KR102563604B1 - 연료전지 차량용 소음기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량용 소음기를 제공한다. 연료전지 차량용 소음기는 공기 및 수소가 유입되는 유입구 및 유출구를 가지고, 응축수가 배출되는 응축수 드레인홀을 가지는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 상기 하우징 내부로 유입되는 공기 및 수소를 분배하는 분배홀을 구비한 분배판, 상기 하우징 내에 배치되며 상기 분배판보다 상기 유출구에 인접하게 배치되는 회전판, 상기 회전판과 연결되어 상기 회전판을 회전시키는 모터 및 상기 회전판의 일단에서 상기 응축수 드레인홀로 연장되는 결빙 방지부를 포함한다.

Description

연료전지 차량용 소음기{Silencer for fuel cell vehicle}
본 발명은 소음기 내부에 결빙된 응축수를 기계적으로 분쇄하는 결빙 방지부를 포함하는 연료전지 차량용 소음기에 관한 것이다.
연료전지가 적용된 차량은 연료전지 스택 내의 화학반응에 의해 응축수가 발생된다. 이에 따라, 연료전지 차량은 연료전지 스택의 출구 측에 연결된 가습기, 가습기와 연결된 배기라인 및 배기라인에 설치된 소음기가 적용된다. 연료전지 스택에서 생성된 응축수는 소음기 내부 드레인홀을 통해 배출될 수 있다.
일반적인 연료전지 차량의 배기 구조에서는 외기 온도가 영하 10도 이하인 극저온에서 차량이 공회전(Idle) 상태로 방치 시에 응축수가 결빙되어 차량이 셧다운되는 문제점이 발생된다. 특히, 응축수가 배출되는 드레인홀 인근에서 결빙이 발생되는 경우 결빙체를 제거하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 응축수가 결빙된 결빙체를 기계적으로 분쇄시키는 결빙 방지부를 포함하는 연료전지 차량용 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 수소 및 공기가 혼합될 수 있는 별도의 공간을 제공할 수 있는 연료전지 차량용 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량용 소음기를 제공한다. 연료전지 차량용 소음기는 공기 및 수소가 유입되는 유입구 및 유출구를 가지고, 응축수가 배출되는 응축수 드레인홀을 가지는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 상기 하우징 내부로 유입되는 공기 및 수소를 분배하는 분배홀을 구비한 분배판, 상기 하우징 내에 배치되며 상기 분배판보다 상기 유출구에 인접하게 배치되는 회전판, 상기 회전판과 연결되어 상기 회전판을 회전시키는 모터 및 상기 회전판의 일단에서 상기 응축수 드레인홀로 연장되는 결빙 방지부를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 회전판은 상기 회전판의 중심축을 기준으로 상기 모터에 의해 양방향으로 회전하고, 상기 회전판의 회전에 의해 상기 결빙 방지부는 상기 응축수 드레인홀에 생성된 결빙체를 분쇄한다.
일 예에 의하여, 상기 모터는 상기 회전판과 모터축으로 연결되고, 상기 모터는 상기 하우징 외부에 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 모터는 차량의 외기 온도, 응축수 생성 정도, 퍼지 주기 및 배출되는 수소 농도 중 적어도 하나의 인자를 기준으로 회전각 및 회전 주기를 달리하여 상기 회전판을 회전시킨다.
일 예에 의하여, 상기 응축수 드레인홀은 상기 회전판의 원주방향으로 개방되어 상기 결빙 방지부가 움직일 수 있는 공간을 제공한다.
일 예에 의하여, 상기 결빙 방지부의 일부는 상기 응축수 드레인홀을 통해 상기 하우징 외부로 노출되고, 상기 결빙 방지부는 상기 회전판의 중심축과 수직하는 방향으로 연장되는 요철구조이다.
일 예에 의하여, 상기 분배판과 상기 회전판 사이에는 상기 회전판에 고정된 공기 압력 조절부가 제공되고, 상기 공기 압력 조절부는 상기 분배홀의 개수와 대응되는 개수로 제공된다.
일 예에 의하여, 상기 공기 압력 조절부는 상기 회전판에서 상기 분배판을 향해 연장되고, 상기 공기 압력 조절부는 상기 분배홀을 통해 유입된 공기 및 수소를 상기 유출구로 배출하도록 그 내부에 공동을 가진다.
일 예에 의하여, 상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀은 상기 회전판의 회전에 따라 어긋날 수 있고, 상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향이 어긋나는 경우, 상기 분배판과 상기 회전판 사이의 공간 내에서 공기와 수소가 혼합된다.
일 예에 의하여, 상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향은 상기 회전판의 회전에 따라 일치될 수 있고, 상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향이 일치하는 경우, 상기 분배홀을 통해 유입된 공기와 수소는 다이렉트로 상기 공기 압력 조절부를 통과하여 상기 유출구로 배출된다.
일 예에 의하여, 상기 회전판과 상기 유출구 사이에는 복수개의 미세 구멍이 정의된 에칭망이 배치되고, 상기 에칭망은 응축수가 상기 유출구를 통해 배출되는 것을 막는다.
일 예에 의하여, 상기 하우징은 실린더 형상이고, 상기 분배판 및 상기 회전판은 원판 형상이고, 상기 하우징의 중심축은 상기 분배판 및 상기 회전판의 중심축과 일치한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 차량용 소음기는 응축수 드레인홀 인근에 생성된 결빙체를 기계적으로 제거할 수 있다. 이 때, 모터는 제어부에 의해 도출된 회전 각도 및 회전 주기에 따라 회전판을 회전시켜 결빙체를 주기적으로 분쇄시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 차량용 소음기는 회전판의 회전에 의해 수소와 공기가 분배판과 회전판 사이의 내부 공간에 유입시킬 수 있고, 내부 공간 내에서의 화학적 반응에 의해 혼합 가스 중 수소 농도를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소음기를 나타내는 일 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소음기를 나타내는 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 결빙 방지부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전판의 회전에 따른 수소 및 산소의 유동 경로를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템(1)은 수소 공급부(20), 연료전지 스택(30), 공기 공급부(40), 가습기(50), 공기압력 조절밸브(60) 및 소음기(100)를 포함할 수 있다.
수소 공급부(20)는 수소탱크로부터 공급되는 고압의 수소를 연료전지 스택(30)에 공급할 수 있다. 고압의 수소는 레귤레이터를 통해 감압될 수 있고, 감압된 수소는 연료전지 스택(30)의 운전 조건에 따라 압력 제어를 통해 공급량이 제어된 상태로 연료전지 스택(30)에 공급될 수 있다. 연료전지 스택(30)에서 반응 후 남은 수소는 연료전지 스택(30)의 수소극(애노드) 출구를 통해 배출되거나, 수소재순환장치(미도시)에 의해 연료전지 스택(30)의 수소극 입구로 재순환될 수 있다.
연료전지 스택(30)은 연료인 수소 및 산소를 포함하는 공기 간의 전기화학반응으로부터 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 연료전지 스택(30)은 복수개의 단위전지들과 복수개의 분리판들이 서로 교차되어 적층된 구조를 가질 수 있다. 단위전지들 각각은 공기극, 전해질층 및 수소극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수소극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리되고, 전자는 외부 회로를 통해 공기극으로 이동하며, 공기극에서는 산소가 전자를 얻어 산소 이온으로 바뀔 수 있다. 산소 이온은 전해질층을 통하여 수소극으로 이동한 이후, 수소극에서 수소이온과 결합하여 반응물인 물을 생성할 수 있다. 즉, 하나의 단위전지는 화학결합반응을 통해 전력을 생산하고, 수소극과 공기극은 단위전지의 애노드과 캐소드가 된다. 연료전지 스택(30)은 전해질층의 종류에 따라 고분자분리막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell: PAFC), 알칼라인 연료전지(Alkali Fuel Cell: AFC), 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell: MCFC), 및 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell: SOFC) 등으로 분류될 수 있다.
연료전지 스택(30)은 연료전지 스택(30)의 수소극 내의 수소를 배출하는 퍼지 밸브(35)를 포함할 수 있다. 퍼지 밸브(35)는 설정된 퍼지 주기마다 개방되거나 닫힐 수 있다. 다만, 퍼지 밸브(35)는 별도의 측정 인자에 따라 계산된 퍼지 주기에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 연료전지 스택(30)의 발전량이 증가되면 퍼지 주기는 빨라질 수 있다.
또한, 연료전지 스택(30)의 수소극의 출구에는 센서들(미도시)이 배치될 수 있고, 센서들(미도시)은 연료전지 스택(30)에 유입되는 수소 및 연료전지 스택(30)에서 반응 후에 배출되는 수소에 가해지는 압력 및 농도를 측정할 수 있다.
공기 공급부(40)는 공기를 가습기(50)에 공급할 수 있고, 가습기(50)는 연료전지 스택(30)의 공기극에 공급할 수 있다. 가습기(50)는 연료전지 스택(30)의 공기극으로부터 배출되는 고온 다습한 공기 중의 수분을 이용하여 공기 공급부(40)의 공기 압축기를 통해 공급되는 건조한 공기를 가습하고, 그 가습된 공기를 연료전지 스택(30)의 공기극으로 공급할 수 있다.
공기압력 조절밸브(60)는 가습기(50) 후단에 배치될 수 있다. 연료전지 스택(30)의 공기극 출구를 통해 배출되는 습윤 공기는 가습기(50)를 거치는 동안 공기 공급부(40)에 의해 공급되는 건조 공기와의 수분 교환을 마친 뒤 공기압력 조절밸브(60)를 거쳐서 대기로 방출될 수 있다.
소음기(100)는 공기압력 조절밸브(60) 후단에 배치될 수 있다. 소음기(100)는 차량의 배기 측에 설치되는 것으로, 연료전지 스택(30)에서 배출된 수소 및 공기가 유입될 수 있다. 소음기(100)의 상세한 구조에 대해서는 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소음기를 나타내는 일 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소음기를 나타내는 다른 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 소음기(100)는 하우징(110), 분배판(120), 회전판(130), 모터(140) 및 결빙 방지부(150)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 공기 및 수소가 유입되는 유입구(111) 및 유출구(113)를 가질 수 있고, 연료전지 스택(30)의 화학반응에 의해 생성된 응축수가 배출되는 응축수 드레인홀(115)를 포함할 수 있다. 하우징(110)은 실린더 형상일 수 있다. 응축수 드레인홀(115)은 분배판(120)과 유출구(113) 사이 형성될 수 있다. 응축수 드레인홀(115)은 하우징(110)의 측면에 형성될 수 있고, 하우징(110)의 중심축을 기준으로 원주 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 하우징(110)의 중심축은 실린더 형상을 가지는 하우징(110)의 단면의 중심들을 지나는 축을 의미할 수 있다.
분배판(120)은 하우징(110) 내에 배치되어 하우징(110) 내부로 유입된 공기 및 수소를 분배할 수 있다. 분배판(120)은 원판 형상일 수 있다. 분배판(120)의 중심축은 하우징(110)의 중심축과 일치할 수 있다. 하우징(110) 내부로 유입된 공기 및 수소는 분패판(120)과 접촉함에 따라 그 압력이 1차적으로 저감되고, 공기 및 수소는 분배판(120)에 정의된 분배홀(125)을 통과할 수 있다. 분배홀(125)은 공기 및 수소를 분배할 수 있고, 분배판(120)에 복수개로 정의될 수 있다.
회전판(130)은 하우징(110) 내에 배치되며 하우징(110) 내에서 회전가능할 수 있다. 회전판(130)은 분배판(120)보다 하우징(110)의 유출구(1130)에 인접하도록 배치될 수 있다. 회전판(130)은 원판 형상일 수 있다. 회전판(130)은 하우징(110) 외부에 설치된 모터(140)와 모터축(145)을 통해 연결될 수 있고, 모터(140)의 구동에 의해 양방향으로 회전할 수 있다. 회전판(130)은 그 중심축을 기준으로 양방향으로 회전할 수 있다. 회전판(130)의 중심축은 하우징(110)의 중심축과 일치할 수 있다. 모터축(145)은 회전판(130)의 중심축과 일치하는 방향으로 연장될 수 있다.
회전판(130)은 공기 및 수소가 유출구(113)를 향해 유동하는 통로 역할을 하는 공기압력 조절부(135)를 포함할 수 있다. 공기압력 조절부(135)는 회전판(130)에 고정되도록 제공될 수 있다. 공기압력 조절부(135)는 회전판(130)에서 분배판(120)을 향해 연장될 수 있다. 예를 들어, 공기압력 조절부(135)는 실린더 형상일 수 있으나 그 형상은 특별히 제한되지 않을 수 있다. 공기압력 조절부(135)는 분배홀(125)의 개수와 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 공기압력 조절부(135)는 내부에 공동을 가질 수 있다. 공기압력 조절부(135)의 개방된 영역은 회전판(130)의 회전에 따라 분배홀(125)이 형성된 방향과 일치될 수 있다. 다시 말해, 공기압력 조절부(135)가 연장되는 방향과 분배홀(125)이 개방된 방향은 서로 일치될 수 있다. 공기압력 조절부(135)의 일단은 회전판(130)과 접촉할 수 있고, 공기압력 조절부(135)의 타단은 분배판(120)과 이격될 수 있다. 즉, 공기압력 조절부(135)와 분배판(120)은 일정 거리 이격되므로 분배홀(125)을 통해 유입된 공기 및 수소는 공기압력 조절부(135)를 통해 유출구(113)로 배출될 수 있고, 분배판(120)과 회전판(130)에 의해 정의되는 내부 공간(160)으로 유입될 수 있다. 내부 공간(160)에 유입된 공기 및 수소는 혼합될 수 있다.
일 예로, 공기 압력 조절부(135)가 연장되는 방향과 분배홀(125)이 형성된 방향은 회전판(130)의 회전에 따라 일치되는 경우, 분배홀(125)을 통해 유입된 공기와 수소는 다이렉트로 공기 압력 조절부(135)를 통과하여 유출구(113)로 배출될 수 있다.
모터(140)는 모터축(145)을 통해 회전판(130)과 연결되어 회전판(130)을 회전시킬 수 있다. 모터(140)는 하우징(110) 외부에 설치될 수 있으나, 하우징(110) 내부에 설치될 수도 있다. 모터(140)는 정해진 주기로 회전판(130)을 회전시키거나 측정 인자를 측정한 값에 의해 설정된 주기로 회전판(130)을 회전시킬 수 있다. 모터(140)는 제어부(200)와 연동될 수 잇다. 제어부(200)는 측정 인자인 공회전(idle) 시간, 외기 온도, 응축수 생성 정도, 퍼지 주기 및 배출되는 수소 농도 중 적어도 하나 이상을 측정한 값을 기초로 회전판(130)을 회전시키는 회전각 및 회전주기를 계산할 수 있다. 모터(140)는 제어부(200)에 의해 계산된 회전각 및 회전주기에 따라 회전판(130)을 회전시킬 수 있다. 이 때, 외기 온도는 차량에 부착된 별도의 외기 온도 센서(미도시)에 의해 측정될 수 있다. 응측수 생성 정도는 연료전지 스택(30)에서 생성된 수증기량, 연료전지 스택(30)의 입출구 온도, 연료전지 스택(30)의 입출구 압력을 기초로 계산될 수 있다. 퍼지 주기는 연료전지 스택(30)의 발전량에 따라 계산될 수 있고, 연료전지 스택(30)의 발전량이 증가될수록 퍼지 주기는 빨라질 수 있다. 배출되는 수소 농도는 연료전지 스택(30)의 수소극에 설치되는 센서(미도시)를 통해 측정될 수 있다.
결빙 방지부(150)는 회전판(130)의 일단에 고정설치되어 응축수 드레인홀(115)에 생성된 결빙체를 분쇄시킬 수 있다. 결빙 방지부(150)는 결빙체를 기계적으로 분쇄하기 위해 칼날 모양의 구조를 가질 수 있다. 결빙체는 연료전지 스택(30)에 의해 생성된 응축수가 결빙된 것이다. 결빙체는 차량이 외기 온도가 영하 10도 이하에서 장시간 공회전(idle) 상태에 있을 때 응축수가 결빙되어 생성될 수 있다. 결빙 방지부(150)는 회전판(130)의 일단에서 응축수 드레인홀(115)로 연장될 수 있고, 응축수 드레인홀(115)에 의해 하우징(110) 외부로 노출될 수 있다. 응축수 드레인홀(115)은 회전판(130)의 중심축을 기준으로 원주방향으로 개방되어 결빙 방지부(150)가 움직일 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 회전판(130)은 결빙 방지부(150)가 응축수 드레인홀(115)이 정의한 공간 내에서 움직이도록 회전될 수 있고, 모터(140)는 결빙 방지부(150)가 결빙체를 분쇄할 수 있는 정도의 모터 토크로 회전판(130)을 회전시킬 수 있다.
하우징(110) 내부에는 에칭망(170)이 제공될 수 있다. 에칭망(170)은 회전판(130)과 유출구(113) 사이에 배치될 수 있다. 에칭망(170)은 응축수가 유추구(113)를 통해 배출되는 것을 막는 역할을 할 수 있다. 에칭망(170)에는 공기 및 수소는 통과할 수 있고 응축수는 통과하지 못하는 복수개의 미세 구멍(미도시)이 정의될 수 있다. 에칭망(170)은 타원판 형상일 수 있고, 에칭망(170)의 중심축은 하우징(110)의 중심축과 일치하지 않을 수 있다. 즉, 에칭망(170)은 하우징(110) 내부에서 비스듬하게 배치될 수 있다. 다만, 에칭망(170)의 형상 및 제공되는 위치는 특별히 한정되지 않을 수 있고, 응축수가 유출구(113)를 통해 배출되지 못하도록 회전판(130)와 유출구(113) 사이를 막을 수 있는 형상을 가질 수 있다. 또한, 에칭망(170)은 분배판(120) 및 회전판(130)과 동일하게 원판 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 차량용 소음기(100)는 응축수 드레인홀(115) 인근에 생성된 결빙체를 기계적으로 제거할 수 있는 결빙 방지부(150)를 포함할 수 있다. 모터(140)는 제어부(200)에 의해 도출된 회전 각도 및 회전 주기에 따라 회전판(130)을 회전시켜 결빙체를 주기적으로 분쇄시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 회전판(130)의 회전에 의해 수소와 공기가 분배판(120)과 회전판(130) 사이의 내부 공간(160)에 유입되고, 내부 공간(160) 내에서 수소와 공기가 혼합되어 물이 생성될 수 있다. 모터(140)는 회전판(130)을 주기적으로 회전시킴에 따라 내부 공간(160)으로 유입되는 수소와 공기의 양을 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 차량용 소음기(100)는 주기적으로 회전되는 회전판(130)을 통해 혼합 가스 중 수소 농도를 저감시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 결빙 방지부를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 결빙 방지부(150)의 일부는 응축수 드레인홀(115)을 통해 하우징(110) 외부로 노출될 수 있다. 응축수 드레인홀(115)은 회전판(130)의 원주방향으로 개방되어 결빙 방지부(150)가 움직일 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 도 4에서 회전판(130)의 회전축은 y 방향이고, 회전판(130)의 원주방향은 x 방향일 수 있다. 결빙 방지부(150)는 회전판(130)의 회전축과 수직한 방향으로 연장될 수 있고, 결빙 방지부(150)는 요철구조일 수 있다. 예를 들어, 결빙 방지부(150)는 요철구조가 복수개의 열로 배열될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전판의 회전에 따른 수소 및 산소의 유동 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 회전판(130)이 회전됨에 따라 공기압력 조절부(135)가 연장되는 방향과 분배홀(125)이 개방된 방향이 서로 일치하지 않을 수 있다. 다시 말해, 공기압력 조절부(135) 내부의 통로가 분배홀(125)과 서로 맞물리지 않을 수 있다. 이 경우, 분배홀(125)을 통해 유입된 공기 및 수소는 공기압력 조절부(135)로 유동되지 않고 내부 공간(160)으로 유입될 수 있다. 내부 공간(160) 내에서 공기 및 수소는 화학적 반응을 통해 일부는 물이 될 수 있고, 반응하지 않은 공기 및 수소는 공기압력 조절부(135)를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 회전판(130)의 회전에 의해 혼합가스(공기 및 수소를 통칭하는 용어) 중 수소의 농도를 주기적으로 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(200)는 공회전(idle) 시간, 외기 온도, 응축수 생성 정도, 퍼지 주기 및 배출되는 수소 농도 중 적어도 하나 이상을 측정한 값을 기초로 회전판(130)을 회전시키는 회전각 및 회전주기를 계산하고, 모터(140)는 제어부(200)에 의해 계산된 회전각 및 회전주기에 따라 회전판(130)을 회전시킬 수 있다. 따라서, 연료전지 차량용 소음기(100)는 연료전지 스택의 발전량의 변화, 외기 온도 등의 반영하여 회전판(130)을 회전시켜 혼합 가스 중 수소 농도를 저감시킬 수 있고, 기계적으로 응축수 드레인홀(115) 인근에 생성된 결빙체를 분쇄시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (12)

  1. 공기 및 수소가 유입되는 유입구 및 유출구를 가지고, 응축수가 배출되는 응축수 드레인홀을 가지는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되어 상기 하우징 내부로 유입되는 공기 및 수소를 분배하는 분배홀을 구비한 분배판;
    상기 하우징 내에 배치되며 상기 분배판보다 상기 유출구에 인접하게 배치되는 회전판;
    상기 회전판과 연결되어 상기 회전판을 회전시키는 모터; 및
    상기 회전판의 일단에서 상기 응축수 드레인홀로 연장되는 결빙 방지부를 포함하는,
    연료전지 차량용 소음기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전판은 상기 회전판의 중심축을 기준으로 상기 모터에 의해 양방향으로 회전하고,
    상기 회전판의 회전에 의해 상기 결빙 방지부는 상기 응축수 드레인홀에 생성된 결빙체를 분쇄하는,
    연료전지 차량용 소음기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 모터는 상기 회전판과 모터축으로 연결되고,
    상기 모터는 상기 하우징 외부에 배치되는,
    연료전지 차량용 소음기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 모터는 차량의 외기 온도, 응축수 생성 정도, 퍼지 주기 및 배출되는 수소 농도 중 적어도 하나의 인자를 기준으로 회전각 및 회전 주기를 달리하여 상기 회전판을 회전시키는,
    연료전지 차량용 소음기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 응축수 드레인홀은 상기 회전판의 원주방향으로 개방되어 상기 결빙 방지부가 움직일 수 있는 공간을 제공하는,
    연료전지 차량용 소음기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 결빙 방지부의 일부는 상기 응축수 드레인홀을 통해 상기 하우징 외부로 노출되고,
    상기 결빙 방지부는 상기 회전판의 중심축과 수직하는 방향으로 연장되는 요철구조인,
    연료전지 차량용 소음기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 분배판과 상기 회전판 사이에는 상기 회전판에 고정된 공기 압력 조절부가 제공되고,
    상기 공기 압력 조절부는 상기 분배홀의 개수와 대응되는 개수로 제공되는,
    연료전지 차량용 소음기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 공기 압력 조절부는 상기 회전판에서 상기 분배판을 향해 연장되고,
    상기 공기 압력 조절부는 상기 분배홀을 통해 유입된 공기 및 수소를 상기 유출구로 배출하도록 그 내부에 공동을 가지는,
    연료전지 차량용 소음기.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀은 상기 회전판의 회전에 따라 어긋날 수 있고,
    상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향이 어긋나는 경우, 상기 분배판과 상기 회전판 사이의 공간 내에서 공기와 수소가 혼합되는,
    연료전지 차량용 소음기.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향은 상기 회전판의 회전에 따라 일치될 수 있고,
    상기 공기 압력 조절부가 연장되는 방향과 상기 분배홀이 형성된 방향이 일치하는 경우, 상기 분배홀을 통해 유입된 공기와 수소는 다이렉트로 상기 공기 압력 조절부를 통과하여 상기 유출구로 배출되는,
    연료전지 차량용 소음기.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 회전판과 상기 유출구 사이에는 복수개의 미세 구멍이 정의된 에칭망이 배치되고,
    상기 에칭망은 응축수가 상기 유출구를 통해 배출되는 것을 막는,
    연료전지 차량용 소음기.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은 실린더 형상이고, 상기 분배판 및 상기 회전판은 원판 형상이고,
    상기 하우징의 중심축은 상기 분배판 및 상기 회전판의 중심축과 일치하는,
    연료전지 차량용 소음기.

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