KR100851006B1 - 연료전지를 이용한 무세제 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지를 이용한 무세제 세탁기에 관한 것으로, 본 발명은 고분자 전해질막을 사이에 두고 연료극과 공기극을 적층하고 그 연료극과 공기극에 각각 수소를 함유한 수용액 상태의 수소화붕소(BH₄)와 산소를 함유한 공기를 접촉시켜 전기를 발생하는 연료전지와, 세탁물을 담은 세탁 및 탈수조에 세탁수와 세제를 공급하여 상기한 세탁물을 세탁하는 세탁기본체와, 연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료극에서 반응하는 수소화산소나트륨(NaOH)과 산화붕소나트륨(NaBO₂)을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 공급하는 세제공급부로 구성함으로써, 별도로 세제를 공급하지 않고도 세탁물을 효과적으로 세탁함에 따라 세제에 대한 비용을 절감하고 환경 측면에서도 유효하다고 할 수 있다.

Description

연료전지를 이용한 무세제 세탁기{WASHING MACHINE USING FUEL CELL}

도 1은 본 발명 연료전지를 이용한 무세제 세탁기의 일례를 보인 개략도.

도 2는 본 발명 연료전지를 이용한 무세제 세탁기의 구성을 보인 계통도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 세탁기본체 11 : 케이싱

12 : 구동부 13 : 세탁 및 탈수조

20 : 연료전지 30 : 세제공급부

31 : 세제공급관 32 : 세제공급밸브

본 발명은 연료전지에 생성한 전기에너지를 이용하여 구동하는 세탁기에 관한 것으로, 특히 B화합물(BH₄)을 연료로 하는 연료전지 시스템(BFC; Boron Fuel Cell)에서 연료가 반응하면서 생성하는 반응물을 세제로 활용할 수 있는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 발전소와 송배전소를 거쳐 각 가정으로 공급하는 상용전기를 이용하여 구동모터를 회전시키고, 그 구동모터에 펄세이터나 또는 세탁 및 탈수조를 연결하여 회전을 하면서 세탁물을 뒤섞는 동시에 별도의 급수원을 통해 세탁수를 공급하여 세탁을 실시하는 것이다.

또, 이러한 세탁기는 세탁 효과를 더욱 높일 목적으로 화학 세제를 사용하고 있으며 경우에 따라서는 유연제를 사용하기도 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 세탁기는, 전술한 바와 같이 발전소로부터 송배전된 상용전기를 이용하여야 하므로 이에 필요한 기본적인 설비와 시설을 증설하여야 하는 것은 물론 별도의 세제나 유연제를 공급하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 세탁기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 연료전지를 이용하여 세탁기를 동작시키고 연료가 반응할 때 생기는 반응물을 세제로 활용할 수 있는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 전해질막을 사이에 두고 연료극과 공기극을 적층하고 그 연료극과 공기극에 각각 수소를 함유한 연료와 산소를 함유한 공기를 접촉시켜 전기를 발생하는 연료전지와, 세탁물을 담은 세탁 및 탈수조에 세탁수와 세제를 공급하여 상기한 세탁물을 세탁하는 세탁기본체와, 연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료에서 생성하는 세제 성분의 반응물을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 세제를 대신하여 공급하는 세제공급부로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기를 제공한다.

또, 고분자 전해질막을 사이에 두고 연료극과 공기극을 적층하고 그 연료극과 공기극에 각각 수소를 함유한 수용액 상태의 수소화붕소(BH₄)와 산소를 함유한 공기를 접촉시켜 전기를 발생하는 연료전지와, 세탁물을 담은 세탁 및 탈수조에 세탁수와 세제를 공급하여 상기한 세탁물을 세탁하는 세탁기본체와, 연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료극에서 반응하는 수소화산소나트륨(NaOH)과 산화붕소나트륨(NaBO₂)을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 공급하는 세제공급부로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 연료전지의 연료농도 조절장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 연료전지를 이용한 무세제 세탁기의 일례를 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명 연료전지를 이용한 무세제 세탁기의 구성을 보인 계통도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 세탁기는, 세탁물을 담는 세탁 및 탈수조를 구비하는 세탁기본체(10)와, 세탁기본체(10)의 내부에 설치하여 전기에너지와 함께 연료극(22)에서 세제 성분의 반응물을 발생하는 연료전지(20)와, 세탁기본체(10)의 세탁 및 탈수조(13)와 연료전지(20)의 연료극(22)을 연결하여 상기한 연료극(22)에서 발생하는 세제 성분의 반응물을 세탁 및 탈수조(13)에 공급하는 세제공급부(30)로 구성한다.

세탁기본체(10)는 케이싱(11)과, 케이싱(11)의 내부에 정회전 또는 정,역회전을 할 수 있는 구동부(12)와, 구동부(12)에 결합하고 세탁물을 담아 세탁하는 세탁 및 탈수조(13)를 포함한다.

연료전지(20)는 케이싱(11)의 내부(또는, 외부에 설치할 수도 있다)에 설치하는 것으로, 이 연료전지(20)는 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기에너지를 생성하도록 연료극(22)과 공기극(23)을 구비하는 연료전지스택(25)과, 수소를 포함한 수소화붕소나트륨(NaBH₄)의 농도를 조절하면서 상기한 연료극(22)에 순환 공급하는 연료공급부(26)와, 산소를 포함한 공기를 상기한 공기극(23)에 공급하는 공기공급부(27)와, 연료전지스택(25)에서 생성하는 전기에너지를 세탁기본체(10)의 구동부(12)에 연결하여 공급하는 전기에너지 출력부(28)로 이루어진다.

세제공급부(30)는 연료전지(20)의 연료극(22)과 세탁기본체(10)의 세탁 및 탈수조(13)를 연결하는 세제공급관(31)과, 세제공급관(31)의 중간에 설치하여 세제의 공급을 조절하는 세제공급밸브(32)로 이루어진다.

또, 세제공급관(31)은 연료전지(20)의 연료극(22)에서 발생하는 반응물 중에서 세제로 활용할 수 있는 수소화산소나트륨(NaOH)과 산화붕소나트륨(NaBO₂)을 세제로 활용할 수 없는 수소기체(H₂)를 분리하기 위한 기액분리기(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 21은 전해질막, 24는 분리판, 26a는 연료공급관, 26b는 연료통, 26c는 연료펌프, 27a는 공기공급관, 27b는 공기펌프이다.

상기와 같은 본 발명 연료전지를 이용한 무세제 세탁기의 작용 효과를 갖는다.

즉, 연료극(22)으로는 수소를 포함한 수소화붕소나트륨(NaBH₄)을 공급하는 동시에 공기극(23)으로는 산소를 포함한 공기를 공급하여 전해질막(21)과 반응하면서 이온을 형성한다. 이온은 전기화학반응을 일으켜 물을 형성하는 과정에서 연료극(22)에서 전자가 생성하여 공기극(23)으로 이동하면서 전기를 발생시킨다. 이 전기는 세탁기본체(10)의 구동부(12)로 전달되어 펄세이터 또는 세탁 및 탈수조(13)를 회전시켜 세탁을 실시한다.

이와 동시에 연료극(22)에서는 연료가 전해질막(21)과 반응하면서 세제 성분을 가지는 반응물(예컨데, 세제인 NaOH와 유연제인 NaBO₂)을 생성하고 이 반응물은 세제공급밸브(32)와 세제공급관(31)을 통과하여 세탁수와 함께 세탁 및 탈수조(13)로 공급된다.

이를 보다 상세히 살펴 보면, 연료극(22)측에서는 전기화학적 산화반응인

BH₄ ^- + 8OH^- → BO₂ ^- + 6H₂O + 8e^-이 발생하여 전해질막(21)에서는 산화/환원 반응에 의해 생긴 이온을 전달하고,

공기극(23)에서는 공급한 공기(산소)의 전기화학적 환원반응인

2O₂ + 4H₂O + 8e^- → 8OH^- 이 발생한다.

이러한 반응을 지속하는 과정 중에 연료극(22)측에서는 상기한 화학식에서와 같이 수소화산소(실제로는, NaOH)와 산화붕소(실제로는, NaBO₂)가 함께 생성하고 이러한 세제 성분의 반응물은 상기한 바와 같이 연료극(22)과 세탁 및 탈수조(13)를 연결하는 세제공급관(31)을 통해 세탁 및 탈수조(13)로 공급되는 것이다.

한편, 연료에서는 상기한 세제 성분 외에도 물도 함께 생성하는데 이 물을 세탁수로 활용할 수 있어 수소화산소나트륨과 산화붕소나트륨을 물과 함께 세탁 및 탈수조로 공급할 수도 있다.

이렇게 연료전지에서 생성하는 전기에너지를 이용하여 세탁기를 구동시킴과 아울러 연료전지에 사용되는 연료에서 세제 성분의 반응물을 분리하여 세제로 활용함에 따라 하여 별도로 세제를 공급하지 않고도 세탁물을 효과적으로 세탁할 수 있다.

본 발명에 의한 연료전지를 이용한 무세제 세탁기는, 연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료에서 생성하는 세제 성분의 반응물을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 세제를 대신하여 공급하는 세제공급부로 구성함으로써, 별도로 세제를 공급하지 않고도 세탁물을 효과적으로 세탁함에 따라 세제에 대한 비용을 절감하고 환경 측면에서도 유효하다고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시례로서만 국한되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (5)

1. 전해질막을 사이에 두고 연료극과 공기극을 적층하고 그 연료극과 공기극에 각각 수소를 함유한 연료와 산소를 함유한 공기를 접촉시켜 전기를 발생하는 연료전지와,

   세탁물을 담은 세탁 및 탈수조에 세탁수와 세제를 공급하여 상기한 세탁물을 세탁하는 세탁기본체와,

   연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료에서 생성하는 세제 성분의 반응물을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 세제를 대신하여 공급하는 세제공급부로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기.
2. 제1항에 있어서,

   세탁기본체의 구동부는 연료전지의 전기에너지 출력부에 연결하여 연료전지에서 발생하는 전기에너지로 세탁기본체를 구동하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   연료전지는 세탁기본체의 내부에 설치하는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기.
4. 고분자 전해질막을 사이에 두고 연료극과 공기극을 적층하고 그 연료극과 공기극에 각각 수소를 함유한 수용액 상태의 수소화붕소(BH₄)와 산소를 함유한 공기를 접촉시켜 전기를 발생하는 연료전지와,

   세탁물을 담은 세탁 및 탈수조에 세탁수와 세제를 공급하여 상기한 세탁물을 세탁하는 세탁기본체와,

   연료전지의 연료극과 세탁기본체의 세탁 및 탈수조 사이를 연결하여 연료전지의 반응중에 연료극에서 반응하는 수소화산소나트륨(NaOH)과 산화붕소나트륨(NaBO₂)을 상기한 세탁기본체의 세탁 및 탈수조로 공급하는 세제공급부로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기.
5. 제4항에 있어서,

   세제공급부는 수용액 상태의 반응물과 기체 상태의 반응물을 분리하는 기액분리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 무세제 세탁기.

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