KR101449285B1 - 스택형 열전 발전 시스템 - Google Patents

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KR101449285B1
KR101449285B1 KR1020130057094A KR20130057094A KR101449285B1 KR 101449285 B1 KR101449285 B1 KR 101449285B1 KR 1020130057094 A KR1020130057094 A KR 1020130057094A KR 20130057094 A KR20130057094 A KR 20130057094A KR 101449285 B1 KR101449285 B1 KR 101449285B1
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thermoelectric
heat exchange
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temperature heat
heat exchanger
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KR1020130057094A
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강덕홍
김영일
조길원
이민영
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주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

본 발명은 온도차 발생시 기전력을 발생시키는 열전모듈부가 내부에 구비되고, 상기 열전모듈부의 양측면에 온도차를 발생시키기 위해 상기 열전모듈부의 양측면과 각각 접촉하며 각각 고온 및 저온의 열교환 물질이 유출입하도록 유로가 형성된 열교환부가 적층되어 연결된 열전발전부와, 상기 열전 발전부의 양단부에서 상기 열전 발전부를 지지하는 지지부 및 상기 지지부를 고정하는 체결부를 포함하여 구성되는 스택형 열전 발전 시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 스택형 열전 발전 시스템에 의하면, 열전모듈 및 열전모듈에 온도차를 발생시키는 열교환부가 플레이트 형상으로 구비되며 각각 반복적으로 연속하여 적층된 스택형으로 구비되어 설치 공간이 감소 및 열전 변환 효율이 향상되는 효과를 제공한다.

Description

스택형 열전 발전 시스템 {STACKTED TYPE THERMOELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 스택형 열전 발전 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 열전모듈 및 열전모듈의 양단에 온도차를 발생시키는 플레이트 형상의 복수개의 열교환부가 적층된 상태로 구비되며 상기 열교환부에는 미세 유로가 형성되어 열전모듈과 열교환하는 스택형 열전 발전 시스템에 관한 것이다.
열전모듈은 양측에 발생하는 온도차에 의해 기전력이 발생한다. 온도차가 커지면 열전모듈에서 발생하는 기전력이 증가하고 온도차가 작아지면 기전력이 감소한다.
종래의 열전모듈을 이용한 열전 발전 시스템에서는 열전모듈의 양측에 온도차를 발생시키기 위해 사용되는 고온 및 저온의 열교환 물질이 연속적으로 공급되는 방식으로 열교환이 이루어진다.
그래서, 연속적인 열교환물질의 공급으로 인해 열전모듈의 양단의 온도차가 각 층마다 다르고, 출구 측으로 갈수록 감소되어 열전 변환 효율 및 출력저하의 문제가 있었다.
또한, 열전모듈와 열전모듈에 온도차를 발생시키는 열교환수단이 컴팩트하게 구성되지 못하여 발전설비가 차지하는 부피에 비해 전력 발생이 적은 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점 중 적어도 일부를 해결하기 위해 제안된 것으로 본 발명은 일측면으로서, 열전모듈 및 열교환부가 스택형으로 구비되어 좁은 공간에서도 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 열전 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 열교환 물질이 열교환 면적이 증가될 수 있도록 미세유로를 형성하여 열교환 효율이 극대화될 수 있는 열전 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일측면으로서, 각각의 열전모듈에서 발생하는 기전력을 일정하게 유지하는 열전 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 일측면으로서 본 발명은, 온도차 발생시 기전력을 발생시키는 열전모듈부가 내부에 구비되고, 상기 열전모듈부의 양측면에 온도차를 발생시키기 위해 상기 열전모듈부의 양측면과 각각 접촉하며 각각 고온 및 저온의 열교환 물질이 유출입하도록 유로가 형성된 열교환부가 적층되어 연결된 열전발전부와, 상기 열전 발전부의 양단부에서 상기 열전 발전부를 지지하는 지지부 및 상기 지지부를 고정하는 체결부를 포함하여 구성되는 스택형 열전 발전 시스템을 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 열교환부는 양측면이 상기 열전모듈부와 접촉하고 고온의 열교환 물질이 유출입 하도록 플레이트에 유로가 형성된 고온 열교환부 및, 양측면이 상기 열전모듈부와 접촉하며 상기 고온 열교환부와 대응되는 크기로 구비되며 저온의 열교환 물질이 유출입 하도록 플레이트에 유로가 형성된 저온 열교환부를 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 열전모듈부는 상기 고온 열교환부와 상기 저온 열교환부 사이에서 상기 고온 열교환부 및 저온 열교환부에 형성된 유로와 접촉하도록 설치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열교환부는 열교환 물질이 유입되는 유입관과, 열교환 면적을 증가시키기 위해 상기 유입관에서 분기되어 복수개의 상기 유입관의 단면적보다 작은 미세 유로가 형성된 플레이트 및, 상기 플레이트에 형성된 미세유로가 통합되고 열교환물질이 유출되는 유출관을 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 플레이트는 상기 열교환부의 열전모듈부와의 열교환 효율을 증대시키기 위해 접촉면적을 증가시키기 위한 복수개의 절곡부를 갖는 복수개의 미세유로를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고온 열교환부에 유입되는 열교환 물질의 유출입 방향 및 상기 저온 열교환부에 유입되는 열교환 물질의 열교환 물질의 유출입 방향이 서로 반대방향으로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열전 발전부의 단부와 상기 지지부 사이에 열손실을 저감하기 위해 단열플레이트가 더 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 체결부는 상기 지지부를 연결하는 연결부 및, 상기 지지부를 가압하며, 상기 지지부에 상기 연결부를 고정하는 고정수단을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열전모듈부는 회로 기판에 열전모듈이 장착되도록 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열전모듈부는 상기 열전모듈의 양측면에 상기 열교환부와의 열교환 효율을 증가시키기고 접촉 저항의 최소화를 위해 써멀 그리스(thermal grease)가 도포될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열전모듈부는 상기 회로기판의 일측에 상기 열교환부의 적층을 용이하게 하기 위해 적층 방향으로 돌출된 가이드부를 더 포함하도록 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가이드부는 제1열전모듈부의 회로 기판의 일측에서 돌출된 제1가이드 및 상기 제1열전모듈부와 인접한 제2열전모듈부의 회로기판의 타측에서 상기 제1가이드가 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 상기 제1가이드와 연계하여 적층을 가이드하는 제2가이드를 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전모듈 및 열전모듈에 온도차를 발생시키는 열교환부가 플레이트 형상으로 구비되며 각각 반복적으로 연속하여 적층된 스택형으로 구비되어 설치 공간이 감소될 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예예 따르면, 열교환부는 각각의 플레이트에 미세유로가 형성되어 열교환 되는 접촉면적이 증가하여 열교환 효율이 극대화되는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 열교환부 및 열전모듈부에 독립적으로 열교환물질이 유출입되어 타 열교환부 및 열전모듈에 영향을 받지 않고 독립적으로 열교환하여 각각의 열전모듈부에서 고온부와 저온부의 온도편차를 일정하게 유지해 줌으로써 발전 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온 및 저온의 열교환부에 유입되는 열교환 물질이 서로 반대방향으로 유출입되는 크로스 플로우 방식을 구비되어 하나의 열전모듈부에 구비된 복수개의 열전모듈에서의 온도차가 균일하게 유지될 수 있어 발전효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스택형 열전 발전 시스템의 사시도
도 2는 열전 발전부의 정면도.
도 3은 도 2의 A 부분의 부분확대도.
도 4는 열전 발전부의 분해도.
도 5는 도 4의 고온 열교환부의 확대도.
도 6은 도 4에 도시된 열전모듈부 및 열교환부를 결합한 상태의 사시도.
도 7은 상기 열전 발전부의 크로스 플로우(cross flow)방식에 의한 열교환물질의 유출입을 나타내는 개략도.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 스택형 열전 발전 시스템(100)을 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 스택형 열전 발전 시스템(100)은 열전모듈부(400)와 상기 열전모듈부(400)에 온도차를 발생시키는 열교환부(300)를 포함하는 열전 발전부(200)와, 상기 열전 발전부(200)의 양단에서 상기 열전 발전부(200)를 지지하는 지지부(110) 및 상기 지지부(110)를 고정하는 체결부(120)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 열전 발전부(200)는 열전모듈부(400)및 열교환부(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 열교환부(300)는 열교환 물질이 유입되는 유입관(311,321)과, 상기 유입관(311,321)에서 분기되어 미세유로(313,323)가 형성된 플레이트(312,322) 및 상기 플레이트(312,322)에 형성된 미세유로(313,323)가 통합되어 열교환 물질이 유출되는 유출관(314,324)을 포함하여 구성된다.
이 경우, 플레이트(312,322)에 형성된 미세유로(313,323)는 상기 유출관(314,324)에서 분기되고 복수개의 유로를 형성하도록 구비될 수 있다.
그리고, 미세유로(313,323)는 상기 플레이트(312,322)와 접촉하는 열전모듈(412,422)의 크기 또는 개수에 대응하여 설치되어 미세유로(313,323)에 흐르는 열전달 물질이 상기 열전모듈(412,422)과 접촉하는 플레이트(312,322)의 위치에 형성되도록 구비됨이 바람직하다.
그리고, 도 4를 참조하면, 상기 플레이트(312,322)에 형성된 미세유로(313,323)는 열전모듈(412,422)과 접촉면적을 증가시켜 상기 열전모듈(412,422)과의 열교환 효율을 증대시키기 위해 복수개의 절곡부(313a, 323a)를 갖는 사행유로로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 열교환부(300)는 고온의 열교환물질이 유입관(311)에 의해 유입되고 미세유로(313)와 유출관(314)을 통해 유출되는 고온 열교환부(310) 및 저온의 열교환 물질이 유입되고 유출되는 저온 열교환부(320)로 구비될 수 있다.
이 경우, 고온 및 저온은 상대적인 온도를 의미하고, 특정한 온도 영역을 나타내는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 스택형 열전 발전 시스템(100)은 상기 열전모듈부(400)의 양단에 온도차를 발생시켜 열전 모듈을 이용하여 발전하기 위한 것으로, 상기 고온 열교환부(310)에 유입되는 열교환 물질의 온도는 상기 저온 열교환부(320)에 유입되는 열교환 물질의 온도보다 상대적으로 높은 온도를 형성하는 것을 의미한다.
즉, 열교환 물질이 유입이 상기 고온 열교환부(310) 및 상기 저온 열교환부(320)으로 유입될 때, 상기 고온 열교환부(310)의 온도는 상기 저온 열교환부(310)의 온도보다 상대적으로 높은 온도를 유지한다.
이하, 고온 및 저온의 의미는 전술한 것과 같이 상대적인 의미를 나타내는 것으로, 편의상 상대적으로 높은 온도를 고온, 상대적으로 낮은 온도를 저온으로 표현하여 기재한다.
그리고, 상기 고온 열교환부(310) 및 저온 열교환부(320) 사이에는 상기 고온 열교환부(310) 및 상기 저온 열교환부(320)와 접촉하는 열전모듈부(400)가 구비될 수 있다.
이 경우, 도 4를 참조하면, 상기 열전모듈부(400)는 회로기판(411,421)에 열전모듈(412,422)이 장착되도록 구비될 수 있고, 상기 열전모듈(412,422)은 회로기판(411,421)의 중심부에 형성된 회로와 연결되며 복수개가 회로기판(411,421)의 중심부를 기준으로 대칭인 형상으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 열전모듈(412,422)의 일측은 고온의 열전달물질이 유출입하는 고온 열교환부(310)와 접촉되고, 상기 열전모듈(412,422)의 타측은 저온의 열전달물질이 유출입하는 저온 열교환부(320)와 접촉되도록 구비된다.
그래서, 상기 열전모듈(412,422)의 양측은 각각 고온 및 저온 상태를 유지하여 온도차가 발생하고 이로 인해 열전모듈(412,422)에서 기전력이 발생하게 된다.
이때, 상기 열전모듈(412,422)의 양측면에서의 온도차가 극대화되도록 상기 열전모듈(412,422)은 상기 열교환부(300)와 밀착하게 구비됨이 바람직하다.
도 1 내지 도 4에서는 상기 열교환부(300)가 플레이트(312,322) 내부에 유로를 형성하도록 구비되어, 상기 열전모듈(412,422) 또한 플레이트(312,322), 즉 판재 형상으로 구비되어 상기 열교환부(300)와 밀착되도록 구비되어 있다.
다만, 도 1 내지 도 4에서는 상기 열교환부(300) 및 상기 열전모듈(412,422)은 곡면이 아닌 단면이 직선인 판재 형상으로 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 열교환부(300)가 상기 열전모듈(412,422)과 적층될 수 있는 한 곡면 플레이트(312,322) 형상으로도 구비될 수 있다.
그리고, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 열교환부(300) 및 상기 저온 열교환부(320)와 상기 고온 열교환부(310) 사이에서 구비된 상기 열전모듈(412,422)을 포함하는 상기 열전 발전부(200)는 복수개가 연속적으로 적층된 형태로 구비될 수 있다.
도 3은 도 2에서의 A 부분에 해당되는 부분의 확대도이고, 도 2를 참조하면, 상기 열전 발전부(200)는 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 순차적으로 고온 열교환부(310), 열전모듈(412,422), 저온 열교환부(320)가 반복된 상태로 수평방향으로 적층되도록 구비된다.
그래서, 좁은 공간에서도 상기 열교환부(300) 및 열전모듈(412,422)이 효율적으로 밀집된 상태로 구비되어 동일한 기전력을 발생시키는 열전 발전 시스템(100)과 비교할 때 적은 설치 공간에서도 설치 가능하게 된다.
즉, 도 4에 도시된 열교환부(300) 및 열전모듈부(400)가 결합된 단위체가 반복적으로 적층된 상태로 연결되어 상기 열전 발전부(200)를 형성한다.
그리고, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스택형 열전 발전 시스템(100)은, 상기 열전 발전부(200)의 양 단부에 상기 열전 발전부(200)를 지지하는 지지부(110)가 구비되고, 상기 지지부(110)가 상기 열전 발전부(200)를 가압한 상태로 유지하도록 상기 지지부(110)를 연결하고 고정하는 체결부(120)를 구비할 수 있다.
즉, 상기 지지부(110)는 상기 판재 형상으로 상기 열전 발전부(200) 양단에서 상기 열전 발전부(200)와 접촉한 상태로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 체결부(120)는 상기 지지부(110)를 연결하는 연결부(121) 및 상기 연결부(121)의 양단과 상기 지지부(110)의 외측에서 상기 지지부(110)가 상기 열전 발전부(200)를 가압한 상태를 유지하도록 볼트, 너트와 같은 고정수단(122)으로 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 체결부(120)는, 상기 열교환부(300) 및 상기 열전 모듈부(400) 적층체를 관통하여 체결하는 방식이 아닌, 상기 열교환부(300) 및 상기 열전 모듈부(400) 적층체의 양측면을 가압하는 방식으로 구비되어, 상기 열교환부(300) 및 상기 열전 모듈부(400) 적층체를 직접 가공하여 연결할 때 발생할 수 있는 열손실을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 체결부는(120), 도 1 및 도 2에서는 연결부(121)를 볼트 및 너트를 이용하여 상기 지지부(110)를 양측에서 가압하며 고정하는 구성이 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과하고, 상기 지지부(110)를 양측에서 가압하여 복수개의 상기 열교환부(300) 및 상기 열전 모듈부(400)가 적층되도록 구비되는 한 공지의 다양한 실시예가 채용될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 연결부(121)가 관통하는 지지부(110)의 내부에는 탄성부재(123)가 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 탄성부재(123)는 상기 연결부(121)와 연결되어, 너트와 같은 고정수단(122)이 시간이 경과함에 따라 조임상태가 해제되는 경우에도 상기 지지부(110)가 상기 열전 발전부(200)를 일정한 압력을 가압하여 적층상태를 유지하고 상기 열전 발전부의 크기가 가압되어 감소된 상태를 유지할 수 있도록 탄성력을 제공한다.
그리고, 도 2를 참조하면, 상기 열전 발전부(200)의 양측 단부와 상기 지지부(110) 사이에는 열손실 저감을 위해 단열플레이트(130)가 더 구비되어 상기 열전 발전부(200)와 외부와의 열교환을 차단하는 효과를 제공한다.
그리고, 도 2를 참조하면, 상기 열전모듈(412,422)의 양측면에는 써멀 그리스(thermal grease)(140)를 도포하여 상기 열전모듈(412,422)과 상기 열교환부(300) 사이에 열교환 효과를 증가시킬 수 있다.
그리고, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 상기 열전모듈부(400)는 상기 회로기판(411,421)의 일측에 상기 열교환부(300)의 적층을 용이하게 하기 위해 적층방향으로 돌출된 가이드부(430)를 더 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 가이드부(430)는 임의의 제1열전모듈부(410)에 구비된 회로기판(411,421)에서 돌출된 제1가이드(431) 및 상기 제1가이드(431)가 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출된 제2가이드(432)로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제1가이드(431)와 제2가이드(432)는 서로 반대방향으로 돌출되며 서로 중첩되지 않는 위치에 구비되어 한 쌍의 가이드 부재로써 상기 열교환부(300) 및 상기 열전모듈(412,422)을 적층할 때 정해진 위치에서 적층을 가이드 하도록 구비될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 스택형 열전 발전 시스템(100)의 작용 효과를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 고온 열교환부(310)의 유입부(311)에 고온의 열교환 물질이 유입되고, 상기 저온 열교환부(320)의 유입관(321)에 저온의 열교환 물질이 유입된다.
그리고, 유입된 각각의 고온 및 저온의 열교환 물질은 상기 플레이트(312,322)에 형성된 미세유로(313,323)에 유입된다.
그래서, 상기 열전모듈(412,422)의 양측면은 각각 상기 고온 열교환부(310) 및 상기 저온 열교환부(320)와 접하게 되고, 상기 플레이트(312,322)의 미세유로(313,323)에 유입된 고온 및 저온 열교환 물질에 의해 상기 열전모듈(412,422)의 양측에는 온도차가 발생하여 상기 열전모듈(412,422) 에는 기전력이 발생된다.
이 경우, 미세유로(313,323)가 사행유로로 형성되며 상기 플레이트(312,322) 내에서 미세유로(313,323)의 길이가 길게 형성되는 경우 열교환물질이 미세유로(313,323)를 통과하는데 시간이 장시간 소요된다.
그래서, 상기 열전모듈(412,422)은 일측이 고온의 열전달물이 유입된 사행유로 형상의 미세유로(313,323)가 형성된 플레이트(312,322)와 접촉하고, 열전모듈(412,422)의 타측은 저온의 열전달물질이 유입된 사행유로 형상의 미세유로(313,323)가 형성된 플레이트(312,322)와 접촉하며 열전달물질의 미세유로(313,323)내에서 통과시간이 장시간 소요됨에 따라 열교환 할 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있어 상기 열교환부(300)와 열전모듈(412,422) 사이에 열교환 효과가 증대된다.
그 결과, 상기 열전모듈(412,422)의 양측면에는 온도차가 극대화되어 상기 열전모듈(412,422)에는 기전력이 효과적으로 발생한다.
또한, 도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 열전 발전부(200)는 복수개의 열교환부(300)가 연속적으로 연결되어 적층된 형태로 구비된다.
그리고, 각각의 열교환부(300)는 열교환물질이 각각 독립적으로 유입 및 유출되어 인접한 열교환부(300)에서의 열교환에 영향을 받지 않고 독립적으로 열교환이 이루어지므로 복수개의 열전모듈(412,422)에서 각각 균일한 기전력이 발생될 수 있어 기전력의 발생 효율이 극대화 될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 7을 참조하면, 고온의 열교환 물질 및 저온의 열교환 물질은 각각 반대 방향, 즉 크로스 플로우 방식(cross flow)으로 상기 유입관(314,324)를 통해 상기 플레이트(312,322)에 유입될 수 있다.
즉, 상기 고온 열교환부(310)의 유입관(311)는 상기 저온 열교환부(320)의 유출관(324)와 인접하고여 상기 고온 열교환부(310)에서 가장 고온인 상태 부분과 열교환된 열전모듈(412,422)의 타측은 상기 저온 열교환부(320)에서 가장 고온인 부분과 열교환 된다.
반면에, 상기 고온 열교환부(310)의 유출관(314)는 상기 저온 열교환부(320)의 유입관(321)와 인접하게 구비되어 상기 고온 열교환부(310)에서 가장 저온인 상태 부분과 열교환된 열전모듈(412,422)의 타측은 상기 저온 열교환부(320)에서 가장 저온인 부분과 열교환 된다.
그래서, 상기 고온 열교환 물질과 저온 열교환 물질이 같은 방향으로 상기 열교환부(300)에 유입되는 경우에 비해, 상기 플레이트(312,322)에 접촉한 복수개의 열전모듈(412,422)의 양단은 각각 균일한 온도차를 유지하여 각각의 상기 열전모듈부(400)는 균일한 기전력을 발생하여 상기 열전 발전부(200)의 발전 효율이 향상된다.
그리고, 본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100: 스택형 열전 발전 시스템
110: 지지부 120: 체결부
121: 연결부 122: 고정수단
123: 탄성부재 130: 단열플레이트
140: 써멀 그리스 200: 열전 발전부
300: 열교환부 310: 고온 열교환부
320: 저온 열교환부 311, 321: 유입관
312, 322: 플레이트 313, 323: 미세유로
313a, 323a : 절곡부 314, 324: 유출관
400: 열전모듈부 410: 제1열전모듈부
420: 제2열전모듈부 411, 421: 회로기판
412, 422: 열전모듈 430: 가이드부
431: 제1가이드 432: 제2가이드

Claims (12)

  1. 온도차 발생시 기전력을 발생시키는 열전모듈부가 내부에 구비되고, 상기 열전모듈부의 양측면에 온도차를 발생시키기 위해 상기 열전모듈부의 양측면과 각각 접촉하며 각각 고온 및 저온의 열교환 물질이 유출입하도록 유로가 형성된 열교환부가 적층되어 연결된 열전 발전부;
    상기 열전 발전부의 양단부에서 상기 열전 발전부를 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부를 고정하는 체결부;를 포함하여 구성되고,
    상기 열전모듈부는 회로 기판에 열전모듈이 장착되고, 회로 기판의 일측에 상기 열교환부의 적층을 용이하게 하기 위해 적층 방향으로 돌출된 가이드부;를 더 포함하는 스택형 열전 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환부는,
    양측면이 상기 열전모듈부와 접촉하고 고온의 열교환 물질이 유출입 하도록 플레이트에 유로가 형성된 고온 열교환부; 및
    양측면이 상기 열전모듈부와 접촉하며 상기 고온 열교환부와 대응되는 크기로 구비되며 저온의 열교환 물질이 유출입 하도록 플레이트에 유로가 형성된 저온 열교환부;
    를 포함하는 스택형 열전 발전 시스템
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전모듈부는
    상기 고온 열교환부와 상기 저온 열교환부 사이에서 상기 고온 열교환부 및 저온 열교환부에 형성된 유로와 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열교환부는,
    열교환 물질이 유입되는 유입관;
    열교환 면적을 증가시키기 위해 상기 유입관에서 분기되어 복수개의 상기 유입관의 단면적보다 작은 미세 유로가 형성된 플레이트;
    상기 플레이트에 형성된 미세유로가 통합되고 열교환물질이 유출되는 유출관;
    을 포함하여 구성되는 스택형 열전 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    상기 열교환부의 열전모듈부와의 열교환 효율을 증대시키기 위해 접촉면적을 증가시키기 위한 복수개의 절곡부를 갖는 복수개의 미세유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  6. 제2 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고온 열교환부에 유입되는 열교환 물질의 유출입 방향 및 상기 저온 열교환부에 유입되는 열교환 물질의 열교환 물질의 유출입 방향이 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전 발전부의 단부와 상기 지지부 사이에 열손실을 저감하기 위해 단열플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 지지부를 연결하는 연결부; 및
    상기 지지부를 가압하며, 상기 지지부에 상기 연결부를 고정하는 고정수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열전모듈부는 상기 열전모듈의 양측면에 상기 열교환부와의 열교환 효율을 증가시키기고 접촉 저항의 최소화를 위해 써멀 그리스(thermal grease)가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 스택형 열전 발전 시스템.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    제1열전모듈부의 회로 기판의 일측에서 돌출된 제1가이드; 및
    상기 제1열전모듈부와 인접한 제2열전모듈부의 회로기판의 타측에서 상기 제1가이드가 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되고, 상기 제1가이드와 연계하여 적층을 가이드하는 제2가이드;를 포함하여 구성되는 스택형 열전 발전 시스템.
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