CN101258983B - 家用电器系统及提供高温蒸汽的方法 - Google Patents
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Abstract
一种家用电器系统,包括:高温电池燃料系统,其中燃料与氧气起化学反应而产生电和高温蒸汽;蒸汽通路,用于传送高温蒸汽;以及家用电器,连接至蒸汽通路以使用高温蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用高温燃料电池系统的家用电器系统以及一种提供高温蒸汽的方法。更具体地,本发明涉及一种使用高温燃料电池系统的家用电器系统以及一种提供高温蒸汽的方法,其中将高温燃料电池系统产生的高温蒸汽提供给用于烹饪操作或洗涤操作的烹饪机或洗衣机。
背景技术
燃料电池系统将通过燃料的氧化所产生的化学能转换成电能。在燃料的氧化过程中,连同电和水一起释放出大量热。将大量热用于给房间或水加热、用于烹饪食物、或者用于洗涤衣物。在韩国未审专利公开No.10-2002-0056171(使用燃料电池的烹饪机)和10-2002-0056173(使用燃料电池的洗衣机)中公开了这种使用产生自燃料电池系统的热的烹饪机和洗衣机。
如韩国未审专利公开No.10-2002-0056171中所公开的,传统的烹饪机包括燃料电池、用于燃料电池的转化炉、以及安装在从烟道(stack)伸出的加热管的末端部分的、用于产生蒸汽的蒸汽发生器。此外,将蓄热槽安装在燃料单元中,用于存储来自转化炉或烟道的废热。蒸汽发生器包括其中有水的蒸汽容器。蒸汽容器中所包含的水借助于从转化炉、烟道或蓄热槽所施加的热而汽化,从而产生蒸汽。通过附加传送单元将该蒸汽提供给烹饪室。
此外,如韩国未审专利公开No.10-2002-0056173中所公开的,使用燃料电池的传统洗衣机包括:蓄热单元,用于存储从氢气与氧气之间的化学反应所获得的废热;热水输送单元,用于与蓄热单元进行热交换,以便将经蓄热单元加热后的水输送给洗衣机的内桶;以及蒸汽发生器,连接至产生热的蓄热单元的一侧并与洗衣机的内桶连通。
传统烹饪机和洗衣机都通过使用燃料电池来产生热,并将热存储在蓄热单元中,因此连接至蓄热槽的蒸汽发生器能够产生蒸汽,并将该蒸汽输送至烹饪机或洗衣机的内桶。
然而,由于燃料电池无法直接产生蒸汽,因此使用燃料电池的传统烹饪机和洗衣机必须配备有蓄热槽和蒸汽发生器,以产生蒸汽,因此制造成本可能增加。
此外,由于必须将热存储在蓄热槽中以产生蒸汽,因此在将热存储在蓄热槽时可能出现热损失,从而降低能量效率。
发明内容
因此,本发明的一个方面是提供一种使用高温燃料电池系统的家用电器系统以及一种提供高温蒸汽的方法,其中将自高温燃料电池系统产生的高温蒸汽提供给每一家用电器。
本发明的附加方面和/或优点将在下列描述中加以说明,并通过描述而变得更加显而易见,或者可通过实践本发明而获知。
本发明的前述和/或其它方面通过提供一种家用电器系统来实现,该家用电器系统包括:高温燃料电池系统,其中燃料与氧气起化学反应而产生电和高温蒸汽;蒸汽通路,用于传送高温蒸汽;以及家用电器,连接至蒸汽通路以使用高温蒸汽。
根据本发明的一方面,高温燃料电池系统可以包括PEMFC(高分子电解质膜燃料电池)。
根据本发明的一方面,可以在蒸汽通路上安装蒸汽阀,用以调整传送给家用电器的高温蒸汽量。
根据本发明的一方面,该蒸汽阀可以由家用电器接通/断开。
此外,根据本发明的一方面,可以在蒸汽通路中安装流速率传感器和温度传感器,以测量传送给家用电器的高温蒸汽的流速率和温度。
此外,本发明的前述和/或其它方面可以通过提供一种在使用高温燃料电池系统的家用电器系统中提供高温蒸汽的方法来实现,该方法包括:请求高温燃料电池系统通过蒸汽通路向连接至高温燃料电池系统的至少一个家用电器提供高温蒸汽;当高温燃料电池系统产生高温蒸汽时,将来自高温燃料电池系统的信号发送给家用电器,以便向家用电器通知高温蒸汽的提供;以及将高温蒸汽传送给家用电器,以允许该家用电器执行烹饪、洗涤或清洗操作。
根据本发明的一方面,当传送给家用电器的高温蒸汽的流速率和温度处于参考范围内时,保持高温燃料电池系统的操作条件,以及当高温蒸汽的流速率或温度偏离参考范围时,改变操作条件。
附图说明
结合附图,从下面对实施例的描述中,本发明的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见,并更容易理解,在附图中:
图1是示出了根据本发明的实施例的使用高温燃料电池系统的家用电器系统的示意图;
图2是示出了图1中所示的高温燃料电池系统的结构的框图;
图3是示出了根据本发明的实施例的使用高温燃料电池系统的家用电器系统的框图;
图4是示出了用于在根据本发明的实施例的使用高温燃料电池系统的家用电器系统中提供高温蒸汽的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例,在附图中示出了本发明的示例,在全文中,相似附图标记表示相似单元。下面将参照附图,对实施例进行描述,以解释本发明。
如图1所示,根据本发明的实施例的家用电器系统包括:高温燃料电池系统10,用于产生电和高温蒸汽;蒸汽通路20,用于传送高温燃料电池系统10产生的高温蒸汽;以及电子系统40,连接至高温燃料电池系统10。洗衣机21、洗碗机24、蒸汽炉27、以及热水槽31连接至蒸汽通路20。
如图2所示,高温燃料电池系统10包括氧气输送单元11、燃料输送单元12、转化炉13、燃料电池14、DC/DC转换器15以及DC/AC转换器(或逆变器)16。氧气输送单元11将氧气输送至燃料电池14,燃料输送单元12将燃料输送至转化炉13。优选地,该燃料包括家用的城市燃气。
转化炉13通过加热燃料产生氢气,并将氢气发送至燃料电池14。由于转换路13中的反应机制在本领域中普遍已知,因此下面将省略对其的详细描述(例如,参见韩国未审专利公开No.2003-72908)。
燃料电池14由多个单元电池(电池组)(未示出)组成,其中每个单元电池都包括包含电解质的电解质板、阴极(未示出)、以及阳极(未示出)。将输送至阳极的氢气分解为氢离子和电子,其中氢离子通过电解质板移动至阴极,而电子通过外部电路移动至阴极。输送至阴极的氧气在阴极中遇到氢离子,从而产生水。
该电解质板包括掺入了聚苯并咪唑的高分子电解质板,并且燃料电池的工作温度大约为150℃(高温类型)。不同于本发明,传统的PEMFC(高分子电解质膜燃料电池)采用由含氟脂(fluoricresin)、SO3H(磺酸盐基团)等组成的高分子电解质板,因此燃料电池的工作温度处于正常温度与80℃(低温类型)之间的范围内。
因此,根据传统的PEMFC,在阴极产生的水保持在液体状态。然而,根据本发明的PEMFC,对在阴极产生的水进行加热,因此将水转换成高温蒸汽。将该高温蒸汽传送给连接至燃料电池14的蒸汽通路20。
DC/DC转换器15增大燃料电池14产生的DC电流,然后将该DC电流输出至DC/AC转换器16。输出自燃料电池14的DC电流具有较低电压和较大变化,因此可以通过使用DC/DC转换器15来获得具有高电平的稳定输出电压。DC/AC转换器16将由DC/DC转换器15所增大的DC电流转换成AC电流,并将该AC电流发送至洗衣机21等。
将蒸汽阀22、25、28和32安装在蒸汽通路20中,以调整传送至洗衣机21、洗碗机24、蒸汽炉27以及热水槽31的高温蒸汽量。蒸汽阀22、25、28和32可以包括能够调整其开度的电动操作阀或简单地执行开/关操作的开/关阀。此外,将流速率传感器34和温度传感器35安装在蒸汽通路20中,以测量流经蒸汽通路20的高温蒸汽的流速率和温度。
洗衣机21、洗碗机24或蒸汽炉27使用高温蒸汽执行洗涤、清洗或烹饪操作。流经蒸汽通路20的高温蒸汽与热水槽31中所包含的水进行热交换,由此加热水。将加热后的水提供给连接至热水槽31的加热管33。
除了图1和图2中所示的组件以外,如图3所示的根据本发明的一个实施例的使用高温燃料电池系统的家用电器系统还包括:蒸汽阀22、25、28,用于调整提供给家用电器21、24和27的蒸汽量;微型计算机23、26和29,用于控制家用电器21、24和27;蒸汽阀32,用于调整流至热水槽31的高温蒸汽量;以及微型计算机17,用于控制高温燃料电池系统10。
在下文中,将参考图4描述根据本发明的一个实施例的、在使用高温燃料电池系统的家用电器系统中提供高温蒸汽的方法。当用户输入针对洗衣机21等的操作命令时,家用电器21、24和27的微型计算机23、26和29确定高温蒸汽对于该操作是否是必需的(50)。如果高温蒸汽对于操作是必需的,则微型计算机23、26和29通过数据通信,请求高温燃料电池系统10的微型计算机17提供高温蒸汽(52)。
在接收到来自微型计算机23、26和29的请求时,高温燃料电池系统10的微型计算机17通过将氧气和燃料输送给燃料电池14来控制燃料电池产生高温蒸汽(54)。然后,高温燃料电池系统10的微型计算机17通过数据通信,将信号发送给家用电器21、24和27的微型计算机23、26和29,以通知提供了高温蒸汽(56)。
当在家用电器21、24和27的微型计算机23、26和29中接收到来自高温燃料电池系统10的微型计算机17的信号时,微型计算机23、26和29打开蒸汽阀22、25和28(58)。因此,通过蒸汽阀22、25和28和蒸汽通路20,将高温蒸汽从燃料电池14传送至家用电器21、24和27。
流速率传感器34和温度传感器35测量流经蒸汽通路20的高温蒸汽的流速率和温度,并将测量值输出给高温燃料电池系统10的微型计算机17。高温燃料电池系统10的微型计算机17确定流速率传感器34和温度传感器35的测量值是否处于参考范围内(62)。
此时,针对流速率的参考范围可以根据请求高温蒸汽的家用电器的类型或数目而变化。因此,优选地,高温燃料电池系统10的微型计算机17存储与请求高温蒸汽的家用电器的类型或数目相对应的流速率的参考范围。
预先设定温度的参考范围,以防止将具有过低温度的高温蒸汽提供给家用电器。温度的参考范围根据家用电器系统中的家用电器的类型而变化。
如果流经蒸汽通路20的高温蒸汽的流速率和温度处于参考范围内,则高温燃料电池系统10的微型计算机17保持当前操作条件。然而,如果高温蒸汽的流速率或温度偏离参考范围,则高温燃料电池系统10的微型计算机17改变诸如提供的燃料量之类的操作条件,使得可以将高温蒸汽的流速率和温度设定在参考范围内。然后,该过程返回步骤60。
按照这种方式,将自燃料电池14产生的高温蒸汽提供给家用电器(即洗衣机21等),使得该家用电器能够使用高温蒸汽来执行洗涤或烹饪操作。
如上所述,根据本发明,将自燃料电池产生的高温蒸汽传送给家用电器,以执行洗涤或烹饪操作,因此不再需要蓄热槽或用于产生高温蒸汽的蒸汽发生器。
因此,可以降低家用电器的制造成本并且可以避免在将废热存储到蓄热槽时出现的热损失。
尽管已经说明并描述了本发明的一些实施例,本领域的技术人员应理解的是,在不偏离本发明的精神和范围的前提下,可以对这些实施例进行修改,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种家用电器系统,包括:
高温燃料电池系统,其中燃料与氧气起化学反应而产生电和高温蒸汽;
蒸汽通路,用于传送高温蒸汽;以及
家用电器,连接至蒸汽通路以使用高温蒸汽。
2.根据权利要求1所述的家用电器系统,其中,所述高温燃料电池系统包括高分子电解质膜燃料电池PEMFC。
3.根据权利要求1所述的家用电器系统,其中,在蒸汽通路上安装蒸汽阀,用以调整传送给家用电器的高温蒸汽量。
4.根据权利要求3所述的家用电器系统,其中,所述蒸汽阀由家用电器接通/断开。
5.根据权利要求1所述的家用电器系统,其中,在蒸汽通路中安装流速率传感器和温度传感器,用以测量传送给家用电器的高温蒸汽的流速率和温度。
6.一种在使用高温燃料电池系统的家用电器系统中提供高温蒸汽的方法,所述方法包括:
请求高温燃料电池系统通过蒸汽通路向连接至高温燃料电池系统的至少一个家用电器提供高温蒸汽;
当高温燃料电池系统产生高温蒸汽时,将来自高温燃料电池系统的信号发送给家用电器,以便向家用电器通知高温蒸汽的提供;以及
将高温蒸汽传送给家用电器,以允许该家用电器执行烹饪、洗涤或清洗操作。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,当传送给家用电器的高温蒸汽的流速率和温度处于参考范围内时,保持高温燃料电池系统的操作条件,以及当高温蒸汽的流速率或温度偏离参考范围时,改变操作条件。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100929 Termination date: 20120227 |