KR20120016547A - 연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 저장공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택의 작동에 필요한 기체를 저장하는 가스 탱크; 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각팬; 상기 케이스 내에 구비되어 상기 저장공간을 냉각시키는 열전냉각수단; 상기 연료전지 스택에 의해 충전되며, 상기 열전냉각수단에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 연료전지 스택 및 상기 열전냉각수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 휴대용 냉장고가 제공된다.

Description

연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법{PORTABLE REFRIGERATOR WITH FUEL CELL SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에너지원으로서 연료전지를 사용하는 휴대용 냉장고에 관한 것이다.

휴대용 냉장고는 일반적인 가정용 또는 상업용 냉장고에 비해서 작은 부피를 가지며 운반이 용이하게 구성되어 있어, 레저용 또는 의료용 냉장고로서 사용되고 있다.

이러한 휴대용 냉장고는 그 냉각방식에 따라서 분류할 수 있는데, 종래의 증기압축식 냉각 사이클을 이용하는 방식과 열전소자를 이용하는 방식으로 구분할 수 있다. 증기압축식 냉각 사이클을 이용하는 방식은 에너지 효율이 높은 장점이 있으나 그 구조가 복잡하고 부피가 상대적으로 큰 단점이 있다. 따라서, 휴대용 냉장고로는 상기 열전소자를 이용하는 방식이 상대적으로 널리 사용된다.

열전소자를 이용하는 방식에서는 서로 다른 두 도체 간에 전기가 흐를 때 접점에서 흡열과 발열이 동시에 일어나는 펠티어 효과를 이용하여 흡열 현상을 냉각에 적용하게 되며, 이는 상기 증기압축식 냉각 사이클에 비해서 에너지 효율의 면에서는 부족하지만, 별다른 기구적 구성이 불필요하므로 구조가 간단하고 소형화가 용이하며 냉방용량의 정밀제어가 가능한 장점을 가지고 있다.

또한, 냉각 시스템을 적용하는데 있어 중력 방향의 영향을 받지 않으며 냉매를 사용하지 않아 친환경적 특성을 갖는 장점도 있어, 특히 의료용으로 적합한 특징을 갖는다.

이러한 열전소자를 이용한 휴대용 냉장고를 동작시키기 위해서는 전력공급원이 필요하며, 휴대용 냉장고에서는 배터리를 전력공급원으로서 사용하게 된다. 그러나, 열전소자의 동작에 필요한 전력이 비교적 커서 충분한 정도의 전력을 공급하기 위해서는 대용량의 배터리가 필요하지만 이로 인해 전체 시스템의 부피가 커져서 휴대성을 해치게 되며, 배터리 전원이 모두 소모된 경우 이를 충전하는데 상당 시간이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 충분한 전력을 공급하면서도 휴대성을 해치지 않는 휴대용 냉장고를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 휴대용 냉장고의 운전방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 저장공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택의 작동에 필요한 기체를 저장하는 가스 탱크; 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각팬; 상기 케이스 내에 구비되어 상기 저장공간을 냉각시키는 열전냉각수단; 상기 연료전지 스택에 의해 충전되며, 상기 열전냉각수단에 전력을 공급하는 배터리; 및 상기 연료전지 스택 및 상기 열전냉각수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 휴대용 냉장고가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 휴대용 냉장고의 전력공급원으로서 연료전지를 사용하고 있으며, 케이스 내부를 두 개의 공간으로 구획하여 한쪽에는 저장공간을 두고, 다른 한쪽에는 저장공간을 냉각하는데 소요되는 냉각수단 및 연료전지의 구동에 필요한 각종 구성요소들을 배치하여 컴팩트하면서도 휴대가 용이한 구조를 갖는 휴대용 냉장고를 제공하고 있다.

여기서, 연료전지는 일반적으로 전해질 및 사용 연료의 종류에 따라, PAFC (Phosphoric Acid FC), MCFC (Molten Carbonate FC), SOFC (Solid Oxide FC), DMFC (Direct Methanol FC) 그리고 PEMFC(Proton Exchange Membrane FC)로 구분할 수 있으며, 본 발명에서는 PEMFC 형태의 연료전지를 동력원으로서 사용하고 있다.

PEMFC는 연료로서 Anode측의 수소와 Cathode측의 산소를 촉매 반응시켜 전자의 흐름에 의해 전기를 생성시키고, 수소와 산소의 화학 반응으로 물과 열을 생성시키는 원리로 동작된다. 이러한 PEMFC는 스택 자체의 높은 출력 밀도 및 100℃ 이하의 낮은 작동 온도와 시스템 구성시 설치 장소의 제약이 적고, 시스템 구성의 단순화에 따른 소형화가 가능한 특징을 갖고 있다. 또한 시스템 구동 시 높은 내구성, 짧은 시동 시간, 상온 및 대기압에서의 동작, 빠른 응답 속도 등의 장점으로 휴대용, 주거용 그리고 운송용으로의 적용에 적합한 연료전지 시스템이다. 특히 에너지 변환과 저장 기능의 독립화에 따른 시스템 구성의 유연함, 높은 내구성에 따른 긴 수명, 그리고 상대적으로 낮은 출력 단가 등의 특징을 갖는 PEMFC는 본 발명의 휴대용 냉장고의 동력원으로서 적합하다.

한편, 상기 스택은 작동 중에 생성되는 열은 상기 냉각팬에 의해 해소되는데, 냉각팬에 의해 스택을 통과한 공기는 열전달로 인해서 승온된 상태로 스택으로부터 배출된다. 이렇게 배출된 공기를 상기 가스 탱크로 송풍시킬 수 있다. 여기서, 가스 탱크에는 수소가 저장될 수 있다. 이렇게 가스 탱크로 송풍된 공기는 상기 가스 탱크를 가열하여 내부에 저장된 수소가 적절하게 배출될 수 있도록 한다.

이를 위해서, 상기 가스 탱크의 하부에 상기 연료전지 스택을 배치하고, 상기 가스 탱크와 상기 연료전지 스택의 사이에 배치되는 가스 탱크 고정판에 복수 개의 관통홀을 형성하여 상기 관통홀을 통해서 승온된 공기가 가스 탱크로 전달되도록 할 수 있다.

한편, 상기 열전냉각수단은 상기 배터리에 충전된 전력을 이용하여 동작하는 것이지만, 배터리의 전압이 충분치 않은 경우에는 상기 연료전지 스택으로부터 직접 전력을 공급받도록 할 수도 있다. 이를 위해서, 상기 연료전지 스택 및 상기 배터리가 선택적으로 상기 열전냉각수단에 전력을 공급할 수 있도록 상기 제어부에 의해 제어되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 열전냉각수단은 저온측이 상기 저장공간을 향하도록 배치되는 열전소자; 상기 열전소자의 고온측에 연결되는 방열수단; 및 상기 방열수단에 구비되는 팬;을 구비할 수 있으며, 상기 방열수단을 냉각하기 위한 팬에 의해 승온된 공기도 상기 가스 탱크 측으로 송풍되도록 할 수 있다.

한편, 상기 저장공간의 저면에는 응축수를 포집하기 위한 유로가 형성되고, 상기 유로에 포집된 응축수가 저장되는 응축수 저장조를 구비하도록 할 수도 있다. 냉장고의 작동 중에 저장공간 내에 생성되는 응축수는 저장공간의 바닥면에 고이게 되는데, 이러한 응축수를 포집하는 유로를 형성하여 응축수가 한 곳으로 모이도록 하고, 이를 응축수 저장조로 이동시키도록 할 수 있다. 이를 통해, 저장공간 내에 응축수가 고이는 것을 최소화할 수 있다.

이때, 상기 응축수 저장조에 저장된 응축수는 상기 스택으로 공급될 수 있으며, 이를 위해 수분 공급수단을 추가적으로 포함할 수 있다.

상기 수분 공급수단은 상기 스택의 일측면을 덮으며, 일단부가 상기 응축수 저장조 내부로 연장되는 부직포를 포함하며, 상기 냉각팬에 의해 유입되는 공기가 상기 부직포를 통과하여 스택으로 송풍되도록 할 수 있다. 이렇게 냉각팬에 의해서 공기가 부직포를 통과하면 부직포에 스며들었던 수분이 증발하면서 스택으로 공급되게 된다. 이렇게 공급된 수분은 스택의 작동에 유리한 조건을 형성하는데 도움이 된다.

한편, 상기 응축수 저장조는 상기 저장공간의 저면보다 낮게 위치할 수 있다.

또한, 상기 저장공간에 포집된 응축수를 상기 응축수 저장조로 이송시키는 펌프를 추가적으로 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택으로부터 생성된 전력을 저장하는 배터리 및 상기 배터리 또는 상기 연료전지 스택으로부터 전력을 공급받아 작동되는 열전냉각수단을 포함하는 휴대용 냉장고의 운전방법으로서, 배터리의 출력전압을 확인하는 단계; 확인된 출력전압이 소정 수준 이하인 경우에 상기 연료전지 스택을 가동하여 배터리를 충전하는 단계; 및 배터리를 충전하는 과정에서 열전냉각수단이 작동되어야 하는 경우에 상기 연료전지 스택으로부터 상기 열전냉각수단으로 직접 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 휴대용 냉장고의 운전방법이 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 배터리의 출력전압이 충분치 않은 상태에서 열전냉각수단을 작동시켜야 하는 경우에 배터리의 충전과 열전냉각수단으로의 전력공급이 각각 상기 연료전지스택으로부터 직접 공급될 수 있으므로, 항상 냉각을 제공할 수 있으므로 휴대용 냉장고의 사용편의성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 냉장고의 전력공급원으로서 연료전지를 사용하므로 보다 컴팩트하고 휴대에 용이한 휴대용 냉장고를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 냉장고의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 손잡이가 상승된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에서 제1 및 제2 덮개가 열린 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3 중 선 A-A'에 따른 단면을 도시한 종단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에서 저장공간의 바닥면을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 실시예의 각 구성요소를 개략적으로 도시한 계통도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 휴대용 냉장고의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 손잡이가 상승된 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 실시예에서 제1 및 제2 덮개가 열린 상태를 도시한 사시도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 실시예(100)는 상부에 각각 냉장실을 덮는 제1 덮개(102) 및 후술할 연료전지 스택 등이 구비되는 기계실을 덮는 제2 덮개(104)가 개폐가능하게 장착된다.

그리고, 양측면에는 손잡이(106)가 슬라이드 가능하게 설치되어 운반을 용이하게 하는데, 상기 손잡이(106)는 도 2에 도시된 바와 같이 상향으로 슬라이드 시킨 후 사용하도록 되어있고, 미사용시에는 하향으로 슬라이드 시켜서 도 1에 도시된 바와 같이 수납된 상태에 있도록 할 수 있다.

그리고, 상기 기계실 측과 인접한 측면에는 복수 개의 슬릿(108)이 형성되어 외부 공기가 상기 기계실의 내측으로 용이하게 유입될 수 있도록 한다. 경우에 따라서, 상기 슬릿(108)은 상기 실시예(100)의 정면에 구비될 수도 있고, 후면에 구비될 수도 있다. 그리고, 상기 실시예(100)의 전면에는 LCD(110)가 구비되어 상기 실시예의 작동 상태를 사용자에게 알릴 수 있도록 구성된다.

도 3을 참조하면, 상기 제1 덮개(102)에 의해 개폐되는 냉장실은 격벽(116)에 의해 제1 및 제2 공간(112, 114)으로 구획된다. 물론, 반드시 두 개로 구획될 필요는 없고 그 개수는 임의로 설정할 수 있다. 또한, 상기 격벽(116)도 도시된 바와 같이 고정된 것이 아니라 슬라이드 이동되면서 각각의 공간의 면적을 가변할 수 있도록 할 수도 있다.

상기 제2 덮개(104)에 의해 개폐되는 기계실의 상부에는 연료전지 스택의 동작에 필요한 수소를 저장하는 두 개의 캐니스터(120, 122)가 설치되어 있다. 이들 캐니스터(120, 122)에는 수소가 충전되어 있고, 이들은 캐니스터 고정판(124)에 의해 안정적으로 기계실의 상측에 고정되어 있다. 그리고, 각각의 캐니스터(120, 122)의 토출구에는 솔레노이드 밸브(126, 128)가 설치되어 기체의 공급을 제어할 수 있도록 하고 있다.

도 4는 상기 실시예의 내부구조를 도시한 단면도이고, 도 5는 상기 저장공간의 바닥면을 도시한 평면도로서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 공간(112, 114)의 저면에는 응축수 유로(112a, 114a)가 형성되어 있다. 상기 응축수 유로(112a, 114a)는 도시된 바와 같이 사행(蛇行)하는 형태를 가지고 있으며 도 5에서 a에서 b로 갈수록 그 높이가 점차적으로 낮아지도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 각각의 저장공간에 생성되는 응축수는 중력에 의해 상기 응축수 유로 내부로 포집된 후 최종적으로 b 위치에 모여있게 된다.

이때, 상기 응축수 유로의 형태는 반드시 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며, 포집된 응축수가 한 곳으로 모이도록 하는 임의의 형태를 가질 수 있다. 가령, 상기 응축수 유로는 격자 형태를 가질 수도 있다.

다시 도 4로 돌아가서, 상기 기계실은 상부 플레이트(107)와 하부 플레이트(109)에 의해 3개의 공간으로 구획되는데, 상술한 바와 같이 b 부분에 모여진 응축수는 이송관(114b)을 따라서 상기 공간의 외부로 이동한 후 상기 기계실의 최하부에 설치되는 응축수 저장조(130)의 내부에 저장된다. 상기 응축수 저장조(130)는 상기 각각의 저장공간의 바닥면 보다 낮게 설치되어 별도의 펌프를 설치하지 않더라도 포집된 응축수가 응축수 저장조 내부로 유입될 수 있도록 한다. 물론, 별도의 펌프를 설치하는 예도 고려할 수 있다.

한편, 상기 응축수 저장조(130)에는 상하로 연장되는 부직포(132)의 하측 단부가 잠기게 된다. 상기 부직포(132)는 상기 실시예의 일측면에 설치되며, 상기 슬릿(108)을 내측면에서 덮도록 설치된다. 따라서, 응축수 저장조(130)에 저장된 응축수는 상기 부직포(132)에 흡수되게 된다.

상기 캐니스터 고정판(124)은 상부 플레이트(107)에 고정되는데, 상기 상부 플레이트(107)에는 복수 개의 관통홀(107a)이 천공되어 있다. 그리고, 상기 하부 플레이트(109)에도 복수 개의 관통홀(109a)이 천공되며, 연료전지 스택(140)이 상기 하부 플레이트(109)의 상측에 장착되어 있다.

상기 연료전지 스택(140)은 상기 캐니스터에 저장된 수소 및 상기 스택과 인접하여 배치된 냉각팬을 통해서 산소를 공급받아서 전력을 생산하는 것으로서, 상술한 바와 같이 작동 중에 생성되는 열을 해소하기 위한 냉각팬(142)이 스택(140)의 일측면에 구비된다. 이때, 상기 냉각팬(142)에 의해 유입되는 공기는 상기 부직포(132)를 통과하여 유입되므로, 부직포(132)에 스며들어 있던 응축수가 상기 공기의 흐름에 의해 증발되어 스택으로 공급되게 된다. 아울러, 상기 스택(140)을 통과한 후 토출되는 공기는 스택(140)이 지니고 있던 열에 의해서 승온된 상태가 되는데, 이렇게 승온된 상태는 상기 관통홀(107a)을 통해서 상기 캐니스터(120, 122)로 공급된다.

따라서, 상기 캐니스터(120, 122)는 상대적으로 고온인 공기에 의해서 가열되고, 이로 인해서 내부에 저장된 수소가 연료전지 스택(140)의 작동에 적합한 상태가 된다. 아울러, 상기 실시예(100) 외부로 토출되는 공기도 상기 캐니스터에 열을 어느 정도 전달한 후에 배출되므로, 장기간 사용시에 토출 공기로 인해서 실내의 온도가 상승하는 것도 최소화할 수 있게 된다.

한편, 상기 저장공간의 일측에는 열전냉각수단(150)이 설치된다. 구체적으로, 상기 열전냉각수단(150)은 저온측이 상기 저장공간을 향하도록 배치되는 열전소자(151)를 포함하며, 상기 열전소자(151)의 저온측에는 표면에 다수의 방열핀이 구비된 저온측 히트싱크(152)가 부착되어 있다. 도 4에서 상기 저온측 히트싱크(152)는 자연대류에 의해서 저장공간을 냉각하도록 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 팬을 추가적으로 장착하여 상기 팬에 의해 저장공간 내의 공기가 상기 히트싱크(152)와 열교환하도록 하는 예도 고려할 수 있다.

그리고, 상기 열전소자(151)의 고온측에도 히트싱크(153)가 구비되어 있으며, 상기 히트싱크(153)는 히트 파이프(154)에 의해서 상기 기계실의 하부에 구비되는 방열판(156)과 열적으로 연결된다. 상기 방열판(156)에는 냉각팬(157)이 구비되어 있어, 상기 열전소자(151)의 고온측에 생성되는 열이 상기 히트싱크(153), 히트 파이프(154) 및 방열판(156)으로 전달된 후 냉각팬(157)에 의해 실내 공기로 전달되게 된다.

이 과정에서 토출되는 고온의 공기는 상기 하부 플레이트(109)에 형성되는 관통홀(109a) 및 상부 플레이트(107)에 형성되는 관통홀(107a)을 순차적으로 통과하여 상기 캐니스터를 가열하게 된다.

이제 도 6을 참조하여, 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.

도 6은 상기 실시예의 구성을 개략적으로 도시한 계통도로서, 도 6을 참조하면, 상기 두 개의 캐니스터(120, 122)에 저장된 수소는 상기 솔레노이드 밸브(126, 128)의 개폐에 따라서 상기 스택(140)으로 공급되는데, 상기 솔레노이드 밸브는 제어부(160)에 의해서 상기 스택(140)이 작동되는 경우에만 수소가 상기 스택(140)에 공급될 수 있도록 제어된다.

여기서, 수소를 공급하는 방식으로는 개질된 수소를 직접 공급하는 방식과 시스템 내부에 개질기를 포함시켜 탄화수소계 원료를 개질하여 수소를 공급하는 방식으로 나눌 수 있다. 개질기를 사용하는 방법은 현재 에너지원으로 사용되고 있는 여러 탄화수소계 연료를 직접 사용할 수 있다는 큰 장점이 있지만 전체 시스템에 개질기를 포함시켜야 하는 문제가 있어, 도시된 바와 같이 캐니스터에 수소를 저장하여 이를 스택에 직접 공급하게 된다.

이렇게 캐니스터로부터 공급된 수소와 상기 팬에 의해 공급되는 산소는 스택을 거쳐 반응 후 외기로 배출되지 않고 데드 엔드(dead end) 방식으로 운전된다. 그리고, 상기 스택(140)의 후단에 퍼징 밸브(144)를 장착하여 일정 주기로 상기 퍼징 밸브(144)를 작동시켜서 스택 내부에 존재하는 물이나 잔여 불순물 등을 제거하게 된다. 여기서, 상기 퍼징 밸브는 10초 주기로 약 0.5초간 작동된다.

한편, 캐니스터로부터 배출된 수소는 직접적으로 스택에 공급하기에는 상대적으로 불안정하며 고압이기 때문에 스택(140)이 요구하는 적정 압력으로 균일하게 감압시킬 필요가 있고, 이를 위해서 레귤레이터(129)가 상기 솔레노이드 밸브와 스택의 사이에 위치한다.

그리고, 상기 열전냉각수단(150)은 기본적으로는 배터리(147)에서 공급되는 전력에 의해 작동된다. 상기 배터리(147)는 상기 연료전지 스택(140)에 의해서 생성된 전력에 의해 충전되게 되며, 상기 제어부에 의해서 주기적으로 출력 전압이 체크된다. 만일, 배터리 전압이 특정 전압 이하로 하강되면, 상기 배터리의 충전을 위해서 상기 스택(140)이 운전되고, 일정 전압 이상으로 배터리 전압이 상승하면 스택의 운전을 정지함으로써 배터리의 전압이 소정 범위를 유지할 수 있도록 제어된다.

아울러, 상기 스택(140)과 상기 배터리(147)의 사이에는 DC-DC 컨버터(145)가 구비되어 있고, 상기 DC-DC 컨버터(145)의 전압을 상기 제어부(160)가 실시간으로 확인하도록 하여, 스택(140)으로부터의 출력전압을 확인하게 된다. 만일, 상기 캐니스터에 잔류하는 수소가 부족한 경우에는 상기 DC-DC 컨버터(145)의 전압이 하강하게 되므로 상기 제어부는 이러한 전압 강하를 감지하게 되면, 상기 LCD(110)를 통해서 사용자로 하여금 캐니스터 교체시기를 알 수 있도록 한다.

배터리의 충전 상태와 부하 조건에 따른 스택의 운전 상황에 대해서 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한다. 상기 도 7a 내지 도 7d에서 실선은 양자가 전기적으로 연결된 상태를 의미하고, 점선은 차단된 상태를 의미한다.

상기 실시예를 운전하게 되면, 상술한 바와 같이 상기 제어부에 의해 상기 배터리 전압을 실시간으로 확인하게 된다. 감지결과, 배터리 전압이 일정 전압 이하이면, 상기 제어부는 도 7a와 같이 스택을 구동시켜 배터리를 충전시키게 된다. 이 때 도 7a의 상태는 열전냉각수단으로부터도 부하가 걸리는 상태, 즉 열전소자에도 냉각 전력이 공급되어야 하는 상태로서, 스택으로부터 발생되는 전기는 배터리 뿐 아니라 상기 DC-DC 컨버터(145) 및 다이오드(146)를 거쳐 바로 열전냉각수단으로도 공급된다.

이 후 냉각 전력이 더 이상 필요하지 않으면 시스템 상태는 도 7b로 전환되고, 이 상태에서는 열전냉각수단으로는 전력이 공급되지 않고 스택으로부터 생성된 전기는 모두 배터리를 충전하는데 사용되게 된다. 도 7c와 도 7d는 모두 스택이 구동하지 않는 상태이다. 즉, 도 7c는 배터리와 열전냉각수단에서 모두 부하가 걸리지 않는 상태이며, 도 7d는 열전냉각수단에만 부하가 걸리는 상태이다. 즉, 배터리의 용량이 충분한 상황에서는 스택을 구동시켜 전력을 충당하지 않고 배터리의 전력만으로 열전냉각수단을 구동시킨다.

상기 상태가 지속되어 배터리의 전력량이 감소하여 배터리 전압이 일정 값 이하로 하강하게 되면, 다시 도 7a로 전환된다.

Claims (13)

1. 저장공간을 구비하는 케이스;
   상기 케이스 내부에 구비되는 연료전지 스택;
   상기 연료전지 스택의 작동에 필요한 기체를 저장하는 가스 탱크;
   상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각팬;
   상기 케이스 내에 구비되어 상기 저장공간을 냉각시키는 열전냉각수단;
   상기 연료전지 스택에 의해 충전되며, 상기 열전냉각수단에 전력을 공급하는 배터리; 및
   상기 연료전지 스택 및 상기 열전냉각수단의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 휴대용 냉장고.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연료전지 스택을 통과한 공기가 상기 가스 탱크로 송풍되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가스 탱크의 하부에 상기 연료전지 스택이 위치하고, 상기 가스 탱크와 상기 연료전지 스택의 사이에 배치되는 가스 탱크 고정판에 복수 개의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
4. 제1항에 있어서,
   상기 열전냉각수단은 상기 배터리 및 상기 연료전지 스택으로부터 선택적으로 전력을 공급받도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 배터리의 전압이 소정 수준 이하인 경우에 상기 연료전지 스택으로부터 직접 상기 열전냉각수단으로 전력이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열전냉각수단은
   저온측이 상기 저장공간을 향하도록 배치되는 열전소자;
   상기 열전소자의 고온측에 연결되는 방열수단; 및
   상기 방열수단에 구비되는 팬;을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
7. 제6항에 있어서,
   상기 팬에 의해 방열수단을 통과한 공기가 상기 가스 탱크 측으로 송풍되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
8. 제1항에 있어서,
   상기 저장공간의 저면에는 응축수를 포집하기 위한 유로가 형성되고, 상기 유로에 포집된 응축수가 저장되는 응축수 저장조가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
9. 제8항에 있어서,
   상기 응축수 저장조에 저장된 응축수를 상기 스택으로 공급하는 수분 공급수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
10. 제9항에 있어서,
    상기 수분 공급수단은
    상기 스택의 일측면을 덮으며, 일단부가 상기 응축수 저장조 내부로 연장되는 부직포를 포함하며,
    상기 냉각팬에 의해 유입되는 공기가 상기 부직포를 통과하여 스택으로 송풍되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
11. 제8항에 있어서,
    상기 응축수 저장조는 상기 저장공간의 저면보다 낮게 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
12. 제8항에 있어서,
    상기 저장공간에 포집된 응축수를 상기 응축수 저장조로 이송시키는 펌프를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉장고.
13. 연료전지 스택, 상기 연료전지 스택으로부터 생성된 전력을 저장하는 배터리 및 상기 배터리 또는 상기 연료전지 스택으로부터 전력을 공급받아 작동되는 열전냉각수단을 포함하는 휴대용 냉장고의 운전방법으로서,
    배터리의 출력전압을 확인하는 단계;
    확인된 출력전압이 소정 수준 이하인 경우에 상기 연료전지 스택을 가동하여 배터리를 충전하는 단계; 및
    배터리를 충전하는 과정에서 열전냉각수단이 작동되어야 하는 경우에 상기 연료전지 스택으로부터 상기 열전냉각수단으로 직접 전력을 공급하는 단계;를 포함하는 휴대용 냉장고의 운전방법.

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