KR101928303B1

KR101928303B1 - 발전 장치

Info

Publication number: KR101928303B1
Application number: KR1020180065266A
Authority: KR
Inventors: 박은현; 정세영
Original assignee: 주식회사 세미콘라이트; 정세영
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2018-12-13
Also published as: KR20180066005A

Abstract

본 개시는, 열원을 이용하는 발전 장치에 있어서, 발전 소자; 발전 소자의 열을 방출하는 방열판; 발전 소자에 열을 공급하는 흡열판; 그리고, 열이 방열판으로 전달되는 것을 방지하는 열차단판;으로서, 열차단판과 방열판과의 사이에 공기층을 형성하여 열이 방열판으로 전달하는 것을 방지하고, 발전 소자의 면적보다 큰 개구를 포함하는 열차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치에 대한 것이다.

Description

발전 장치{GENERATOR}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 발전 장치에 관한 것으로, 특히 발전 소자의 성능을 향상시킨 발전 장치에 대한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.

도 1은 일본 공개특허공보 제2013-45929호에 기재된 발전 소자를 사용한 발전 장치의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호 및 용어를 일부 변경하였다.

발전 소자를 사용한 발전 장치(10)는 발전 소자(11), 흡열판(12), 방열판(13) 및 열원(14)을 포함한다. 발전 장치(10)는 흡열판(12)과 방열판(13) 사이에서 높은 온도차가 발생하도록 하기 위해, 방열판(13)에 히트 파이프(15)가 연결되어 있다. 또한 열원(14)이 초 등과 같이 연소를 통해 열을 발생하는 경우 연소를 위한 공기의 원활한 흐름을 위해 통풍구(16)를 포함하고 있다. 그러나 통풍구(16)가 열원(14)보다 높은 위치에 동일한 방향으로 형성되어 있어 열원(14)이 있는 상자(17)로 들어오는 공기와 상자(17)로부터 나가는 공기가 동일한 통풍구(16)를 통과하기 때문에 공기의 흐름이 원활하지 못하고 또한 열원(14)에 의해 가열된 공기가 방열판(13)에 영향을 미치지 않도록 하는 판(12a)이 흡열판(12)과 연결되어 있어 흡열판(12)에 흡수된 열이 판(12a)에 전달되어 방열판(13)에 영향을 주는 문제점이 있다.

본 개시는 열원으로부터 발생하는 열에 대한 열 수집 효율을 높이면서, 열원이 방열판에 영향을 미치지 않는 구조를 통해 발전 소자의 열기전력 발생 효율을 향상시킨 발전 소자를 사용한 발전 장치를 제공한다.

이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 열원을 이용하는 발전 장치에 있어서, 발전 소자; 발전 소자의 열을 방출하는 방열판; 발전 소자에 열을 공급하는 흡열판; 그리고, 열이 방열판으로 전달되는 것을 방지하는 열차단판;으로서, 열차단판과 방열판과의 사이에 공기층을 형성하여 열이 방열판으로 전달하는 것을 방지하고, 발전 소자의 면적보다 큰 개구를 포함하는 열차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치가 제공된다.

도 1은 일본 공개특허공보 제2013-45929호에 기재된 발전 소자를 사용한 발전 장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 발전 장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 발전 장치의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 2는 본 개시에 따른 발전 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.

도 2(a)는 사시도이며, 도 2(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.

발전 장치(100)는 발전 소자(110), 발전 소자(110) 위에 위치하여 발전 소자(110)의 열을 방출하는 방열판(120), 발전 소자(110)의 아래에 위치하여 발전 소자(110)에 열을 공급하는 흡열판(130), 흡열판(130)에 가열된 공기(141)를 통해 열을 공급하는 열원(140) 및 방열판(120) 아래에 방열판(120)과 일정 간격 떨어져 위치하여 열원(140)에 의해 가열된 공기(142)가 직접 방열판(120)을 가열하는 것을 방지하는 열차단판(150)을 포함한다. 열차단판(150)은 예를 들어 나사(160)와 같은 결합수단을 이용하여 방열판(120)에 고정될 수 있다. 방열판(120)과 열차단판(150) 사이에 형성된 공기층으로 인하여 방열판(120)에 열이 잘 전달되지 않는다. 또한 열차단판(150)은 발전 소자(110)의 면적보다 큰 개구(151)를 포함한다. 발전 소자(110)는 열차단판(150)의 개구(151) 안쪽에 위치한다. 열차단판(150)의 개구(151)를 형성하는 열차단판(150)의 엣지(152,edge)는 흡열판(130)과 접촉하지 않는다. 열차단판(150)이 흡열판(130)과 접촉하는 경우, 흡열판(130)에 공급된 열이 열차단판(150)으로 전달되어 열차단판(150)이 가열되고, 가열된 열차단판(150)에 의해 방열판(120)이 가열될 수 있기 때문이다. 열차단판(150)은 흡열판(130)과 방열판(120) 사이에 위치하거나, 점선으로 표시한 것처럼 흡열판(130) 보다 아래에 위치할 수 있다. 다만 흡열판(130)이 열을 잘 흡수하고, 열차단판(150)이 방열판(120)에 전달되는 열을 효율적으로 차단하기 위해서 열차단판(150)은 흡열판(130)과 방열판(120) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 열차단판(150)의 개구(151) 면적은 흡열판(130)보다 작은 것이 방열판(120)에 열이 전달되는 것을 차단하는데 효율적이다.

도 3은 본 개시에 따른 발전 장치의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

발전 장치(200)는 방열판(210)과 열차단판(250) 사이에서 열차단판(250)의 개구(251) 주위를 둘러싸는 제1 열차단벽(240)을 포함한다. 열원(230)에 의해 가열된 공기(231, 232, 233)중 일부는(231) 흡열판(220)을 가열하고, 일부(232)는 열차단판(250)에 의해 차단되고, 일부(233)는 열차단판(250)과 흡열판(220) 사이의 틈을 통해 열차단판(250)과 방열판(210) 사이의 공간으로 들어갈 수 있다. 열차단판(250)과 방열판(210) 사이이 공간으로 들어간 가열된 공기(233)에 의해 방열판(210)이 가열될 수 있다. 제1 열차단벽(240)은 열차단판(250)과 방열판(210) 사이이 공간으로 들어간 가열된 공기(233)에 의해 방열판(210)이 가열되는 것을 완화시킨다. 제1 열차단벽(240)은 세라믹 종이와 같은 단열재로 이루어질 수 있다. 도 3에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(200)는 도 2에 기재된 발전 장치(100)와 실질적으로 동일하다.

도 4는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

도 4(a)는 사시도이며, 도 4(b)는 BB'를 따라 자른 단면도이다.

발전 장치(300)는 열차단판(310) 아래에 위치하며 열차단판(310)의 개구(311) 주위를 감싸는 제2 열차단벽(320)을 포함한다. 제2 열차단벽(320)은 내벽(321)과 외벽(322)을 포함하고 내벽(321)과 외벽(322) 사이의 공간(323)은 단열재로 채워지거나 공기층으로 채워질 수 있다. 열원(330)에 의해 가열된 공기(331)는 열차단판(310) 및 제2 열차단벽(320)으로 인해 이중으로 차단되어 방열판(340)에 미치지 않게 된다. 또한 제2 열차단벽(320)에 의해 둘러싸인 공간(324)으로 인해 열원(330)은 공기를 효율적으로 가열할 수 있다. 다만 제2 열차단벽(320)으로 둘러싸인 공간(324)에 원활하게 외부 공기(332)가 유입되고 가열된 공기(333)가 빠져 나가야 초 등과 같은 열원(330)이 지속적으로 연소되면서 공기를 가열할 수 있다. 제2 열차단벽(320)으로 둘러싸인 공간(324)에 외부 공기(332)는 제2 열차단벽(320) 입구(325)로 들어와 제2 열차단벽(320)의 개구(326)를 통해 나간다. 제2 열차단벽(320)의 개구(326)는 열원(330)보다 높이 위치하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 제2 열차단벽(320)의 개구(326)는 열차단판(310)과 흡열판(350) 사이에 위치한다. 또한 제2 열차단벽(320)과 열차단판(310) 사이에는 단열재(360)가 형성되어 제2 열차단벽(320)의 열이 열차단판(310)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 도 4에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(300)는 도 3에 기재된 발전 장치(200)와 실질적으로 동일하다.

도 5는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

발전 장치(400)는 흡열판(410)이 흡열판(410)을 기준으로 발전 소자(420)에 대향하는 면에 복수의 흡열핀(411)을 포함한다. 흡열핀(411)을 통해 열원(430)에 의해 가열된 공기가 흡열판(410)을 가열하는 경우, 가열된 공기가 접촉하는 면을 크게하여 흡열판(410)이 효율적으로 가열될 수 있다. 도 5에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(400)는 도 4에 기재된 발전 장치(300)와 실질적으로 동일하다.

도 6은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

발전 장치(500)는 방열판(510) 위에 냉각제(521)를 담을 수 있는 용기(520)를 포함할 수 있다. 냉각제(521)가 담긴 용기(520)를 사용하여 방열판(510)이 발전 소자(530)를 냉각시키는 효율을 높일 수 있다. 냉각제(521)로는 물 등을 사용할 수 있다. 도 6에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(500)는 도 4에 기재된 발전 장치(300)와 실질적으로 동일하다.

도 7은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

도 7(a)는 사시도이며, 도 7(b) 및 7(c)는 는 CC'를 따라 자른 단면도이다.

발전 장치(600)는 열원(610)이 수용되는 열원 수용부(620)를 포함한다. 열원 수용부(620)에는 열원(620)을 지지하는 탄성체(621)를 포함한다. 탄성체(621)에 의해 열원(620)은 흡열판(630)으로부터 일정한 거리를 유지할 수 있도록 한다. 예를 들어 열원(620)이 초인 경우 초는 연소에 의해 초의 높이가 줄어들게 된다. 초의 높이가 줄어들면서 초의 무게도 함께 줄어든다. 즉 도 7(b)의 상태에서 도 7(c)의 상태로 초가 연소하여 초의 높이는 줄지만 초의 무게도 함께 줄어들기 때문에 초의 무게로 눌려있던 탄성체(621)가 복원되면서 초와 흡열판 사이의 거리는 일정하게 유지될 수 있다. 열원(610)과 흡열판(630) 사이의 거리는 열원(610)에서 나오는 불꽃이 제2 열차단벽(640)에 의해 둘러싸이는 공간 내에 위치하는 것이 바람직하다. 도 7에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(600)는 도 4에 기재된 발전 장치(300)와 실질적으로 동일하다.

도 8은 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

발전 장치(700)는 발전 소자(710)와 전선(720)을 통해 전기적으로 연결된 광원(721)을 포함한다. 광원(721)은 낮은 전력에서도 발광이 용이한 LED가 바람직하다. 또한 광원(721)은 USB 방식으로 연결될 수 있다. 도 8에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(700)는 도 4에 기재된 발전 장치(300)와 실질적으로 동일하다.

도 9는 본 개시에 따른 발전 장치의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

발전 장치(800)는 열원(810)이 수용되는 열원 수용부(820) 및 열원 수용부(820)를 지지하는 탄성체(830)를 포함한다. 열원 수용부(820)의 측면은 1개 이상의 개구(821)가 형성된다. 열원 수용부(820)는 탄성체(830)에 의해 제2 열차단벽(840)과 밀착된다. 열원 수용부(820)와 제2 열차단벽(840)이 밀착됨으로써, 열원수용부(820)의 측면에 형성된 개구(821)를 통해 외부의 공기(822)가 유입되고, 제2 열차단벽(840)에 형성된 개구(841)를 통해 가열된 공기(842)가 유출되는 내부 공간(850)이 형성된다. 열원(810)을 교체하거나 열원(810)을 제거하고자 하는 경우에는 도 9(b)와 같이 열원 수용부(820)에 외력을 가하여 탄성체(830)를 압축하여 열원(810)을 교체하거나 열원(810)을 제거할 수 있다. 이후 열원 수용부(820)에 가해진 외력을 제거하면 탄성체(830)의 복원력에 의해 다시 열원 수용부(820)와 제2 열차단벽(840)이 도 9(a)와 같이 밀착된다. 열원 수용부(820)와 제2 열차단벽(840) 사이의 밀착성을 향상시키기 위해 도 9에 도시된 것처럼 제2 열차단벽(840)이 열원 수용부(820)와 밀착되는 부분에 평탄부(843)를 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만 평탄부는 열원 수용부(820)에 형성될 수도 있다. 도 9에서는 탄성체(830)가 수용되는 용기(831)이 있지만 용기(831)는 없어도 된다. 도 9에서 설명하는 것을 제외하고 발전 장치(800)는 도 4에 기재된 발전 장치(300)와 실질적으로 동일하다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 열원을 이용하는 발전 장치에 있어서, 발전 소자; 발전 소자의 열을 방출하는 방열판; 발전 소자에 열을 공급하는 흡열판; 그리고, 열이 방열판으로 전달되는 것을 방지하는 열차단판;으로서, 열차단판과 방열판과의 사이에 공기층을 형성하여 열이 방열판으로 전달하는 것을 방지하고, 발전 소자의 면적보다 큰 개구를 포함하는 열차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(2) 열차단판과 방열판 사이에 위치하여 열차단판의 개구를 둘러싸는 제1 열차단벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(3) 열차단판이 방열판과 흡열판 사이에 위치하며, 열차단판의 개구 면적이 흡열판의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(4) 열차단판의 개구를 형성하는 열차단판의 엣지(edge)와 흡열판은 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(5) 열차단판 아래에 위치하며 열차단판의 개구 주위를 감싸는 제2 열차단벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(6) 제2 열차단벽은 적어도 1개의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(7) 제2 열차단벽의 개구는 열차단판과 흡열판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(8) 제2 열차단벽과 열차단판 사이에 단열재가 형성된 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(9) 흡열판은 흡열판을 기준으로 발전 소자에 대향하는 면에 복수의 흡열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(10) 방열판 위에 냉각제를 담을 수 있는 용기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(11) 열원이 수용되는 열원 수용부;로서 열원을 지지하는 탄성체를 포함하는 열원 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(12) 열원의 높이를 탄성체에 의해 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(13) 열차단판 아래에 위치하며 열차단판의 개구 주위를 감싸는 제2 열차단벽; 열원이 수용되는 열원 수용부; 그리고, 열원 수용부를 지지하는 탄성체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(14) 열원 수용부를 지지하는 탄성체에 의해 열원 수용부와 제2 열차단벽이 밀착되는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(15) 제2 열차단벽은 적어도 1개의 개구를 포함하며, 열원 수용부의 측면이 적어도 1개의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

(16) 발전 소자와 전기적으로 연결되는 엘이디 광원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.

본 개시에 따르면 열원으로부터 발생하는 열에 대한 열 수집 효율을 높이면서, 열원이 방열판에 영향을 미치지 않는 구조를 통해 발전 소자의 열기전력 발생 효율을 향상시킨 발전 소자를 사용한 발전 장치를 얻을 수 있다.

발전 장치 : 20, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800
흡열판 : 22, 130, 220, 350, 410, 630
방열판 : 23, 120, 210, 340, 510
발전 소자 : 21, 110, 420, 710

Claims

열원을 이용하는 발전 장치에 있어서,
발전 소자;
발전 소자의 열을 방출하는 방열판;
발전 소자에 열을 공급하는 흡열판;
열이 방열판으로 전달되는 것을 방지하는 열차단판;으로서, 열차단판은 방열판 아래에 방열판과 일정 간격 떨어져 위치하여 열차단판과 방열판 사이에 공기층이 형성되어 공기층에 의해 열이 방열판으로 전달하는 것을 방지하고, 발전 소자의 면적보다 큰 개구를 포함하는 열차단판;
열차단판과 방열판 사이에 위치하여 열차단판의 개구를 둘러싸는 제1 열차단벽; 그리고
열차단판 아래 및 열차단판 안쪽에 위치하여 열차단판의 개구 주위를 감싸는 제2 열차단벽;을 포함하며,
열차단판과 방열판 사이에 형성된 공기층의 공기가 외부 공기와 교환되도록 열차단판과 방열판 사이가 외부로 개방되며,
열차단판의 개구를 형성하는 열차단판의 엣지(edge)와 흡열판은 접촉하지 않으며,
제2 열차단벽은 열차단판과 흡열판 사이에 위치하여 열원에 의해 가열된 공기가 빠져나가는 적어도 1 개의 개구를 포함하는 발전장치.
청구항 1에 있어서,
열차단판이 방열판과 흡열판 사이에 위치하며, 열차단판의 개구 면적이 흡열판의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 1에 있어서,
제2 열차단벽과 열차단판 사이에 단열재가 형성된 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 1에 있어서,
흡열판은 흡열판을 기준으로 발전 소자에 대향하는 면에 복수의 흡열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 1에 있어서,
발전 소자와 전기적으로 연결되는 엘이디 광원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.