KR101336393B1 - Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency - Google Patents
Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency Download PDFInfo
- Publication number
- KR101336393B1 KR101336393B1 KR1020120068380A KR20120068380A KR101336393B1 KR 101336393 B1 KR101336393 B1 KR 101336393B1 KR 1020120068380 A KR1020120068380 A KR 1020120068380A KR 20120068380 A KR20120068380 A KR 20120068380A KR 101336393 B1 KR101336393 B1 KR 101336393B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- water tank
- water
- fuel cell
- constant
- hot water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 199
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 663
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 25
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
- H01M2250/405—Cogeneration of heat or hot water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
연료전지에 적어도 2개 이상의 물 탱크를 설치시, 1개 이상의 물 탱크에는 온수가 유입되도록 하고, 나머지 1개의 물 탱크에는 냉각수가 유입되도록 설치함으로써, 온수와 냉각수의 혼합을 지연시킴으로써 온수의 급격한 온도 저하를 미연에 방지하여 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템은 상수 배출구, 상수 주입구 및 냉각수 배출구를 구비하는 제1 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 온수 배출구, 온수 주입구 및 냉각수 주입구를 구비하는 제2 물 탱크; 입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 연료전지에 연결되어, 상기 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관; 상기 연료전지와 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 및 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크로 배출하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.When at least two water tanks are installed in the fuel cell, one or more water tanks are installed to allow hot water to flow in, and the remaining one water tank is installed to allow cooling water to flow in, thereby delaying the mixing of the hot water and cooling water, thereby causing a rapid temperature change. Disclosed is a fuel cell system having excellent heat exchange efficiency that can prevent degradation and improve hot water use convenience.
A fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to the present invention includes a first water tank having a constant outlet, a constant inlet, and a cooling water outlet; A fuel cell spaced apart from the first water tank; A second water tank disposed spaced apart from the first water tank, the second water tank having a hot water outlet, a hot water inlet, and a cooling water inlet; A cooling water supply pipe connected to an inlet side of the cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the fuel cell; A hot water supply pipe supplying hot water heated by heat exchange with the fuel cell to the second water tank; And a constant discharge pipe discharging the constant filled in the first water tank to the second water tank.
Description
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1개 이상의 연료전지에 적어도 2개 이상의 물 탱크를 설치시, 1개 이상의 물 탱크에는 연료전지와의 열교환에 의하여 가열된 온수가 유입되도록 하고, 나머지 1개의 물 탱크에는 냉각수가 유입되도록 설치함으로써, 온수와 냉각수의 혼합을 지연시켜 온수의 급격한 온도 저하를 미연에 방지하여 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, when at least two or more water tanks are installed in at least one fuel cell, the at least one water tank allows hot water heated by heat exchange with the fuel cell. The present invention relates to a fuel cell system having excellent heat exchange efficiency, which is installed to allow the coolant to flow into the other one of the water tanks, thereby delaying the mixing of the hot water and the coolant, thereby preventing the sudden drop in temperature of the hot water and improving the convenience of using the hot water. .
연료전지(fuel cell)는 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 따라서, 원리상 열기관이 갖는 열역학적인 제한을 받지 않기 때문에 종래의 발전장치보다 발전 효율이 높고 무공해, 무소음으로 환경문제가 거의 없다. 또한, 연료전지는 다양한 용량으로 제작이 가능하고 전력 수요지 내에 설치가 용이하여 송변전 설비의 초기 투자비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.A fuel cell is a device that directly converts the chemical energy of a fuel into an electrical energy by an electrochemical reaction. Therefore, it is not subject to the thermodynamic limitation of the heat engine in principle, so there is almost no environmental problem due to high power generation efficiency, no pollution, and noiselessness. In addition, the fuel cell can be manufactured in various capacities, and the fuel cell can be easily installed in the power demand site, thereby reducing the initial investment cost of the power transmission /
이러한 연료전지를 이용한 연료전지 시스템은 전기를 생산하는 연료전지 스택과 연료인 LNG, 석탄가스, 메탄올 등을 수소로 개질하여 수소가 많은 연료가스로 만드는 개질기(reformer), 발전된 DC 전력을 AC 전력으로 변환시키는 전력 변환기 및 제어기 등으로 구성된다. 이때, 연료전지 스택은 적층된 수백 장의 셀(cell)들로 구성되어 있으며, 물, 연료, 공기 등이 각 셀로 공급되도록 설계되어 있다. 기본적으로 각 셀은 전해질(electrolyte)에 의하여 분리된 연료극(anode)과 공기극(cathode)의 두 전극으로 구성되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다.
The fuel cell system using the fuel cell includes a fuel cell stack for producing electricity, a reformer for reforming fuel such as LNG, coal gas, and methanol into hydrogen to make hydrogen-rich fuel gas, And a power converter and a controller for converting the power. At this time, the fuel cell stack is composed of hundreds of stacked cells, and water, fuel, and air are supplied to each cell. Basically, each cell is composed of two electrodes, an anode and a cathode separated by an electrolyte, and each cell is separated by a separator.
종래에 따른 연료전지를 이용한 연료전지 시스템은 복수의 연료전지에 복수의 물 탱크를 설치할시, 일대일 대응되는 형태로 연료전지와 물 탱크를 설치하였다. 그러나, 이와 같이 복수의 연료전지에 복수의 물 탱크를 일대일 대응하여 설치할 경우, 각각의 물 탱크 내에 온수와 냉각수가 유입됨에 따라 온수와 냉각수가 단시간 내에 혼합되는 데 기인하여 온수와 냉각수를 사용 목적에 맞게 사용하는 것이 어려워 열사용 효율이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 연료전지 시스템에서 열교환되어 데워진 온수가 쉽게 냉수와 섞여 사용자가 효과적으로 온수를 사용하기 어려운 단점이 있다. 반대로 연료전지 시스템으로 이송되는 냉각수는 온수와 쉽게 섞여 연료전지 시스템의 냉각 효율이 저하되는 문제가 있었다. 이를 보완하기 위하여 온수와 냉수가 잘 섞이는 것을 방지하는 격벽을 온수탱크 내부에 설치하는 구조를 갖는 경우도 있다.In the fuel cell system using a fuel cell according to the related art, when a plurality of water tanks are installed in a plurality of fuel cells, a fuel cell and a water tank are installed in a one-to-one correspondence. However, in the case where a plurality of water tanks are installed in a plurality of fuel cells in a one-to-one correspondence, hot water and cooling water are mixed within a short time as hot water and cooling water flow into each water tank, and thus hot water and cooling water are used for the purpose of use. Difficult to use properly, there was a problem that the heat use efficiency is lowered. In addition, hot water warmed by heat exchange in a fuel cell system is easily mixed with cold water, which makes it difficult for a user to use hot water effectively. On the contrary, the cooling water transported to the fuel cell system is easily mixed with hot water, which lowers the cooling efficiency of the fuel cell system. In order to compensate for this, there is a case in which a partition wall is installed inside the hot water tank to prevent hot water and cold water from mixing well.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0526223호(2005.11.02 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 연료전지 시스템 및 그 운전방법이 개시되어 있을 뿐, 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템에 대하여 개시하는 바가 없다.
Related prior art documents include Korean Patent No. 10-0526223 (August 02, 2005), which discloses a fuel cell system and its operation method, and has excellent heat exchange efficiency to improve hot water use convenience. There is no disclosure of a fuel cell system.
본 발명의 목적은 온수와 냉각수의 혼합을 지연시켜 온수의 급격한 온도 저하를 미연에 방지하여 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있음과 더불어, 열교환 효율의 증대로 펌프 동력 소모를 줄여 연료전지 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to delay the mixing of hot water and cooling water to prevent the sudden temperature drop of hot water in advance to improve the ease of use of hot water, and to improve the efficiency of the fuel cell system by reducing pump power consumption by increasing heat exchange efficiency. It is to provide a fuel cell system having excellent heat exchange efficiency that can be improved.
또한, 본 발명의 목적은 온수와 냉각수를 2개 이상의 물 탱크에서 상호 분리시킴으로써, 사용 목적에 따라 온수와 냉각수의 사용 편의성을 증대시킬 수 있는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
It is also an object of the present invention to provide a fuel cell system capable of increasing the ease of use of hot water and cooling water according to the purpose of use by separating hot water and cooling water from two or more water tanks.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템은 상수 배출구, 상수 주입구 및 냉각수 배출구를 구비하는 제1 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 온수 배출구, 온수 주입구 및 냉각수 주입구를 구비하는 제2 물 탱크; 입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 연료전지에 연결되어, 상기 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관; 상기 연료전지와 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 및 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크로 배출하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
A fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object includes a first water tank having a constant outlet, a constant inlet and a cooling water outlet; A fuel cell spaced apart from the first water tank; A second water tank disposed spaced apart from the first water tank, the second water tank having a hot water outlet, a hot water inlet, and a cooling water inlet; A cooling water supply pipe connected to an inlet side of the cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the fuel cell; A hot water supply pipe supplying hot water heated by heat exchange with the fuel cell to the second water tank; And a constant discharge pipe discharging the constant filled in the first water tank to the second water tank.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템은 상단에 구비되는 상수 배출구와, 하단 일측에 구비되는 상수 주입구와, 상기 하단 타측에 구비되는 냉각수 배출구를 갖는 제1 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 상단 타측에 배치되는 온수 주입구와, 하단 일측에 구비되는 냉각수 주입구를 갖는 제2 물 탱크; 입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 연료전지에 연결되어, 상기 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관; 상기 연료전지와 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 상기 제1 물 탱크와 제2 물 탱크 사이에 장착되며, 상수 주입 포트 및 상수 배출 포트를 구비하는 제3 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 제3 물 탱크 사이, 및 상기 제2 물 탱크와 제3 물 탱크 사이에 배치되어, 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크 및 제3 물 탱크로 공급하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
A fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object has a constant discharge port provided at the upper end, a constant injection port provided at one side of the lower end, and a cooling water discharge port provided at the other end of the lower end. A first water tank; A fuel cell spaced apart from the first water tank; A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one upper end, a hot water inlet disposed at the other upper end, and a cooling water inlet provided at one lower end thereof; A cooling water supply pipe connected to an inlet side of the cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the fuel cell; A hot water supply pipe supplying hot water heated by heat exchange with the fuel cell to the second water tank; A third water tank mounted between the first water tank and the second water tank, the third water tank having a constant injection port and a constant discharge port; Disposed between the first water tank and the third water tank, and between the second water tank and the third water tank to supply constants filled in the first water tank to the second water tank and the third water tank. Characterized in that it comprises a; constant discharge pipe.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템은 상단에 구비되는 상수 배출구와, 하단 일측에 구비되는 상수 주입구와, 상기 하단 타측에 구비되는 냉각수 배출구를 갖는 제1 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제1 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제2 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 상단 타측에 배치되는 온수 주입구와, 하단 일측에 구비되는 냉각수 주입구를 갖는 제2 물 탱크; 입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 제1 및 제2 연료전지에 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관; 상기 제1 및 제2 연료전지와 각각 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 및 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크로 배출하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
A fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to a third embodiment of the present invention for achieving the above object has a constant discharge port provided at the upper end, a constant injection port provided at one side of the lower end, and a cooling water discharge port provided at the other end of the lower end. A first water tank; A first fuel cell spaced apart from the first water tank; A second fuel cell spaced apart from the first water tank; A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one upper end, a hot water inlet disposed at the other upper end, and a cooling water inlet provided at one lower end thereof; A cooling water supply pipe connected to an inlet side of a cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the first and second fuel cells, respectively; A hot water supply pipe configured to supply hot water heated and heat-exchanged with the first and second fuel cells, respectively, to the second water tank; And a constant discharge pipe discharging the constant filled in the first water tank to the second water tank.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 실시예에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템은 상단에 구비되는 미온수 주입구와, 하단 일측에 구비되는 상수 주입구와, 상기 하단 타측에 구비되는 냉각수 배출구를 갖는 제1 물 탱크; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제1 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제2 연료전지; 상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 하단 일측에 배치되는 온수 주입구와, 하단에 배치되는 미온수 배출구를 갖는 제2 물 탱크; 입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 제1 및 제2 연료전지에 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관; 상기 제1 및 제2 연료전지와 각각 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 상기 제1 및 제2 물 탱크의 내부에 고립된 형태로 삽입되도록 장착되며, 내부로 상수가 순환하는 상수 순환배관; 및 상기 제2 물 탱크 내에서 상기 상수 순환배관의 내부를 순환하는 냉각수와 열교환되어 냉각된 미온수를 상기 제1 물 탱크로 배출하는 미온수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
A fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to a fourth embodiment of the present invention for achieving the above object has a lukewarm water inlet provided at the top, a constant inlet provided at one side of the bottom, and a coolant outlet provided at the other end of the bottom A first water tank; A first fuel cell spaced apart from the first water tank; A second fuel cell spaced apart from the first water tank; A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one side of the upper end, a hot water inlet disposed at one side of the lower end, and a lukewarm water outlet disposed at the bottom; A cooling water supply pipe connected to an inlet side of a cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the first and second fuel cells, respectively; A hot water supply pipe configured to supply hot water heated and heat-exchanged with the first and second fuel cells, respectively, to the second water tank; A constant circulation pipe mounted to be inserted in an isolated form in the first and second water tanks and having a constant circulation therein; And lukewarm water discharge pipe discharging lukewarm water cooled by heat exchange with cooling water circulating inside the constant circulation pipe in the second water tank to the first water tank.
본 발명에 따른 연료전지 시스템은 적어도 1개 이상의 연료전지에 적어도 2개 이상의 물 탱크를 설치시, 1개 이상의 물 탱크에는 연료전지와의 열교환에 의하여 가열된 온수가 유입되도록 하고, 나머지 1개의 물 탱크에는 냉각수가 유입되도록 설치함으로써, 온수와 냉각수의 혼합을 지연시킴으로써 온수의 급격한 온도 저하를 미연에 방지하여 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.In the fuel cell system according to the present invention, when at least two water tanks are installed in at least one fuel cell, the heated water is introduced into the at least one water tank by heat exchange with the fuel cell, and the remaining one water By installing the coolant to be introduced into the tank, by delaying the mixing of the hot water and the coolant, it is possible to prevent the sudden drop in temperature of the hot water in advance and to improve the ease of use of the hot water.
이에 더불어, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 물 탱크의 내부에 삽입되는 상수 순환배관을 적어도 1회 이상 권선되는 코일 형태로 설계함으로써, 상수 순환배관의 내부를 통과하는 상수의 유동 경로가 확장되는 효과로 물 탱크들의 내부에 채워지는 온수 및 냉각수와의 열교환 시간을 충분히 확보할 수 있으므로, 열사용 효율을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the fuel cell system according to the present invention is designed in the form of a coil winding the constant circulation pipe inserted into the water tank at least once, so that the constant flow path passing through the inside of the constant circulation pipe is expanded. Since the heat exchange time with the hot water and the cooling water filled in the furnace water tanks can be sufficiently secured, there is an advantage of further improving the heat use efficiency.
따라서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 열교환 효율이 증가하는 데 기인하여 저전력으로도 냉각수 펌프 및 온수 배출 펌프를 구동하는 것이 가능해질 수 있으므로, 그 만큼 동력 소모를 절약할 수 있는바, 연료전지 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
Therefore, the fuel cell system according to the present invention may be able to drive the coolant pump and the hot water discharge pump even at low power due to the increase in heat exchange efficiency, and thus the power consumption can be reduced. Can improve the efficiency.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing a fuel cell system according to a modification of the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view showing a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.
5 is a view showing a fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a view showing in more detail a fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.
7 is a view showing a fuel cell system according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환 효율이 우수한 연료전지 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a fuel cell system having excellent heat exchange efficiency according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은 제1 물 탱크(110), 연료전지(120), 제2 물 탱크(130), 냉각수 공급배관(115), 온수 공급배관(125) 및 상수 배출배관(135)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은 상수 공급배관(145) 및 온수 배출배관(155)을 더 포함한다.
Referring to FIG. 1, the
제1 물 탱크(110)는 내부에 상수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 제1 물 탱크(110)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The
이러한 제1 물 탱크(110)는 상수 배출구(P1), 상수 주입구(P2) 및 냉각수 배출구(P3)를 구비한다. 상기 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(110)의 상단에 배치되어 제1 물 탱크(110)에 채워지는 상수를 후술할 제2 물 탱크(130)로 배출시킨다. 이러한 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(110)의 상단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 물 탱크(130)와 인접한 위치라면 어디에 설치하더라도 무방하다. 상기 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(110)의 하단 일측에 배치되어 상수를 공급받는다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 이러한 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(110) 하단의 내부 중앙에 배치될 수도 있다. 상기 냉각수 배출구(P3)는 제1 물 탱크(110)의 하단 타측에 배치되며, 제1 물 탱크(110)에 채워지는 상수를 배출시킨다.
The
연료전지(120)는 제1 물 탱크(110)와 이격된 일측에 배치된다. 이러한 연료전지(120)는 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 통칭한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 연료전지(120)는 연료전지 스택, 열교환기, 산소공급기, 연료공급기 등을 포함할 수 있다.
The
제2 물 탱크(130)는 내부에 온수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 제2 물 탱크(130)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The
이러한 제2 물 탱크(130)는 제1 물 탱크(110)와 이격 배치되며, 온수 배출구(P4), 온수 주입구(P5) 및 냉각수 주입구(P6)를 구비한다. 상기 온수 배출구(P4)는 제2 물 탱크(130)의 상단 일측에 배치되어, 상기 제2 물 탱크(130) 내에 채워지는 온수를 외부로 배출시킨다. 상기 온수 주입구(P5)는 제2 물 탱크(130)의 상단 타측에 배치되며, 상기 연료전지(120)와 열교환되어 가열된 온수가 주입된다. 상기 냉각수 주입구(P6)는 제2 물 탱크(130)의 하단에 배치되어, 상기 제1 물 탱크(110)로부터 공급되는 상수를 공급받는다. 이러한 냉각수 주입구(P6)는 제2 물 탱크(130)의 하단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 물 탱크(110)와 인접한 위치라면 어디에 설치하더라도 무방하다.
The
냉각수 공급배관(115)은 제1 물 탱크(110)와 연료전지(120) 사이에 장착된다. 상기 냉각수 공급배관(115)은 제1 물 탱크(110)의 냉각수 배출구(P3)에 입측이 연결되고, 연료전지(120)에 출측이 연결되어 연료전지(120)에 냉각수를 공급한다.
The cooling
온수 공급배관(125)은 연료전지(120)와 제2 물 탱크(130) 사이에 장착된다. 상기 온수 공급배관(125)은 연료전지(120)와 열교환되어 가열된 온수를 제2 물 탱크(130)로 공급한다. 이러한 온수 공급배관(115)은 연료전지(120)에 입측이 연결되고, 제2 물 탱크(130)의 온수 주입구(P5)에 출측이 연결된다.
The hot
상수 배출배관(135)은 제1 물 탱크(110) 내에 채워지는 상수를 제2 물 탱크(130)로 배출한다. 이러한 상수 배출배관(135)은 제1 물 탱크(110)의 상수 배출구(135)에 입측이 연결되고, 제2 물 탱크(130)의 냉각수 주입구(P6)에 출측이 연결된다.
The
상수 공급배관(145)은 상수 주입구(P2)에 출측이 연결되어, 상수 주입구(P2)로 상수를 공급한다. 그리고, 온수 배출배관(155)은 제2 물 탱크(130) 내에 채워진 온수를 배출하는 역할을 한다.
The
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템은 상수 주입구 및 냉각수 배출구를 하단에 설계하고, 온수 주입구 및 온수 배출구를 상단에 설계함과 더불어, 제1 물 탱크의 상수 배출구를 통과하여 제2 물 탱크의 상수 주입구로 상수를 공급하는 것을 통해 온수의 흐름과 냉각수의 흐름이 제1 및 제2 물 탱크의 상측과 하측에서 각각 제어될 수 있다.The fuel cell system according to the first embodiment of the present invention described above has a constant inlet and a cooling water outlet at the bottom, and a hot water inlet and a hot water outlet at the top, and passes through the constant outlet of the first water tank. By supplying a constant to the constant inlet of the two water tanks, the flow of hot water and the flow of cooling water can be controlled at the upper and lower sides of the first and second water tanks, respectively.
이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제2 물 탱크의 상측으로 주입되는 온수가 냉각수와 단시간 내에 혼합되지 않아 온수의 온도 상승으로 인해 열사용 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
As a result, the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention has the advantage that the hot water injected into the upper side of the second water tank is not mixed with the cooling water in a short time to improve the heat use efficiency due to the temperature rise of the hot water. have.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템은 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복된 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하도록 한다.2 is a view showing a fuel cell system according to a modification of the first embodiment of the present invention. The fuel cell system according to the modified example of the first embodiment of the present invention has substantially the same configuration as that of the first embodiment, and thus redundant descriptions thereof will be omitted and explanations will be given based on differences.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템(100)은 제1 및 제2 물 탱크(110, 130)에 더불어 제3 물 탱크(140)를 더 포함한다.
Referring to FIG. 2, the
상기 제3 물 탱크(140)는 제2 물 탱크(130)와 이격된 일측에 배치된다. 이러한 제3 물 탱크(140)는 제2 물 탱크(130)와 마찬가지로 내부에 온수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 제3 물 탱크(140)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The
이러한 제3 물 탱크(140)는 온수 배출 포트(P7), 온수 주입 포트(P8) 및 냉각수 주입 포트(P9)를 구비한다.The
상기 온수 배출 포트(P7)는 제3 물 탱크(140)의 상단 일측에 배치되어, 상기 제3 물 탱크(140) 내에 채워지는 온수를 외부로 배출시킨다. 상기 온수 주입 포트(P8)는 제3 물 탱크(140)의 상단 타측에 배치되며, 상기 연료전지(120)와 열교환되어 가열된 온수가 주입된다. 상기 냉각수 주입 포트(P9)는 제3 물 탱크(140)의 하단에 배치되어, 상기 제1 물 탱크(110)로부터 공급되는 상수를 공급받는다. 이러한 냉각수 주입 포트(P9)는 제3 물 탱크(140)의 하단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.The hot water discharge port P7 is disposed at one side of the upper end of the
이때, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 상수 배출배관(135)은 제1 및 제2 물 탱크(110, 130)와, 상기 제1 및 제3 물 탱크(110, 140)에 바이패스(bypass) 형태의 병렬 구조로 연결되어, 상기 제1 물 탱크(110) 내에 채워지는 상수를 제2 및 제3 물 탱크(130, 140)로 각각 공급한다.
In this case, the
전술한 본 발명의 제1 실시예의 변형예와 같이, 1개의 연료전지에 3개의 물 탱크를 설치시, 2개의 물 탱크에는 온수가 유입되도록 하고, 나머지 1개의 물 탱크에는 냉각수가 유입되도록 설치함과 더불어, 바이패스 형태로 상수를 2개의 물 탱크에 공급함으로써, 온수와 냉각수의 혼합을 지연시킴으로써 온수의 급격한 온도 저하를 미연에 방지하여 온수 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.
As in the modification of the first embodiment of the present invention described above, when three water tanks are installed in one fuel cell, hot water is introduced into two water tanks and cooling water is introduced into the other one water tank. In addition, by supplying the constant water to the two water tanks in the bypass form, by delaying the mixing of hot water and cooling water, it is possible to prevent the sudden drop in temperature of hot water in advance, thereby improving the ease of use of hot water.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 제1 물 탱크(210), 연료전지(220), 제2 물 탱크(230), 냉각수 공급배관(215), 온수 공급배관(225), 제3 물 탱크(240) 및 상수 배출배관(235)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 상수 공급배관(245) 및 온수 배출배관(255)을 더 포함한다.
Referring to FIG. 3, the
제1 물 탱크(210)는 내부에 상수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 물 탱크(210)는 상수 배출구(P1), 상수 주입구(P2) 및 냉각수 배출구(P3)를 구비한다. 상기 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(210)의 상단에 배치되어 제1 물 탱크(210)에 채워지는 상수를 후술할 제3 물 탱크(240)로 배출시킨다. 이러한 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(210)의 상단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제3 물 탱크(240)와 인접한 위치라면 어디에 설치하더라도 무방하다. 상기 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(210)의 하단 일측에 배치되어 상수를 공급받는다. 상기 냉각수 배출구(P3)는 제1 물 탱크(210)의 하단 타측에 배치되며, 제1 물 탱크(210)에 채워지는 상수를 배출시킨다.
The
연료전지(220)는 제1 물 탱크(210)와 이격된 일측에 배치된다. 이러한 연료전지(220)는 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 통칭한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 연료전지(220)는 연료전지 스택, 열교환기, 산소공급기, 연료공급기 등을 포함할 수 있다.
The
제2 물 탱크(230)는 내부에 온수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이러한 제2 물 탱크(230)는 제1 물 탱크(210)와 이격 배치되며, 온수 배출구(P4), 온수 주입구(P5) 및 냉각수 주입구(P6)를 구비한다. 상기 온수 배출구(P4)는 제2 물 탱크(230)의 상단 일측에 배치되어, 상기 제2 물 탱크(230) 내에 채워지는 온수를 외부로 배출시킨다. 상기 온수 주입구(P5)는 제2 물 탱크(230)의 상단 타측에 배치되며, 상기 연료전지(220)와 열교환되어 가열된 온수가 주입된다. 상기 냉각수 주입구(P6)는 제2 물 탱크(230)의 하단에 배치되어, 제3 물 탱크(240)로부터 냉각수를 공급받는다.
The
냉각수 공급배관(215)은 제1 물 탱크(210)와 연료전지(220) 사이에 장착된다. 상기 냉각수 공급배관(215)은 제1 물 탱크(210)의 냉각수 배출구(P3)에 입측이 연결되고, 연료전지(220)에 출측이 연결되어 연료전지(220)에 냉각수를 공급한다.
The cooling
온수 공급배관(225)은 연료전지(220)와 제2 물 탱크(230) 사이에 장착된다. 상기 온수 공급배관(225)은 연료전지(220)와 열교환되어 가열된 온수를 제2 물 탱크(230)로 공급한다. 이러한 온수 공급배관(225)은 연료전지(220)에 입측이 연결되고, 제2 물 탱크(230)의 온수 주입구(P5)에 출측이 연결된다.
The hot
제3 물 탱크(240)는 제1 물 탱크(210)와 제2 물 탱크(230) 사이에 장착된다. 이러한 제3 물 탱크(240)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The
이러한 제3 물 탱크(240)는 상수 주입 포트(P7) 및 상수 배출 포트(P8)를 구비한다. 상기 상수 주입 포트(P7)는 제3 물 탱크(240)의 하단 일측에 배치되어, 제1 물 탱크(210)로부터 공급되는 상수를 공급받는다. 상수 배출 포트(P8)는 제3 물 탱크(240)의 상단 일측에 배치되어, 상기 제3 물 탱크(240) 내에 채워지는 상수를 제2 물 탱크(230)로 배출시킨다. 이때, 제3 물 탱크(240)는 제1 물 탱크(210)로부터 공급되는 상수만 채워지는 버퍼 역할을 수행한다.This
따라서, 본 발명의 제2 실시예와 같이, 제1 물 탱크(210)와 제2 물 탱크(230) 사이에 버퍼 역할을 하는 제3 물 탱크(240)를 장착할 경우, 냉수와 온수가 혼합되는 것이 원천적으로 차단되어, 제1 물 탱크(210)로 공급되는 상수는 냉수 상태로, 그리고 제2 물 탱크(230)에 공급되는 온수는 온수 상태로 유지시킬 수 있게 된다. 이때, 도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 물 탱크(210)와 제2 물 탱크(230) 사이에 제3 물 탱크(240)와 더불어 제4 물 탱크(미도시), 제5 물 탱크(미도시) 등을 추가로 장착할 수도 있으며, 이 경우 제1 및 제2 물 탱크(210, 230) 사이에 제3 물 탱크(240)만을 장착하는 것에 비해 보다 효과적으로 냉수와 온수의 혼합을 차단할 수 있다.
Therefore, when the
상수 배출배관(235)은 제1 물 탱크(210)와 제3 물 탱크(240) 사이, 그리고 제2 물 탱크(230)와 제3 물 탱크(240) 사이에 배치되어, 상기 제1 물 탱크(210) 내에 채워지는 상수를 제2 물 탱크(230) 및 제3 물 탱크(240)로 배출한다. 이러한 상수 배출배관(235)은 제1 물 탱크(210)의 상수 배출구(P1)와 제3 물 탱크(240)의 상수 배출 포트(P8)에 입측이 각각 연결되고, 제3 물 탱크(340)의 상수 주입 포트(P8)와 냉각수 주입구(P6)에 출측이 각각 연결된다.
The
상수 공급배관(245)은 상수 주입구(P2)에 출측이 연결되어, 상수 주입구(P2)로 상수를 공급한다. 그리고, 온수 배출배관(255)은 제2 물 탱크(230) 내에 채워진 온수를 배출하는 역할을 한다.
The
전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 1개의 연료전지에 3개의 물 탱크를 설치하되, 2개의 물 탱크 사이에 버퍼 역할을 하는 나머지 1개의 물 탱크를 장착함으로써, 냉수와 온수가 혼합되는 것을 원천적으로 차단함으로써, 냉수와 온수의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
In the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention described above, three water tanks are installed in one fuel cell, and the remaining one water tank acts as a buffer between the two water tanks, thereby providing cold water and hot water. By blocking the mixing at the source, the use efficiency of cold water and hot water can be improved.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a fuel cell system according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템(300)은 제1 물 탱크(310), 제1 연료전지(320), 제2 연료전지(330), 제2 물 탱크(340), 냉각수 공급배관(315), 온수 공급배관(325) 및 상수 배출배관(335)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(300)은 상수 공급배관(345) 및 온수 배출배관(355)을 더 포함한다.
Referring to FIG. 4, the
제1 물 탱크(310)는 상단에 구비되는 상수 배출구(P1)와, 하단 일측에 구비되는 상수 주입구(P2)와, 상기 하단 타측에 구비되는 냉각수 배출구(P3)를 갖는다. 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(310)의 상단에 배치되어 제1 물 탱크(310)에 채워지는 상수를 후술할 제2 물 탱크(340)로 배출시킨다. 이러한 상수 배출구(P1)는 제1 물 탱크(310)의 상단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 물 탱크(340)와 인접한 위치라면 어디에 설계하더라도 무방하다. 상기 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(310)의 하단 일측에 배치되어 상수를 공급받는다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(310) 하단의 내부 중앙에 배치될 수도 있다. 상기 냉각수 배출구(P3)는 제1 물 탱크(310)의 하단 타측에 배치되며, 제1 물 탱크(310)에 채워지는 상수를 배출시킨다.
The
제1 및 제2 연료전지(320, 330)는 제1 물 탱크(310)와 이격된 일측에 각각 배치된다. 이때, 제1 및 제2 연료전지(320, 330)는 서로 인접한 위치에서 평행하게 이격하여 설치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 연료전지(320, 330) 각각은 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 통칭한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 연료전지(320, 330)는 각각 연료전지 스택, 열교환기, 산소공급기, 연료공급기 등을 포함할 수 있다.
The first and
제2 물 탱크(340)는 제1 물 탱크(310)와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구(P4)와, 상단 타측에 배치되는 온수 주입구(P5, P6)와, 하단 일측에 구비되는 냉각수 주입구(P7)를 갖는다.The
상기 온수 배출구(P4)는 제2 물 탱크(340)의 상단 일측에 배치되어, 상기 제2 물 탱크(340) 내에 채워지는 온수를 외부로 배출시킨다. 상기 온수 주입구(P5, P6)는 제2 물 탱크(340)의 상단 타측에 배치되며, 상기 제1 및 제2 연료전지(320, 330)와 열교환되어 가열된 온수가 각각 주입된다. 특히, 상기 온수 주입구(P5, P6)는 제1 연료전지(320)와 열교환되어 가열된 온수가 공급되는 제1 온수 주입구(P5)와, 상기 제1 온수 주입구(P5)의 상측 또는 하측에 배치되며, 상기 제2 연료전지(330)와 열교환되어 가열된 온수가 공급되는 제2 온수 주입구(P6)를 포함한다.
The hot water outlet P4 is disposed at one side of the upper end of the
상기 냉각수 주입구(P7)는 제2 물 탱크(340)의 하단에 배치되어, 상기 제1 물 탱크(310)로부터 공급되는 상수를 공급받는다. 이러한 냉각수 주입구(P7)는 제2 물 탱크(340)의 하단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 물 탱크(310)와 인접한 위치라면 어디에 설치하더라도 무방하다.
The cooling water inlet P7 is disposed at a lower end of the
냉각수 공급배관(315)은 제1 물 탱크(310)의 냉각수 배출구(P3)에 입측이 연결되고, 제1 및 제2 연료전지(320, 330)에 출측이 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지(320, 330)에 냉각수를 공급한다.
The cooling
온수 공급배관(325)은 제1 및 제2 연료전지(320, 330)와 각각 열교환되어 가열된 온수를 제2 물 탱크(340)로 공급한다.
The hot
상수 배출배관(335)은 제1 물 탱크(310) 내에 채워지는 상수를 제2 물 탱크(340)로 배출한다. 이때, 상수 배출배관(335)은 제1 물 탱크(310)의 상수 배출구(P1)에 입측이 연결되고, 제2 물 탱크(340)의 냉각수 주입구(P7)에 출측이 연결된다.
The
상수 공급배관(345)은 상수 주입구(P2)에 출측이 연결되어, 상수 주입구(P2)로 상수를 공급한다. 그리고, 온수 배출배관(355)은 제2 물 탱크(340) 내에 채워진 온수를 배출하는 역할을 한다.
The
전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템은 2개의 연료전지에 2개의 물 탱크를 상호 병렬적으로 연결하고, 제1 및 제2 물 탱크는 상수 배출배관으로 연결함으로써, 온수의 흐름과 냉각수의 흐름이 제1 및 제2 물 탱크의 상측과 하측에서 각각 제어될 수 있다. 이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제2 물 탱크의 상측으로 주입되는 온수가 냉각수와 단시간 내에 혼합되지 않아 온수의 온도 상승으로 인해 열사용 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
In the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention described above, two water tanks are connected to two fuel cells in parallel, and the first and second water tanks are connected to each other by a constant discharge pipe. The flow of and cooling water can be controlled at the upper and lower sides of the first and second water tanks, respectively. As a result, the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention has the advantage that the hot water injected into the upper side of the second water tank is not mixed with the cooling water in a short time to improve the heat use efficiency due to the temperature rise of the hot water. have.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템(400)은 제1 물 탱크(410), 제1 연료전지(420), 제2 연료전지(430), 제2 물 탱크(440), 냉각수 공급배관(415), 온수 공급배관(425) 및 미온수 배출배관(435)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템(400)은 상수 공급배관(445), 온수 배출배관(455) 및 상수 순환배관(465)을 더 포함한다.
Referring to FIG. 5, the
제1 물 탱크(410)는 상단에 구비되는 미온수 주입구(P1)와, 하단 일측에 구비되는 상수 주입구(P2)와, 상기 하단 타측에 구비되는 냉각수 배출구(P3)를 갖는다. 또한, 제1 물 탱크(410)는 상수 연결 배출포트(P4)를 더 포함한다.The
상기 미온수 주입구(P1)는 제1 물 탱크(410)의 상단에 배치되어, 후술할 제2 물 탱크(440)로부터 미온수를 공급받는다. 이러한 미온수 주입구(P1)는 제1 물 탱크(410)의 상단 중앙에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 물 탱크(440)와 인접한 위치라면 어디에 설계하더라도 무방하다. 상기 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(410)의 하단에 배치되며, 후술할 상수 순환배관(465)으로 순환하는 상수를 공급받는다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 이러한 상수 주입구(P2)는 제1 물 탱크(410) 하단의 내부 중앙에 배치될 수도 있다. 상기 냉각수 배출구(P3)는 제1 물 탱크(410)의 하단 타측에 배치되며, 제1 물 탱크(410)에 채워지는 상수를 배출시킨다. 상기 상수 연결 포트(P4)는 제1 물 탱크(410)의 상단에 배치되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
The lukewarm water inlet P1 is disposed at an upper end of the
제1 및 제2 연료전지(420, 430)는 제1 물 탱크(410)와 이격된 일측에 각각 배치된다. 이때, 제1 및 제2 연료전지(420, 430)는 서로 인접한 위치에서 평행하게 이격하여 설치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 연료전지(420, 430) 각각은 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 통칭한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 연료전지(420, 430)는 각각 연료전지 스택, 열교환기, 산소공급기, 연료공급기 등을 포함할 수 있다.
The first and
제2 물 탱크(440)는 제1 물 탱크(410)와 이격 배치되며, 상단에 배치되는 온수 배출구(P5)와, 하단 일측에 배치되는 온수 주입구(P6)와, 하단에 배치되는 미온수 배출구(P7)를 갖는다. 또한, 제2 물 탱크(440)는 상단에 구비되는 상수 연결 주입포트(P8)를 더 포함한다.The
상기 온수 배출구(P5)는 제2 물 탱크(440)의 상단 일측에 배치되며, 상기 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수를 외부를 배출시킨다. 상기 온수 주입구(P6)는 제2 물 탱크(440)의 상단 타측에 배치되며, 상기 제1 및 제2 연료전지(420, 430)와 열교환되어 가열된 온수가 주입된다. 상기 미온수 배출구(P7)는 제2 물 탱크(440)의 하단에 배치되며, 상기 제2 물 탱크(440) 내에서 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수와 열교환되어 냉각된 미온수를 제1 물 탱크(410)로 배출시킨다. 상기 상수 연결 주입포트(P8)는 제2 물 탱크(440)의 상단에 배치되며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
The hot water discharge port (P5) is disposed on one side of the upper end of the
냉각수 공급배관(415)은 제1 물 탱크(410)의 냉각수 배출구(P3)에 입측이 연결되고, 제1 및 제2 연료전지(420, 430)에 출측이 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지(420, 430)에 냉각수를 공급한다.
The cooling
온수 공급배관(425)은 제1 및 제2 연료전지(420, 430)와 각각 열교환되어 가열된 온수를 제2 물 탱크(440)로 공급한다.
The hot
미온수 배출배관(435)은 제2 물 탱크(440) 내에서 후술할 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수와 열교환되어 냉각된 미온수를 제1 물 탱크(410)로 배출한다. 이때, 미온수 배출배관(435)은 제2 물 탱크(440)의 미온수 배출구(P7)와 입측이 연결되고, 상기 제1 온수 탱크(410)의 미온수 주입구(P1)와 출측이 연결된다.
The
상수 공급배관(445)은 상수 주입구(P2)에 출측이 연결되어, 상수 주입구(P2)로 상수를 공급한다. 그리고, 온수 배출배관(455)은 제2 물 탱크(440) 내에 채워진 온수를 배출시킨다.
The
한편, 상수 순환배관(465)은 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에 고립된 형태로 삽입되도록 장착되며, 내부로 상수가 순환한다. 따라서, 상수 순환배관(465)의 내부로 순환하는 상수는 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에 채워지는 냉각수 및 온수와 독립적으로 순환하게 된다.On the other hand, the
이때, 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수는 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에 채워진 냉각수 및 온수와 각각 열교환한다. 즉, 상기 상수 순환배관(465)을 순환하는 상수는 미온수 배출배관(435)을 통해 제1 물 탱크(410)의 내부로 공급되는 미온수와 1차 열교환하고, 상기 제1 및 제2 연료전지(420, 430)와 열교환되어 가열된 온수와 2차 열교환하여 온도가 상승하여 온수로 바뀐 후, 온수 배출구(P5)를 통해 외부로 배출되게 된다.In this case, the constant circulating inside the
특히, 상수 순환배관(465)은 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에서 적어도 1회 이상 권선되는 코일 형태로 설계되는 제1 미온수 배출배관(465a)과, 상기 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 외부에 장착되어, 제1 상수 순환배관(465a)과 연통되는 제2 상수 순환배관(465b)을 포함한다. 즉, 제1 미온수 배출배관(465a)은 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에서 코일 형태로 각각 장착되고, 제2 미온수 배출배관(465b)은 제1 물 탱크(410)의 상수 연결 배출포트(P4) 및 제2 물 탱크(440)의 상수 연결 주입포트(P8)에 각각의 입측 및 출측이 연통되어 제1 미온수 배출배관(465a)과 제2 미온수 배출배관(465b) 상호 간이 연결될 수 있다.In particular, the
이와 같이, 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에 설치되는 제1 상수 순환배관(465a)을 고립 구조의 코일 형태로 설계함과 더불어, 제2 물 탱크(440)로 유입되는 온수 주입구(P6)를 하단에 설계할 경우, 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)의 내부에 삽입 배치되는 제1 상수 순환배관(465a)의 내부를 통과하는 상수의 유동 경로가 확장되는 효과로 제2 물 탱크(440)의 내부에 채워지는 온수와의 열교환 시간이 확장되어 열사용 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
As such, the first
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.6 is a view showing in more detail a fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템(400)은 상수 공급 제어밸브(470), 냉각수 펌프(475), 냉각 팬(480), 보조 보일러 모듈(485), 온수 배출펌프(490)를 더 포함할 수 있다.
6, the
상수 공급 제어밸브(470)는 상수 공급배관(445)과 연결된다. 이러한 상수 공급 제어밸브(470)는 상수 공급배관(445)을 통하여 제1 물 탱크(410)로 공급되는 상수의 흐름을 제어하는 역할을 한다.
The constant
냉각수 펌프(475)는 냉각수 공급배관(415)에 장착된다. 냉각수 펌프(475)는 냉각수 공급배관(415)을 통과하는 냉각수를 펌핑하여 흐름을 원활하게 하는 역할을 한다.
The
냉각 팬(480)은 냉각수 공급배관(415)에 장착되어, 상기 제1 물 탱크(410)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 낮추는 역할을 한다.
The cooling
보조 보일러 모듈(485)은 제2 물 탱크(440)의 온수 배출구(P5)로부터 배출되는 온수를 임시 저장하는 역할을 한다. 이러한 보조 보일러 모듈(485)은 제2 물 탱크(440)로부터의 온수를 공급받은 후, 용도에 알맞은 온도로 상승 또는 유지하는 역할을 한다.
The
온수 배출펌프(490)는 보조 보일러 모듈(485)과 제2 물 탱크(440) 사이에 장착된다. 이러한 온수 배출펌프(490)는 제2 물 탱크(440)로부터 보조 보일러 모듈(490)로의 온수 배출이 원활히 이루어지도록 유도하는 역할을 한다.
The hot
전술한 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 제3 실시예와 마찬가지로, 2개의 연료전지에 2개의 물 탱크를 상호 병렬적으로 연결하고, 제1 및 제2 물 탱크는 상수 배출배관으로 연결함으로써, 온수의 흐름과 냉각수의 흐름이 제1 및 제2 물 탱크의 상측과 하측에서 각각 제어될 수 있다. 이 결과, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제2 물 탱크의 상측으로 주입되는 온수가 냉각수와 쉽게 혼합되지 않아 온수의 온도 상승으로 인해 열사용 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In the fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention described above, two water tanks are connected to two fuel cells in parallel with each other in the same manner as in the third embodiment, and the first and second water tanks discharge constant water. By connecting the piping, the flow of hot water and the flow of cooling water can be controlled at the upper and lower sides of the first and second water tanks, respectively. As a result, the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention has the advantage that the hot water injected into the upper side of the second water tank is not easily mixed with the cooling water, thereby improving the heat use efficiency due to the temperature increase of the hot water. .
이에 더불어, 본 발명의 제4 실시에에 따른 연료전지 시스템은 제1 및 제2 물 탱크의 내부에 설치되는 상수 순환배관을 고립 구조의 코일 형태로 설계함과 더불어, 제2 물 탱크로 유입되는 온수 주입구를 하단에 설계함으로써, 제1 및 제2 물 탱크의 내부에 삽입 배치되는 제1 상수 순환배관의 내부를 통과하는 상수의 유동 경로가 확장되는 효과로 제2 물 탱크의 내부에 채워지는 온수와의 열교환 시간이 확장되어 열사용 효율을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료전지 시스템은 열교환 효율이 증가하는 데 기인하여 저전력으로도 냉각수 펌프 및 온수 배출 펌프를 구동하는 것이 가능해질 수 있으므로, 그 만큼 동력 소모를 절약할 수 있는바, 연료전지 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, the fuel cell system according to the fourth exemplary embodiment of the present invention designs the constant circulation pipes installed inside the first and second water tanks in the form of coils having an isolated structure, and is introduced into the second water tanks. By designing the hot water inlet at the bottom, the hot water filled in the second water tank with the effect that the flow path of the constant passing through the interior of the first constant circulation pipe inserted and disposed inside the first and second water tanks is expanded. The heat exchange time with and is extended, there is an advantage that can improve the heat use efficiency more. Therefore, the fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention may be able to drive the coolant pump and the hot water discharge pump even at low power due to the increase in heat exchange efficiency, thereby reducing power consumption. The efficiency of the fuel cell system can be improved.
도 7은 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다. 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템은 제4 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복된 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하도록 한다.7 is a view showing a fuel cell system according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. The fuel cell system according to the modified example of the fourth embodiment of the present invention has substantially the same configuration as that of the fourth embodiment, and thus duplicated descriptions will be omitted and descriptions will be given based on differences.
도 7을 참조하면, 도시된 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 연료전지 시스템(400)은 제2 물 탱크(440)와 이격 배치되는 제3 물 탱크(450)를 더 포함한다.
Referring to FIG. 7, the
제3 물 탱크(450)는 제2 물 탱크(440)와 이격된 일측에 배치된다. 이러한 제3 물 탱크(450)는 제2 물 탱크(440)와 마찬가지로 내부에 온수가 채워지는 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다.The
이러한 제3 물 탱크(450)는 온수 배출 포트(P10), 온수 주입 포트(P11) 및 미온수 배출 포트(P12)를 구비한다. 또한, 제3 물 탱크(450)는 상수 연결 주입구(P13)를 더 포함한다.The
상기 온수 배출 포트(P10)는 제3 물 탱크(450)의 상단 일측에 배치되며, 상기 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수를 외부로 배출시킨다. 상기 온수 주입 포트(P11)는 제3 물 탱크(450)의 상단 타측에 배치되며, 상기 제1 및 제2 연료전지(420, 430)와 각각 열교환되어 가열된 온수가 주입된다. 상기 미온수 배출 포트(P12)는 제2 물 탱크(440)의 하단에 배치되며, 상기 제2 물 탱크(440) 내에서 상수 순환배관(465)의 내부를 순환하는 상수와 열교환되어 냉각된 미온수를 제1 물 탱크(410)로 배출시킨다. 상기 상수 연결 주입구(P13)는 제3 물 탱크(450)의 하단에 배치된다.
The hot water discharge port (P10) is disposed on one side of the upper end of the
이때, 본 발명의 제4 실시예의 변형예에 따른 미온수 배출배관(435)은 제1 및 제2 물 탱크(410, 440)와, 상기 제2 및 제3 물 탱크(440, 450)에 직렬 구조로 연결되어, 상기 제3 물 탱크(450)에 채워지는 온수를 제2 물 탱크(440)로 1차 공급한 후, 상기 제2 물 탱크(440)로 공급된 온수를 제1 물 탱크(410)로 2차 공급한다.
At this time, the lukewarm
전술한 본 발명의 제4 실시예와 같이, 1개의 연료전지에 3개의 물 탱크를 설치시, 2개의 물 탱크에는 온수가 유입되도록 하고, 나머지 1개의 물 탱크에는 냉각수가 유입되도록 설치함과 더불어, 3개의 물 탱크의 내부에 고립된 코일 형태의 상수 순환배관을 설치하여 온수와 냉각수의 혼합이 미연에 방지되도록 분리함으로써, 온수와 냉각수를 사용 목적에 맞게 사용할 수 있으므로 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.
As in the fourth embodiment of the present invention described above, when three water tanks are installed in one fuel cell, hot water is introduced into two water tanks, and cooling water is introduced into the other one water tank. In addition, by installing a constant circulation pipe in the form of an isolated coil inside the three water tanks to separate the mixture of hot water and cooling water to prevent them in advance, the hot water and cooling water can be used according to the purpose of use, thereby increasing heat exchange efficiency. .
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 연료전지 시스템 110 : 제1 물 탱크
115 : 상수 공급배관 120 : 연료전지
125 : 온수 공급배관 130 : 제2 물 탱크
135 : 상수 배출배관 145 : 상수 공급배관
155 : 온수 배출배관 P1 : 상수 배출구
P2 : 상수 주입구 P3 : 냉각수 배출구
P4 : 온수 배출구 P5 : 온수 주입구
P6 : 냉각수 주입구100
115: water supply pipe 120: fuel cell
125: hot water supply pipe 130: second water tank
135: water supply piping 145: water supply piping
155: hot water discharge pipe P1: water supply outlet
P2: constant inlet P3: cooling water outlet
P4: hot water outlet P5: hot water inlet
P6: Cooling water inlet
Claims (22)
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 온수 배출구, 온수 주입구 및 냉각수 주입구를 구비하는 제2 물 탱크;
입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 연료전지에 연결되어, 상기 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관;
상기 연료전지와 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 및
상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크로 배출하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A first water tank having a constant outlet, a constant inlet and a coolant outlet;
A fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second water tank disposed spaced apart from the first water tank, the second water tank having a hot water outlet, a hot water inlet, and a cooling water inlet;
A cooling water supply pipe connected to an inlet side of the cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the fuel cell;
A hot water supply pipe supplying hot water heated by heat exchange with the fuel cell to the second water tank; And
And a constant discharge pipe for discharging the constant filled in the first water tank to the second water tank.
상기 상수 배출구는
상기 제1 물 탱크의 상단 일측에 배치되고, 상기 상수 주입구 및 냉각수 배출구는 상기 제1 물 탱크의 하단 일측 및 타측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The constant outlet is
The fuel cell system is disposed on one side of the upper end of the first water tank, wherein the constant inlet and the cooling water outlet are disposed on one side and the other side of the bottom of the first water tank, respectively.
상기 냉각수 주입구는
상기 제2 물 탱크의 하단 일측에 배치되고, 상기 온수 배출구 및 온수 주입구는 상기 제2 물 탱크의 상단 일측 및 타측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The cooling water inlet is
It is disposed on one side of the lower end of the second water tank, the hot water outlet and the hot water inlet is characterized in that the fuel cell system, characterized in that arranged on one side and the other side of the second water tank.
상기 온수 공급배관은
상기 연료전지에 입측이 연결되고, 상기 제2 물 탱크의 온수 주입구에 출측이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The hot water supply pipe
A fuel cell system comprising an input side connected to the fuel cell and an outlet side connected to a hot water inlet of the second water tank.
상기 상수 배출배관은
상기 제1 물 탱크의 상수 배출구에 입측이 연결되고, 상기 제2 물 탱크의 냉각수 주입구에 출측이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The water discharge pipe is
A fuel cell system, characterized in that the inlet side is connected to the constant outlet of the first water tank, the outlet side is connected to the cooling water inlet of the second water tank.
상기 연료전지 시스템은
상기 상수 주입구에 출측이 연결되어, 상기 상수 주입구로 상수를 공급하는 상수 공급배관과,
상기 제2 물 탱크 내에 채워진 온수를 배출하기 위한 온수 배출배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The fuel cell system
A constant supply pipe connected to an outlet side of the constant inlet and supplying constant water to the constant inlet;
The fuel cell system, characterized in that it further comprises a hot water discharge pipe for discharging the hot water filled in the second water tank.
상기 연료전지 시스템은
상기 제2 물 탱크와 이격 배치되는 제3 물 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 1,
The fuel cell system
The fuel cell system further comprises a third water tank disposed spaced apart from the second water tank.
상기 상수 배출배관은
상기 제1 및 제2 물 탱크와, 상기 제1 및 제3 물 탱크에 바이패스(bypass) 형태의 병렬 구조로 연결되어, 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 제2 및 제3 물 탱크로 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method of claim 7, wherein
The water discharge pipe is
The first and second water tanks are connected to the first and third water tanks in a bypass structure in a parallel structure, and constants filled in the first water tanks are transferred to the second and third water tanks. A fuel cell system comprising: supplying each.
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 상단 타측에 배치되는 온수 주입구와, 하단 일측에 구비되는 냉각수 주입구를 갖는 제2 물 탱크;
입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 연료전지에 연결되어, 상기 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관;
상기 연료전지와 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관;
상기 제1 물 탱크와 제2 물 탱크 사이에 장착되며, 상수 주입 포트 및 상수 배출 포트를 구비하는 제3 물 탱크;
상기 제1 물 탱크와 제3 물 탱크 사이, 및 상기 제2 물 탱크와 제3 물 탱크 사이에 배치되어, 상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크 및 제3 물 탱크로 공급하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A first water tank having a constant discharge port provided at an upper end, a constant injection hole provided at a lower end side, and a cooling water discharge port provided at the other end of the lower end;
A fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one upper end, a hot water inlet disposed at the other upper end, and a cooling water inlet provided at one lower end thereof;
A cooling water supply pipe connected to an inlet side of the cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the fuel cell;
A hot water supply pipe supplying hot water heated by heat exchange with the fuel cell to the second water tank;
A third water tank mounted between the first water tank and the second water tank, the third water tank having a constant injection port and a constant discharge port;
Disposed between the first water tank and the third water tank, and between the second water tank and the third water tank to supply constants filled in the first water tank to the second water tank and the third water tank. A fuel cell system comprising a; constant discharge pipe.
상기 상수 배출배관은
상기 제1 물 탱크의 상수 배출구와 상기 제3 물 탱크의 상부 배출 포트에 입측이 각각 연결되고,
상기 제3 물 탱크의 상수 주입 포트와 냉각수 주입구에 출측이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
10. The method of claim 9,
The water discharge pipe is
The mouth side is connected to the constant discharge port of the first water tank and the upper discharge port of the third water tank, respectively,
A fuel cell system, characterized in that the outlet side is respectively connected to the constant injection port and the cooling water inlet of the third water tank.
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제1 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제2 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 상단 타측에 배치되는 온수 주입구와, 하단 일측에 구비되는 냉각수 주입구를 갖는 제2 물 탱크;
입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 제1 및 제2 연료전지에 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관;
상기 제1 및 제2 연료전지와 각각 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관; 및
상기 제1 물 탱크 내에 채워지는 상수를 상기 제2 물 탱크로 배출하는 상수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A first water tank having a constant discharge port provided at an upper end, a constant injection hole provided at a lower end side, and a cooling water discharge port provided at the other end of the lower end;
A first fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one upper end, a hot water inlet disposed at the other upper end, and a cooling water inlet provided at one lower end thereof;
A cooling water supply pipe connected to an inlet side of a cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the first and second fuel cells, respectively;
A hot water supply pipe configured to supply hot water heated and heat-exchanged with the first and second fuel cells, respectively, to the second water tank; And
And a constant discharge pipe for discharging the constant filled in the first water tank to the second water tank.
상기 상수 배출배관은
상기 제1 물 탱크의 상수 배출구에 입측이 연결되고, 상기 제2 물 탱크의 냉각수 주입구에 출측이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
12. The method of claim 11,
The water discharge pipe is
A fuel cell system, characterized in that the inlet side is connected to the constant outlet of the first water tank, the outlet side is connected to the cooling water inlet of the second water tank.
상기 온수 주입구는
상기 제1 연료전지와 열교환되어 가열된 온수가 공급되는 제1 온수 주입구와,
상기 제1 온수 주입구의 상측 또는 하측에 배치되며, 상기 제2 연료전지와 열교환되어 가열된 온수가 공급되는 제2 온수 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
12. The method of claim 11,
The hot water inlet
A first hot water inlet for supplying hot water heated by heat exchange with the first fuel cell;
And a second hot water inlet disposed above or below the first hot water inlet and supplied with hot water heated by heat exchange with the second fuel cell.
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제1 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되는 제2 연료전지;
상기 제1 물 탱크와 이격 배치되며, 상단 일측에 배치되는 온수 배출구와, 하단 일측에 배치되는 온수 주입구와, 하단에 배치되는 미온수 배출구를 갖는 제2 물 탱크;
입측은 상기 제1 물 탱크의 냉각수 배출구에 연결되고, 출측은 상기 제1 및 제2 연료전지에 각각 연결되어, 상기 제1 및 제2 연료전지에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급배관;
상기 제1 및 제2 연료전지와 각각 열교환되어 가열된 온수를 상기 제2 물 탱크로 공급하는 온수 공급배관;
상기 제1 및 제2 물 탱크의 내부에 고립된 형태로 삽입되도록 장착되며, 내부로 상수가 순환하는 상수 순환배관; 및
상기 제2 물 탱크 내에서 상기 상수 순환배관의 내부를 순환하는 냉각수와 열교환되어 냉각된 미온수를 상기 제1 물 탱크로 배출하는 미온수 배출배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A first water tank having a lukewarm water inlet provided at an upper end, a constant inlet provided at one lower end, and a cooling water outlet provided at the other end of the lower end;
A first fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second fuel cell spaced apart from the first water tank;
A second water tank disposed to be spaced apart from the first water tank and having a hot water outlet disposed at one side of the upper end, a hot water inlet disposed at one side of the lower end, and a lukewarm water outlet disposed at the bottom;
A cooling water supply pipe connected to an inlet side of a cooling water outlet of the first water tank and an outlet side of the first water tank to supply the coolant to the first and second fuel cells, respectively;
A hot water supply pipe configured to supply hot water heated and heat-exchanged with the first and second fuel cells, respectively, to the second water tank;
A constant circulation pipe mounted to be inserted in an isolated form in the first and second water tanks and having a constant circulation therein; And
And a lukewarm water discharge pipe for discharging lukewarm water cooled by heat exchange with cooling water circulating in the constant circulation pipe in the second water tank to the first water tank.
상기 미온수 배출배관은
상기 제2 물 탱크의 미온수 배출구와 입측이 연결되고, 상기 제1 물 탱크의 미온수 주입구와 출측이 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
The lukewarm discharge pipe is
The lukewarm water outlet of the second water tank and the inlet side is connected, the fuel cell system, characterized in that connected to the outlet and the lukewarm water inlet of the first water tank.
상기 상수 순환배관은
상기 제1 및 제2 물 탱크의 내부에서 적어도 1회 이상 권선되는 코일 형태로 설계되는 제1 상수 순환배관과,
상기 제1 및 제2 물 탱크의 외부에 장착되어, 상기 제1 상수 순환배관과 연통되는 제2 상수 순환배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
The constant circulation pipe is
A first constant circulation pipe designed in the form of a coil wound at least once in the first and second water tanks;
And a second constant circulation pipe mounted to the outside of the first and second water tanks and in communication with the first constant circulation pipe.
상기 상수 순환배관을 순환하는 상수는
상기 미온수 배출배관에 의해 상기 제1 물 탱크의 내부로 공급되는 미온수와 1차 열교환하고, 상기 제1 및 제2 연료전지와 열교환되어 가열된 온수와 2차 열교환하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
Constant for circulating the constant circulation pipe is
And a first heat exchange with lukewarm water supplied to the inside of the first water tank by the lukewarm water discharge pipe, and a second heat exchange with hot water heated by heat exchange with the first and second fuel cells.
상기 연료전지 시스템은
상기 제2 물 탱크와 이격 배치되는 제3 물 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
The fuel cell system
The fuel cell system further comprises a third water tank disposed spaced apart from the second water tank.
상기 미온수 배출배관은
상기 제1 및 제2 물 탱크와, 상기 제2 및 제3 물 탱크와 직렬 구조로 연결되어, 상기 제3 물 탱크에 채워지는 온수를 상기 제2 물 탱크로 1차 공급한 후, 상기 제2 물 탱크로 공급된 온수를 상기 제1 물 탱크로 2차 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
19. The method of claim 18,
The lukewarm discharge pipe is
The second and third water tanks are connected in series with the second and third water tanks, and the second water tank is first supplied with hot water filled in the third water tanks. And a second supply of hot water supplied to the water tank to the first water tank.
상기 연료전지 시스템은
상기 냉각수 공급배관에 장착되어, 상기 제1 물 탱크로부터 배출되는 냉각수의 온도를 낮추기 위한 냉각 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
The fuel cell system
And a cooling fan mounted on the cooling water supply pipe and configured to lower the temperature of the cooling water discharged from the first water tank.
상기 연료전지 시스템은
상기 냉각수 공급배관에 장착된 냉각수 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
15. The method of claim 14,
The fuel cell system
And a coolant pump mounted to the coolant supply pipe.
상기 연료전지 시스템은
상기 제2 물 탱크의 온수 배출구로부터 배출되는 온수를 임시 저장하기 위한 보조 보일러 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.15. The method of claim 14,
The fuel cell system
And a secondary boiler module for temporarily storing hot water discharged from the hot water outlet of the second water tank.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120068380A KR101336393B1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120068380A KR101336393B1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101336393B1 true KR101336393B1 (en) | 2013-12-04 |
Family
ID=49987156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120068380A Expired - Fee Related KR101336393B1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101336393B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141095A (en) | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer electrolyte fuel cell system and operating method thereof |
| KR20050015765A (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-21 | 현대자동차주식회사 | Cooling water circulation apparatus for electric vehicle |
| KR20120056563A (en) * | 2010-11-25 | 2012-06-04 | 지에스칼텍스 주식회사 | fuel cell cogeneration system capable of continuous and lengthy operation |
| KR20120062270A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 현대자동차주식회사 | Fuel cell cooling system and control method of the same |
-
2012
- 2012-06-26 KR KR1020120068380A patent/KR101336393B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141095A (en) | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer electrolyte fuel cell system and operating method thereof |
| KR20050015765A (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-21 | 현대자동차주식회사 | Cooling water circulation apparatus for electric vehicle |
| KR20120056563A (en) * | 2010-11-25 | 2012-06-04 | 지에스칼텍스 주식회사 | fuel cell cogeneration system capable of continuous and lengthy operation |
| KR20120062270A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 현대자동차주식회사 | Fuel cell cooling system and control method of the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101843380B1 (en) | Cooling and heating device | |
| US7579099B2 (en) | Fuel cell having heat exchanger built in stack | |
| US8227119B2 (en) | Fuel cell system | |
| US20150207157A1 (en) | Hybrid system | |
| KR100764784B1 (en) | Unit Home Fuel Cell System | |
| WO2009051348A1 (en) | Heat recovery apparatus of fuel cell system | |
| JP5902550B2 (en) | Fuel cell system | |
| KR101553446B1 (en) | Fuel cell system with excellent eliminating effect on freezing material throughout air purging and method of controlling the same | |
| JP2013058339A (en) | Fuel cell system | |
| KR101336393B1 (en) | Fuel cell system with excellent heat exchange efficiency | |
| KR101366488B1 (en) | Water tank with excellent dispersion efficiency for water pressure and fuel cell system using the same | |
| KR20090081542A (en) | Fuel Cell Waste Heat Recovery System | |
| KR20140059352A (en) | Fuel cell system with excellent prevention effect on freeze | |
| KR101336498B1 (en) | Hot water storge apparatus with excellent control stability and simplification of component and fuel cell system using the same | |
| JP2013057435A (en) | Heat supply system | |
| KR101338701B1 (en) | Fuel cell system with excellent prevention effect on freeze | |
| KR20210023497A (en) | Fuel cell stack | |
| KR101308305B1 (en) | Hot water tank for fuel cell system with excellent temperature control | |
| KR101581569B1 (en) | Fuel cell system having geometric progression divided resistance type controller | |
| US20250210675A1 (en) | Integrated fuel cell and absorption chiller system and methods of operating the same | |
| JP2016129100A (en) | Fuel cell cogeneration system | |
| EP3163660A1 (en) | Fuel cell module having increased thermal efficiency, and heating system using same and control method thereof | |
| KR101391061B1 (en) | Fuel supply apparatus for fuel cell system with easyness for output variance and method of driving the same | |
| KR20240154446A (en) | Fuel cell system including anode recycle cooler and method of operating the same | |
| KR20250047176A (en) | Energy storage apparatus having temperature distribution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20120626 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20131126 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20131127 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20131127 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20170907 |