KR20240121088A - 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 연료전지 스택에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구와 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구가 구비된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈을 상기 하우징에 고정시키는 고정부; 상기 하우징의 일측과 타측에 구비되는 앤드캡; 상기 하우징 내부에 구비되고, 상기 배가스 유입구에서 상기 앤드캡을 향하는 방향으로 연장되며, 상기 고정부를 통과하여 상기 앤드캡으로 연장되는 제1바이패스 배관; 상기 제1바이패스 배관과 연통되며, 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 열교환 배관; 상기 열교환 배관과 연통되고, 상기 고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장되며, 상기 앤드캡에서 상기 배가스 배출구를 향하는 방향으로 연장되는 제2바이패스 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기 {Fuel cell membrane humidifier with heat exchange pipe}

본 발명은 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징으로 유입되는 배가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜, 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킬 수 있는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것이다.

연료전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전형 전지이다. 연료전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배 가량 높은 장점이 있다.

연료전지 시스템은 공기극과 연료극으로 이루어진 단위 연료전지들의 전기 발생 집합체인 스택과, 연료전지의 공기극으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급장치와, 연료전지의 연료극으로 수소를 공급하기 위한 수소 공급장치를 포함한다.

연료전지 시스템의 고분자 연료전지에는 막-전극 어셈블리(MEA)의 이온 교환막이 원활한 역할을 하기 위해서 적당한 수분이 필요하며, 이를 위해 연료전지 시스템의 공기 공급장치에는 연료전지로 공급되는 공기를 가습하기 위한 가습기가 구비되고 있다.

가습기는 연료전지의 공기극으로부터 배출되는 고온 다습한 배가스의 수분을 이용하여 공기 공급장치의 공기 압축기를 통해 공급되는 건조 가스를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지의 공기극으로 공급한다.

연료전지의 가습기는 막 가습 방식을 사용하고 있다. 막 가습 방식의 가습기는 연료전지의 공기극으로부터 배출되는 고온 다습한 배가스와, 공기 압축기를 통해 공급되는 건조 가스의 가스 투 가스(gas to gas) 수분 교환 방식을 통해 막 가습을 진행하고 있다.

한편, 연료전지의 운전 중 배가스와 건조 가스의 온도차이로 인해 결로 현상이 발생하여, 결로에 따른 응축수가 가습기 내부에 발생할 수 있다. 이와 같이 가습기 내에 응축수가 존재하면, 겨울철에 응축수가 얼게 되면서 가습기 내부의 공기유로가 좁아지는 동시에 내부 압력이 상승하게 되고, 이로 인하여 가습기에 대한 공기 블로워의 공기 송풍을 위한 부하를 가중시켜 공기 블로워 소모동력을 증가시키는 문제점이 있다.

또한, 가습기 내부의 응축수가 얼게 되면, 부피 팽창으로 인하여 중공사막, 포팅재 및 가습기 하우징 등에 손상을 줄 수도 있다. 배가스와 건조 가스의 온도차이가 클수록 응축수 발생량이 많아질 수 있기 때문에, 배가스와 건조 가스의 온도차이를 감소시키면서 연료전지의 운전할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징으로 유입되는 배가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜, 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킬 수 있는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것이다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는, 연료전지용 막가습기로서, 연료전지 스택에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구와 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구가 구비된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈을 상기 하우징에 고정시키는 고정부; 상기 하우징의 일측과 타측에 구비되는 앤드캡; 상기 하우징 내부에 구비되고, 상기 배가스 유입구에서 상기 앤드캡을 향하는 방향으로 연장되며, 상기 고정부를 통과하여 상기 앤드캡으로 연장되는 제1바이패스 배관; 상기 제1바이패스 배관과 연통되며, 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 열교환 배관; 상기 열교환 배관과 연통되고, 상기 고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장되며, 상기 앤드캡에서 상기 배가스 배출구를 향하는 방향으로 연장되는 제2바이패스 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관에는 배가스가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관으로 유입된 배가스는 상기 열교환 배관을 통과하여 상기 제2바이패스 배관으로 배출되며, 상기 앤드캡의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는, 상기 열교환 배관을 통과하는 배가스와 비접촉식으로 열교환될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 앤드캡은, 상기 하우징의 일측에 구비되면서, 공기 유입구가 구비되는 제1앤드캡과, 상기 하우징의 타측에 구비되면서 공기 배출구가 구비되는 제2앤드캡을 포함하며, 상기 고정부는, 상기 하우징의 일측에 구비되는 제1고정부와, 상기 하우징의 타측에 구비되는 제2고정부를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관은 상기 제1고정부를 통과하여 상기 제1앤드캡으로 연장되고, 상기 열교환 배관은 상기 제1앤드캡의 내부 공간으로 연장되며, 상기 제2바이패스 배관은 상기 제1고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관은 상기 제2고정부를 통과하여 상기 제2앤드캡으로 연장되고, 상기 열교환 배관은 상기 제2앤드캡의 내부 공간으로 연장되며, 상기 제2바이패스 배관은 상기 제2고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 열교환 배관은, 복수 개의 U자형 배관을 포함하면서 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 열교환 배관은, 복수 개의 수직관과 복수 개의 수평관을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 열교환 배관은, 상부관과, 상기 상부관과 이격되는 하부관, 상기 상부관과 상기 하부관을 연결하는 복수 개의 연결관을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관에는, 상기 제1바이패스 배관을 개폐시키는 밸브가 구비될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는, 연료전지용 막가습기로서, 연료전지 스택에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구와 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구가 구비된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈; 상기 중공사막 모듈을 상기 하우징에 고정시키는 고정부; 상기 하우징의 일측과 타측에 구비되는 앤드캡; 상기 스택과 상기 배가스 유입구를 연결하는 공급 배관에서 분기되고, 상기 하우징의 외부에서 연장되면서 상기 앤드캡으로 연장되는 제1바이패스 배관; 상기 제1바이패스 배관과 연통되며, 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 열교환 배관; 상기 열교환 배관과 연통되고, 상기 앤드캡에서 상기 하우징 외부로 연장되면서, 상기 배가스 배출구와 연통되어 있는 배출 배관과 연결되는 제2바이패스 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관에는 배가스가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관으로 유입된 배가스는 상기 열교환 배관을 통과하여 상기 제2바이패스 배관으로 배출되며, 상기 앤드캡의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는, 상기 열교환 배관을 통과하는 배가스와 비접촉식으로 열교환될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 앤드캡은, 상기 하우징의 일측에 구비되면서, 공기 유입구가 구비되는 제1앤드캡과, 상기 하우징의 타측에 구비되면서 공기 배출구가 구비되는 제2앤드캡을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관은 상기 제1앤드캡으로 연장되고, 상기 열교환 배관은 상기 제1앤드캡의 내부 공간으로 연장되며, 상기 제2바이패스 배관은 상기 제1앤드캡에서 상기 배출 배관으로 연결될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 상기 제1바이패스 배관은 상기 제2앤드캡으로 연장되고, 상기 열교환 배관은 상기 제2앤드캡의 내부 공간으로 연장되며, 상기 제2바이패스 배관은 상기 제2앤드캡에서 상기 배출 배관으로 연결될 수 있다.

본 발명은 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 하우징으로 유입되는 배가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜, 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 배가스를 우회시키는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킴에 따라 배가스와 건조 가스의 온도 차이를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 응축수의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 제1바이패스 배관이 제1앤드캡으로 연장되면서, 제1앤드캡에 열교환 배관이 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 U자형 배관을 포함하는 열교환 배관을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 수직관과 복수 개의 수평관을 포함하는 열교환 배관을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상부과, 하부관, 복수 개의 연결관을 포함하는 열교환 배관을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1바이패스 배관에 밸브가 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제1바이패스 배관이 제2앤드캡으로 연장되면서, 제2앤드캡에 열교환 배관이 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제1바이패스 배관이 하우징 외부에 구비되고, 제1바이패스 배관이 제1앤드캡으로 연장되면서 제1앤드캡에 열교환 배관이 구비된 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제1바이패스 배관이 하우징 외부에 구비되고, 제1바이패스 배관이 제2앤드캡으로 연장되면서 제2앤드캡에 열교환 배관이 구비된 것을 나타내는 도면이다.

본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어, 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것으로, 하우징으로 유입되는 배가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜, 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킬 수 있는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직할 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는 하우징(110), 중공사막 모듈(120), 고정부(130), 앤드캡(140), 제1바이패스 배관(160), 열교환 배관(170), 제2바이패스 배관(190)을 포함한다.

상기 하우징(110)은 내부에 공간이 구비된 케이스일 수 있으며, 상기 하우징(110)에는 연료전지 스택(S)에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구(111)와, 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구(112)가 구비될 수 있다.

도 1을 참조하면, 스택(S)에서 배출된 고온 다습한 배가스는 상기 하우징(110)에 구비된 상기 배가스 유입구(111)를 통해 상기 하우징(110) 내부로 유입될 수 있다. 상기 하우징(110) 내부로 유입된 배가스는 건조 가스에 수분을 공급하고, 상기 하우징(110)에 구비된 상기 배가스 배출구(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 중공사막 모듈(120)은 상기 하우징(110) 내부에 배치되는 것으로, 복수 개의 중공사막(121)을 포함하는 것이다. 상기 중공사막(121)은 내부에 중공이 형성되면서 일방향으로 연장되는 막일 수 있으며, 상기 하우징(110) 내부에는 복수 개의 상기 중공사막(121)을 포함하는 상기 중공사막 모듈(120)이 구비될 수 있다.

상기 고정부(130)는 상기 중공사막 모듈(120)을 상기 하우징(110)에 고정시키는 것이다. 도 1을 참조하면, 상기 고정부(130)는 상기 중공사막 모듈(120)의 양측을 포팅하는 포팅층일 수 있다.

구체적으로, 상기 고정부(130)는 상기 중공사막 모듈(120)의 일측과 타측에 형성되는 포팅층일 수 있으며, 상기 고정부(130)는 상기 중공사막 모듈(120)의 일측과 타측을 포팅하면서 상기 하우징(110)에 고정될 수 있다.

상기 고정부(130)는 상기 하우징(110)에 직접적으로 결합되면서 고정될 수 있으며, 상기 고정부(130)는 상기 하우징(110)에 구비되는 부재에 결합되면서 간접적으로 고정될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 상기 앤드캡(140)은 상기 하우징(110)의 일측과 타측에 구비되는 것이다. 상기 앤드캡(140)은 내부에 공간이 구비된 것으로, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간은 상기 하우징(110)의 내부 공간과 연통되어 있다.

상기 앤드캡(140)은 상기 하우징(110)의 일측에 구비되는 제1앤드캡(141)과 상기 하우징(110)의 타측에 구비되는 제2앤드캡(142)을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 제1앤드캡(141)에는 건조 가스가 유입되는 공기 유입구(151)가 구비될 수 있다. 건조 가스는 상기 제1앤드캡(141)의 상기 공기 유입구(151)를 통해 유입되어 상기 하우징(110) 내부로 이동하게 된다.

상기 제2앤드캡(142)에는 건조 가스가 배출되는 공기 배출구(152)가 구비될 수 있다. 상기 제1앤드캡(141)의 상기 공기 유입구(151)를 통해 상기 하우징(110) 내부로 유입된 건조 가스는, 상기 하우징(110) 내부에서 가습된 이후 상기 제2앤드캡(142)의 상기 공기 배출구(152)를 통해 상기 하우징(110)의 외부로 배출되면서 스택(S)으로 공급될 수 있다.

상기 앤드캡(140)은 상기 하우징(110)과 분리되면서 상기 하우징(110)의 일측과 타측에 결합될 수 있다. 또한, 상기 앤드캡(140)은 상기 하우징(110)과 일체로 형성될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 상기 고정부(130)는 상기 중공사막 모듈(120)의 일측에 구비되는 제1고정부(131)와 상기 중공사막 모듈(120)의 타측에 구비되는 제2고정부(132)를 포함할 수 있다.

상기 제1고정부(131)는 상기 중공사막 모듈(120)의 일측에 구비되면서, 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간과 상기 하우징(110)의 내부 공간을 격리시키는 것일 수 있다.

상기 제1고정부(131)는 포팅층으로 이루어질 수 있는 것으로, 상기 제1고정부(131)를 통해 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간과 상기 하우징(110)의 내부 공간을 격리시킴에 따라 건조 가스가 상기 중공사막 모듈(120)에 구비된 상기 중공사막(121)의 중공을 통해서만 이동할 수 있게 된다.

상기 제2고정부(132)는 상기 중공사막 모듈(120)의 타측에 구비되면서, 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간과 상기 하우징(110)의 내부 공간을 격리시키는 것일 수 있다.

상기 제2고정부(132)는 포팅층으로 이루어질 수 있는 것으로, 상기 제2고정부(132)를 통해 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간과 상기 하우징(110)의 내부 공간을 격리시킴에 따라 건조 가스가 상기 중공사막 모듈(120)에 구비된 상기 중공사막(121)의 중공을 통해서만 이동할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 제1고정부(131)와 상기 제2고정부(132)를 통해 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간 및 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간과 상기 하우징(110)의 내부 공간을 격리시킴에 따라, 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간과 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간은 상기 중공사막 모듈(120)에 구비된 상기 중공사막(121)의 중공을 통해서만 서로 연통될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기의 수분 교환 과정은 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 스택(S)에서 배출된 배가스는 상기 하우징(110)에 구비된 상기 배가스 유입구(111)를 통해 상기 하우징(110) 내부로 유입될 수 있다. 이때, 상기 배가스 유입구(111)로 유입된 배가스는 고온 다습할 수 있다.

상기 하우징(110) 내부로 유입된 배가스는 상기 하우징(110)의 내부 공간을 이동하면서 복수 개의 상기 중공사막(121)과 접촉한 이후, 상기 하우징(110)에 구비된 상기 배가스 배출구(112)를 통해 외부로 배출된다.

도 1을 참조하면, 블로워(B)는 상기 하우징(110) 내부로 건조 가스를 공급할 수 있는 것으로, 상기 블로워(B)를 통해 상기 하우징(110) 내부로 공급된 건조 가스는 스택(S)에서 배출된 배가스로부터 수분을 얻게 된다. 여기서, 상기 블로워(B)는 공기 압축기일 수 있다.

상기 블로워(B)를 통해 공급된 건조 가스는 상기 제1앤드캡(141)에 구비된 상기 공기 유입구(151)를 통해 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간으로 유입된다. 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간으로 유입된 건조 가스는 복수 개의 상기 중공사막(121)의 중공을 통과하면서 상기 하우징(110) 내부로 이동하게 된다.

건조 가스가 상기 중공사막(121)의 중공을 따라 이동할 때, 상기 하우징(110) 내부 공간을 흐르는 배가스 내에 함유된 수분이 상기 중공사막(121)을 통과하여 건조 가스에 전달될 수 있다. 즉, 스택(S)에서 공급된 배가스와 블로워(B)를 통해 공급된 건조 가스는 상기 중공사막(121)을 통해 수분 교환을 할 수 있다.

배가스와 수분 교환하여 가습된 건조 가스는 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간으로 이동하게 되고, 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간으로 이동한 가습된 건조 가스는 상기 공기 배출구(152)를 통해 배출되면서 상기 스택(S)으로 이동하게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 막가습기는 외부로부터 공급되는 공기를 연료전지 스택(S)으로부터 배출되는 배가스(off-gas) 내의 수분(moisture)으로 가습하고 가습된 공기를 연료전지 스택(S)으로 공급하는 장치일 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 하우징(110) 내부에 구비되고, 상기 배가스 유입구(111)에서 상기 앤드캡(140)을 향하는 방향으로 연장되는 것이다. 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 고정부(130)를 통과하여 상기 앤드캡(140)의 내부로 연장될 수 있다.

상기 제1바이패스 배관(160)은 스택(S)에서 공급되는 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있는 유로일 수 있다. 구체적으로, 연료전지용 막가습기가 구비된 연료전지 시스템의 출력치를 제어하거나, 외부 배기가스의 오염도 조절 등이 필요한 경우, 스택(S)에서 배출되는 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있다.

상기 제1바이패스 배관(160)은 파이프 형태로 한정되지는 않으며, 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있는 유로를 형성할 수 있다면 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 고정부(130)를 통과하여 상기 앤드캡(140)의 내부로 연장될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 열교환 배관(170)은 상기 제1바이패스 배관(160)과 연통되며, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간으로 연장되는 것이다.

도 1을 참조하면, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 열교환 배관(170)과 연통되고, 상기 고정부(130)를 통과하여 상기 하우징(110) 내부로 연장되며, 상기 앤드캡(140)에서 상기 배가스 배출구(112)를 향하는 방향으로 연장되는 것이다.

상기 제2바이패스 배관(190)은 스택(S)에서 공급되는 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있는 유로일 수 있다. 상기 제2바이패스 배관(190)은 파이프 형태로 한정되지는 않으며, 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있는 유로를 형성할 수 있다면 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 고정부(130)를 통과하여 상기 하우징(110)의 내부로 연장될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 스택(S)에서 배출되는 배가스는 상기 제1바이패스 배관(160), 상기 열교환 배관(170), 상기 제2바이패스 배관(190)을 통해 상기 중공사막(121)을 통과하지 않고 우회할 수 있다.

구체적으로, 상기 배가스 유입구(111)로 유입된 배가스 중 일부는 상기 제1바이패스 배관(160)으로 이동하게 된다. 상기 제1바이패스 배관(160)으로 이동한 배가스는, 상기 제1바이패스 배관(160)과 연통되어 있는 상기 열교환 배관(170)으로 이동하게 되고, 상기 열교환 배관(170)으로 이동한 배가스는, 상기 열교환 배관(170)과 연통되어 있는 상기 제2바이패스 배관(190)으로 이동하게 된다.

상기 제2바이패스 배관(190)으로 이동한 배가스는, 상기 배가스 배출구(112)를 통해 배출되면서, 스택(S)에서 배출되는 배가스가 상기 중공사막(121)을 통과하지 않고 우회될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 열교환 배관(170)은 배가스(10)와 건조 가스(20)를 비접촉식으로 열교환시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 제1바이패스 배관(160)으로 배가스(10)가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관(160)으로 유입된 배가스(10)는 상기 열교환 배관(170)을 통과하여 상기 제2바이패스 배관(190)으로 배출된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 건조 가스(20)는 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하는 건조 가스(20)는, 상기 열교환 배관(170)을 통과하는 배가스(10)와 비접촉식으로 열교환하게 된다.

구체적으로, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하는 건조 가스(20)는 상기 열교환 배관(170)의 외부에서 이동하게 되고, 스택(S)에서 배출되는 배가스(10)는 상기 열교환 배관(170)의 내부를 이동하게 되며, 이를 통해 배가스(10)와 건조 가스(20)는 상기 열교환 배관(170)을 통해 비접촉식으로 열교환하게 된다.

연료전지의 운전 중 배가스와 건조 가스의 온도차이로 인해 결로 현상이 발생하여, 결로에 따른 응축수가 막가습기 내부에 발생할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 같이 상기 열교환 배관(170)을 통해 배가스와 건조 가스를 열교환 시키면, 배가스와 건조 가스의 온도차이를 감소시켜 응축수가 발생하는 것을 감소시킬 수 있게 된다.

상기 열교환 배관(170)의 유입구(171)는 상기 제1바이패스 배관(160)과 연통되는 지점이고, 상기 열교환 배관(170)의 배출구(172)는 상기 제2바이패스 배관(190)과 연통되는 지점이다. 상기 열교환 배관(170)의 유입구(171)를 통과한 배가스는 상기 열교환 배관(170)의 배출구(172)로 이동하게 된다.

도 2, 도 3, 도 5는 도 1의 앤드캡(140) 내부에서 열교환 배관(170)을 바라본 도면으로, 도 2, 도 3, 도 5는 열교환 배관(170)이 구비되는 지점의 측면도일 수 있다.

도 2를 참조하면, 배가스(10)와 건조 가스(20)가 접촉되는 면적을 넓히기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 열교환 배관(170)은 복수 개의 U자형 배관(181)을 포함할 수 있다.

상기 열교환 배관(170)은 도 2와 같이 복수 개의 U자형 배관(181)이 연결되는 것으로, 상기 U자형 배관(181)의 내부에서 배가스(10)가 이동하게 되고, 상기 U자형 배관(181) 사이에 형성된 공간으로 건조 가스(20)가 이동하게 된다.

상기 열교환 배관(170)이 복수 개의 U자형 배관(181)을 포함함에 따라 배가스(10)와 건조 가스(20)가 접촉되는 면적이 넓어질 수 있으며, 이를 통해 배가스(10)와 건조 가스(20)의 열교환 비율을 높일 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 열교환 배관(170)은 복수 개의 수직관(182)과 복수 개의 수평관(183)을 포함할 수도 있다. 상기 수직관(182)은 수직 방향으로 연장되는 배관이며, 상기 수평관(183)은 수평 방향으로 연장되는 배관일 수 있다.

상기 열교환 배관(170)은 도 3과 같이 복수 개의 상기 수직관(182)과 복수 개의 상기 수평관(183)이 연결되는 것으로, 복수 개의 상기 수직관(182)과 복수 개의 상기 수평관(183)의 내부에서 배가스(10)가 이동하게 되고, 복수 개의 상기 수직관(182)과 복수 개의 상기 수평관(183) 사이에 형성된 공간으로 건조 가스(20)가 이동하게 된다.

상기 열교환 배관(170)이 복수 개의 상기 수직관(182)과 상기 수평관(183)을 포함함에 따라 배가스(10)와 건조 가스(20)가 접촉되는 면적이 넓어질 수 있으며, 이를 통해 배가스(10)와 건조 가스(20)의 열교환 비율을 높일 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 열교환 배관(170)은 상부관(184), 하부관(185), 연결관(186)을 포함할 수 있다. 상기 상부관(184)의 상기 앤드캡(140)의 상부에 형성된 배관일 수 있으며, 상기 상부관(184)은 상기 유입구(171)와 연결될 수 있다.

상기 하부관(185)은 상기 상부관(184)과 이격되면서 상기 앤드캡(140)의 하부에 형성된 배관일 수 있으며, 상기 하부관(185)은 상기 배출구(172)에 연결될 수 있다.

상기 연결관(186)은 상기 상부관(184)과 상기 하부관(185)을 연결하는 것으로, 상기 상부관(184)과 상기 하부관(185)은 복수 개의 상기 연결관(186)을 통해 연결될 수 있다.

상기 상부관(184)과 상기 하부관(185)은 도 5와 같이 복수 개의 상기 연결관(186)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 상부관(184), 상기 하부관(185), 상기 연결관(186)의 내부에서 배가스(10)가 이동하게 된다.

구체적으로, 상기 유입구(171)를 통과한 배가스(10)는 상기 상부관(184)으로 이동하게 된다. 상기 상부관(184)으로 이동된 배가스(10)는 복수 개의 상기 연결관(186)을 통과하면서 상기 하부관(185)으로 이동하게 된다. 상기 하부관(185)으로 이동된 배가스(10)는 상기 배출구(172)를 통해 배출될 수 있다.

상기 앤드캡(140)을 통과하는 건조 가스(20)는 복수 개의 상기 연결관(186) 사이에 형성된 공간을 통과하면서 이동하게 되며, 배가스(10)와 건조 가스(20)는 복수 개의 상기 연결관(186)을 통해 비접촉식으로 열교환할 수 있게 된다.

상기 열교환 배관(170)이 상기 상부관(184), 상기 하부관(185), 복수 개의 상기 연결관(186)을 포함함에 따라 배가스(10)와 건조 가스(20)가 접촉되는 면적이 넓어질 수 있으며, 이를 통해 배가스(10)와 건조 가스(20)의 열교환 비율을 높일 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)에는, 상기 제1바이패스 배관(160)을 개폐시키는 밸브(161)가 구비될 수 있다. 상기 제1바이패스 배관(160)은 연료전지용 막가습기가 구비된 연료전지 시스템의 출력치를 제어하거나, 외부 배기가스의 오염도 조절 등이 필요한 경우, 스택(S)에서 배출되는 배가스를 상기 중공사막(121)으로 통과시키지 않고 우회시킬 수 있는 것이다.

상기 제1바이패스 배관(160)은 외부 환경에 따라 상기 중공사막(121)을 통과하지 않고 우회되는 배가스의 유량을 조절할 필요가 있으며, 이를 위해 상기 제1바이패스 배관(160)에는 상기 밸브(161)가 구비될 수 있다.

상기 밸브(161)는 상기 제1바이패스 배관(160)을 열리고 닫히게 할 수 있는 것으로, 상기 밸브(161)를 통해 상기 제1바이패스 배관(160)을 열리게 하면, 배가스가 상기 제1바이패스 배관(160)을 따라 상기 중공사막(121)을 통과하지 않고 우회할 수 있게 된다. 또한, 상기 밸브(161)를 통해 상기 제1바이패스 배관(160)을 닫히게 하면, 배가스가 상기 제1바이패스 배관(160)을 따라 우회하지 않게 된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 제1고정부(131)를 통과하여 상기 제1앤드캡(141)으로 연장될 수 있으며, 상기 열교환 배관(170)은 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간으로 연장될 수 있다. 또한, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제1고정부(131)를 통과하여 상기 하우징(110) 내부로 연장될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 제2고정부(132)를 통과하여 상기 제2앤드캡(142)으로 연장될 수도 있으며, 상기 열교환 배관(170)은 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간으로 연장될 수도 있다. 또한, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제2고정부(132)를 통과하여 상기 하우징(110) 내부로 연장될 수도 있다.

이와 같이 상기 제1바이패스 배관(160), 상기 열교환 배관(170), 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제1앤드캡(141)과 상기 제2앤드캡(142) 중 어느 하나를 통과하면서 연장될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1바이패스 배관(160), 상기 열교환 배관(170), 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제1앤드캡(141)과 상기 제2앤드캡(142)을 동시에 통과하면서 연장될 수도 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 수 있다. 후술할 설명에서 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장되는 특징 이외에 따른 구성의 특징은 동일하게 적용될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 스택(S)과 상기 배가스 유입구(111)를 연결하는 공급 배관(113)에서 분기되고, 상기 하우징(110)의 외부에서 연장되면서 상기 앤드캡(140)으로 연장될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 하우징(110)의 내부를 통과하는 것이 아닌 상기 하우징(110)의 외부에서 상기 앤드캡(140)으로 연장될 수 있는 것으로, 상기 제1바이패스 배관(160)은 스택(S)에서 상기 배가스 유입구(111)로 연결되는 상기 공급 배관(113)에서 분기될 수 있는 것이다.

상기 열교환 배관(170)은 상기 제1바이패스 배관(160)과 연통되며, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간으로 연장될 수 있다.

상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 열교환 배관(170)과 연통되고, 상기 앤드캡(140)에서 상기 하우징(110)의 외부로 연장되면서, 상기 배가스 배출구(112)와 연통되어 있는 배출 배관(114)에 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 앤드캡(140)에서 상기 하우징(110)의 외부로 연장될 수 있는 것으로, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 배가스 배출구(112)와 연통되어 있는 상기 배출 배관(114)으로 연결될 수 있는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 때, 상기 열교환 배관(170)은 배가스와 건조 가스를 비접촉식으로 열교환시킬 수 있다. 상기 제1바이패스 배관(160)으로 배가스가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관(160)으로 유입된 배가스는 상기 열교환 배관(170)을 통과하여 상기 제2바이패스 배관(190)으로 배출된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 건조 가스는 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는, 상기 열교환 배관(170)을 통과하는 배가스와 비접촉식으로 열교환하게 된다.

구체적으로, 상기 앤드캡(140)의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는 상기 열교환 배관(170)의 외부에서 이동하게 되고, 스택(S)에서 배출되는 배가스는 상기 열교환 배관(170)의 내부를 이동하게 되며, 이를 통해 배가스와 건조 가스는 상기 열교환 배관(170)을 통해 비접촉식으로 열교환하게 된다.

연료전지의 운전 중 배가스와 건조 가스의 온도차이로 인해 결로 현상이 발생하여, 결로에 따른 응축수가 막가습기 내부에 발생할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 같이 상기 열교환 배관(170)을 통해 배가스와 건조 가스를 열교환 시키면, 배가스와 건조 가스의 온도차이를 감소시켜 응축수가 발생하는 것을 감소시킬 수 있게 된다.

상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 때, 상기 열교환 배관(170)은 상술한 특징이 모두 적용될 수 있는 것이다.

구제적으로, 상기 열교환 배관(170)은 도 2와 같이 복수 개의 상기 U자형 배관(181)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 열교환 배관(170)은 도 3과 같이 복수 개의 상기 수직관(182)과 복수 개의 상기 수평관(183)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 열교환 배관(170)은 도 4 및 도 5와 같이 상기 상부관(184), 상기 하부관(185), 상기 상부관(184)과 상기 하부관(185)을 연결하는 복수 개의 상기 연결관(186)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 때, 상기 제1바이패스 배관(160)에는 상기 제1바이패스 배관(160)을 개폐하는 상기 밸브(161)가 구비될 수도 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 때, 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 제1앤드캡(141)으로 연장되고, 상기 열교환 배관(170)은 상기 제1앤드캡(141)의 내부 공간으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제1앤드캡(141)에서 상기 배출 배관(114)으로 연결될 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1바이패스 배관(160)과 상기 제2바이패스 배관(190)이 상기 하우징(110)의 외부에서 연장될 때, 상기 제1바이패스 배관(160)은 상기 제2앤드캡(142)으로 연장되고, 상기 열교환 배관(170)은 상기 제2앤드캡(142)의 내부 공간으로 연장될 수도 있다. 이때, 상기 제2바이패스 배관(190)은 상기 제2앤드캡(142)에서 상기 배출 배관(114)으로 연결될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는 하우징으로 유입되는 배가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜, 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기는 배가스를 우회시키는 바이패스 배관을 앤드캡 내부로 연장시켜 비접촉식으로 배가스와 건조 가스를 열교환시킴에 따라 배가스와 건조 가스의 온도 차이를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 응축수의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

S...스택 B...블로워
10...배가스 20...건조 가스
110...하우징 111...배가스 유입구
112...배가스 배출구 113...공급 배관
114...배출 배관 120...중공사막 모듈
121...중공사막 130...고정부
131...제1고정부 132...제2고정부
140...앤드캡 141...제1앤드캡
142...제2앤드캡 151...공기 유입구
152...공기 배출구 160...제1바이패스 배관
161...밸브 170...열교환 배관
171...유입구 172...배출구
181...U자형 배관 182...수직관
183...수평관 184...상부관
185...하부관 186...연결관
190...제2바이패스 배관

Claims (14)

1. 연료전지용 막가습기에 있어서,
   연료전지 스택에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구와 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구가 구비된 하우징;
   상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈;
   상기 중공사막 모듈을 상기 하우징에 고정시키는 고정부;
   상기 하우징의 일측과 타측에 구비되는 앤드캡;
   상기 하우징 내부에 구비되고, 상기 배가스 유입구에서 상기 앤드캡을 향하는 방향으로 연장되며, 상기 고정부를 통과하여 상기 앤드캡으로 연장되는 제1바이패스 배관;
   상기 제1바이패스 배관과 연통되며, 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 열교환 배관;
   상기 열교환 배관과 연통되고, 상기 고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장되며, 상기 앤드캡에서 상기 배가스 배출구를 향하는 방향으로 연장되는 제2바이패스 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1바이패스 배관에는 배가스가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관으로 유입된 배가스는 상기 열교환 배관을 통과하여 상기 제2바이패스 배관으로 배출되며,
   상기 앤드캡의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는,
   상기 열교환 배관을 통과하는 배가스와 비접촉식으로 열교환되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 앤드캡은,
   상기 하우징의 일측에 구비되면서, 공기 유입구가 구비되는 제1앤드캡과, 상기 하우징의 타측에 구비되면서 공기 배출구가 구비되는 제2앤드캡을 포함하며,
   상기 고정부는,
   상기 하우징의 일측에 구비되는 제1고정부와, 상기 하우징의 타측에 구비되는 제2고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1바이패스 배관은 상기 제1고정부를 통과하여 상기 제1앤드캡으로 연장되고,
   상기 열교환 배관은 상기 제1앤드캡의 내부 공간으로 연장되며,
   상기 제2바이패스 배관은 상기 제1고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1바이패스 배관은 상기 제2고정부를 통과하여 상기 제2앤드캡으로 연장되고,
   상기 열교환 배관은 상기 제2앤드캡의 내부 공간으로 연장되며,
   상기 제2바이패스 배관은 상기 제2고정부를 통과하여 상기 하우징 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 배관은,
   복수 개의 U자형 배관을 포함하면서 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 배관은,
   복수 개의 수직관과 복수 개의 수평관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 배관은,
   상부관과, 상기 상부관과 이격되는 하부관, 상기 상부관과 상기 하부관을 연결하는 복수 개의 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1바이패스 배관에는, 상기 제1바이패스 배관을 개폐시키는 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
10. 연료전지용 막가습기에 있어서,
    연료전지 스택에서 배출된 배가스가 유입되는 배가스 유입구와 상기 배가스를 배출하기 위한 배가스 배출구가 구비된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 복수 개의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈;
    상기 중공사막 모듈을 상기 하우징에 고정시키는 고정부;
    상기 하우징의 일측과 타측에 구비되는 앤드캡;
    상기 스택과 상기 배가스 유입구를 연결하는 공급 배관에서 분기되고, 상기 하우징의 외부에서 연장되면서 상기 앤드캡으로 연장되는 제1바이패스 배관;
    상기 제1바이패스 배관과 연통되며, 상기 앤드캡의 내부 공간으로 연장되는 열교환 배관;
    상기 열교환 배관과 연통되고, 상기 앤드캡에서 상기 하우징 외부로 연장되면서, 상기 배가스 배출구와 연통되어 있는 배출 배관과 연결되는 제2바이패스 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1바이패스 배관에는 배가스가 유입되고, 상기 제1바이패스 배관으로 유입된 배가스는 상기 열교환 배관을 통과하여 상기 제2바이패스 배관으로 배출되며,
    상기 앤드캡의 내부 공간을 통과하는 건조 가스는,
    상기 열교환 배관을 통과하는 배가스와 비접촉식으로 열교환되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 앤드캡은,
    상기 하우징의 일측에 구비되면서, 공기 유입구가 구비되는 제1앤드캡과, 상기 하우징의 타측에 구비되면서 공기 배출구가 구비되는 제2앤드캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1바이패스 배관은 상기 제1앤드캡으로 연장되고,
    상기 열교환 배관은 상기 제1앤드캡의 내부 공간으로 연장되며,
    상기 제2바이패스 배관은 상기 제1앤드캡에서 상기 배출 배관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1바이패스 배관은 상기 제2앤드캡으로 연장되고,
    상기 열교환 배관은 상기 제2앤드캡의 내부 공간으로 연장되며,
    상기 제2바이패스 배관은 상기 제2앤드캡에서 상기 배출 배관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환 배관이 구비된 연료전지용 막가습기.

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