KR100630990B1

KR100630990B1 - 연료전지를 이용한 냉온장고

Info

Publication number: KR100630990B1
Application number: KR1020000085489A
Authority: KR
Inventors: 윤홍식; 김인규; 김혁덕; 박일권; 박명석; 이성환; 이명호; 황용준
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20020056177A

Abstract

본 발명은 연료전지를 이용한 냉온장고에 관한 것으로, 본 발명은 연료물질로부터 수소를 생성시키는 연료개질부 및 그 연료개질부로부터 공급되는 수소를 산소와 전기화학적으로 반응시켜 전기가 발생되도록 하는 스택부로 된 전원공급수단과, 상기 연료개질부와 스택부에 열교환되도록 구비되어 그 연료개질부와 스택부에서 각각의 반응중에 발생되는 열을 모아 저장하는 열저장수단과, 상기 전원공급수단에 의해 냉동사이클장치가 구동되면서 발생되는 냉기가 공급되어 음식물을 냉동/냉장 보관하는 냉장실 및 냉동실을 구비함과 아울러 상기 열저장수단에서 모아진 열이 공급되어 음식물을 온장 보관하는 온장실을 구비하여 이루어진 냉온장고 본체와, 상기 열저장수단에서 가열된 공기를 상기 냉온장고 본체의 온장실로 전달하는 가열공기공급수단을 포함함으로써, 별도의 상용전기 공급을 위한 거대한 발전설비 및 송배전 설비 등의 건설을 억제하여 비용절감은 물론 환경보전에도 이바지 할 수 있다.

Description

연료전지를 이용한 냉온장고{FUEL CELL REFRIGERATION AND WARM CABINET}

도 1은 본 발명 냉온장고의 일례를 보인 개략도.

도 2는 본 발명 연료전지를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 연료전지 시스템 12 : 개질기

12A : 반응로 12B : 버너

13 : 스택 13A : 전해질막

13B : 연료극 13C : 공기극

20 : 냉온장고 본체 22 : 압축기

23 : 증발기 24 : 가열공기공급부

24a : 가열공기 유도관로 24b : 온풍팬

26 : 냉풍팬 F : 냉동실

H : 온장실 R : 냉장실

본 발명은 연료전지를 이용한 냉온장고에 관한 것으로, 특히 개질기나 스택에서 발생되는 열을 이용하여 온장실을 가동함과 아울러 스택에서 발생되는 전기를 이용하여 냉동사이클을 동작시키도록 한 연료전지를 이용한 냉온장고에 관한 것이다.

일반적으로 냉온장고는 음식물을 장시간 동안 냉동/냉장 보관하는 냉장고 기능과 음식물을 단시간 동안 따뜻하게 보관하는 온장고 기능을 함께 구비한 복합 전기제품으로서, 이러한 냉온장고는 보통 냉동사이클 장치중에서 외부로부터 열을 흡수하는 증발기를 냉동/냉장실에 연통시켜 음식물을 냉동 보관하는 반면 외부로 열을 방출하는 응축기를 온장실에 연통시켜 음식물을 따뜻하게 보관하도록 이루어져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 냉온장고는 발전소에서 송배전된 상용전기에 의해 압축기에서 냉매가스를 압축하고 이 압축된 냉매가스를 응축기와 증발기로 순환시키면서 발생되는 냉매가스의 상변화를 이용하여 냉기 및 온기를 만드는 것으로, 이를 위하여는 전술한 바와 같이 발전소로부터 송배전된 상용전기를 이용하여야 하므로 이에 필요한 발전설비는 물론 송배전 설비 등 기본적인 설비투자가 과다하게 소요되고 환경 파괴 시설이 증축되어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 냉온장고가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉온장고를 구동시키는데 필요한 설비투자 및 환경 파괴 시설을 획기적으로 줄일 수 있는 연료전지를 이용한 냉온장고를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 연료물질로부터 수소를 생성시키는 연료개질부 및 그 연료개질부로부터 공급되는 수소를 산소와 전기화학적으로 반응시켜 전기가 발생되도록 하는 스택부로 된 전원공급수단과, 상기 연료개질부와 스택부에 열교환되도록 구비되어 그 연료개질부와 스택부에서 각각의 반응중에 발생되는 열을 모아 저장하는 열저장수단과, 상기 전원공급수단에 의해 냉동사이클장치가 구동되면서 발생되는 냉기가 공급되어 음식물을 냉동/냉장 보관하는 냉장실 및 냉동실을 구비함과 아울러 상기 열저장수단에서 모아진 열이 공급되어 음식물을 온장 보관하는 온장실을 구비하여 이루어진 냉온장고 본체와, 상기 열저장수단에서 가열된 공기를 상기 냉온장고 본체의 온장실로 전달하도록 열저장수단과 온장실이 연통되어 상기열저장수단에서 모인 열이 온장실로 안내되도록 연결되는 가열공기 유도관로와, 상기 가열공기 유도관로의 끝단에 위치하여 상기 온장실의 벽측에 설치되고 상기 가열공기 유도관로를 통해 유도되는 가열공기를 온장실로 불어주는 온풍팬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 냉온장고가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 냉온장고를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 냉온장고의 일례를 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명 연료전지를 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 냉온장고는, 통상적인 연료전지 시스템(10)과, 상기 연료전지 시스템(10)에 연결되어 그 연료전지 시스템(10)으로부터 발생되는 전기를 이용하여서는 냉동/냉장 보관을 위한 냉동사이클 장치가 구동되는 한편 열을 이용하여서는 온장 보관을 위한 온풍이 공급되는 냉온장고 본체(20)로 구성된다.

상기 연료전지 시스템(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 수소를 함유한 연료가 저장되는 연료탱크(11)와, 상기 연료탱크(11)에 연결되어 공급되는 연료로부터 수소를 만들어 내는 개질기(12)와, 상기 개질기(12)에 연결되어 그 개질기(12)로부터 만들어진 수소(H₂)와 이와 별도로 공급되는 산소(O₂)의 전기화학적 반응으로 전기와 열을 발생시키는 스택(13)과, 상기 스택(13)에 연결되어 그 스택(13)에서 얻어진 직류전기를 교류전기로 변환시키는 전력변환기(14)와, 상기 개질기(12) 및 스택(13)에서 발생되는 폐열(廢熱)을 저장하는 축열탱크(15)로 이루어진다.

상기 개질기(12)는 연료탱크(11)를 통해 공급되는 연료가 물과 공기와 함께 유입되어 탈황반응 및 개질반응 그리고 수소정제반응이 일어나면서 연료로부터 수소가 생성되는 반응로(12A)와, 상기 반응로(12A)에 접촉 결합되어 그 반응로(12A)에서 필요한 열을 공급하는 버너(12B)로 이루어진다.

상기 스택(13)은 전해질막(13A)을 사이에 두고 그 양쪽에는 각각 수소 또는 수소를 함유한 연료물질이 공급되는 연료극(또는, 양극)(anode)(13B)과 산소를 함유하는 산화제가 공급되는 공기극(또는, 음극)(cathode)(13C)이 배치되어 단일셀을 형성하고, 이러한 단일셀이 다수개 겹쳐져 이루어진다.

한편, 상기 냉온장고 본체(20)는 케이싱(21)의 내부에 냉장실(R) 및 냉동실(F) 그리고 온장실(H)이 하단에서 상단으로 차례대로 구획 형성되고, 그 중 냉장실(R)의 후벽측에는 연료전지 시스템(10)에 전기적으로 연결되는 압축기(22)가 배치되며, 상기 냉동실(F)의 후벽측에는 상기한 압축기(22)의 흡입측에 연통되어 냉기를 발생하는 증발기(23)를 갖는 냉각실(미부호)이 형성되고, 상기 온장실(H)의 후벽측에는 연료전지 시스템(20)의 축열탱크(15)에 연통되어 그 축열탱크(15)에 저장된 열을 온장실(H)에 공급하는 가열공기공급부(24)가 배치되어 이루어진다.

상기 가열공기공급부(24)는 축열탱크(15)에 연결되는 가열공기 유도관로(24a)를 통해 축열탱크(15)와 온장실(H)이 연통되고, 상기 온장실(H)의 후벽측에는 상기한 가열공기 유도관로(24a)를 통해 유도되는 가열공기를 온장실(H)로 불어주는 온풍팬(24b)이 장착되어 이루어진다.

도면중 미설명 부호인 25는 응축기, 26은 냉풍팬이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 냉온장고의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 연료탱크(11)로부터 공급되는 연료액이 물과 공기와 혼합되면서 개질기(12)로 유입되고, 이 연료액의 일부는 개질기(12)의 버너(12B)로 유입되어 연소되고 나머지는 반응로(12A)로 유입되어 탈황반응 및 개질반응 그리고 수소정제반응을 거치면서 수소를 발생시키게 되며, 이 수소는 스택(13)의 연료극(13B)으로 공급되어 공기극(13C)으로 공급되는 산소와 함께 전기화학적 반응을 거치면서 전기와 열을 발생시키게 되고, 이 중 전기는 전력변환기(14)를 거쳐 각각의 전기제품에 인가되면서 전원으로 사용되는 반면 열은 별도의 열회수장치인 축열탱크(15)에 저장되어 온장실(H)의 열원으로 이용된다.

이때, 상기 연료전지 시스템(10)의 스택(13)에서 발생되는 전기는 냉온장고 본체(20)에 장착된 압축기(22)에 인가되어 그 압축기(22)를 구동시키게 되고, 이어서 압축기(22)에서 압축 토출되는 냉매가 응축기(25) 및 팽창기구(미도시) 그리고 증발기(23)를 거치면서 일정한 상변화를 겪게 되며, 그 중 증발기(23)에서는 공기로부터 열을 흡수하여 증발하면서 냉기를 발생시키게 되고, 이 냉기는 냉풍팬(26)에 의해 냉동실(F) 및 냉장실(R)에 적정 비율로 공급되면서 그 내부의 음식물을 냉동/냉장 보관할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료전지 시스템(10)의 개질기(12)와 스택(13)에서 발생되는 반응열은 축열탱크(15)에 모아졌다가 가열공기 유도관로(24a)를 통해 온장실(H)의 후벽측으로 유도되고, 이 더운 공기는 가열공기 유도관로(24a)의 끝단에 구비된 온풍팬(24b)에 의해 온장실(H)의 내부로 불어져 그 온장실(H)에 놓인 따뜻한 음식물을 온장 보관할 수 있게 된다.

이렇게 하여, 발전소에서 송배전된 상용전기를 사용하지 않고도 연료전지 시스템에서 발생되는 전기와 열을 이용하여 음식물을 냉동/냉장 또는 온장 보관할 수 있게 됨에 따라 발전설비 및 송배전 설비 등 상용전기 공급을 위해 투입되던 막대한 비용을 절감함과 아울러 환경 파괴 시설의 신설을 억제 또는 감축시켜 환경 보전에 이바질 할 수도 있다.

본 발명에 의한 연료전지를 이용한 냉온장고는, 연료전지 시스템에서 발생되는 전기는 냉동/냉장 보관을 위하여 냉동사이클 장치를 구동시키는데 활용하는 반면 열은 온장 보관을 위하여 온장실로 유도 공급하도록 구성함으로써, 별도의 상용 전기 공급을 위한 거대한 발전설비 및 송배전 설비 등의 건설을 억제하여 비용절감은 물론 환경보전에도 이바지 할 수 있다.

Claims

삭제
연료물질로부터 수소를 생성시키는 연료개질부 및 그 연료개질부로부터 공급되는 수소를 산소와 전기화학적으로 반응시켜 전기가 발생되도록 하는 스택부로 된 전원공급수단과,

상기 연료개질부와 스택부에 열교환되도록 구비되어 그 연료개질부와 스택부에서 각각의 반응중에 발생되는 열을 모아 저장하는 열저장수단과,

상기 전원공급수단에 의해 냉동사이클장치가 구동되면서 발생되는 냉기가 공급되어 음식물을 냉동/냉장 보관하는 냉장실 및 냉동실을 구비함과 아울러 상기 열저장수단에서 모아진 열이 공급되어 음식물을 온장 보관하는 온장실을 구비하여 이루어진 냉온장고 본체와,

상기 열저장수단에서 가열된 공기를 상기 냉온장고 본체의 온장실로 전달하도록 열저장수단과 온장실이 연통되어 상기열저장수단에서 모인 열이 온장실로 안내되도록 연결되는 가열공기 유도관로와,

상기 가열공기 유도관로의 끝단에 위치하여 상기 온장실의 벽측에 설치되고 상기 가열공기 유도관로를 통해 유도되는 가열공기를 온장실로 불어주는 온풍팬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 냉온장고.