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KR102556607B1 - Apparatus and control method of circulating drain water for fuel cell system - Google Patents

Apparatus and control method of circulating drain water for fuel cell system Download PDF

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KR102556607B1
KR102556607B1 KR1020210045969A KR20210045969A KR102556607B1 KR 102556607 B1 KR102556607 B1 KR 102556607B1 KR 1020210045969 A KR1020210045969 A KR 1020210045969A KR 20210045969 A KR20210045969 A KR 20210045969A KR 102556607 B1 KR102556607 B1 KR 102556607B1
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tank
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이승엽
정길성
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한국자동차연구원
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Abstract

연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치는: 내부에서 화학 반응을 통하여 전기를 생산하는 연료전지 스택; 연료전지 스택에서 발생되는 응축수를 저장하는 응축수트랩; 응축수트랩에 저장되는 응축수를 공급받는 응축수탱크; 응축수탱크에서 응축수를 공급받아 차량의 실내를 가습하는 가습기; 및 가습기를 지나는 응축수를 공급받아 차량의 실내를 냉난방하는 HVAC를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is an invention related to a condensate circulation device and control method of a fuel cell system. A condensate circulation device of a fuel cell system according to the present invention includes: a fuel cell stack generating electricity through a chemical reaction therein; A condensate trap for storing condensate generated in the fuel cell stack; A condensate tank receiving condensate stored in the condensate trap; A humidifier receiving condensate from the condensate tank to humidify the interior of the vehicle; and an HVAC that cools and heats the interior of the vehicle by receiving the condensed water passing through the humidifier.

Figure R1020210045969
Figure R1020210045969

Description

연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법{APPARATUS AND CONTROL METHOD OF CIRCULATING DRAIN WATER FOR FUEL CELL SYSTEM}Condensate circulation device and control method of fuel cell system

본 발명은 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 차량 실내 습도 제어장치로 활용할 수 있도록 HVAC와 가습기로 공급하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a condensate circulation device and control method of a fuel cell system, and more particularly, condensate circulation of a fuel cell system that supplies condensate generated in a fuel cell stack to an HVAC and a humidifier so that the condensate generated in a fuel cell stack can be used as a vehicle interior humidity control device. It relates to devices and control methods.

연료전지(Fuel Cell)는 연료의 산화에 의해서 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전지로 일종의 발전 장치이다. 최근에는 연료전지 발전시스템이 실용화되고 있으며, 연료전지의 반응 생성물이 순수한 물이기 때문에 친환경적인 차량의 에너지원으로 사용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.A fuel cell is a type of power generation device that directly converts chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy. Recently, a fuel cell power generation system has been put into practical use, and since the reaction product of a fuel cell is pure water, research on its use as an energy source for an eco-friendly vehicle is being actively conducted.

연료전지 시스템은 화학 반응을 통하여 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택과 연료전지 스택의 공기극으로 공기를 공급하는 공기 공급장치 및 연료전지 스택의 수소극으로 수소를 공급하는 수소 공급장치가 포함된다.A fuel cell system includes a fuel cell stack generating electrical energy through a chemical reaction, an air supply device supplying air to an air electrode of the fuel cell stack, and a hydrogen supply device supplying hydrogen to a hydrogen electrode of the fuel cell stack.

연료전지 스택에서 발전을 하면 연료전지 스택 내부에서 생성수가 발생하고, 이들 중 일부는 농도차에 의해 전해질막을 통과하여 수소극으로 배출된다. 종래 기술에서는 연료전지 발전에서 발생되는 응축수를 배출하는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다. When power is generated in the fuel cell stack, generated water is generated inside the fuel cell stack, and some of it is discharged to the hydrogen electrode through an electrolyte membrane due to a concentration difference. In the prior art, there is a problem of discharging condensate generated in fuel cell power generation. Therefore, there is a need to improve this.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0126986호(2019.11.13 공개, 발명의 명칭: 응축수 제거가 가능한 연료전지)에 개시되어 있다. The background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0126986 (published on November 13, 2019, title of the invention: fuel cell capable of removing condensate).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료전지 스택에서 발생된 응축수를 차량 실내 습도 제어장치로 활용할 수 있도록 HVAC와 가습기로 공급하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다. The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is a condensate circulation device of a fuel cell system that supplies condensate generated in a fuel cell stack to an HVAC and a humidifier so that the condensate generated in the fuel cell stack can be used as a vehicle indoor humidity control device. and a control method.

본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치는: 내부에서 화학 반응을 통하여 전기를 생산하는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택에서 발생되는 응축수를 저장하는 응축수트랩; 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 공급받는 응축수탱크; 상기 응축수탱크에서 상기 응축수를 공급받아 차량의 실내를 가습하는 가습기; 및 상기 가습기를 지나는 상기 응축수를 공급받아 차량의 실내를 냉난방하는 HVAC를 포함한다.A condensate circulation device of a fuel cell system according to the present invention includes: a fuel cell stack generating electricity through a chemical reaction therein; a condensate trap for storing condensed water generated in the fuel cell stack; a condensate tank receiving the condensate stored in the condensate trap; a humidifier receiving the condensed water from the condensate tank and humidifying the interior of the vehicle; and an HVAC that cools and heats the interior of the vehicle by receiving the condensed water passing through the humidifier.

본 발명에서 상기 응축수탱크와 상기 가습기를 연결하고, 상기 응축수탱크의 응축수를 상기 가습기로 이송하는 순환펌프를 더 포함한다.The present invention further includes a circulation pump connecting the condensate tank and the humidifier and transporting the condensed water in the condensate tank to the humidifier.

본 발명에서 상기 순환펌프는 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 조건에 따라 상기 가습기로 상기 응축수를 이송시킨다.In the present invention, the circulation pump transfers the condensed water to the humidifier according to set temperature and humidity conditions of the vehicle.

본 발명에서 상기 응축수트랩의 출구에 배치되고, 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 배출시키는 드레인밸브를 더 포함한다.In the present invention, a drain valve disposed at an outlet of the condensate trap and discharging the condensed water stored in the condensate trap is further included.

본 발명에서 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 상기 연료전지 스택으로 재순환시키는 이젝터를 더 포함한다.In the present invention, an ejector for recirculating the condensate stored in the condensate trap to the fuel cell stack is further included.

본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법은: 연료전지 스택에서 화학 반응을 통하여 전기 생산시 발생되는 응축수를 응축수트랩에서 저장하는 응축수 저장 단계; 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 응축수탱크로 이송하는 응축수 이송 단계; 상기 응축수탱크에서 상기 응축수를 가습기로 공급하여 차량의 실내를 가습하는 가습 단계; 및 상기 가습기를 지나는 상기 응축수를 HVAC에서 공급받아 차량의 실내를 냉난방하는 냉난방 단계를 포함한다.A condensate circulation control method of a fuel cell system according to the present invention includes: a condensate storage step of storing condensate generated when electricity is generated through a chemical reaction in a fuel cell stack in a condensate trap; A condensate transfer step of transferring the condensate stored in the condensate trap to a condensate tank; A humidification step of humidifying the interior of the vehicle by supplying the condensed water from the condensate tank to a humidifier; and a cooling/heating step of receiving the condensed water passing through the humidifier from the HVAC to cool/heat the interior of the vehicle.

본 발명에서 상기 응축수탱크의 응축수는 순환펌프를 통해 상기 가습기로 이송된다.In the present invention, the condensed water in the condensate tank is transferred to the humidifier through a circulation pump.

본 발명에서 상기 순환펌프는 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 조건에 따라 상기 가습기로 상기 응축수를 이송시킨다.In the present invention, the circulation pump transfers the condensed water to the humidifier according to set temperature and humidity conditions of the vehicle.

본 발명에서 상기 응축수트랩의 출구에 배치되는 드레인밸브를 통해 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 배출시킨다.In the present invention, the condensate stored in the condensate trap is discharged through a drain valve disposed at an outlet of the condensate trap.

본 발명에서 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 이젝터를 통해 상기 연료전지 스택으로 재순환시킨다.In the present invention, the condensate stored in the condensate trap is recycled to the fuel cell stack through an ejector.

본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법에 의하면, 연료전지 스택에서 발생되는 응축수를 재활용함으로써, 차량 실내의 습도 및 냉난방을 위한 온도 조절이 가능하다. According to the condensed water circulation device and control method of the fuel cell system according to the present invention, by recycling the condensed water generated in the fuel cell stack, it is possible to adjust the temperature for heating and cooling the humidity inside the vehicle.

또한 본 발명에 따르면 응축수를 재활용하여 차량 실내의 습도 및 냉난방 조절이 가능하여 에어컨 작동에 따른 에너지 소모와, 차량 실내의 불필요한 냉풍 토출을 방지할 수 있으며, 차량 실내의 쾌적성과 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by recycling condensate, it is possible to control the humidity and heating and cooling of the vehicle interior, thereby preventing energy consumption due to the operation of the air conditioner and unnecessary discharge of cold air from the vehicle interior, improving the comfort of the vehicle interior and fuel efficiency of the vehicle. can

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating a condensate circulation device of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically illustrating a condensate circulation control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, an embodiment of a condensed water circulation device and control method of a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating a condensate circulation device of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a condensate circulation control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. .

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치는 수소탱크(100), 수소탱크밸브(200), 조절기(300), 연료전지 스택(400), 응축수트랩(500), 드레인밸브(600), 이젝터(700), 응축수탱크(800), 순환펌프(900), 가습기(1000), HVAC(Heating, Ventilation & Air Conditioning, 공기조화기)(1100)을 포함한다. 1, the condensate circulation device of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a hydrogen tank 100, a hydrogen tank valve 200, a regulator 300, a fuel cell stack 400, a condensate trap ( 500), drain valve 600, ejector 700, condensate tank 800, circulation pump 900, humidifier 1000, HVAC (Heating, Ventilation & Air Conditioning, air conditioner) 1100. .

본 발명에서 상술한 수소탱크(100), 수소탱크밸브(200), 조절기(300), 연료전지 스택(400), 응축수트랩(500), 드레인밸브(600), 이젝터(700), 응축수탱크(800), 순환펌프(900), 가습기(1000), HVAC(1100)는 차량에 장착된다. The hydrogen tank 100, the hydrogen tank valve 200, the regulator 300, the fuel cell stack 400, the condensate trap 500, the drain valve 600, the ejector 700, the condensate tank ( 800), the circulation pump 900, the humidifier 1000, and the HVAC 1100 are mounted on the vehicle.

수소탱크(100)는 설정량의 수소(H2)를 저장한다. 수소탱크밸브(200)는 수소탱크(100)에 저장된 수소를 개폐하여 조절기(300)로 전달시킬 수 있다. 수소탱크밸브(200)의 개폐 여부와 개폐 시간에 따라 조절기(300)로 전달되는 수소량을 조절한다.The hydrogen tank 100 stores a set amount of hydrogen (H 2 ). The hydrogen tank valve 200 can open and close the hydrogen stored in the hydrogen tank 100 and transfer it to the regulator 300 . The amount of hydrogen delivered to the regulator 300 is adjusted according to whether the hydrogen tank valve 200 is opened or closed and for how long.

조절기(300)는 수소탱크(100)의 수소를 수소탱크밸브(200)의 조절에 의해 공급받고, 산소(O2)의 양을 조절하여 연료전지 스택(400)으로 전달한다. The controller 300 receives hydrogen from the hydrogen tank 100 by adjusting the hydrogen tank valve 200 and adjusts the amount of oxygen (O 2 ) to deliver the hydrogen to the fuel cell stack 400 .

연료전지 스택(400)은 조절기(300)를 통해 공급된 수소와 산소를 내부에서 화학 반응을 일으켜, 전기를 생산한다. 연료전지 스택(400)에서 화학 반응을 통해 생산된 전기는 배터리(미도시)로 저장한다. 배터리에 저장된 전기는 필요에 따라 사용된다. The fuel cell stack 400 generates electricity by internally causing a chemical reaction between hydrogen and oxygen supplied through the controller 300 . Electricity generated through a chemical reaction in the fuel cell stack 400 is stored in a battery (not shown). The electricity stored in the battery is used as needed.

연료전기 스택(400)에서는 수소와 산소의 반응 중, 응축수가 발생된다. 연료전지 스택(400)에서 발생되는 응축수는 순수한 물(H20)로 이루어진다. 응축수트랩(500)은 연료전지 스택(400)에서 발생되는 응축수를 저장한다. In the fuel cell stack 400, condensed water is generated during the reaction of hydrogen and oxygen. Condensed water generated in the fuel cell stack 400 is composed of pure water (H 2 0). The condensate trap 500 stores condensed water generated in the fuel cell stack 400 .

드레인밸브(600)는 응축수트랩(500)의 출구에 배치되고, 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 배출시킨다. 드레인밸브(600)의 개폐 여부에 따라 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수의 배출 여부가 결정된다. 드레인밸브(600)의 개방에 의해 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수가 배출된다. The drain valve 600 is disposed at the outlet of the condensate trap 500 and discharges the condensed water stored in the condensate trap 500. Whether the condensed water stored in the condensate trap 500 is discharged is determined according to whether the drain valve 600 is opened or closed. The condensate stored in the condensate trap 500 is discharged by opening the drain valve 600 .

이젝터(700)는 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 연료전지 스택(400)으로 재순환시킨다. 이젝터(700)는 차압과 유속에 의해 재순환력이 발생되는 기구부이다. 이젝터(33)는 응축수를 연료전지 스택(400)으로 재순환 및 재분사하여, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 공기의 습도를 향상시킨다. The ejector 700 recirculates the condensate stored in the condensate trap 500 to the fuel cell stack 400 . The ejector 700 is a mechanical part generating recirculation force by differential pressure and flow rate. The ejector 33 recirculates and re-injects the condensed water into the fuel cell stack 400 to improve the humidity of the air introduced into the fuel cell stack 400 .

응축수탱크(800)는 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 공급받는다. 응축수탱크(800)는 응축수를 저장하고, 응축수탱크(800)에 저장된 응축수는 제어기(미도시)의 작동에 의해 가습기(1000) 또는 HVAC(1100)으로 응축수의 공급을 조절한다. The condensate tank 800 receives the condensed water stored in the condensate trap 500. The condensate tank 800 stores condensed water, and the condensed water stored in the condensed water tank 800 controls the supply of condensed water to the humidifier 1000 or HVAC 1100 by the operation of a controller (not shown).

순환펌프(900)는 응축수탱크(800)와 가습기(1000)를 연결한다. 순환펌프(900)는 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 가습기(1000)로 이송한다. 순환펌프(900)는 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 상대적으로 고압으로 압축하여 가습기(1000)로 이송한다. The circulation pump 900 connects the condensate tank 800 and the humidifier 1000. The circulation pump 900 transfers the condensate stored in the condensate tank 800 to the humidifier 1000. The circulation pump 900 compresses the condensate stored in the condensate tank 800 to a relatively high pressure and transfers it to the humidifier 1000.

순환펌프(900)는 제어기의 작동에 의해 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 등의 조건에 따라 작동된다. 순환펌프(900)는 제어기의 작동에 의해 가습기(1000)로 고압의 응축수를 이송시킨다. The circulation pump 900 is operated according to conditions such as temperature and humidity of the vehicle interior set by the operation of the controller. The circulation pump 900 transfers the high-pressure condensate to the humidifier 1000 by the operation of the controller.

가습기(1000)는 응축수탱크(800)로부터 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 공급받아 차량의 실내로 수분을 공급하여 차량의 실내를 가습한다. 가습기(1000)는 고압의 응축수를 기체로 분사하는 노즐을 구비한다. The humidifier 1000 receives condensate stored in the condensate tank 800 from the condensate tank 800 and supplies moisture to the interior of the vehicle to humidify the interior of the vehicle. The humidifier 1000 includes a nozzle for injecting high-pressure condensed water into gas.

가습기(1000)에서 분사되는 기체 상태의 응축수는 차량 실내의 습도를 조절한다. 가습기(1000)는 설정된 습도로 차량의 실내 습도를 조절하여 차량 탑승자에게 적합한 습도를 제공할 수 있다. Gaseous condensate sprayed from the humidifier 1000 controls the humidity inside the vehicle. The humidifier 1000 may provide humidity suitable for vehicle occupants by adjusting the indoor humidity of the vehicle to a set humidity.

HVAC(1100)는 가습기(1000)를 지나는 응축수를 공급받아 차량의 실내를 냉난방한다. HVAC(1100)와 가습기(1000)의 작동에 의해 차량의 습도 및 온도를 조절하여 차량 탑승자에게 적합한 환경을 제공할 수 있다. The HVAC (1100) cools and heats the interior of the vehicle by receiving the condensed water passing through the humidifier (1000). By operating the HVAC 1100 and the humidifier 1000, the humidity and temperature of the vehicle can be adjusted to provide an environment suitable for vehicle occupants.

가습기(1000)와 HVAC(1100)는 제어기의 작동에 의해 응축수의 공급이 조절되어 차량 실내의 습도 및 온도가 조절된다. In the humidifier 1000 and the HVAC 1100, the supply of condensed water is controlled by the operation of the controller to adjust the humidity and temperature of the vehicle interior.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법을 설명한다. A condensed water circulation control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법은 응축수 저장 단계(S10), 응축수 이송 단계(S20), 가습 단계(S30), 냉난방 단계(S40)를 포함한다. A condensate circulation control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a condensate storage step (S10), a condensate transfer step (S20), a humidification step (S30), and a cooling/heating step (S40).

응축수 저장 단계(S10)는 연료전지 스택(400)에서 화학 반응을 통하여 전기 생산시 발생되는 응축수를 응축수트랩(500)에서 저장한다. In the condensate storage step (S10), condensed water generated when electricity is generated through a chemical reaction in the fuel cell stack 400 is stored in the condensate trap 500.

연료전기 스택(400)에서는 수소와 산소의 반응 중, 응축수가 발생된다. 연료전지 스택(400)에서 발생되는 응축수는 순수한 물(H20)로 이루어진다. 응축수트랩(500)은 연료전지 스택(400)에서 발생되는 응축수를 저장한다. In the fuel cell stack 400, condensed water is generated during the reaction of hydrogen and oxygen. Condensed water generated in the fuel cell stack 400 is composed of pure water (H 2 0). The condensate trap 500 stores condensed water generated in the fuel cell stack 400 .

응축수 이송 단계(S20)는 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 응축수탱크(800)로 이송한다. 응축수탱크(800)는 응축수트랩(500)과 연통되어, 응축수가 응축수트랩(500)에서 응축수탱크(800)로 이송된다. In the condensate transfer step (S20), the condensate stored in the condensate trap 500 is transferred to the condensate tank 800. The condensate tank 800 communicates with the condensate trap 500, and the condensed water is transported from the condensate trap 500 to the condensate tank 800.

본 발명에서 응축수트랩(500)의 출구에 배치되는 드레인밸브(600)를 통해 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 배출시킨다. 드레인밸브(600)는 응축수트랩(500)의 출구에 배치되고, 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 배출시킨다. 드레인밸브(600)의 개폐 여부에 따라 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수의 배출 여부가 결정된다. 드레인밸브(600)의 개방에 의해 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수가 배출된다. In the present invention, the condensate stored in the condensate trap 500 is discharged through the drain valve 600 disposed at the outlet of the condensate trap 500. The drain valve 600 is disposed at the outlet of the condensate trap 500 and discharges the condensed water stored in the condensate trap 500. Whether the condensed water stored in the condensate trap 500 is discharged is determined according to whether the drain valve 600 is opened or closed. The condensate stored in the condensate trap 500 is discharged by opening the drain valve 600 .

응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 이젝터(700)를 통해 연료전지 스택(400)으로 재순환시킨다. 이젝터(700)는 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 연료전지 스택(400)으로 재순환시킨다. 이젝터(700)는 차압과 유속에 의해 재순환력이 발생되는 기구부이다. 이젝터(33)는 응축수를 연료전지 스택(400)으로 재순환 및 재분사하여, 연료전지 스택(400)으로 유입되는 공기의 습도를 향상시킨다. Condensate stored in the condensate trap 500 is recycled to the fuel cell stack 400 through the ejector 700 . The ejector 700 recirculates the condensate stored in the condensate trap 500 to the fuel cell stack 400 . The ejector 700 is a mechanical part generating recirculation force by differential pressure and flow rate. The ejector 33 recirculates and re-injects the condensed water into the fuel cell stack 400 to improve the humidity of the air introduced into the fuel cell stack 400 .

응축수탱크(800)는 응축수트랩(500)에 저장되는 응축수를 공급받는다. 응축수탱크(800)는 응축수를 저장하고, 응축수탱크(800)에 저장된 응축수는 제어기의 작동에 의해 가습기(1000) 또는 HVAC(1100)으로 응축수의 공급을 조절한다. The condensate tank 800 receives the condensed water stored in the condensate trap 500. The condensate tank 800 stores condensate, and the condensate stored in the condensate tank 800 controls the supply of condensate to the humidifier 1000 or HVAC 1100 by the operation of the controller.

가습 단계(S30)는 응축수탱크(800)에서 응축수를 가습기(1000)로 공급하여 차량의 실내를 가습한다. In the humidifying step (S30), condensed water is supplied from the condensed water tank 800 to the humidifier 1000 to humidify the interior of the vehicle.

응축수탱크(800)의 응축수는 순환펌프(900)를 통해 가습기(1000)로 이송된다. 순환펌프(900)는 응축수탱크(800)와 가습기(1000)를 연결한다. 순환펌프(900)는 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 가습기(1000)로 이송한다. 순환펌프(900)는 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 상대적으로 고압으로 압축하여 가습기(1000)로 이송한다. The condensed water in the condensate tank 800 is transferred to the humidifier 1000 through the circulation pump 900. The circulation pump 900 connects the condensate tank 800 and the humidifier 1000. The circulation pump 900 transfers the condensate stored in the condensate tank 800 to the humidifier 1000. The circulation pump 900 compresses the condensate stored in the condensate tank 800 to a relatively high pressure and transfers it to the humidifier 1000.

순환펌프(900)는 제어기의 작동에 의해 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 등의 조건에 따라 작동된다. 순환펌프(900)는 제어기의 작동에 의해 가습기(1000)로 고압의 응축수를 이송시킨다. The circulation pump 900 is operated according to conditions such as temperature and humidity of the vehicle interior set by the operation of the controller. The circulation pump 900 transfers the high-pressure condensate to the humidifier 1000 by the operation of the controller.

가습기(1000)는 응축수탱크(800)로부터 응축수탱크(800)에 저장된 응축수를 공급받아 차량의 실내로 수분을 공급하여 차량의 실내를 가습한다. 가습기(1000)는 고압의 응축수를 기체로 분사하는 노즐을 구비한다. The humidifier 1000 receives condensate stored in the condensate tank 800 from the condensate tank 800 and supplies moisture to the interior of the vehicle to humidify the interior of the vehicle. The humidifier 1000 includes a nozzle for injecting high-pressure condensed water into gas.

가습기(1000)에서 분사되는 기체 상태의 응축수는 차량 실내의 습도를 조절한다. 가습기(1000)는 설정된 습도로 차량의 실내 습도를 조절하여 차량 탑승자에게 적합한 습도를 제공할 수 있다.Gaseous condensate sprayed from the humidifier 1000 controls the humidity inside the vehicle. The humidifier 1000 may provide humidity suitable for vehicle occupants by adjusting the indoor humidity of the vehicle to a set humidity.

냉난방 단계(S40)는 가습기(1000)를 지나는 응축수를 HVAC(1100)에서 공급받아 차량의 실내를 냉난방한다. In the cooling/heating step (S40), the condensed water passing through the humidifier 1000 is supplied from the HVAC 1100 to cool/heat the interior of the vehicle.

HVAC(1100)는 가습기(1000)를 지나는 응축수를 공급받아 차량의 실내를 냉난방한다. HVAC(1100)와 가습기(1000)의 작동에 의해 차량의 습도 및 온도를 조절하여 차량 탑승자에게 적합한 환경을 제공할 수 있다. The HVAC (1100) cools and heats the interior of the vehicle by receiving the condensed water passing through the humidifier (1000). By operating the HVAC 1100 and the humidifier 1000, the humidity and temperature of the vehicle can be adjusted to provide an environment suitable for vehicle occupants.

가습기(1000)와 HVAC(1100)는 제어기의 작동에 의해 응축수의 공급이 조절되어 차량 실내의 습도 및 온도가 조절된다. In the humidifier 1000 and the HVAC 1100, the supply of condensed water is controlled by the operation of the controller to adjust the humidity and temperature of the vehicle interior.

본 발명에 따른 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치 및 제어 방법에 의하면, 연료전지 스택에서 발생되는 응축수를 재활용함으로써, 차량 실내의 습도 및 냉난방을 위한 온도 조절이 가능하다. According to the condensed water circulation device and control method of the fuel cell system according to the present invention, by recycling the condensed water generated in the fuel cell stack, it is possible to adjust the temperature for heating and cooling the humidity inside the vehicle.

또한 본 발명에 따르면 응축수를 재활용하여 차량 실내의 습도 및 냉난방 조절이 가능하여 에어컨 작동에 따른 에너지 소모와, 차량 실내의 불필요한 냉풍 토출을 방지할 수 있으며, 차량 실내의 쾌적성과 차량의 연비를 개선시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by recycling condensate, it is possible to control the humidity and heating and cooling of the vehicle interior, thereby preventing energy consumption due to the operation of the air conditioner and unnecessary discharge of cold air from the vehicle interior, improving the comfort of the vehicle interior and fuel efficiency of the vehicle. can

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments therefrom. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

100: 수소탱크 200: 수소공급밸브
300: 조절기 400: 연료전지 스택
500: 응축수트랩 600: 드레인밸브
700: 이젝터 800: 응축수탱크
900: 순환펌프 1000: 가습기
1100: HVAC100: hydrogen tank 200: hydrogen supply valve
300: regulator 400: fuel cell stack
500: condensate trap 600: drain valve
700: ejector 800: condensate tank
900: circulation pump 1000: humidifier
1100: HVAC

Claims (10)

내부에서 화학 반응을 통하여 전기를 생산하는 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택에서 발생되는 응축수를 저장하는 응축수트랩;
상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 공급받는 응축수탱크;
상기 응축수탱크에서 상기 응축수를 공급받아 차량의 실내를 가습하는 가습기;
상기 가습기를 지나는 상기 응축수를 공급받아 차량의 실내를 냉난방하는 HVAC;
설정량의 수소를 저장하는 수소탱크;
상기 수소탱크에 저장된 수소를 개폐하는 수소탱크밸브; 및
상기 수소탱크밸브의 조절에 의해 상기 수소탱크의 수소를 공급받고, 산소의 양을 조절하여 상기 연료전지 스택으로 전달하는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치.
A fuel cell stack that generates electricity through a chemical reaction inside;
a condensate trap for storing condensed water generated in the fuel cell stack;
a condensate tank receiving the condensate stored in the condensate trap;
a humidifier receiving the condensed water from the condensate tank and humidifying the interior of the vehicle;
an HVAC that cools and heats the interior of the vehicle by receiving the condensed water passing through the humidifier;
A hydrogen tank for storing a set amount of hydrogen;
a hydrogen tank valve opening and closing the hydrogen stored in the hydrogen tank; and
and a controller for receiving hydrogen from the hydrogen tank by adjusting the hydrogen tank valve and adjusting an amount of oxygen to transfer the amount of oxygen to the fuel cell stack.
 제1항에 있어서,
상기 응축수탱크와 상기 가습기를 연결하고, 상기 응축수탱크의 응축수를 상기 가습기로 이송하는 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치.
According to claim 1,
The condensate circulation device of the fuel cell system further comprising a circulation pump connecting the condensate tank and the humidifier and transporting the condensed water in the condensate tank to the humidifier.
 제2항에 있어서,
상기 순환펌프는 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 조건에 따라 상기 가습기로 상기 응축수를 이송시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치.
According to claim 2,
The condensed water circulation device of the fuel cell system, characterized in that the circulation pump transfers the condensed water to the humidifier according to set indoor temperature and humidity conditions of the vehicle.
 제1항에 있어서,
상기 응축수트랩의 출구에 배치되고, 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 배출시키는 드레인밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치.
According to claim 1,
The condensate circulation device of the fuel cell system of claim 1 , further comprising a drain valve disposed at an outlet of the condensate trap and discharging the condensed water stored in the condensate trap.
 제1항에 있어서,
상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 상기 연료전지 스택으로 재순환시키는 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 장치.
According to claim 1,
The condensed water circulation device of the fuel cell system further comprising an ejector for recirculating the condensed water stored in the condensate trap to the fuel cell stack.
 연료전지 스택에서 화학 반응을 통하여 전기 생산시 발생되는 응축수를 응축수트랩에서 저장하는 응축수 저장 단계;
상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 응축수탱크로 이송하는 응축수 이송 단계;
상기 응축수탱크에서 상기 응축수를 가습기로 공급하여 차량의 실내를 가습하는 가습 단계; 및
상기 가습기를 지나는 상기 응축수를 HVAC에서 공급받아 차량의 실내를 냉난방하는 냉난방 단계를 포함하고,
수소탱크는 설정량의 수소를 저장하고,
수소탱크밸브는 상기 수소탱크에 저장된 수소를 개폐하며,
조절기는 상기 수소탱크밸브의 조절에 의해 상기 수소탱크의 수소를 공급받고, 산소의 양을 조절하여 상기 연료전지 스택으로 전달하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법.
A condensate storage step of storing condensate generated when electricity is generated through a chemical reaction in a fuel cell stack in a condensate trap;
A condensate transfer step of transferring the condensate stored in the condensate trap to a condensate tank;
A humidification step of humidifying the interior of the vehicle by supplying the condensed water from the condensate tank to a humidifier; and
A cooling and heating step of receiving the condensed water passing through the humidifier from the HVAC to cool and heat the interior of the vehicle,
The hydrogen tank stores a set amount of hydrogen,
The hydrogen tank valve opens and closes the hydrogen stored in the hydrogen tank,
The condensate circulation control method of the fuel cell system, characterized in that the regulator receives hydrogen from the hydrogen tank by adjusting the hydrogen tank valve, adjusts the amount of oxygen, and transfers it to the fuel cell stack.
 제6항에 있어서,
상기 응축수탱크의 응축수는 순환펌프를 통해 상기 가습기로 이송되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법.
According to claim 6,
The condensed water circulation control method of the fuel cell system, characterized in that the condensed water in the condensate tank is transferred to the humidifier through a circulation pump.
 제7항에 있어서,
상기 순환펌프는 설정된 차량의 실내의 온도, 습도 조건에 따라 상기 가습기로 상기 응축수를 이송시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법.
According to claim 7,
The condensed water circulation control method of the fuel cell system, characterized in that the circulation pump transfers the condensed water to the humidifier according to set indoor temperature and humidity conditions of the vehicle.
 제6항에 있어서,
상기 응축수트랩의 출구에 배치되는 드레인밸브를 통해 상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 배출시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법.
According to claim 6,
The condensed water circulation control method of the fuel cell system, characterized in that the condensed water stored in the condensed water trap is discharged through a drain valve disposed at an outlet of the condensed water trap.
 제6항에 있어서,
상기 응축수트랩에 저장되는 상기 응축수를 이젝터를 통해 상기 연료전지 스택으로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 응축수 순환 제어 방법.
According to claim 6,
The condensed water circulation control method of the fuel cell system, characterized in that for recirculating the condensed water stored in the condensate trap to the fuel cell stack through an ejector.
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