KR20020056171A - 연료전지를 이용한 조리기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지를 이용한 조리기기에 관한 것으로, 본 발명은 전해질을 사이에 두고 한 쌍의 전극을 배치함과 아울러 그 중 한 쪽 전극에는 수소 또는 수소를 함유하는 연료물질을 접촉시키는 반면 다른 한 쪽 전극에는 산소를 함유하는 산화물질을 접촉시켜 이온화된 연료물질과 산화물질의 전기화학적 반응시 발생되는 폐열을 저장하는 축열수단과, 상기 축열수단에 결합되어 상기한 폐열을 조리기기 본체로 전달하고 그 폐열로 조리를 실시할 수 있도록 하는 전열조리수단으로 구성함으로써, 별도의 상용전기를 사용하지 않고도 조리기기를 구동시킬 수 있게 됨에 따라 상용전기의 공급을 위한 설비투자 및 이에 따른 환경파괴를 미연에 방지할 수 있고, 연료전지 시스템의 구동시 발생되는 폐열(廢熱)을 재활용함에 따라 에너지 이용율이 향상된다.

Description

연료전지를 이용한 조리기기{FUEL CELL COOKING UTENSIL}

본 발명은 연료전지를 이용한 조리기기에 관한 것으로, 특히 연료전지에서 발생되는 전기와 열을 이용할 수 있는 연료전지를 이용한 조리기기에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 이용하는 조리기기는 발전소로부터 송배전된 상용전기를 이용하여 구동되는 것으로, 이러한 조리기기는 발전소에서 송배전된 상용전기에 의해 마그네트론이 구동되고, 이 마그네트론에서 발생되는 전자파가 조리실로 방사되어 그 조리실내에 마련된 음식물을 때리면서 조리를 하는 것이었다.

상기와 같은 종래의 조리기기는 전술한 바와 같이 발전소로부터 송배전된 상용전기를 이용하여야 하므로 이에 필요한 발전설비는 물론 송배전 설비 등 조리기기를 구동시키는데 필요한 기본적인 설비투자가 과다하게 소요되고 환경 파괴 시설이 증축되어야 하는 문제점이 있었다.

반면, 연료가스를 이용하는 조리기기는 개별 연료통 또는 대단위 연료공급라인을 통해 공급되는 연료가스를 연소시켜 이때 발생되는 연소열로 음식물을 익히거나 데우는 것이었으나, 이는 단순히 조리행위만을 고려한 것으로 실질적으로는 조리를 위한 조명장치 또는 환기장치 등 그 부대설비들이 모두 전술한 상용전기를 사용하게 되므로 역시 상기한 문제점이 고스란히 잔존하게 되는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 조리기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한것으로, 조리기기를 구동시키거나 이에 필요한 부대설비를 구동시키는데 필요한 설비투자 및 환경 파괴 시설을 획기적으로 줄일 수 있는 연료전지를 이용한 조리기기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기의 개념을 보인 개략도.

도 2는 본 발명 연료전지 시스템을 보인 개략도.

도 3은 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기의 일례를 개략적으로 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기에서 스팀발생기를 보인 개략도.

도 5는 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기의 변형예를 개략적으로 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 연료탱크 12 : 개질기

13 : 스택 14 : 전력변환기

15 : 축열탱크 16 : 스팀발생기

20 : 조리기기 본체 21 : 조리실

22 : 전장실 22A,22B : 제1,제2 전장부

31 : 조리부 32 : 외부단자

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전해질을 사이에 두고 한 쌍의 전극을 배치함과 아울러 그 중 한 쪽 전극에는 수소 또는 수소를 함유하는 연료물질을 접촉시키는 반면 다른 한 쪽 전극에는 산소를 함유하는 산화물질을 접촉시켜 이온화된 연료물질과 산화물질의 전기화학적 반응시 발생되는 폐열을 저장하는 축열수단과,

상기 축열수단에 결합되어 상기한 폐열을 조리기기 본체로 전달하고 그 폐열로 조리를 실시할 수 있도록 하는 전열조리수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 조리기기가 제공된다.

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

도 1은 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기의 개념을 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명 연료전지 시스템을 보인 개략도이며, 도 3은 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기의 일례를 개략적으로 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기에서 스팀발생기를 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 조리기기는, 통상적인 연료전지 시스템(10)과, 상기 연료전지 시스템(10)에 연결되어 그 연료전지시스템(10)으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 조리를 실시하는 조리기기 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 이루어진다.

상기 조리기기 본체(20)는 조리를 실시하는 조리실(21)과, 상기 조리실(21)로 스팀 또는 전자파를 공급하도록 연료전지 시스템(10)이 장착되는 전장실(22)로 크게 이루어진다.

상기 전장실(22)은 연료전지 시스템(10)의 개질기(12) 및 스택(13)에 연결되어 그 개질기(12) 및 스택(13)으로부터 전달되는 열을 이용하여 음식물을 조리하도록 하는 제1 전장부(22A)와, 상기 연료전지 시스템(10)의 스택에 연결되어 전기를 인가받아 전자파를 발생시키면서 음식물을 조리하도록 전자파 발생기(M)를 구비하는 제2 전장부(22B)로 이루어진다.

상기 제1 전장부(22A)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 개질기(12) 및 스택(13)으로부터 연장되는 전열관(미부호)의 끝단에 스팀을 발생시키는 상기한 스팀발생기(16)가 장착되어 이루어진다. 상기 스팀발생기(16)는 스팀용기(16a)의 내부에 물이 채워진 상태로 배치되어 개질기(12) 및 스택(13) 또는 축열탱크(15)로부터 전달받는 열에 의해 스팀용기(16a)내의 물이 증발되면서 스팀이 발생되고 이 스팀은 별도의 송출수단(미도시) 등에 의해 조리기기 몸체(20)의 조리실(21)로 공급된다.

상기 제2 전장부(22B)는 연료전지 시스템(10)의 전력변환기(14)에 전기적으로 연결되는 고압발생기 및 이와 연결되어 전자파를 발생시키는 마그네트론 및 여기서 발생된 전자파를 조리실로 유도하는 도파관 등으로 된 전자파 발생부(M)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의한 연료전지를 이용한 조리기기는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.

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 조리기기의 열원으로 이용된다.

이때, 상기 축열탱크(15)에 저장되는 열은 그 축열탱크(15)의 끝단에 구비된 스팀발생기(16)로 전달되어 내부의 물을 증발시키면서 스팀이 발생되고, 이 스팀은 별도의 송출수단에 의해 조리기기 본체(20)의 조리실(21)로 공급되어 그 조리실(21) 내부에 놓인 음식물을 찌거나 해동시키는데 사용된다.

또, 이와 함께 연료전지 시스템(10)을 통해 만들어진 전기는 전자파 발생부(M)에 인가되어 그 전자파 발생부(M)에서 전자파가 발생되면서 일반적인 전자레인지와 마찬가지로 조리기기 본체(20)의 조리실(21)로 공급되어 그 조리실(21) 내부에 놓인 음식물을 조리하게 되는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명 연료전지를 이용한 조리기기가 연료열을 이용하여 음식물을 조리하는 휴대용 버너(30)에 적용된 예를 보인 것으로, 이는 개질기(12) 및 스택(13)에서 발생되는 열을 조리부(31)쪽으로 그대로 전달하여 그 조립부(31)에 올려지는 음식물을 조리하는 반면, 상기 스택(13)을 통해 발생되는 전기는 외부단자(32)를 통해 조명장치 등 다른 전기제품을 작동시키는데 활용할 수 있게 된다.

이렇게 하여, 조리기기를 구동시키는데 필요한 전기를 연료전지를 이용하여각 가정마다 개별적으로 얻을 수 있게 됨과 아울러 전기를 얻는 중에 발생되는 폐열을 재활용하여 음식물을 조리할 수 있게 됨에 따라 거대한 발전시설이나 송배전시설 등의 추가적인 신설을 줄이거나 억제할 수 있고, 이를 통해 설비건설에 투여되는 비용의 절감은 물론 이로 인한 환경의 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 휴대용 조리기기와 같이 연소열을 이용하여 음식물을 조리하는 조리기기의 경우에는 연료전지 시스템을 통해 발생되는 열로 음식물을 조리하는 한편 이 과정에서 발생되는 전기로 다른 전기제품을 작동시켜 결국 상용전기를 위한 발전설비 등의 증축을 억제할 수 있다.

본 발명에 의한 연료전지를 이용한 조리기기는, 연료전지 시스템에서 발생되는 열을 이용하여 음식물을 조리함과 아울러 이와 함께 발생되는 전기를 이용하여 전자파를 발생시키거나 또는 다른 전기제품을 구동시키도록 구성함으로써, 별도의 상용전기를 사용하지 않고도 조리기기를 구동시킬 수 있게 됨에 따라 상용전기의 공급을 위한 설비투자 및 이에 따른 환경파괴를 미연에 방지할 수 있고, 연료전지 시스템의 구동시 발생되는 폐열(廢熱)을 재활용함에 따라 에너지 이용율이 향상된다.

Claims (4)

1. 전해질을 사이에 두고 한 쌍의 전극을 배치함과 아울러 그 중 한 쪽 전극에는 수소 또는 수소를 함유하는 연료물질을 접촉시키는 반면 다른 한 쪽 전극에는 산소를 함유하는 산화물질을 접촉시켜 이온화된 연료물질과 산화물질의 전기화학적 반응시 발생되는 폐열을 저장하는 축열수단과,

   상기 축열수단에 결합되어 상기한 폐열을 조리기기 본체로 전달하고 그 폐열로 조리를 실시할 수 있도록 하는 전열조리수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 조리기기.
2. 제1항에 있어서, 상기 연료물질과 산화물질의 전기화학적 반응시 발생되는 전기를 이용하여 전자파를 발생시키는 전자파 발생부가 부가되는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 조리기기.
3. 제1항에 있어서, 상기 전열조리수단은 축열수단으로부터 전달되는 폐열을 이용하여 스팀(steam)을 발생시키고 이 스팀을 이용하여 음식물을 찌거나 해동하는 등의 조리를 실시하도록 스팀발생기를 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 조리기기.
4. 제1항에 있어서, 상기 축열수단은 한 쪽 전극에 공급될 수소를 연료물질로부터 분리 생성시키는 개질 과정에서의 폐열도 함께 저장되도록 그 축열수단이 개질반응기와 전열매체로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지를 이용한 조리기기.