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KR101553446B1 - Fuel cell system with excellent eliminating effect on freezing material throughout air purging and method of controlling the same - Google Patents

Fuel cell system with excellent eliminating effect on freezing material throughout air purging and method of controlling the same Download PDF

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Publication number
KR101553446B1
KR101553446B1 KR1020130129925A KR20130129925A KR101553446B1 KR 101553446 B1 KR101553446 B1 KR 101553446B1 KR 1020130129925 A KR1020130129925 A KR 1020130129925A KR 20130129925 A KR20130129925 A KR 20130129925A KR 101553446 B1 KR101553446 B1 KR 101553446B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
cooling water
supply pipe
cell system
pump
Prior art date
Application number
KR1020130129925A
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Korean (ko)
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Inventor
이선호
현민수
전유택
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Abstract

에어 퍼징을 통해 동결원인 물질 제거 및 유동 흐름을 발생시켜 저온 상태에서 배관이 동파되는 것을 방지할 수 있는 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법은 연료전지 시스템의 정상 운전을 정지시킨 후, 제1 밸브는 차단하고 제2 밸브를 개방시킨 상태에서 에어 블로어를 이용하여 공기 공급배관 및 수소 공급배관과, 상기 공기 공급배관 및 수소 공급배관에 각각 연통하는 제1 및 제2 기수 분리기의 내부로 에어 압을 각각 공급하여 상기 공기 공급배관, 수소 공급배관과 제1 및 제2 기수 분리기의 내부에 체류하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a fuel cell system and a control method thereof that are excellent in removing frozen substances through air purging and generating flow to prevent frozen materials from being frozen in a low temperature state.
The control method of the fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to the present invention is characterized in that after the normal operation of the fuel cell system is stopped, the first valve is shut off and the second valve is opened The air supply pipe, the hydrogen supply pipe, and the first and second water separators, which supply the air pressure to the inside of the air supply pipe and the hydrogen supply pipe, respectively, and the first and second water separators which respectively communicate with the air supply pipe and the hydrogen supply pipe, And water remaining in the second water separator is removed.

Figure R1020130129925
Figure R1020130129925

Description

에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법{FUEL CELL SYSTEM WITH EXCELLENT ELIMINATING EFFECT ON FREEZING MATERIAL THROUGHOUT AIR PURGING AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof,

본 발명은 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 히팅 장치를 사용하는 것 없이 에어 퍼징을 통해 동결원인 물질 제거 및 유동 흐름을 발생시켜 저온 상태에서 배관이 동파되는 것을 방지할 수 있는 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof. The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof that are excellent in the effect of removing frozen material through air purging.

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, 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.A fuel cell system using such a fuel cell comprises a fuel cell stack for producing electricity, a power converter and a controller for converting the developed DC power into AC power, and the like. 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.

이러한 구성을 갖는 연료전지 시스템은 연료인 수소와 산소의 반응으로 전기 및 열 뿐만 아니라 수분이 생성된다. 이때, 반응한 열은 간접 열교환을 통해 사용자가 사용할 수 있도록 냉각수 탱크에 저장된다.In a fuel cell system having such a configuration, water and hydrogen as well as electricity and heat are generated by the reaction between hydrogen and oxygen which are fuel. At this time, the reacted heat is stored in the cooling water tank for use by the user through indirect heat exchange.

그러나, 극지방이나 동절기 등 저온 환경에서 연료전지 시스템을 사용할 경우, 연료전지 시스템의 내부에 배치되는 물 관리 배관에서 동파가 일어날 수 있다.However, when the fuel cell system is used in a low-temperature environment such as the polar region or the winter season, a frost wave may occur in the water management pipe disposed inside the fuel cell system.

즉, 연료전지 시스템의 운전을 실시하는 동안 발생한 응축수가 연료전지 시스템의 운전을 정지할 시, 연료전지 스택, 워터 트랩(water trap), 배관 등에 체류하게 된다. 이와 같이 연료전지 스택, 워터 트랩, 배관 등에 체류된 수분은 영하의 온도에서 동파 사고를 일으키는 요인으로 작용하여 연료전지 시스템의 구동 효율을 열화시키는 문제가 있다.That is, when the condensed water generated during the operation of the fuel cell system stops the operation of the fuel cell system, the condensed water stays in the fuel cell stack, the water trap, the pipe, and the like. Thus, the moisture retained in the fuel cell stack, the water trap, and the piping acts as a cause of the frost damage at a subzero temperature, which deteriorates the driving efficiency of the fuel cell system.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2003-0042928호(2003.06.02. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 계통연계형 연료전지 시스템의 시동 및 운전전력 공급시스템이 기재되어 있다.
A related prior art is Korean Patent Laid-Open No. 10-2003-0042928 (published on Jun. 2, 2003), which discloses a start-up and running power supply system of a grid-connected fuel cell system.

본 발명의 목적은 별도의 히팅 장치를 사용하는 것 없이 에어 퍼징을 통해 동결원인 물질 제거 및 유동 흐름을 발생시켜 저온 상태에서 배관이 동파되는 것을 방지할 수 있는 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for removing frozen substances through air purging without using a separate heating device, And to provide a fuel cell system.

본 발명의 다른 목적은 펌프 보조 구동부를 이용하여 배열회수 펌프 및 냉각수 펌프를 가동시켜 배열회수 순환배관 및 냉각수 순환배관의 내부로 냉각수가 순환하도록 유량 흐름을 만들어 주어 배열회수 탱크 및 냉각수 탱크의 내부에 채워진 냉각수가 동결되는 것을 방지하여 동파 사고를 예방할 수 있는 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 구동 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling a flow rate of a cooling water by circulating cooling water through circulation circulation piping and cooling water circulation piping by operating an arrangement recovery pump and a cooling water pump by using a pump auxiliary driving unit, The present invention provides a method for driving a fuel cell system that is excellent in the effect of removing frozen material through air purging, which prevents freezing of the filled cooling water to prevent a frost accident.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템은 전기화학반응으로 전기 에너지를 생성하는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부에 냉각수가 채워지는 냉각수 탱크; 상기 냉각수 탱크와 연료전지 스택 사이에 장착되며, 상기 연료전지 스택에서 발생한 폐열을 열교환시키는 열 교환기; 상기 연료전지 스택으로 공급되는 H2 가스의 공급을 제어하기 위한 제1 제어 밸브가 장착된 수소 공급배관; 상기 연료전지 스택으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급배관; 상기 수소 공급배관 및 공기 공급배관에 각각 연결되며, 제2 제어 밸브가 장착된 퍼지 배관; 상기 열 교환기의 출측에 장착되며, 상기 열 교환기로부터의 배열을 회수하기 위한 배열회수 탱크; 상기 연료전지 스택, 열 교환기 및 배열회수 탱크에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는 배열회수 순환배관; 상기 열 교환기 및 냉각수 탱크에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는 냉각수 순환배관; 상기 연료전지 스택의 출측에 장착되어, 상기 공기 공급배관 및 수소 공급배관에 각각 연통하도록 설치된 제1 및 제2 기수 분리기; 및 상기 공기 공급배관과 연통하도록 설치되어, 상기 공기 공급배관으로 에어 압을 분사하기 위한 에어 블로어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging, including: a fuel cell stack for generating electrical energy by an electrochemical reaction; A cooling water tank installed to be spaced apart from the fuel cell stack and filled with cooling water therein; A heat exchanger mounted between the cooling water tank and the fuel cell stack for heat-exchanging waste heat generated in the fuel cell stack; The H 2 supplied to the fuel cell stack A hydrogen supply pipe equipped with a first control valve for controlling supply of gas; An air supply pipe for supplying air to the fuel cell stack; A purge pipe connected to the hydrogen supply pipe and the air supply pipe respectively and having a second control valve; An arrangement recovery tank mounted on an outlet side of the heat exchanger for recovering an arrangement from the heat exchanger; An arrangement recovery circulation pipe having a closed loop structure connected to the fuel cell stack, the heat exchanger and the arrangement recovery tank, respectively; A cooling water circulation pipe having a closed circulation structure connected to the heat exchanger and the cooling water tank, respectively; A first and a second water separator mounted on an outlet side of the fuel cell stack, the first and second water separators being provided to communicate with the air supply pipe and the hydrogen supply pipe, respectively; And an air blower installed to communicate with the air supply pipe and inject air pressure to the air supply pipe.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법은 연료전지 시스템의 정상 운전을 정지시킨 후, 제1 밸브는 차단하고 제2 밸브를 개방시킨 상태에서 에어 블로어를 이용하여 공기 공급배관 및 수소 공급배관과, 상기 공기 공급배관 및 수소 공급배관에 각각 연통하는 제1 및 제2 기수 분리기의 내부로 에어 압을 각각 공급하여 상기 공기 공급배관, 수소 공급배관과 제1 및 제2 기수 분리기의 내부에 체류하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging, comprising: stopping normal operation of a fuel cell system, The air pressure is supplied to the inside of the first and second water separators communicating with the air supply pipe and the hydrogen supply pipe and with the air supply pipe and the hydrogen supply pipe respectively using the air blower while the valve is opened, And the water remaining in the supply pipe, the hydrogen supply pipe, and the first and second water separators is removed.

본 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그 제어 방법은 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 에어 블로어를 이용한 에어 퍼징을 실시하는 것을 통해 동결원인 물질의 제거 및 유동 흐름을 발생시켜 저온 상태에서 연료전지 스택, 워터 트랩, 배관, 등이 동파되는 것을 예방할 수 있다.In the fuel cell system and its control method according to the present invention, air purging using an air blower is performed in a stand-by state in which normal operation is stopped, , Water trap, piping, etc. can be prevented from being frozen.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그 제어 방법은 펌프 보조 구동부를 이용하여 냉각수 펌프 및 배열회수 펌프를 가동시켜 냉각수 순환배관 및 배열회수 순환배관의 내부로 냉각수가 순환하도록 유량 흐름을 만들어 주어 배열회수 탱크 및 냉각수 탱크의 내부에 채워진 냉각수가 동결되는 것을 미연에 방지하여 동파 사고를 방지할 수 있다.In the fuel cell system and the control method thereof according to the present invention, the cooling water pump and the arrangement recovery pump are operated by using the pump auxiliary driving unit to make the flow rate of the cooling water circulating the cooling water circulation pipe and the circulation return circulation pipe, It is possible to prevent the cooling water filled in the recovery tank and the cooling water tank from being frozen to prevent the accident.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그 제어 방법은 별도의 히팅 장치를 장착할 필요가 없으므로 추가적인 비용 소모 없이 동절기 시스템의 동파 사고에 대비할 수 있다.
Therefore, the fuel cell system and the control method thereof according to the present invention do not require the installation of a separate heating device, so that it is possible to cope with a frost accident in the winter season without additional cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법을 나타낸 공정 모식도이다.
도 4는 저온 환경에서 연료전지 시스템의 운전대기 상태시 펌프 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic view of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a more detailed view of a fuel cell system having an excellent effect of removing freezing material through air purging according to an embodiment of the present invention.
3 is a process schematic diagram showing a control method of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a pump driving process in a standby state of the fuel cell system in a low-temperature environment.

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 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel cell system and a control method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(110), 냉각수 탱크(115), 열 교환기(120), 수소 공급배관(125), 공기 공급배관(130), 퍼지 배관(135), 배열회수 탱크(140), 배열회수 순환배관(145), 냉각수 순환배관(150), 제1 및 제2 기수 분리기(160, 162) 및 에어 블로어(170)를 포함한다.
Referring to FIG. 1, a fuel cell system 100 having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 110, a cooling water tank 115, a heat exchanger 120, A hydrogen supply pipe 125, an air supply pipe 130, a purge pipe 135, an arrangement recovery tank 140, an arrangement recovery circulation pipe 145, a cooling water circulation pipe 150, (160, 162) and an air blower (170).

연료전지 스택(110)은 수소의 산화반응 및 산소의 환원반응이 동시에 일어나는 전기화학반응으로 전기 에너지를 생성한다. 이때, 연료전지 스택(110)은 적층된 다수의 셀(cell)들로 구성되어 있으며, 물, 연료, 공기 등이 각 셀로 공급되도록 설계되어 있다. 이때, 연료로는 수소 가스(H2)가 이용되고, 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 stack 110 generates electrical energy by an electrochemical reaction in which hydrogen oxidation reaction and oxygen reduction reaction occur at the same time. At this time, the fuel cell stack 110 is composed of a plurality of stacked cells, and is designed to supply water, fuel, air, etc. to each cell. At this time, hydrogen gas (H 2 ) is used as fuel, and each cell is composed of two electrodes, an anode and a cathode separated by an electrolyte, and each cell is divided into a separator, Lt; / RTI >

냉각수 탱크(115)는 연료전지 스택(110)과 이격되도록 설치되며, 내부에 냉각수가 채워진다. 이러한 냉각수 탱크(115)는 내부에 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 냉각수 탱크(115)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.
The cooling water tank 115 is installed to be spaced apart from the fuel cell stack 110 and filled with cooling water. The cooling water tank 115 may have a container shape having an empty space therein. At this time, considering the ease of design, the cooling water tank 115 preferably has a hexahedral shape, but is not limited thereto, and various shapes such as a cylindrical shape can be applied.

열 교환기(120)는 냉각수 탱크(115)와 연료전지 스택(110) 사이에 장착되며, 연료전지 스택(110)에서 발생한 폐열을 열교환시킨다. 이때, 도 1에서는 열 교환기(120)가 1개인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 2개 이상이 장착될 수도 있다.
The heat exchanger 120 is installed between the cooling water tank 115 and the fuel cell stack 110 to heat-exchange the waste heat generated in the fuel cell stack 110. 1, the heat exchanger 120 is illustrated as having one heat exchanger 120, but the present invention is not limited thereto, and two or more heat exchangers 120 may be installed.

수소 공급배관(125)은 연료전지 스택(110)으로 공급되는 H2 가스의 공급을 제어하기 위한 제1 제어 밸브(V1)가 장착된다. 이때, 수소 공급배관(125)은 일단이 연료전지 스택(110)의 입측에 연결되고, 타단이 연료전지 스택(110)의 출측에 연결된다.
The hydrogen supply pipe 125 is equipped with a first control valve V1 for controlling the supply of the H 2 gas supplied to the fuel cell stack 110. At this time, one end of the hydrogen supply pipe 125 is connected to the inlet of the fuel cell stack 110, and the other end is connected to the outlet of the fuel cell stack 110.

공기 공급배관(130)은 연료전지 스택(110)으로 공기를 공급하는 역할을 한다. 이때, 공기 공급배관(130)은 일단이 연료전지 스택(110)의 입측에 연결되고, 타측이 연료전지 스택(110)의 출측에 연결된다. 이러한 공기 공급배관(130)은 수소 공급배관(125)과 평행하게 장착될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
The air supply pipe 130 serves to supply air to the fuel cell stack 110. At this time, one end of the air supply pipe 130 is connected to the inlet of the fuel cell stack 110, and the other end is connected to the outlet of the fuel cell stack 110. The air supply pipe 130 may be mounted in parallel with the hydrogen supply pipe 125, but is not limited thereto.

퍼지 배관(135)은 수소 공급배관(125) 및 공기 공급배관(130)에 각각 연결되며, 제2 제어 밸브(V2)가 장착된다. 이러한 제2 제어 밸브(V2)는 연료전지 시스템(100)의 운전 중에는 항상 폐쇄 상태(closed state)를 유지하다가, 연료전지 시스템(100)의 운전을 정지시킨 운전대기 상태시 개방 상태(open state)로 전환시켜 수소 공급배관(125) 및 공기 공급배관(130)을 상호 연결시키는 역할을 한다. 이때, 퍼지 배관(135)은 상호 평행하게 배열되는 수소 공급배관(125)과 공기 공급배관(130)을 수직 방향으로 연통시키는 형태로 장착될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
The purge pipe 135 is connected to the hydrogen supply pipe 125 and the air supply pipe 130, respectively, and a second control valve V2 is mounted. The second control valve V2 maintains a closed state at all times during operation of the fuel cell system 100 and an open state during a standby state in which the operation of the fuel cell system 100 is stopped. Thereby connecting the hydrogen supply pipe 125 and the air supply pipe 130 to each other. At this time, the purge piping 135 may be mounted in a manner that communicates the hydrogen supply pipe 125 and the air supply pipe 130 arranged in parallel to each other in the vertical direction, but is not limited thereto.

배열회수 탱크(140)는 열 교환기(120)의 출측에 장착되며, 열 교환기(120)로부터의 배열을 회수하기 위한 목적으로 장착된다. 이러한 배열회수 탱크(140)는 내부에 빈 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다.
The array recovery tank 140 is mounted on the exit side of the heat exchanger 120 and is mounted for the purpose of recovering the arrangement from the heat exchanger 120. Such an arrangement recovery tank 140 may have a container shape having an empty space therein.

배열회수 순환배관(145)은 연료전지 스택(110), 열 교환기(120) 및 배열회수 탱크(140)에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는다. 이러한 배열회수 순환배관(145)의 내부로는 연료전지 스택(110)을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환하게 된다.
The exhaust heat recovery circulation pipe 145 has a closed loop structure that is connected to the fuel cell stack 110, the heat exchanger 120, and the arrangement recovery tank 140, respectively. Cooling water for cooling the fuel cell stack 110 is circulated inside the circulation return pipe 145.

냉각수 순환배관(115)은 열 교환기(120) 및 냉각수 탱크(115)에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는다. 이러한 냉각수 순환배관(115)의 내부로는 냉각수가 순환하게 된다.
The cooling water circulation pipe 115 has a closed loop structure connected to the heat exchanger 120 and the cooling water tank 115, respectively. The cooling water circulates inside the cooling water circulation pipe 115.

제1 및 제2 기수 분리기(160, 162)는 연료전지 스택(110)의 출측에 장착되어, 공기 공급배관(125) 및 수소 공급배관(130)에 각각 연통하도록 설치된다. 이때, 2개의 기수 분리기, 즉 제1 및 제2 기수 분리기(160, 162)가 설치된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 기수 분리기의 수는 1개, 또는 3개 이상이 설치되어 있을 수 있다.The first and second water separators 160 and 162 are installed on the out side of the fuel cell stack 110 so as to communicate with the air supply pipe 125 and the hydrogen supply pipe 130, respectively. In this case, although two water separators, that is, the first and second water separators 160 and 162 are shown as being installed, the number of the water separators may be one or more than three have.

이러한 제1 기수 분리기(160)의 출측에 배치되는 공기 공급배관(130)에는 제3 제어 밸브(V3)가 장착될 수 있고, 제2 기수 분리기(162)의 출측에 배치되는 수소 공급배관(125)에는 제4 제어 밸브(V4)가 장착될 수 있다. 또한, 배열회수 탱크(140)의 출측에 배치되는 배열회수 순환배관(145)에는 제5 제어 밸브(V5)가 장착될 수 있다.
The third control valve V3 may be mounted on the air supply pipe 130 disposed on the outside of the first water separator 160 and the hydrogen supply pipe 125 disposed on the outside of the second water separator 162 The fourth control valve V4 may be mounted. A fifth control valve V5 may be mounted on the exhaust circulation pipe 145 disposed on the outflow side of the exhaust heat collecting tank 140.

에어 블로어(170)는 공기 공급배관(130)과 연통하도록 설치되어, 공기 공급배관(130)으로 에어 압을 분사하는 역할을 한다. 이러한 에어 블로어(170)의 수가 1개인 것을 일 예로 나타내었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수 개를 장착하는 것도 무방하다.
The air blower 170 is provided to communicate with the air supply pipe 130 and serves to inject air pressure to the air supply pipe 130. Although the number of such air blowers 170 is one example, the present invention is not limited thereto, and a plurality of air blowers 170 may be mounted.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템은 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 에어 블로어를 이용한 에어 퍼징을 실시하는 것을 통해 동결원인 물질의 제거 및 유동 흐름을 발생시켜 저온 상태에서 배관이 동파되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
In the fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration, air purging using an air blower is performed in a standby state in which normal operation is stopped, It is possible to prevent the pipe from being frozen in a low temperature state.

이에 대해서는, 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.This will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면으로, 도 1과의 중복 설명은 생략하도록 한다.FIG. 2 is a more detailed view of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention, and a repetitive description with FIG. 1 will be omitted.

도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템(100)은 제1 온도 센서(180), 제2 온도 센서(182), 배열회수 펌프(184), 냉각수 펌프(186), 펌프 보조 구동부(188), 전력 변환부(190) 및 워터 트랩(195)을 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 2, the fuel cell system 100 having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention includes a first temperature sensor 180, a second temperature sensor 182, A pump 184, a cooling water pump 186, a pump auxiliary driving unit 188, a power conversion unit 190, and a water trap 195.

제1 온도 센서(182)는 배열회수 탱크(140)의 출측에 배치되는 배열회수 순환배관(145)에 장착되어, 배열회수 탱크(140)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 역할을 한다.
The first temperature sensor 182 is mounted on an exhaust circulation pipe 145 disposed on the exit side of the exhaust heat collecting tank 140 and serves to measure the temperature of the cooling water discharged from the exhaust heat collecting tank 140.

제2 온도 센서(184)는 냉각수 탱크(115)의 출측에 배치되는 냉각수 순환배관(150)에 장착되어, 냉각수 탱크(115)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 역할을 한다.
The second temperature sensor 184 is mounted on the cooling water circulation pipe 150 disposed on the outlet side of the cooling water tank 115 and serves to measure the temperature of the cooling water discharged from the cooling water tank 115.

배열회수 펌프(184)는 제1 온도 센서(182)와 배열회수 탱크(140) 사이에 장착된다. 배열회수 펌프(184)는 배열회수 순환배관(145)의 내부를 순환하는 냉각수를 펌핑하여 냉각수의 유속을 조절하는 역할을 한다.
An array recovery pump 184 is mounted between the first temperature sensor 182 and the array recovery tank 140. The arrangement recovery pump 184 functions to regulate the flow rate of the cooling water by pumping the cooling water circulating inside the arrangement recovery circulation pipe 145.

냉각수 펌프(186)는 제2 온도 센서(184)와 냉각수 탱크(115) 사이에 배치되는 냉각수 순환배관(150)에 장착된다. 이러한 냉각수 펌프(186)는 냉각수 순환배관(150)의 내부를 순환하는 냉각수를 펌핑하여 냉각수의 유속을 조절하는 역할을 한다.
The coolant pump 186 is mounted on the coolant circulation pipe 150 disposed between the second temperature sensor 184 and the coolant tank 115. The cooling water pump 186 functions to regulate the flow rate of the cooling water by pumping cooling water circulating in the cooling water circulation pipe 150.

펌프 보조 구동부(188)는 제1 및 제2 온도 센서(180, 182)로부터 출력되는 제1 및 제2 측정 온도(T1, T2)를 전달받아, 운전대기 상태에서 배열회수 펌프(184) 및 냉각수 펌프(186)의 구동을 보조적으로 제어하는 역할을 한다. 이때, 펌프 보조 구동부(188)는 연료전지 시스템(100)의 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 제1 및 제2 측정 온도(T1, T2) 중 어느 하나가 5℃ 미만일 경우, 배열회수 펌프(184) 및 냉각수 펌프(186)를 가동시켜, 배열회수 순환배관(145) 및 냉각수 순환배관(150)의 내부로 냉각수가 순환하도록 설정되어 있다.
The pump auxiliary driving unit 188 receives the first and second measured temperatures T1 and T2 output from the first and second temperature sensors 180 and 182, And serves to supplementarily control the driving of the pump 186. At this time, when one of the first and second measured temperatures (T1, T2) is less than 5 占 폚 in the operation stand-by state in which the normal operation of the fuel cell system 100 is stopped, the pump sub- The circulation pump 184 and the cooling water pump 186 are operated to set the circulation of the cooling water to the inside of the circulation return circulation pipe 145 and the circulation circulation pipe 150.

전력 변환기(190)는 연료전지 스택(110)으로부터 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환시킨다. 이러한 전력 변환부(190)는 연료전지 스택(110)의 출측에 배치될 수 있으며, DC/DC 컨버터 및 DC/AC 인버터 중 하나 이상이 이용될 수 있다. 이러한 전력 변환기(190)에 의해 변환된 전력은 일반 가정, 공장 등으로 공급된다.
The power converter 190 converts the DC power produced from the fuel cell stack 110 into AC power. The power conversion unit 190 may be disposed on the outside of the fuel cell stack 110, and one or more of a DC / DC converter and a DC / AC inverter may be used. The power converted by the power converter 190 is supplied to a general household, a factory, and the like.

워터 트랩(195)은 연료전지 스택(110)의 출측에 배치되어, 연료전지 스택(110)의 운전으로 발생하는 물(H2O)을 제거하는 역할을 한다. 이러한 워터 트랩(195)은 필수 구성 요소는 아니며, 필요에 따라 생략하는 것도 무방하다. 이때, 본 발명의 경우, 연료전지 시스템(100)의 운전 대기 상태에서 에어 블로어(170)를 구동하여 에어 퍼징을 실시하는 것에 의해, 워터 트랩(195), 수소 공급배관(125) 및 공기 공급배관(130) 등에 체류하는 수분을 제거할 수 있게 된다.
The water trap 195 is disposed on the outflow side of the fuel cell stack 110 and serves to remove water (H 2 O) generated by the operation of the fuel cell stack 110. The water trap 195 is not an essential component, and may be omitted if necessary. At this time, in the present invention, air purging is performed by driving the air blower 170 in the operation waiting state of the fuel cell system 100, so that the water trap 195, the hydrogen supply pipe 125, It is possible to remove the moisture staying in the water tank 130 or the like.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템은 제1 밸브는 차단하고, 수소 공급배관 및 공기 공급배관 상호 간을 선택적으로 연결시키는 퍼지 배관에 장착된 제2 밸브를 개방한 후, 에어 블로어를 이용한 에어 퍼징을 실시함으로써 연료전지 스택, 공기 공급배관, 수소 공급배관, 제1 및 제2 기수 분리기, 워터 트랩 등에 체류하는 동결원인 물질인 수분을 제거하는 것이 가능해질 수 있다. 이 결과, 극지방이나 동절기 등 저온 환경에서 동파 사고의 발생을 예방할 수 있다.
The fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to the above-described embodiment of the present invention is characterized in that the first valve is closed, and the hydrogen supply pipe and the air supply pipe are selectively connected to each other. 2 valve is opened, air purging using an air blower is performed to remove moisture, which is a cause of freezing, remaining in the fuel cell stack, the air supply pipe, the hydrogen supply pipe, the first and second water separators, It can be possible. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a frost accident in a low-temperature environment such as the polar region or the winter season.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a control method of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 모식도로, 도 2와 연계하여 설명하도록 한다.3 is a schematic view for explaining a control method of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법은 정상 운전 정지 단계(S110), 에어 블로잉 단계(S120) 및 운전 대기 상태 유지 단계(S130)로 구분될 수 있다.
2 and 3, a control method of a fuel cell system having an excellent effect of removing frozen material through air purging according to an embodiment of the present invention includes a normal operation stop step S110, an air blowing step S120, And an operation standby state maintenance step (S130).

정상 운전 정지 단계(S110)에서는 정상 운전 중인 연료전지 시스템(100)에 정지 신호를 전달하여 연료전지 시스템(100)의 정상 운전을 정지시킨다.
In the normal operation stop step S110, a stop signal is transmitted to the fuel cell system 100 in normal operation to stop the normal operation of the fuel cell system 100. [

에어 블로잉 단계(S120)에서는 제1 제어 밸브(V1)는 차단하고 제2 제어 밸브(V2)를 개방시킨 상태에서 에어 블로어(170)를 이용하여 공기 공급배관(130) 및 수소 공급배관(125)과, 공기 공급배관(130) 및 수소 공급배관(125)에 각각 연통하는 제1 및 제2 기수 분리기(160, 162)의 내부로 에어 압을 각각 공급하여 공기 공급배관(130), 수소 공급배관(125)과 제1 및 제2 기수 분리기(160, 162)의 내부에 체류하는 수분을 제거한다.In the air blowing step S120, the first control valve V1 is shut off and the second control valve V2 is opened. In the air blowing step S120, the air supply pipe 130 and the hydrogen supply pipe 125, And the first and second water separators 160 and 162 which communicate with the air supply pipe 130 and the hydrogen supply pipe 125 respectively and supply air pressure to the air supply pipe 130, And removes the moisture staying in the first and second water separators (125, 160, 162).

이와 같이, 제1 제어 밸브(V1)는 차단하고 제2 제어 밸브(V2)를 개방한 후 에어 블로어(170)를 이용한 에어 퍼징을 실시할 경우, 연료전지 스택(110), 공기 공급배관(130), 수소 공급배관(125), 제1 및 제2 기수 분리기(160, 162), 워터 트랩(195) 등에 체류하는 동결원인 물질인 수분을 제거하는 것이 가능해질 수 있으므로, 극지방이나 동절기 등 저온 환경에서 동파 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.
When air purging is performed using the air blower 170 after the first control valve V1 is shut off and the second control valve V2 is opened, the fuel cell stack 110, the air supply pipe 130 It is possible to remove the moisture which is a cause of freezing, which stays in the first and second water separators 160 and 162, the water supply pipe 125, the first and second water separators 160 and 162, the water trap 195, It is possible to prevent occurrence of a frost accident in advance.

운전 대기 상태 유지 단계(S130)에서는 에어 블로잉 단계(S120)를 마친 연료전지 시스템(100)을 운전 대기 상태로 유지시킨다.
In the operation standby state maintenance step (S130), the fuel cell system 100 after the air blowing step (S120) is maintained in the operation standby state.

한편, 도 4는 저온 환경에서 연료전지 시스템의 운전대기 상태시 펌프 구동 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 2와 연계하여 설명하도록 한다.Meanwhile, FIG. 4 is a view for explaining a pump driving process in a standby state of the fuel cell system in a low-temperature environment, and will be described in connection with FIG.

도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)의 경우, 연료전지 시스템(100)의 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 제1 및 제2 측정 온도(T1, T2) 중 어느 하나가 5℃ 이상일 시, 배열회수 펌프(184) 및 냉각수 펌프(186)가 정지된 상태로 유지되도록 설정되고, 제1 및 제2 측정 온도(T1, T2) 중 어느 하나가 5℃ 미만일 시, 펌프 보조 구동부(188)를 이용하여 배열회수 펌프(184) 및 냉각수 펌프(186)를 가동시켜, 배열회수 순환배관(145) 및 냉각수 순환배관(150)의 내부로 냉각수가 순환되도록 설정되어 있다.Referring to FIGS. 2 and 4, in the fuel cell system 100 according to the embodiment of the present invention, when the normal operation of the fuel cell system 100 is stopped, the first and second measured temperatures T1 and T2 are set to be 5 DEG C or more so that the arrangement withdrawal pump 184 and the cooling water pump 186 are kept stationary and any one of the first and second measured temperatures T1 and T2 When the temperature is less than 5 캜, the arrangement recovery pump 184 and the cooling water pump 186 are operated by using the pump auxiliary driving unit 188 to supply the cooling water to the inside of the arrangement recovery circulation pipe 145 and the cooling water circulation pipe 150 It is set to circulate.

즉, 배열회수 탱크(140) 및 냉각수 탱크(115)에는 연료전지 시스템(100)의 운전에 필요한 물인 냉각수가 일정 수위 이상으로 채워지게 되며, 저온 환경에서 운전대기 상태로 지속적으로 노출되다 보면, 배열회수 탱크(140) 및 냉각수 탱크(115)의 내부에 채워진 냉각수가 동결될 수 있다.That is, the cooling water, which is a water required for the operation of the fuel cell system 100, is filled in the array recovery tank 140 and the cooling water tank 115 at a constant water level or higher, The cooling water filled in the recovery tank 140 and the cooling water tank 115 can be frozen.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법은 설정된 기준 온도 이하로 냉각수의 온도가 낮아질 경우, 펌프 보조 구동부(188)를 이용하여 냉각수 순환 펌프(186) 및 배열회수 순환 펌프(184)를 가동시켜 냉각수 순환배관(150) 및 배열회수 순환배관(145)의 내부로 냉각수가 순환하도록 유량 흐름을 만들어 주어 배열회수 탱크(140) 및 냉각수 탱크(150)의 내부에 채워진 냉각수가 동결되는 것을 미연에 방지하여 동파 사고를 방지할 수 있다.
Accordingly, in the control method of the fuel cell system according to the present invention, when the temperature of the cooling water becomes lower than the set reference temperature, the cooling water circulation pump 186 and the arrangement recovery circulation pump 184 are operated The flow of the cooling water is made such that the cooling water is circulated to the inside of the cooling water circulation pipe 150 and the circulation return pipe 145 so that the cooling water filled in the interior of the arrangement recovery tank 140 and the cooling water tank 150 is not frozen It is possible to prevent the occurrence of a frost accident.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법은 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 제1 제어 밸브는 차단하고 제2 제어 밸브를 개방한 후 에어 블로어를 이용한 에어 퍼징을 실시함으로써 연료전지 스택, 배관, 워터 트랩 등에 체류하는 동결원인 물질인 수분을 제거하는 것을 통해 극지방이나 동절기 등 저온 환경에서 동파 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the control method of the fuel cell system having the excellent effect of removing the frozen material through the air purging according to the embodiment of the present invention is such that, in the standby state in which the normal operation is stopped, After the valve is opened, air purging using an air blower is performed to remove moisture, which is a cause of freezing, staying in the fuel cell stack, piping, water trap, etc., .

또한, 본 발명에 따른 에어 퍼징을 통한 동결물질 제거 효과가 우수한 연료전지 시스템의 제어 방법은 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 제1 및 제2 온도 센서에 의해 측정된 온도가 설정된 기준 온도 미만으로 낮아질 경우, 펌프 보조 구동부를 이용하여 냉각수 펌프 및 배열회수 펌프를 가동시켜 냉각수 순환배관 및 배열회수 순환배관의 내부로 냉각수가 순환하도록 유량 흐름을 만들어 주어 배열회수 탱크 및 냉각수 탱크의 내부에 채워진 냉각수가 동결되는 것을 방지하여 동파 발생을 차단할 수 있다.The control method of the fuel cell system having an excellent effect of removing freezing material by air purging according to the present invention is characterized in that, in a stand-by state in which normal operation is stopped, the temperature measured by the first and second temperature sensors is lower than a set reference temperature , The cooling water pump and the arrangement recovery pump are operated by using the pump auxiliary driving unit to make the flow rate of the cooling water circulating the cooling water circulation pipe and the circulation return circulation pipe, It is possible to prevent freezing and to prevent the occurrence of freezing.

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 : 연료전지 스택
115 : 냉각수 탱크 120 : 열 교환기
125 : 수소 공급배관 130 : 공기 공급배관
135 : 퍼지 배관 140 : 배열회수 탱크
145 : 배열회수 순환배관 150 : 냉각수 순환배관
160 : 제1 기수 분리기 162 : 제2 기수 분리기
170 : 에어 블로어 180 : 제1 온도 센서
182 : 제2 온도 센서 184 : 배열회수 펌프
186 : 냉각수 펌프 188 : 펌프 보조 구동부
190 : 전력 변환기 195 : 워터 트랩
V1, V2, V3, V4, V5 : 제1 내지 제5 제어 밸브
S110 : 정상 운전 정지 단계
S120 : 에어 블로잉 단계
S130 : 운전 대기 상태 유지 단계100: Fuel cell system 110: Fuel cell stack
115: cooling water tank 120: heat exchanger
125: hydrogen supply pipe 130: air supply pipe
135: Purge piping 140: Sequence recovery tank
145: Arrangement circulation piping 150: Cooling water circulation piping
160: first water separator 162: second water separator
170: air blower 180: first temperature sensor
182: second temperature sensor 184: arrangement collection pump
186: Cooling water pump 188: Pump sub driver
190: power converter 195: water trap
V1, V2, V3, V4, V5: the first to fifth control valves
S110: Normal operation stop step
S120: Air blowing step
S130: Operation standby state holding step

Claims (4)

전기화학반응으로 전기 에너지를 생성하는 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부에 냉각수가 채워지는 냉각수 탱크;
상기 냉각수 탱크와 연료전지 스택 사이에 장착되며, 상기 연료전지 스택에서 발생한 폐열을 열교환시키는 열 교환기;
상기 연료전지 스택으로 공급되는 H2 가스의 공급을 제어하기 위한 제1 제어 밸브가 장착된 수소 공급배관;
상기 연료전지 스택으로 공기를 공급하기 위한 공기 공급배관;
상기 수소 공급배관 및 공기 공급배관에 각각 연결되며, 제2 제어 밸브가 장착된 퍼지 배관;
상기 열 교환기의 출측에 장착되며, 상기 열 교환기로부터의 배열을 회수하기 위한 배열회수 탱크;
상기 연료전지 스택, 열 교환기 및 배열회수 탱크에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는 배열회수 순환배관;
상기 열 교환기 및 냉각수 탱크에 각각 연결되는 폐 순환 구조를 갖는 냉각수 순환배관;
상기 연료전지 스택의 출측에 장착되어, 상기 공기 공급배관 및 수소 공급배관에 각각 연통하도록 설치된 제1 및 제2 기수 분리기;
상기 공기 공급배관과 연통하도록 설치되어, 상기 공기 공급배관으로 에어 압을 분사하기 위한 에어 블로어;
상기 배열회수 탱크의 출측에 배치되는 배열회수 순환배관에 장착되어, 상기 배열회수 탱크로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서;
상기 제1 온도 센서와 배열회수 탱크 사이에 장착된 배열회수 펌프;
상기 냉각수 탱크의 출측에 배치되는 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 냉각수 탱크로부터 배출되는 냉각수의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서;
상기 제2 온도 센서와 냉각수 탱크 사이에 배치되는 냉각수 순환배관에 장착된 냉각수 펌프;
상기 제1 및 제2 온도 센서로부터 출력되는 제1 및 제2 측정 온도를 전달받아, 운전대기 상태에서 상기 배열회수 펌프 및 냉각수 펌프의 구동을 제어하는 펌프 보조 구동부;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 측정 온도 중 어느 하나가 5℃ 미만일 시, 펌프 보조 구동부를 이용하여 배열회수 펌프 및 냉각수 펌프를 가동시켜, 상기 배열회수 순환배관 및 냉각수 순환배관의 내부로 냉각수가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
A fuel cell stack for generating electrical energy by an electrochemical reaction;
A cooling water tank installed to be spaced apart from the fuel cell stack and filled with cooling water therein;
A heat exchanger mounted between the cooling water tank and the fuel cell stack for heat-exchanging waste heat generated in the fuel cell stack;
A hydrogen supply pipe equipped with a first control valve for controlling supply of H 2 gas supplied to the fuel cell stack;
An air supply pipe for supplying air to the fuel cell stack;
A purge pipe connected to the hydrogen supply pipe and the air supply pipe respectively and having a second control valve;
An arrangement recovery tank mounted on an outlet side of the heat exchanger for recovering an arrangement from the heat exchanger;
An arrangement recovery circulation pipe having a closed loop structure connected to the fuel cell stack, the heat exchanger and the arrangement recovery tank, respectively;
A cooling water circulation pipe having a closed circulation structure connected to the heat exchanger and the cooling water tank, respectively;
A first and a second water separator mounted on an outlet side of the fuel cell stack, the first and second water separators being provided to communicate with the air supply pipe and the hydrogen supply pipe, respectively;
An air blower installed to communicate with the air supply pipe and injecting air pressure to the air supply pipe;
A first temperature sensor mounted on an exhaust circulation pipe disposed on an outlet side of the exhaust heat collecting tank for measuring the temperature of the cooling water exhausted from the exhaust heat collecting tank;
An arrangement recovery pump mounted between the first temperature sensor and the arrangement recovery tank;
A second temperature sensor mounted on a cooling water circulation pipe disposed on an outlet side of the cooling water tank and measuring the temperature of the cooling water discharged from the cooling water tank;
A cooling water pump mounted on a cooling water circulation pipe disposed between the second temperature sensor and the cooling water tank;
And a pump auxiliary driving unit that receives the first and second measured temperatures output from the first and second temperature sensors and controls driving of the arrangement recovery pump and the cooling water pump in an operation standby state,
When the first and second measured temperatures are lower than 5 ° C, the pump and the cooling water pump are operated by using the pump auxiliary driving unit to circulate the cooling water to the inside of the circulation return circulation pipe and the cooling water circulation pipe Wherein the fuel cell system is a fuel cell system.
삭제delete 제1항에 기재된 연료전지 시스템의 제어 방법에 있어서,
연료전지 시스템의 정상 운전을 정지시킨 후, 제1 제어 밸브는 차단하고 제2 제어 밸브를 개방시킨 상태에서 에어 블로어를 이용하여 공기 공급배관 및 수소 공급배관과, 상기 공기 공급배관 및 수소 공급배관에 각각 연통하는 제1 및 제2 기수 분리기의 내부로 에어 압을 각각 공급하여 상기 공기 공급배관, 수소 공급배관과 제1 및 제2 기수 분리기의 내부에 체류하는 수분을 제거하고,
상기 연료전지 시스템의 정상 운전을 정지시킨 운전대기 상태시, 제1 및 제2 측정 온도 중 어느 하나가 5℃ 이상일 시, 냉각수 펌프 및 배열회수 펌프가 정지된 상태로 유지시키고,
상기 제1 및 제2 측정 온도 중 어느 하나가 5℃ 미만일 시, 펌프 보조 구동부를 이용하여 배열회수 펌프 및 냉각수 펌프를 가동시켜, 상기 배열회수 순환배관 및 냉각수 순환배관의 내부로 냉각수가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.The control method of a fuel cell system according to claim 1,
After the normal operation of the fuel cell system is stopped, the first control valve is closed and the second control valve is opened, and the air supply pipe and the hydrogen supply pipe are connected to the air supply pipe and the hydrogen supply pipe Air pressure is supplied to the first and second water separators communicating with each other to remove water residing in the air supply pipe, the hydrogen supply pipe and the first and second water separators,
Wherein when the first and second measured temperatures are equal to or higher than 5 캜 in a standby state in which the normal operation of the fuel cell system is stopped, the cooling water pump and the arrangement recovery pump are kept stationary,
When the first and second measured temperatures are lower than 5 ° C, the pump and the cooling water pump are operated by using the pump auxiliary driving unit to circulate the cooling water to the inside of the circulation return circulation pipe and the cooling water circulation pipe And a control unit for controlling the fuel cell system. 삭제delete
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CN112295425B (en) * 2019-08-02 2023-05-09 中国石油化工股份有限公司 Purging gas distribution system and method
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134126A (en) * 2000-10-20 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP2006147450A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134126A (en) * 2000-10-20 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP2006147450A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system

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