KR100332638B1 - 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치를 개시한다.

본 발명은 화구의 바깥둘레에 설치되는 프레임과, 프레임을 따라 화구의 바깥둘레에 나열되는 다수의 열전 발전 모듈과, 나열된 다수의 열전 발전 모듈을 고정하는 모듈 고정용 클램프와, 프레임의 일단에 설치되는 통기구와, 열전 발전 모듈의 바깥둘레에 설치되는 방열리본으로 구성된 열전 발전 유니트와, 열전 발전 유니트에 의해 변환된 전기에너지를 충전하는 축전지를 구비한 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치를 제공한다

본 발명에 따르면, 가스 레인지에서 발생되는 폐열을 이용하여 주변의 전기장치의 전원으로 공급할 수 있어 에너지를 절약하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치{THERMOELECTRIC GENERATOR USING FOR WASTE HEAT OF GAS RANGE}

본 발명은 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스레인지에서 가스가 연소되면서 방출되는 폐열을 에너지 변환기술로 전환하여 전원을 필요로하는 전기기구 등에 전원을 공급할 수 있는 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 가스레인지는 부엌에서 사용하는 취사도구로서, 액화 천연 가스 또는 액화 프로판 가스 등을 연소시켜 음식물을 데우는 장치이다. 이를 위해 가스 레인지의 중심부에는 화구가 설치되어 있으며, 화구 상부에 그릇을 올려 놓을 수 있도록 형성된 그릴이 설치되어 있다.

그러나, 종래의 가스 레인지에서는 화구를 통해 방출되는 연소열의 상당량이 그릇을 데우는데 사용되지 못하고 화구와 그릇 사이로 유출되는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 가스레인지에서 화구와 그릇 사이로 방출되는 폐열을 에너지 변환기술로 변환하여 전기적인 에너지로 축적함으로써 가스 레인지의 배출팬 또는 점화장치 등 주변의 전기장치에 전원을 공급할 수 있는 가스레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 가스 레인지에 있어서, 화구의 바깥둘레에 설치되는 프레임과, 프레임을 따라 화구의 바깥둘레에 나열되는 다수의 열전 발전 모듈과, 나열된 다수의 열전 발전 모듈을 고정하는 모듈 고정용 클램프와, 프레임의 일단에 설치되는 통기구와, 열전 발전 모듈의 바깥둘레에 설치되는 방열리본으로 구성된 열전 발전 유니트와, 열전 발전 유니트에 의해 변환된 전기에너지를 충전하는 축전지를 구비한 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치는 가스 레인지의 배기 팬에 전원을 공급하여 코드레스(codeless) 가스 레인지를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 가스 레인지의 점화장치에 전원을 공급하여 배터리 교환없이 반영구적으로 사용할 수 있도록 하며, 주방에 설치된 주변의 다른 전기장치 등에 전원을 공급할 수 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 열전 발전 유니트를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 열전 발전 유니트의 일부를 확대도시한 확대 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 화구 10 ; 열전 발전 유니트

11 ; 프레임 12 ; 열전 발전 모듈

13 ; 모듈 고정용 클램프 14 ; 고온 열전도 블록

15 ; 방열 리본 16 ; 통기구

20 ; 축전지 21 ; 점화장치

22 ; 배출팬

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 열전 발전 유니트를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열전 발전 유니트의 일부를 확대도시한 확대 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치는 가스 레인지의 화구(1) 바깥둘레에 장착되는 열전 발전 유니트(10)와, 열전 발전 유니트(10)에서 발생된 전기에너지를 저장하기 위한 축전지(20)로 구성되며, 축전지(20)에 저장된 전기에너지는 가스레인지를 점화하기 위한 점화장치(21)에 공급되어 점화장치(21)의 배터리를 별도로 교환할 필요가 없도록 할뿐만 아니라, 가스레인지로 음식물을 데울 때 발생되는 냄새를 외부로 배출하기 위한 배출팬(22)의 전원으로 공급될 수 있다. 또한, 당업자라면 손쉽게 주변의 다른 전기장치의 전원으로도 사용할 수 있다.

한편, 열전 발전 유니트(10)는 프레임(11)과, 프레임(11)을 따라 화구(1)의 바깥둘레에 나열되는 다수의 열전 발전 모듈(12)과, 나열된 다수의 열전 발전 모듈(12)을 고정하는 모듈 고정용 클램프(13)와, 프레임(11)의 일단에 설치되는 통기구(16)와, 열전 발전 모듈(12)의 바깥둘레에 설치되는 방열리본(15)으로 구성되어 화구(1)를 중심으로 바깥둘레에 장착된다.

이와 같은 열전 발전 유니트(10)는 가스레인지에서 발생된 열에너지 중 화구(1)의 측면으로 전달되는 열에너지를 전기에너지로 변환한다. 즉, 가스 레인지에서 발생된 열에너지 중 상당부분은 화구(1)의 상부로 전달되어 음식물을 데우는데 활용되며, 일부분이 측면으로 전달되어 버려지는데 이를 이용하는 것이다.

열전 발전 모듈(12)은 열전 반도체 기술을 이용한 것으로, 열전 반도체 기술은 전기에너지를 열에너지로 또는 열에너지를 전기에너지로 직접 전환할 수 있는 에너지 변환 기술로써, 현재는 주로 우주, 군사용 등 특수 목적의 소형 발전기로 활용되고 있으며, 현재 사용 열원의 한계, 발전 출력의 저효율 등의 이유로 민간용으로 활용되지 못하고 있는 실정이다. 한편, 본 발명에 채용된 열전 발전 모듈(12)은 300℃ 부근에서 에너지 변환 효율이 높은 Pb-Te계 열전 발전 모듈(12)을 사용하였다. 또한, 열전 발전 모듈(12)이 양면에 열전도가 우수한 구리재료로 제작된 열전도 블록(14)이 장착되어 열전 발전 모듈(12)의 고온측은 가능한 한 높은 온도를유지하도록 하고, 저온측에는 가능한 저온을 유지하도록하여 온도차를 극대함으로써 온도차에 의한 기전력 발생을 최대화하였다. 또한, 방열측에는 방열 표면적을 크게 하기 위하여 구리 재질의 리본(15)을 사용하였다.

한편, 본 발명에 따른 열전 발전 유니트(10)에 의해 가스 연소에 필요한 산소 공급이 부족하여 불완전 연소가 일어나지 않도록 프레임(11)의 하단에는 다수의 측면 통기구(16)가 마련된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치의 작용은 다음과 같다.

가스 레인지의 화구(1)를 통해 가스를 분사시키면서 점화장치(21)를 통해 불꽃을 일으키면 가스가 착화되면서 연소되기 시작한다. 연소에 의해 발생된 열은 대부분 화구(1)의 상부로 전달되어 그 위에 놓여진 음식물을 데우는데 사용되지만 일부의 열은 화구(1)의 측면으로도 전달된다. 이와 같이 측면으로 전달되는 열은 음식물을 데우는데 직접적으로 이용되지 못하고 버려지게 되는데 본 발명에 따른 열전 발전 장치는 이와 같은 폐열을 이용한다.

즉, 화구(1)의 측면으로 전달된 열에너지는 열전 발전 모듈(12)의 열전 반도체에 전달되면서 열전 반도체의 양측면에 온도차를 발생시킨다. 열전 반도체는 온도차에 의해 기전력이 발생되는 것으로, 온도차가 클수록 발생되는 기전력도 커진다.

이처럼 개별 열전 반도체에서 얻어진 기전력은 열전 발전 모듈(12)로 모아지고, 개별 열전 발전 모듈(12)에서 얻어진 기전력은 축전지(20)에 전기에너지로 충전된다.

한편, 열전도 블록(14)은 열전 발전 모듈(12)의 열전도 특성을 높여 양측면의 온도차를 크게 한다. 즉, 고온측에는 가능한 높은 온도를 유지하도록 하고, 저온측에는 가능한 낮은 온도를 유지하도록 하여 발전 효율을 향상시킨다.

또한, 방열리본(15)은 저온측의 방열 표면적을 크게 하여 열방사가 빠르게 이루어지도록 한다.

이와 같이 충전된 전기에너지는 별도의 전원을 필요로하는 주변의 전기장치에 전원으로 공급된다. 특히, 가스 레인지의 점화장치(21)나 배출팬(22) 등을 구동하는 전원으로 공급된다.

배출팬(22)은 통상적으로 가스 레인지의 화구(1) 상부에 설치되어 배출가스 및 연기 냄새 등을 배출한다. 이와 같은 배출팬(22)은 주로 옥내에 설치된 배선으로부터 전원을 공급받아 구동되므로 코드가 연결되어 있다.

반면에, 본 발명에서는 열전 발전 모듈(12)에 의해 직접 배출팬(22)의 전원을 공급하여 구동할 수 있으므로 코드가 필요없을 뿐만 아니라, 에너지의 효율적 이용 및 절약을 기할 수 있다.

한편, 가스를 연소시키기 위해서는 노즐을 통해 분사되는 가스에 순간적으로 불꽃을 일으켜야 하는 점화 장치는 최근들어 소형의 배터리를 이용해 원터치 방식으로 점화시키는 방식이 일반화되어 있다.

그런데 이와 같은 종래의 가스 점화장치에 장착되는 배터리는 수명이 제한되어 있어 일정기간이 경과하면 교체해 주어야 하는 불편함이 있었다.

반면에, 본 발명에서는 열전 발전 모듈(12)에 의해 직접 점화장치(21)에 전원을 공급할 수 있으므로 배터리가 불필요하며, 교환한 필요가 없으므로 유지관리에 유리하다. 또한, 폐열을 이용한 에너지 활용 측면에서도 유리하다.

본 발명에서는 단지, 배출팬(22)과 점화장치(21)에 열전 발전 모듈(12)을 적용한 예를 보이고 있으나, 이외에도 주방에 설치되는 다양한 전기적인 장치에 전원을 공급할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가스 레인지에서 발생되는 폐열을 이용하여 주변의 전기장치의 전원으로 공급할 수 있어 에너지의 효율적 이용할 수 있으며, 절약하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 가스 레인지에 있어서,

   화구의 바깥둘레에 설치되는 프레임과, 상기 프레임을 따라 상기 화구의 바깥둘레에 나열되는 다수의 열전 발전 모듈과, 상기 나열된 다수의 열전 발전 모듈을 고정하는 모듈 고정용 클램프와, 상기 프레임의 일단에 설치되는 통기구와, 상기 열전 발전 모듈의 바깥둘레에 설치되는 방열리본으로 구성된 열전 발전 유니트와;

   상기 열전 발전 유니트에 의해 변환된 전기에너지를 충전하는 축전지를 구비한 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전 발전 유니트에 의해 변환된 전기에너지가 점화장치의 전원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전 발전 유니트에 의해 변환된 전기에너지가 배출팬의 전원으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 열전 발전 모듈의 전면에 고온 열전도 블록이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 레인지의 폐열을 이용한 열전 발전 장치.