supplied fuel, and continuous research and development is being conducted as an alternative to solve global environmental problems.
연료전지 시스템은 사용되는 전해질의 종류에 따라서 인산형 연료전지(PAFC; phosphoric acid fuel cell), 용융탄산염형연료전지(MCFC; molten carbonate fuel cell), 고체산화물형 연료전지(SOFC; solid oxide fuel cell), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell), 알칼리형 연료전지(AFC; alkaline fuel cell) 및 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 분류될 수 있고, 사용되는 연료의 종류와 함께 작동온도, 출력범위 등에 따라서 이동전원용, 수송용, 분산발전용 등의 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.Fuel cell systems can be classified into phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), solid oxide fuel cells (SOFC), polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC), alkaline fuel cells (AFC), and direct methanol fuel cells (DMFC) depending on the type of electrolyte used, and can be applied to various fields such as mobile power sources, transportation, and distributed power generation depending on the type of fuel used, operating temperature, and output range.
이중, 고분자 전해질형 연료전지는 내연기관을 대신하도록 개발되고 있는 수소차(수소연료전지 자동차) 분야에 적용되고 있다.Dual-polymer electrolyte fuel cells are being applied in the field of hydrogen cars (hydrogen fuel cell vehicles) that are being developed to replace internal combustion engines.
수소차는 수소와 산소의 화학반응을 통해 자체 전기를 생산하고 모터를 구동하여 주행하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 수소차는 수소(H2)가 저장되는 수소탱크(H2 Tank), 수소와 산소(O2)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 스택, 생성된 물을 배수하기 위한 각종 장치, 연료전지 스택에서 생산된 전기를 저장하는 배터리, 생산된 전기를 변환 및 제어하는 컨트롤러, 구동력을 발생시키는 모터 등을 포함한다.Hydrogen cars are configured to generate their own electricity through a chemical reaction between hydrogen and oxygen and drive a motor to drive. More specifically, a hydrogen car includes a hydrogen tank (H 2 Tank) that stores hydrogen (H 2 ), a fuel cell stack that generates electricity through a redox reaction between hydrogen and oxygen (O 2 ), various devices for draining the generated water, a battery that stores the electricity generated by the fuel cell stack, a controller that converts and controls the generated electricity, and a motor that generates driving force.
한편, 연료전지가 정상적으로 동작하기 위해서는 막전극접합체의 전해질막이 일정 습도 이상으로 유지되어야 하므로, 유입가스는 연료전지 스택으로 유입되기 전에 가습기에 의해 가습될 수 있다.Meanwhile, since the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly must be maintained above a certain humidity level for the fuel cell to operate normally, the inflow gas can be humidified by a humidifier before being introduced into the fuel cell stack.
최근에는 연료전지 스택으로부터 배출되는 습윤공기를 이용하여 가습기를 통과하는 유입가스(건조공기_를 가습하는 방식이 제시된 바 있다.Recently, a method has been proposed to humidify the inflow gas (dry air) passing through a humidifier using moist air discharged from a fuel cell stack.
그러나, 기존 가습기는 연료전지 스택으로부터 공급된 습윤공기가 가습막의 둘레를 통과하면서 가습막의 내부를 따라 유동하는 건조공기를 가습하도록 구성됨에 따라, 운전 조건에 따라 건조공기를 충분하게 가습하기 어렵고, 가습 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, since existing humidifiers are configured to humidify dry air flowing along the inside of a humidifying membrane while moist air supplied from a fuel cell stack passes around the perimeter of the humidifying membrane, there is a problem in that it is difficult to sufficiently humidify dry air depending on the operating conditions and the humidifying efficiency is reduced.
또한, 유입가스의 가습 정도는 연료전지 스택의 운전 조건(또는 습도 상태)에 따라 조절될 수 있어야 하나, 기존에는 유입가스가 가습기를 거쳐(가습된 상태) 연료전지 스택에 유입되거나, 가습기를 거치지 않고 바이패스 유로를 통해 연료전지 스택에 곧바로 유입되도록 하여, 연료전지 스택의 습도를 조절해야 하므로, 연료전지 스택의 운전 조건에 따라 유입가스의 가습량을 정확하게 조절하기 어려운 문제점이 있다.In addition, the degree of humidification of the inflow gas should be controllable according to the operating conditions (or humidity conditions) of the fuel cell stack. However, in the past, the humidity of the fuel cell stack had to be controlled by allowing the inflow gas to pass through a humidifier (in a humidified state) and then flow into the fuel cell stack, or to flow directly into the fuel cell stack through a bypass path without passing through a humidifier. Therefore, there is a problem in that it is difficult to accurately control the amount of humidification of the inflow gas according to the operating conditions of the fuel cell stack.
더욱이, 기존에는 가습기의 외부에 별도의 바이패스 유로를 형성해야 하므로, 구조가 복잡하고, 설계자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.Moreover, since a separate bypass path must be formed outside the humidifier, the structure is complex and there are problems in that design freedom and space utilization are reduced.
이에 따라, 최근에는 연료전지 스택의 운전 조건에 따라 유입가스의 가습량을 정확하게 조절하면서 구조를 간소화하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, various studies have been conducted recently to simplify the structure while accurately controlling the amount of humidification of the inlet gas according to the operating conditions of the fuel cell stack, but they are still insufficient and further development is required.
본 발명은 가습 성능을 향상시킬 수 있으며, 운전 조건에 따라 가습량을 정확하게 조절할 수 있는 연료전지용 가습기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a fuel cell humidifier capable of improving humidifying performance and accurately controlling the amount of humidification according to operating conditions.
특히, 본 발명은 연료전지 스택으로부터 공급된 습윤공기를 응축시킨 상태로 건조공기의 가습에 사용할 수 있으며, 가습 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention aims to use condensed moist air supplied from a fuel cell stack to humidify dry air, thereby improving humidification efficiency.
또한, 본 발명은 바이패스 유로를 별도로 마련하지 않고도, 운전 조건에 따라 유입가스의 가습량을 조절할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to control the amount of humidification of inflow gas according to operating conditions without providing a separate bypass path.
또한, 본 발명은 구조를 간소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to simplify the structure and improve design freedom and space utilization.
또한, 본 발명은 가습 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to improve humidifying performance.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 가습기는, 하우징; 하우징의 내부에 구비되며, 연료전지 스택으로부터 하우징에 공급되는 습윤공기를 응축하고, 내부를 따라서 제1건조공기가 통과되는 방열튜브; 및 하우징의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 제2건조공기가 통과되는 가습막;을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described objects of the present invention, a humidifier for a fuel cell includes: a housing; a heat dissipation tube provided inside the housing and condensing wet air supplied to the housing from a fuel cell stack, and allowing first dry air to pass along the inside; and a humidifying film provided inside the housing and allowing second dry air to pass along the inside.
이는, 연료전지용 가습기의 가습 성능을 향상시키고, 운전 조건에 따라 가습량을 정확하게 조절하기 위함이다.This is to improve the humidifying performance of the fuel cell humidifier and to accurately control the humidifying amount according to the operating conditions.
즉, 기존에는 연료전지 스택으로부터 공급된 습윤공기가 공급 상태 그대로 가습막의 둘레를 통과하면서 가습막의 내부를 따라 유동하는 건조공기를 가습하도록 구성됨에 따라, 운전 조건에 따라 건조공기를 충분하게 가습하기 어렵고, 가습 효율이 저하되는 문제점이 있다.That is, since the existing humid air supplied from the fuel cell stack passes through the perimeter of the humidifying film in its supplied state and humidifies the dry air flowing along the inside of the humidifying film, there is a problem in that it is difficult to sufficiently humidify the dry air depending on the operating conditions and the humidifying efficiency is reduced.
하지만, 본 발명은 연료전지 스택으로부터 하우징에 공급된 습윤공기가 응축되도록 하는 것에 의하여, 건조공기를 가습하기 위한 추가적인 물 공급라인을 마련하지 않고도, 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, the present invention can obtain the advantageous effect of improving humidifying performance and humidifying efficiency without providing an additional water supply line for humidifying dry air by condensing moist air supplied from a fuel cell stack to a housing.
방열튜브는 하우징의 내부에 유입된 습윤공기를 응축시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 방열튜브는, 튜브 몸체, 및 튜브 몸체의 외주면에 형성되는 외부 방열핀을 포함한다. 바람직하게, 방열튜브는 튜브 몸체의 내주면에 형성되는 내부 방열핀을 포함한다.The heat dissipation tube can be formed into various structures capable of condensing moist air introduced into the interior of the housing. For example, the heat dissipation tube includes a tube body and an external heat dissipation fin formed on an outer surface of the tube body. Preferably, the heat dissipation tube includes an internal heat dissipation fin formed on an inner surface of the tube body.
바람직하게, 하우징에 공급된 습윤공기는 방열튜브를 거쳐 응축된 상태로 가습막으로 공급된다.Preferably, the moist air supplied to the housing passes through a heat dissipation tube and is supplied to the humidifying film in a condensed state.
이와 같이, 하우징에 공급되는 습윤공기가 방열튜브를 먼저 통과한 후, 응축된 상태로 가습막에 공급되도록 하는 것에 의하여, 가습막을 투과하는 수분의 투과량을 증가시킬 수 있으므로, 가습막의 개수 및 사이즈를 증대시키지 않고도, 가습막에 의한 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by allowing the moist air supplied to the housing to first pass through the heat-radiating tube and then be supplied to the humidifying film in a condensed state, the amount of moisture passing through the humidifying film can be increased, so that the advantageous effect of improving the humidifying performance and humidifying efficiency by the humidifying film can be obtained without increasing the number and size of the humidifying films.
더욱 바람직하게, 습윤공기 공급구는 중력 방향을 따라 방열튜브의 상부에 배치되고, 가습막은 중력 방향을 따라 방열튜브의 하부에 배치된다.More preferably, the humid air supply port is arranged at the upper part of the heat dissipation tube along the direction of gravity, and the humidification film is arranged at the lower part of the heat dissipation tube along the direction of gravity.
이와 같이, 방열튜브의 하부에 가습막을 배치하는 것에 의하여, 방열튜브에 의해 응축된 습윤공기에 포함된 수분이 중력에 의해 떨어지며 가습막을 통과할 수 있으므로, 응축된 습윤공기를 가습막으로 안내하기 위한 별도의 장치 및 구조물을 마련하지 않고도, 습윤공기에 의한 가습 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by arranging the humidifying film at the bottom of the heat-radiating tube, moisture contained in the moist air condensed by the heat-radiating tube can fall by gravity and pass through the humidifying film, so that the advantageous effect of further improving the humidifying efficiency by the moist air can be obtained without providing a separate device and structure for guiding the condensed moist air to the humidifying film.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 가습기는, 방열튜브에 제1건조공기를 공급하는 제1공기공급부, 가습막에 제2건조공기를 공급하는 제2공기공급부, 및 제1공기공급부 및 제2공기공급부에 의한 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 조건을 제어하는 제어부를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a humidifier for a fuel cell includes a first air supply unit for supplying first dry air to a heat-radiating tube, a second air supply unit for supplying second dry air to a humidifying film, and a control unit for controlling supply conditions of the first dry air and the second dry air by the first air supply unit and the second air supply unit.
이는, 연료전지 스택의 운전 조건에 따라 건조공기의 가습량을 정확하게 조절하기 위함이다.This is to accurately control the humidification amount of dry air depending on the operating conditions of the fuel cell stack.
기존에는 유입가스가 가습기를 거쳐(가습된 상태) 연료전지 스택에 유입되거나, 가습기를 거치지 않고 바이패스 유로를 통해 연료전지 스택에 곧바로 유입되도록 하여, 연료전지 스택의 습도를 조절해야 하므로, 연료전지 스택의 운전 조건에 따라 유입가스의 가습량을 정확하게 조절하기 어려운 문제점이 있으며, 가습기의 외부에 별도의 바이패스 유로를 형성해야 하므로, 구조가 복잡하고, 설계자유도 및 공간활용성이 저하되는 문제점이 있다.In the past, the humidity of the fuel cell stack had to be controlled by allowing the inflow gas to pass through a humidifier and then flow into the fuel cell stack (in a humidified state) or to flow directly into the fuel cell stack through a bypass path without passing through a humidifier. Therefore, it was difficult to accurately control the amount of humidification of the inflow gas depending on the operating conditions of the fuel cell stack. In addition, since a separate bypass path had to be formed outside the humidifier, the structure was complicated and there were problems in that the design freedom and space utilization were reduced.
하지만, 본 발명은 연료전지 스택의 운전 조건에 따라, 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 조건을 제어하는 것에 의하여, 바이패스 유로를 별도로 마련하지 않고도, 운전 조건에 따라 건조공기의 가습량을 정확하게 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, the present invention can obtain the advantageous effect of accurately controlling the humidification amount of dry air according to the operating conditions without providing a separate bypass path by controlling the supply conditions of the first dry air and the second dry air according to the operating conditions of the fuel cell stack.
또한, 본 발명은 바이패스 유로를 별도로 마련하지 않아도 되므로, 구조를 간소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the present invention does not require a separate bypass path, it is possible to obtain the advantageous effects of simplifying the structure and improving design freedom and space utilization.
일 예로, 제어부는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 제2건조공기의 공급을 선택적으로 차단한다. 보다 구체적으로, 연료전지 스택의 내부 습도가 목표 습도를 초과하면, 제어부는 제2건조공기의 공급을 차단한다.For example, the control unit selectively blocks the supply of the second dry air in response to the internal humidity of the fuel cell stack. More specifically, when the internal humidity of the fuel cell stack exceeds the target humidity, the control unit blocks the supply of the second dry air.
다른 일 예로, 제어부는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 제1건조공기의 공급 유량과 제2건조공기의 공급 유량을 서로 다르게 제어할 수 있다.As another example, the control unit can control the supply flow rates of the first dry air and the second dry air differently in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 가습기는, 하우징의 내부에 구비되며 응축수가 저장되는 응축수 저장부, 및 응축수 저장부에 저장된 응축수를 선택적으로 제1공급부에 공급하는 응축수 공급라인을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a humidifier for a fuel cell includes a condensate storage unit provided inside a housing and storing condensate, and a condensate supply line selectively supplying condensate stored in the condensate storage unit to a first supply unit.
이와 같이, 하우징의 내부에 저장된 응축수를 이용하여 제1건조공기를 가습하는 것에 의하여, 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by humidifying the first dry air using the condensate stored inside the housing, the advantageous effect of improving the humidification performance and humidification efficiency can be obtained.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가습 성능을 향상시킬 수 있으며, 운전 조건에 따라 가습량을 정확하게 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, humidifying performance can be improved and the advantageous effect of accurately controlling the humidifying amount according to operating conditions can be obtained.
특히, 본 발명에 따르면 연료전지 스택으로부터 공급된 습윤공기를 응축시킨 상태로 건조공기의 가습에 사용할 수 있으므로, 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to the present invention, since wet air supplied from a fuel cell stack can be used to humidify dry air in a condensed state, it is possible to obtain the advantageous effect of improving humidification performance and humidification efficiency.
또한, 본 발명에 따르면 바이패스 유로를 별도로 마련하지 않고도, 운전 조건에 따라 유입가스의 가습량을 정확하게 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain the advantageous effect of accurately controlling the humidification amount of the inflow gas according to the operating conditions without providing a separate bypass path.
또한, 본 발명에 따르면 구조를 간소화하고, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain the advantageous effects of simplifying the structure and improving design freedom and space utilization.
또한, 본 발명에 따르면 가습 성능을 향상시키고, 연료전지의 성능 및 작동 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to obtain advantageous effects of improving humidifying performance and improving the performance and operating efficiency of a fuel cell.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 방열튜브를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 무가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 저가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 중가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 고가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 가습기를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a drawing for explaining a humidifier for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining a heat dissipation tube of a humidifier for a fuel cell according to the present invention.
FIG. 3 is a drawing for explaining a non-humidifying operation state of a fuel cell humidifier according to the present invention.
FIG. 4 is a drawing for explaining a low-humidification operation state of a fuel cell humidifier according to the present invention.
FIG. 5 is a drawing for explaining the humidification operation state of a fuel cell humidifier according to the present invention.
Figure 6 is a drawing for explaining a high-humidification operation state of a fuel cell humidifier according to the present invention.
FIG. 7 is a drawing for explaining a humidifier for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited or restricted by the embodiments. For reference, in this description, the same numbers refer to substantially the same elements, and the contents described in other drawings may be cited and described under this rule, and contents that are judged obvious to those skilled in the art or that are repeated may be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 방열튜브를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 무가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 저가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 중가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 가습기로서, 고가습 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a drawing for explaining a fuel cell humidifier according to the present invention, and FIG. 2 is a drawing for explaining a heat dissipation tube of the fuel cell humidifier according to the present invention. In addition, FIG. 3 is a drawing for explaining a non-humidifying operation state of the fuel cell humidifier according to the present invention, and FIG. 4 is a drawing for explaining a low-humidifying operation state of the fuel cell humidifier according to the present invention. In addition, FIG. 5 is a drawing for explaining a medium-humidifying operation state of the fuel cell humidifier according to the present invention, and FIG. 6 is a drawing for explaining a high-humidifying operation state of the fuel cell humidifier according to the present invention.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지용 가습기(100)는, 하우징(110); 하우징(110)의 내부에 구비되며, 연료전지 스택으로부터 하우징(110)에 공급되는 습윤공기를 응축하고, 내부를 따라서 제1건조공기가 통과되는 방열튜브(120); 및 하우징(110)의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 제2건조공기가 통과되는 가습막(130);을 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 6, a humidifier (100) for a fuel cell according to the present invention includes a housing (110); a heat dissipation tube (120) provided inside the housing (110) and condensing wet air supplied to the housing (110) from a fuel cell stack and allowing first dry air to pass through the inside; and a humidifying film (130) provided inside the housing (110) and allowing second dry air to pass through the inside.
본 발명에 따른 가습기(100)는 연료전지 스택에 유입되는 유입가스(예를 들어, 공기)를 선택적으로 가습하기 위해 마련된다.A humidifier (100) according to the present invention is provided to selectively humidify an inflow gas (e.g., air) flowing into a fuel cell stack.
참고로, 연료전지 스택(200)은 연료(예를 들어, 수소)와 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.For reference, the fuel cell stack (200) can be formed into various structures capable of producing electricity through a redox reaction of a fuel (e.g., hydrogen) and an oxidizer (e.g., air).
일 예로, 연료전지 스택(200)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, a fuel cell stack (200) includes a membrane electrode assembly (MEA) (not shown) in which a catalyst electrode layer in which an electrochemical reaction occurs is attached to both sides of an electrolyte membrane through which hydrogen ions move, a gas diffusion layer (GDL) (not shown) that evenly distributes reaction gases and transfers the generated electric energy, a gasket and a fastening mechanism (not shown) for maintaining the airtightness and appropriate fastening pressure of reaction gases and cooling water, and a bipolar plate (not shown) for moving reaction gases and cooling water.
보다 구체적으로, 연료전지 스택(200)에서 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 the fuel cell stack (200), hydrogen as fuel and air (oxygen) as an oxidizer are supplied to the anode and cathode of the membrane electrode assembly through the flow path of the separator, respectively, with hydrogen being supplied to the anode and air being 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.Hydrogen supplied to the anode is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons by the catalysts in the electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, and only the hydrogen ions are selectively transferred to the cathode through the electrolyte membrane, which is a cation exchange membrane, while at the same time, the electrons are transferred to the cathode through the gas diffusion layer and separator, which are conductors.
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 react with oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply device to produce water. Due to the movement of hydrogen ions that occurs at this time, electrons flow through the external conductor, and this flow of electrons generates current.
하우징(110)은 내부에 소정의 수용 공간을 갖도록 마련된다.The housing (110) is provided to have a predetermined accommodation space inside.
하우징(110)의 형상 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 하우징(110)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 하우징(110)은 내부에 수용 공간을 갖는 사각 박스 형태로 형성될 수 있다.The shape and structure of the housing (110) may be variously changed according to required conditions and design specifications, and the present invention is not limited or restricted by the shape and structure of the housing (110). For example, the housing (110) may be formed in a square box shape having an accommodation space inside.
하우징(110)의 일측에는 건조공기가 공급되는 건조공기 공급구가 형성되고, 하우징(110)의 다른 일측에는 건조공기가 배출되는 건조공기 배출구(미도시)가 형성된다.A dry air supply port through which dry air is supplied is formed on one side of the housing (110), and a dry air discharge port (not shown) through which dry air is discharged is formed on the other side of the housing (110).
일 예로, 도 1 기준으로, 하우징(110)의 우측단에는 제1건조공기가 공급되는 제1건조공기 공급구(112), 및 제2건조공기가 공급되는 제2건조공기 공급구(114)가 형성되고, 하우징(110)의 좌측단에는 제1건조공기 및 제2건조공기가 배출되는 건조공기 배출구가 형성된다.For example, based on FIG. 1, a first dry air supply port (112) through which first dry air is supplied and a second dry air supply port (114) through which second dry air is supplied are formed at the right end of the housing (110), and a dry air discharge port through which the first dry air and the second dry air are discharged is formed at the left end of the housing (110).
참고로, 제1건조공기 공급구(112)에 공급된 제1건조공기는 방열튜브(120)로 공급될 수 있고, 제2건조공기 공급구(114)에 공급된 제2건조공기는 가습막(130)에 공급될 수 있으며, 건조공기 배출구에서 배출된 가습공기(가습 처리된 건조공기)는 연료전지 스택으로 공급될 수 있다.For reference, the first dry air supplied to the first dry air supply port (112) can be supplied to the heat dissipation tube (120), the second dry air supplied to the second dry air supply port (114) can be supplied to the humidifying film (130), and the humidified air (humidified dry air) discharged from the dry air discharge port can be supplied to the fuel cell stack.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1건조공기 공급구(112) 및 제2건조공기 공급구(114)를 통해 제1건조공기와 제2건조공기가 각각 독립적으로 방열튜브(120)와 가습막(130)에 공급되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 단 하나의 건조공기 공급구를 통해 공급된 건조공기가 방열튜브와 가습막 중 어느 하나에만 공급되거나, 방열튜브와 가습막 양쪽에 동시에 공급되도록 구성하는 것도 가능하다.In the tactical and illustrated embodiments of the present invention, the first dry air and the second dry air are independently supplied to the heat dissipation tube (120) and the humidifying film (130) through the first dry air supply port (112) and the second dry air supply port (114), respectively. However, according to another embodiment of the present invention, it is also possible to configure the dry air supplied through a single dry air supply port to be supplied to only one of the heat dissipation tube and the humidifying film, or to be supplied to both the heat dissipation tube and the humidifying film simultaneously.
또한, 하우징(110)의 상단에는 습윤공기 공급구(116)가 형성되고, 하우징(110)의 하단에는 습윤공기 배출구(118)가 형성된다.Additionally, a wet air supply port (116) is formed at the top of the housing (110), and a wet air discharge port (118) is formed at the bottom of the housing (110).
연료전지 스택에서 배출되는 습윤공기(또는 생성수)는, 연료전지 스택과 하우징(110)의 습윤공기 공급구(116)를 연결하는 연결유로(미도시)를 따라 하우징(110)의 내부로 유입될 수 있으며, 하우징(110)의 내부에서는 다습한 습윤공기를 이용하여 가습막(130)을 따라 유동하는 건조공기를 가습시킬 수 있다.The moist air (or generated water) discharged from the fuel cell stack can be introduced into the interior of the housing (110) along a connecting path (not shown) connecting the fuel cell stack and the moist air supply port (116) of the housing (110), and the dry air flowing along the humidifying film (130) can be humidified inside the housing (110) using the moist moist air.
방열튜브(120)는, 하우징(110)의 내부에 구비되며, 연료전지 스택으로부터 하우징(110)에 공급되는 습윤공기를 응축하고, 내부를 따라서는 제1건조공기가 유동하도록 구성된다.The heat dissipation tube (120) is provided inside the housing (110) and is configured to condense wet air supplied to the housing (110) from the fuel cell stack and allow first dry air to flow along the inside.
방열튜브(120)는 하우징(110)의 내부에 유입된 습윤공기를 응축시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 방열튜브(120)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The heat dissipation tube (120) can be formed into various structures capable of condensing moist air introduced into the interior of the housing (110), and the present invention is not limited or restricted by the shape and structure of the heat dissipation tube (120).
일 예로, 방열튜브(120)는, 튜브 몸체(122), 및 튜브 몸체(122)의 외주면에 형성되는 외부 방열핀(124)을 포함한다.For example, a heat dissipation tube (120) includes a tube body (122) and an external heat dissipation fin (124) formed on an outer surface of the tube body (122).
튜브 몸체(122)는 중공 구조로 하우징(110)의 내부에 고정된다. 일 예로, 하우징(110)의 내부에서 튜브 몸체(122)의 일단(입구단) 및 타단(출구단)은 포팅재(potting material)(미도시)에 의해 고정된다.The tube body (122) is fixed to the inside of the housing (110) in a hollow structure. For example, one end (inlet end) and the other end (outlet end) of the tube body (122) inside the housing (110) are fixed by a potting material (not shown).
외부 방열핀(124)은 하우징(110)의 내부에 공급되는 습윤공기와 열교환되도록 튜브 몸체(122)의 외주면에 형성된다. 일 예로, 외부 방열핀(124)은 튜브 몸체(122)의 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.The external heat dissipation fins (124) are formed on the outer surface of the tube body (122) to exchange heat with the moist air supplied to the inside of the housing (110). For example, a plurality of external heat dissipation fins (124) may be formed spaced apart along the circumferential direction or the longitudinal direction of the tube body (122).
바람직하게, 방열튜브(120)는 튜브 몸체(122)의 내주면에 형성되는 내부 방열핀(126)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 튜브 몸체(122)의 내주면에 내부 방열핀(126)을 형성하는 것에 의하여, 방열튜브(120)에 의한 방열 성능을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the heat dissipation tube (120) may include an internal heat dissipation fin (126) formed on the inner surface of the tube body (122). In this way, by forming the internal heat dissipation fin (126) on the inner surface of the tube body (122), a beneficial effect of further improving the heat dissipation performance of the heat dissipation tube (120) can be obtained.
가습막(130)은 하우징(110)의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 제2건조공기가 유동하도록 구성된다.The humidifying film (130) is provided inside the housing (110) and is configured to allow second dry air to flow along the inside.
일 예로, 가습막(130)은 내부를 따라 제2건조공기가 유동 가능한 튜브 형태의 중공사막(Hollow fiber membrane)으로 형성되며, 하우징(110)의 내부에서 가습막(130)의 일단(입구단) 및 타단(출구단)은 포팅재에 의해 고정된다.For example, the humidifying film (130) is formed as a hollow fiber membrane in the shape of a tube through which second dry air can flow along the inside, and one end (inlet end) and the other end (outlet end) of the humidifying film (130) inside the housing (110) are fixed by a potting material.
참고로, 가습막(130)은 중곡사막으로 형성되므로, 하우징(110)의 내부에 공급된 수분(예를 들어, 습윤공기의 수분)은 가습막(130)의 외부에서 내부로 투과하여 제2건조공기에 전달될 수 있으나, 제2건조공기는 가습막(130)의 내부에서 가습막(130)의 외부로 투과될 수 없다.For reference, since the humidifying film (130) is formed as a curved desert, moisture (e.g., moisture of humid air) supplied to the inside of the housing (110) can permeate from the outside to the inside of the humidifying film (130) and be transferred to the second dry air, but the second dry air cannot permeate from the inside to the outside of the humidifying film (130).
하우징(110)의 내부에서 방열튜브(120) 및 가습막(130)의 배치 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The arrangement structure of the heat dissipation tube (120) and humidifying film (130) inside the housing (110) can be changed in various ways depending on the required conditions and design specifications.
바람직하게, 하우징(110)에 공급된 습윤공기는 방열튜브(120)를 거쳐 응축된 상태로 가습막(130)으로 공급된다.Preferably, the moist air supplied to the housing (110) is supplied to the humidifying film (130) in a condensed state through the heat dissipation tube (120).
여기서, 습윤공기가 응축된 상태라 함은, 습윤공기의 온도가 낮아짐에 따라, 습윤공기에 포함된 수분이 큰 수분입자 상태로 모여지거나 액체로 변화된 상태로 이해될 수 있다.Here, the condensed state of moist air can be understood as a state in which, as the temperature of the moist air decreases, the moisture contained in the moist air gathers into large moisture particles or changes into a liquid.
이와 같이, 하우징(110)에 공급되는 습윤공기가 방열튜브(120)를 먼저 통과한 후, 응축된 상태로 가습막(130)에 공급되도록 하는 것에 의하여, 가습막(130)을 투과하는 수분의 투과량을 증가시킬 수 있으므로, 가습막(130)의 개수 및 사이즈를 증대시키지 않고도, 가습막(130)에 의한 가습 성능 및 가습 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by allowing the moist air supplied to the housing (110) to first pass through the heat dissipation tube (120) and then be supplied to the humidifying film (130) in a condensed state, the amount of moisture passing through the humidifying film (130) can be increased, so that the advantageous effect of improving the humidifying performance and humidifying efficiency by the humidifying film (130) can be obtained without increasing the number and size of the humidifying films (130).
더욱 바람직하게, 습윤공기 공급구(116)는 중력 방향을 따라 방열튜브(120)의 상부에 배치되고, 가습막(130)은 중력 방향을 따라 방열튜브(120)의 하부에 배치된다.More preferably, the humid air supply port (116) is placed at the top of the heat dissipation tube (120) along the direction of gravity, and the humidification film (130) is placed at the bottom of the heat dissipation tube (120) along the direction of gravity.
즉, 방열튜브(120)는 중력 방향을 따라 습윤공기 공급구(116)의 하부에 배치되며, 습윤공기 공급구(116)를 통해 하우징(110)의 내부에 유입된 습윤공기는 중력 방향을 따라 방열튜브(120)를 통과한 후 순차적으로 가습막(130)을 통과할 수 있다.That is, the heat dissipation tube (120) is placed below the moist air supply port (116) along the direction of gravity, and moist air introduced into the interior of the housing (110) through the moist air supply port (116) can pass through the heat dissipation tube (120) along the direction of gravity and then sequentially pass through the humidifying film (130).
이와 같이, 방열튜브(120)의 하부에 가습막(130)을 배치하는 것에 의하여, 방열튜브(120)에 의해 응축된 습윤공기에 포함된 수분이 중력에 의해 떨어지며 가습막(130)을 통과할 수 있으므로, 응축된 습윤공기를 가습막(130)으로 안내하기 위한 별도의 장치 및 구조물을 마련하지 않고도, 습윤공기에 의한 가습 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by arranging the humidifying film (130) at the bottom of the heat dissipation tube (120), moisture contained in the moist air condensed by the heat dissipation tube (120) can fall by gravity and pass through the humidifying film (130), so that the advantageous effect of further improving the humidifying efficiency by the moist air can be obtained without providing a separate device and structure for guiding the condensed moist air to the humidifying film (130).
또한, 연료전지용 가습기(100)는, 방열튜브(120)에 제1건조공기를 공급하는 제1공기공급부(160), 가습막(130)에 제2건조공기를 공급하는 제2공기공급부(170), 및 제1공기공급부(160) 및 제2공기공급부(170)에 의한 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 조건을 제어하는 제어부(180)를 포함한다.In addition, the humidifier (100) for a fuel cell includes a first air supply unit (160) that supplies first dry air to a heat dissipation tube (120), a second air supply unit (170) that supplies second dry air to a humidifying film (130), and a control unit (180) that controls the supply conditions of the first dry air and the second dry air by the first air supply unit (160) and the second air supply unit (170).
여기서, 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 조건을 제어한다 함은, 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 여부 및 공급량(공급 유량)을 제어하는 것으로 정의된다.Here, controlling the supply conditions of the first dry air and the second dry air is defined as controlling whether the first dry air and the second dry air are supplied and the supply amount (supply flow rate).
제1공기공급부(160)는, 제1건조공기 공급구(112)에 연결되는 제1건조공기 공급라인(162)을 따라 제1건조공기를 공급하도록 구성된다.The first air supply unit (160) is configured to supply the first dry air along the first dry air supply line (162) connected to the first dry air supply port (112).
제2공기공급부(170)는, 제2건조공기 공급구(114)에 연결되는 제2건조공기 공급라인(172)을 따라 제2건조공기를 공급하도록 구성된다.The second air supply unit (170) is configured to supply second dry air along a second dry air supply line (172) connected to the second dry air supply port (114).
제어부(180)는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 제1공기공급부(160) 및 제2공기공급부(170)에 의한 제1건조공기 및 제2건조공기의 공급 조건을 제어한다.The control unit (180) controls the supply conditions of the first dry air and the second dry air by the first air supply unit (160) and the second air supply unit (170) in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
일 예로, 도 3을 참조하면, 제어부(180)는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 제2건조공기의 공급을 선택적으로 차단한다.For example, referring to FIG. 3, the control unit (180) selectively blocks the supply of second dry air in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
보다 구체적으로, 연료전지 스택의 내부 습도가 목표 습도를 초과하면, 제어부(180)는 제2건조공기의 공급을 차단(무가습 상태)한다.More specifically, when the internal humidity of the fuel cell stack exceeds the target humidity, the control unit (180) blocks the supply of the second dry air (non-humidified state).
제2건조공기의 공급이 차단되면, 가습막(130)에 의한 제2건조공기의 가습기(100) 중단되고, 가습되지 않는 제1건조공기만이 방열튜브(120)를 통해 연료전지 스택으로 공급된다.When the supply of the second dry air is cut off, the humidification (100) of the second dry air by the humidifying film (130) is stopped, and only the first dry air that is not humidified is supplied to the fuel cell stack through the heat dissipation tube (120).
다른 일 예로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제어부(180)는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 제1건조공기의 공급 유량과 제2건조공기의 공급 유량을 서로 다르게 제어할 수 있다.As another example, referring to FIGS. 4 and 5, the control unit (180) can control the supply flow rate of the first dry air and the supply flow rate of the second dry air differently in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
보다 구체적으로, 제어부(180)는 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 도 4와 같이 제2건조공기의 공급 유량을 작게 제어(저가습 상태)하거나, 도 5와 같이 제2건조공기의 공급 유량을 크게 제어(중가습 상태)할 수 있다.More specifically, the control unit (180) can control the supply flow rate of the second dry air to be small (low-humidification state) as in Fig. 4, or to be large (medium-humidification state) as in Fig. 5, in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2건조공기의 공급 유량을 작게 제어함과 동시에 제1건조공기의 공급 유량을 크게 제어하거나, 제1건조공기의 공급 유량을 작게 제어함과 동시에 제2건조공기의 공급 유량을 크게 제어하는 것도 가능하다.According to another embodiment of the present invention, it is possible to control the supply flow rate of the first dry air to be large while simultaneously controlling the supply flow rate of the second dry air to be small, or to control the supply flow rate of the first dry air to be small while simultaneously controlling the supply flow rate of the second dry air to be large.
이와 같이, 제2건조공기(또는 제1건조공기)의 공급 유량을 제어하는 것에 의하여, 운전 조건에 따라 건조공기의 가습 정도를 제어하는 것이 가능하다.In this way, by controlling the supply flow rate of the second dry air (or the first dry air), it is possible to control the humidification level of the dry air according to the operating conditions.
한편, 연료전지용 가습기(100)는, 하우징(110)의 내부에 구비되며 응축수가 저장되는 응축수 저장부(140), 및 응축수 저장부(140)에 저장된 응축수를 선택적으로 제1공기공급부(160)에 공급하는 응축수 공급라인(150)을 포함한다.(도 1 참조)Meanwhile, the fuel cell humidifier (100) includes a condensate storage unit (140) provided inside the housing (110) and storing condensate, and a condensate supply line (150) that selectively supplies condensate stored in the condensate storage unit (140) to the first air supply unit (160). (See FIG. 1)
응축수 저장부(140)로서는, 하우징(110)의 내부에서 응축된 응축수를 저장할 수 있는 받침판, 받침통 또는 여타 다른 저장 수단이 사용될 수 있으며, 응축수 저장부(140)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the condensate storage unit (140), a support plate, a support tank or other storage means capable of storing condensate condensed inside the housing (110) may be used, and the present invention is not limited or restricted by the type and structure of the condensate storage unit (140).
바람직하게, 응축수 저장부(140)는 가습막(130)을 통과한 습윤공기에 포함된 응축수(가습에 사용되지 못하고 버려지는 응축수)를 저장하도록 가습막(130)의 하부에 배치된다.Preferably, the condensate storage unit (140) is placed at the bottom of the humidifying film (130) to store condensate contained in the humid air passing through the humidifying film (130) (condensate that is not used for humidification and is discarded).
응축수 공급라인(150)은 응축수 저장부(140)에 저장된 응축수를 선택적으로 제1공기공급부(160)에 공급한다. 일 예로, 응축수 공급라인(150)은 제1건조공기 공급라인(162)에 연결될 수 있으며, 응축수 공급라인(150)에는 응축수를 제1건조공기 공급라인(162)에 분사하는 인젝터(또는 이젝터)(152)가 마련될 수 있다.The condensate supply line (150) selectively supplies condensate stored in the condensate storage unit (140) to the first air supply unit (160). For example, the condensate supply line (150) may be connected to the first dry air supply line (162), and the condensate supply line (150) may be provided with an injector (or ejector) (152) that sprays condensate into the first dry air supply line (162).
일 예로, 도 6을 참조하면, 제2건조공기의 공급 유량을 크게 제어함과 동시에, 제1건조공기 공급라인(162)에 응축수를 분사함으로써, 제2건조공기와 함께 제1건조공기도 가습된 상태로 연료전지 스택에 공급될 수 있다.For example, referring to FIG. 6, by greatly controlling the supply flow rate of the second dry air and simultaneously spraying condensate into the first dry air supply line (162), the first dry air can be supplied to the fuel cell stack in a humidified state together with the second dry air.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2공기공급부에서 공급된 제1건조공기와 제2건조공기가 방열튜브 및 가습막에 각각 개별적으로 공급되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 7과 같이, 단 하나의 공기공급부(165)로부터 공급되는 건조공기가 삼방 밸브(167)에 의해 분기되는 제1분기라인(미도시) 및 제2분기라인(미도시)을 따라 방열튜브(120) 및 가습막(130) 중 어느 하나에 공급되거나, 방열튜브(120) 및 가습막(130)에 동시에 공급되도록 구성하는 것도 가능하다.In the tactical and illustrated embodiments of the present invention, the first dry air and the second dry air supplied from the first and second air supply units are individually supplied to the heat dissipation tube and the humidifying film, respectively. However, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, it is also possible to configure the dry air supplied from a single air supply unit (165) to be supplied to either the heat dissipation tube (120) or the humidifying film (130) along the first branch line (not shown) and the second branch line (not shown) branched by the three-way valve (167), or to be supplied to the heat dissipation tube (120) and the humidifying film (130) simultaneously.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
100 : 가습기
110 : 하우징
112 : 제1건조공기 공급구
114 : 제2건조공기 공급구
116 : 습윤공기 공급구
118 : 습윤공기 배출구
120 : 방열튜브
122 : 튜브 몸체
124 : 외부 방열핀
126 : 내부 방열핀
130 : 가습막
140 : 응축수 저장부
150 : 응축수 공급라인
160 : 제1공기공급부
162 : 제1건조공기 공급라인
170 : 제2공기공급부
172 : 제2건조공기 공급라인
180 : 제어부100 : Humidifier
110 : Housing
112: 1st dry air supply port
114: Second dry air supply port
116: Moist air supply port
118 : Moist air exhaust port
120 : Heat dissipation tube
122 : Tube body
124 : External heat sink fin
126 : Internal heat sink fin
130 : Humidifier
140 : Condensate storage unit
150 : Condensate supply line
160: 1st air supply unit
162: 1st dry air supply line
170: Second air supply unit
172: Second dry air supply line
180 : Control Unit
Claims (10)
상기 하우징의 내부에 구비되며, 연료전지 스택으로부터 상기 하우징에 공급되는 습윤공기를 응축하고, 내부를 따라서 제1건조공기가 유동되는 방열튜브; 및
상기 하우징의 내부에 구비되며, 내부를 따라서 제2건조공기가 유동되는 가습막;을 포함하고,
상기 방열튜브에 상기 제1건조공기를 공급하는 제1공기공급부;
상기 가습막에 상기 제2건조공기를 공급하는 제2공기공급부; 및
상기 제1공기공급부 및 상기 제2공기공급부에 의한 상기 제1건조공기 및 상기 제2건조공기의 공급 조건을 제어하는 제어부;
를 포함하는 연료전지용 가습기.
housing;
A heat dissipation tube provided inside the housing, which condenses wet air supplied to the housing from the fuel cell stack and allows first dry air to flow along the inside; and
A humidifying film is provided inside the housing and the second dry air flows along the inside thereof;
A first air supply unit that supplies the first dry air to the above heat dissipation tube;
A second air supply unit that supplies the second dry air to the humidifying film; and
A control unit that controls the supply conditions of the first dry air and the second dry air by the first air supply unit and the second air supply unit;
A humidifier for a fuel cell comprising:
상기 하우징에 공급되는 상기 습윤공기는 상기 방열튜브를 거쳐 응축된 상태로 상기 가습막으로 공급되는 연료전지용 가습기.
In the first paragraph,
A fuel cell humidifier in which the moist air supplied to the housing is condensed and supplied to the humidifying film through the heat dissipation tube.
상기 하우징에 상기 습윤공기가 공급되는 습윤공기 공급구는 중력 방향을 따라 상기 방열튜브의 상부에 배치되고,
상기 가습막은 중력 방향을 따라 상기 방열튜브의 하부에 배치되는 연료전지용 가습기.
In the second paragraph,
The moist air supply port through which the moist air is supplied to the above housing is arranged at the top of the heat dissipation tube along the direction of gravity,
A fuel cell humidifier in which the above humidifying film is placed at the bottom of the heat dissipation tube along the direction of gravity.
상기 제어부는, 상기 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 상기 제2건조공기의 공급을 선택적으로 차단하는 연료전지용 가습기.
In the first paragraph,
A fuel cell humidifier, wherein the control unit selectively blocks the supply of the second dry air in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
상기 제어부는, 상기 연료전지 스택의 내부 습도가 목표 습도를 초과하면, 상기 제2건조공기의 공급을 차단하는 연료전지용 가습기.
In paragraph 5,
The above control unit is a fuel cell humidifier that blocks the supply of the second dry air when the internal humidity of the fuel cell stack exceeds the target humidity.
상기 제어부는, 상기 연료전지 스택의 내부 습도에 대응하여, 상기 제1건조공기의 공급 유량과 상기 제2건조공기의 공급 유량을 서로 다르게 제어하는 연료전지용 가습기.
In the first paragraph,
A fuel cell humidifier, wherein the control unit controls the supply flow rates of the first dry air and the supply flow rates of the second dry air differently in response to the internal humidity of the fuel cell stack.
상기 하우징의 내부에 구비되며, 응축수가 저장되는 응축수 저장부; 및
상기 응축수 저장부에 저장된 상기 응축수를 선택적으로 상기 제1공기공급부에 공급하는 응축수 공급라인;
을 포함하는 연료전지용 가습기.
In the first paragraph,
A condensate storage unit provided inside the housing and storing condensate; and
A condensate supply line for selectively supplying the condensate stored in the condensate storage unit to the first air supply unit;
A humidifier for a fuel cell comprising:
상기 방열튜브는,
튜브 몸체; 및
상기 튜브 몸체의 외주면에 형성되는 외부 방열핀;
을 포함하는 연료전지용 가습기.
In the first paragraph,
The above heat dissipation tube,
tube body; and
External heat dissipation fins formed on the outer surface of the above tube body;
A humidifier for a fuel cell comprising:
상기 방열튜브는 상기 튜브 몸체의 내주면에 형성되는 내부 방열핀을 포함하는 연료전지용 가습기.
In Article 9,
A fuel cell humidifier, wherein the above heat dissipation tube includes an internal heat dissipation fin formed on the inner surface of the tube body.
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