KR0156049B1 - 열전발전과 응축열교환기에 의한 복합난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전발전기술을 이용하는 고효율의 난방장치와 온수온풍장치에 관한것으로서, 열전원리를 이용한 발전을 병용한 고효율난방장치 또는 온수온풍발생장치로서 원통형이나 4각기둥 모양의 열전모듈 집합체의 내부공간을 연소실로 하며, 연소실 내부에 워터히팅튜브가 설치되어 있고 열전모듈 집합체의 외면은 방열면을 이루며, 이 방열면 외부에 또 다른 원통이나 사각기둥이 있고, 방열면과 외부 원통이나 4각기둥 사이의 공간에 냉각체가 물로 채어지며 이 냉각체는 외부의 펌프로 순환시켜 열을 흡수하고 흡수된 열은 온돌이나 열부하장치에서 방열하도록 되고 별도의 블로워를 배기 가스쪽에 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

열전발전과 응축열교환기에 의한 복합 난방장치

제1도는 열전발전기술의 원리도.

제2도는 본 발명의 열전발전 병용장치의 조립도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료탱크 2 : 블로워

3 : 연료. 공기 혼합기 4 : 버너

5 : 열전모듈 6 : 워터 자켓

7 : 응축열 교환기 8 : 온돌 또는 열부하장치

9 : 온수 순환 펌프 10, 10' : 콘트롤 밸브

11 : 냉각수 12 : 워터히팅튜브

본 발명은 출원인이 선출원한 94년 특허 제 55862의 원리를 이용하고 더욱 실용성있게 개선한 이용발명에 관한 것이다. 즉 열전발전기술을 이용하는 고효율의 병용장치에 관한 것인데 구체적으로는 연료의 연소가 이루어지는 연소실 내벽에 열전소자를 부착하여 전기를 얻을 뿐만 아니라 연소열에 의해 온수 또는 온풍을 발생하는 장치로서 열전발전기술을 이용하여 연소열로 연소실 내벽에 연료연소의 고온열에 의해 발전이 가능한 반도체소자인 열전모듈을 이용함으로서 보일러 또는 연료의 연소에 의한 온수 또는 온풍의 발생과 함께 전기를 얻을 수 있는 장치이다.

열전발전기술은 N형과 P형의 반도체 재료로 형성된 열전대인 열전모듈 양면에 온도차를 가하면 구동부분없이 고체상태에서 직접 전기에너지를 얻을 수 있는 기술로서, 재료가 다른 두 개의 선으로 구성된 열전대의 두접점에 열을 가하면 그 온도가 높을수록 전압도 증가하여 전압에 의해 온도를 측정하는 것과 같은 원리이다.

2종류의 반도체 A와 B를 도체로 접합시키고 2개의 접점에 온도차를 얻을 때 양단사이에 전압이 발생한다. 이러한 현상을 시백(Seeback)효과라 하며, 열전발전의 원리로 되고 있다. 발생한 전압을 열기전력이라하고 두 개의 반도체로 구성된 전기회로를 연결할 때 이 회로에 전류가 흘러 전력을 얻을 수가 있으며, 적절한 부하를 걸어 유용한 일을 할 수 있다. 가스 또는 기타 연료의 연소열을 고온측에 접하도록 하고 고온접합부의 온도와 저온부의 온도차가 클수록 전력의 발생량도 증가하게 된다.

종래의 연료의 연소에 의해 온수 또는 온풍을 발생하는 보일러에서는 연소열로 집접 온수 또는 온풍을 발생하는데에만 이용하고 있어 열효율이 80% 정도로 낮았다. 또한 정전시 펌프 또는 휀과 같은 보조구동장치가 정지되어 난방장치 또는 온풍. 온수장치의 기능을 상실하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하여 정전시 보조구동장치의 구동을 행하지 않아도 장치운전에 지장이 없을 뿐만 아니라 장치의 열효율을 90% 이상까지 가능하게 하는 에너지 고효율장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 열전원리를 이용한 발전을 병용한 고효율 난방장치 또는 온수온풍 발생장치로서 원통형이나 4각기둥 모양의 열전모듈(5) 집합체의 내부공간을 이 방열면 외부에 또다른 원통이나 사각기둥이 있고, 방열면과 외부 원통이나 4각기둥 사이의 공간에 냉각체가 물로 채워지며 이 냉각체는 외부의 펌프로 순환시켜 열을 흡수하고 흡수된 열은 온돌이나 열부하장치(8)에서 방열하도록 되는 것이며, 응축열교환기(7)에 의하여 배기가스의 수증기를 회수하도록 하며, 가압 블로워(2)에 의해서 가스와 공기를 혼합하여 가압된 혼합체를 연소실에 공급하며, 난방장치 또는 온수온풍장치에 속해 있는 보조장치중 동력을 요하는 모든 보조장치를 자체발생 전력으로 구동하므로서 그 운전에 있어서 외부 전력이 필요없는 것인데 본 발명은 여기에서 브로워(2)의 위치를 배기 가스쪽에 놓으므로서 안전성을 증가시키고, 브로워가 낮은 배기 가스에 접촉하고 있으므로 브로워의 수명에서 지장없게 하며 워터히팅튜브(12) (외부에 휜이 있는 것이 보통)가 버너(4)를 감싸도록 하여 워터튜브의 물이 열을 잘 흡수하도록 하고 낮추어진 연소가스( 300 ℃)가 열전모듈 (5)을 통과하는 사이에 폐열이 워터자켓(6)에 흡수되어 발전 효과를 얻게함을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 구성도를 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 열전발전 및 열발생장치는 연료탱크(1), 블로워(2), 연료. 공기혼합기(3), 연료의 연소를 위한 버너(4), 연소가 이루어지는 보일러의 내벽에 부착하여 고온의 연소열에 의해 발전을 하는 열전모듈(5), 열전모듈의 저온부의 냉각을 위한 워터쟈켓(6), 폐연소가스의 에너지를 2차로 회수하여 폐연소가스의 수증기를 응축회수하는 응축열교환기(7), 온수 또는 온풍의 열에너지를 소비하는 온돌 또는 부하장치(8), 온수 순환펌프(9) 및 워터히팅튜브(12)로 구성되어진다.

이와같이 구성되어진 본 발명은 버너(4)에서 연료의 연소로 발생된 고온의 연소가스를 연소실의 내벽에 부착된 열전모듈(5)의 고온부에 접하여 시백(Seeback)효과에 의해 발전을 하고, 열전모듈의 저온부에 접한 워터자켓(6)에서 1차 냉각유체에 열을 전달하고, 가열된 유체는 난방용으로 사용된 후 순환펌프(9)를 통해 응축열교환기(7)를 거쳐 워터자켓(6)으로 유입하여 순환하는 것이며, 콘트롤밸브(10, 10')는 수원(11)로부터 워터자켓(6)과 응축열교환기(7)를 통과하는 유량과 온도를 조절하는 것으로 작동되어지며 워터히팅튜브(12)가 버너를 감싸고 있어 물이 열을 잘 흡수하도록 하고 낮추어진 연소가스가 열전모듈(5)를 통과하는 사이에 폐열이 워터자켓(6)에 흡수되어 발전효과를 얻을 수 있는 것이다. 도면중 미설명부호 2는 모터이다.

상기와 같은 본 발명의 장치를 난방용 온수발생에 사용하는 경우 열소열에 의해 열전모듈에서 발전을 하고, 이의 전력을 자체에 필요한 연료펌프와 순환펌프 구동용 전원으로 사용할 수가 있어 처음 시작할 때만 전원이 필요하고, 사용중에는 자체발전으로 구동이 가능하고, 정전이 되더라도 온수발생에 아무 지장이 없는 장점이 있으며, 전체효율도 90% 이상까지 가능하여 에너지 절약효과를 기대할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 원통형이나 4각기중 모양의 열전모듈 집합체의 내부공간을 연소실로 하며, 연소실내부에 워터히팅튜브가 설치되어 있고 열전모듈 집합체의 외면은 방열면을 이루며, 이 방열면 외부에 또 다른 원통이나 사각기둥이 있고, 방열면과 외부 원통이나 4각기둥 사이의 공간에 냉각체가 물로 채워지며 이 냉각체는 외부의 펌프로 순환시켜 열을 흡수하고 흡수된 열은 온돌이 열부하장치에서 방열하도록 하며 응축열교환기에 의하여 배기가스의 수증기를 회수하도록 하고 가압 블로워에 의하여 가스와 공기를 혼합하여 가압된 혼합체를 연소실에 공급하고 별도의 블러워를 배기가스쪽에 설치하며 보조장치중 동력을 요하는 모든 보조장치를 자체발생 전력으로 구동하므로서 그 운전에 있어서 외부 전력이 필요없는 것을 특징으로 하는 열전발전과 응축열교환기에 의한 복합 난방장치.