KR101946971B1 - Apparatus and method for controlling fuel and oxygen input for thermophotovoltaic device - Google Patents

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Abstract

출력 전력에 따라 연소기로 공급되는 산소 및 연료의 공급량을 제어하여 연료 대비 발전 효율을 최대화하도록 한 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치는 열광 발전 장치에서 부하로 공급되는 전력량, 열광 발전 장치로 공급되는 현재 산소 공급량 및 현재 연료 공급량을 측정하고, 측정한 전력량, 현재 산소 공급량 및 현재 연료 공급량을 근거로 설정한 산소 밸브 제어값 및 연료 밸브 제어값을 근거로 열광 발전 장치의 산소 공급량 및 연료 공급량을 제어한다. And a fuel and oxygen supply control device and method for a thermoelectric power generation device that controls the supply amount of oxygen and fuel supplied to the combustor according to the output power to maximize the power generation efficiency relative to the fuel. The proposed fuel and oxygen supply control device of the thermoelectric power generation device measures the amount of power supplied to the load from the thermoelectric power generation device, the current oxygen supply amount supplied to the thermoelectric power generation device, and the present fuel supply amount, and measures the measured amount of electricity, The oxygen supply amount and the fuel supply amount of the thermoelectric generator are controlled based on the oxygen valve control value and the fuel valve control value set on the basis of the oxygen valve control value and the fuel valve control value.

Figure R1020170058796
Figure R1020170058796

Description

열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FUEL AND OXYGEN INPUT FOR THERMOPHOTOVOLTAIC DEVICE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for controlling a fuel and an oxygen supply of a thermoelectric power generation apparatus,

본 발명은 열광 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 휴대 기기 및 이동형 군용 장비 등에 전원을 공급하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급량을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric generator, and more particularly, to an apparatus and a method for controlling the amount of fuel and oxygen supplied to a thermoelectric generator for supplying power to small portable apparatuses and mobile military equipment.

소형 휴대 기기 및 이동형 군용 장비의 개발 및 보급이 증가함에 따라 이들의 전원 공급을 위한 이차 전지, 소형 발전기 등과 같이 다양한 장치들이 개발되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] As the development and dissemination of small-sized portable equipment and portable military equipment have been increasing, various devices such as a secondary battery and a small generator for supplying power have been developed.

일반적으로, 소형 휴대 기기 및 이동형 군용 장비 등의 소형 이동전자기기는 휴대성 확보를 위해 소형으로 제작되기 때문에 이차 전지가 사용되고 있지만, 현재 사용되는 이차 전지는 리튬-이온으로 구성되기 때문에 충전시간이 길고, 사용시간이 짧은 문제점이 있다.2. Description of the Related Art [0002] In general, small-sized mobile electronic devices such as small-sized portable devices and portable type military equipment are manufactured in a compact size in order to ensure portability, and thus secondary batteries are used. However, since currently used secondary batteries are composed of lithium ions, , And the use time is short.

최근에는 이러한 이차전지의 문제점을 해결하기 위해, 소형 발전 장치에 관한 연구/개발이 활발하게 진행되고 있으며, 마이크로 가스터빈, 마이크로 왕복기관 등의 초소형 열기관(엔진) 동력발생장치에 대한 연구가 진행되고 있다.In recent years, in order to solve the problems of such a secondary battery, research and development of a miniature power generation device has been actively carried out, and studies have been made on a micro power generation device for a micro-gas turbine and a micro- have.

하지만, 초소형 열기관(엔진) 동력발생장치는 열을 전기로 변환하기 위한 고속의 동적 장치(moving parts)를 포함하고 있어 과도한 열 및 마찰손실의 발생과 미세제작의 어려움이 발생하는 문제점이 있다.However, there is a problem in that a small-sized heat engine (engine) power generating device includes high-speed dynamic parts for converting heat into electricity, resulting in excessive heat and friction loss and difficulty in micro-fabrication.

이에, 초소형 열전(thermoelectric) 시스템, 초소형 열광전(thermophotovoltaic, TPV) 변환 장치 등과 같이 동적 장치를 포함하지 않고, 직접 에너지 변환이 가능한 방식의 소형 발전 장치에 대한 개발이 진행되고 있다.Accordingly, development of a miniature power generation apparatus that does not include a dynamic device such as a micro-thermoelectric system, a micro-thermophotolytic (TPV) converter, and the like is possible.

초소형 열광전 변환 장치는 초소형 이미터(emitter, 연소기)에서 발생하는 열복사에너지를 유전필터를 통해 광전셀에 전달하여 전기를 획득하고, 장치를 냉각하는 과정을 포함하는 단순한 구성으로 되어있으며 제작의 용이성 때문에 소형 이동전자기기의 전원으로 편리성과 저렴한 유지비 등의 장점이 있다.The ultra-small photodetector has a simple structure including a process of transferring heat radiation energy generated from a small-sized emitter to a photoelectric cell through a dielectric filter to obtain electricity, and cooling the device. Therefore, there are advantages such as convenience and low maintenance cost as a power source for small mobile electronic devices.

열광발전기(ThermoPhotoVoltaic; TPV)는 열에 의해 발생된 광자(photon)를 직접 에너지로 변환하는 시스템으로 보통 열방사체(thermal emitter)와 열광 소자(photovoltaic diode cell)로 구성된 발전부와 전력을 공급하기 위한 전기제어부로 구성된다. 열광 발전기는 열을 이용해 열방사체에 해당 열을 가하고 이를 통해 열방사체에서 발생되는 흑체 복사(black body radiation)를 통해 낮은 에너지 밴드갭을 가지는 photovoltic cell(PV)에 주사시켜 전기 에너지를 형성한다.ThermoPhotoVoltaic (TPV) is a system that converts photons generated by heat into direct energy. It is composed of a power generator consisting of a thermal emitter and a photovoltaic diode cell, And a control unit. Thermal generators use heat to apply heat to a thermal body, which in turn injects electricity into a photovoltic cell (PV) with a low energy bandgap through blackbody radiation from a thermal body.

열광발전기는 고에너지밀도(리튬이온 전지대비 단위질량당 에너지 밀도 100배 이상), 즉각적인 충전 및 충분한 충전수명, 비동력계이므로 무소음, 환경 친화성, 비상시 응용성 등 장점을 갖는 탑재형 발전기의 개발이 가능하여 기존 이차전지를 대체할 차세대 이동전원장치의 강력한 후보로 대두되고 있다.The development of onboard generators with advantages of high energy density (energy density more than 100 times per unit mass of lithium ion battery), instant charging and sufficient charge life, non-dynamometer, noise free, environmental friendliness and emergency application Making it a strong candidate for next-generation mobile power systems to replace existing secondary batteries.

일반적으로, 종래의 열광발전기는 연소기(이미터(emitter)) 및 열광 소자 어레이를 포함하여 구성된다. 이때, 열광 소자 어레이는 내부가 빈 원통 형상으로 형성된 베이스 기재의 내부면(즉, 연소기 방향)에 복수의 열광 소자들이 배치되어 구성된다. 열광 소자 어레이는 연소기의 외주와 소정 간격 이격되어 배치되어, 연소기에서 연료의 연소에 따라 발생하는 광을 집광하여 전기 에너지로 변환한다.Generally, a conventional thermoelectric generator includes a combustor (emitter) and a light-emitting element array. At this time, the light-emitting element array is constituted by arranging a plurality of light-emitting elements in the inner surface (that is, the direction of the combustor) of the base substrate having an inner hollow cylindrical shape. The light-emitting element array is disposed at a predetermined distance from the outer periphery of the combustor so as to condense light generated by the combustion of the fuel in the combustor and convert it into electric energy.

종래의 열광발전기는 미리 설정된 출력 전력에 따라 산소와 연료를 연소기로 공급하여 광과 및 열을 발생시킨다. 즉, 열광발전기는 미리 설정된 양의 산소와 연료를 지속적으로 연소시켜 일정량의 전기 에너지를 생성한다.Conventional thermoelectric generators supply oxygen and fuel to a combustor in accordance with preset output power to generate light and heat. That is, the thermoelectric generator continuously burns predetermined amounts of oxygen and fuel to generate a certain amount of electrical energy.

그에 따라, 열광발전기는 설정된 출력 전력(즉, 부하의 소비 전력)보다 낮은 출력 전력이 요구되는 경우에도 설정된 출력 전력에 따른 양의 산소와 연료를 소비하기 때문에 연료 대비 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.Accordingly, even when an output power lower than the set output power (that is, the power consumption of the load) is required, the thermoelectric generator consumes a positive amount of oxygen and fuel according to the set output power, .

또한, 열광발전기는 설정된 출력 전력에 따라 산소 및 연료를 연소하기 때문에 연료 비용이 증가하고, 불필요한 연소기의 가동으로 인해 제품 수명이 짧아지는 문제점이 있다.In addition, since the thermoelectric generator burns oxygen and fuel according to the set output power, the fuel cost increases and the life of the product is shortened due to the operation of the unnecessary combustor.

한국등록특허 제10-1304102호(명칭: 초소형 열광전변환 시스템)Korean Patent No. 10-1304102 (entitled " Ultra miniature pre-conversion system "

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 출력 전력에 따라 연소기로 공급되는 산소 및 연료의 공급량을 제어하여 연료 대비 발전 효율을 최대화하도록 한 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a fuel and oxygen supply control device of a thermoelectric power generation apparatus which controls the supply amount of oxygen and fuel supplied to a combustor according to output power, And a method thereof.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치는 열광 발전 장치에서 부하로 공급되는 전력량을 측정하는 전력량 측정 유닛, 열광 발전 장치로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정하는 산소 공급량 측정 유닛, 열광 발전 장치로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정하는 연료 공급량 측정 유닛, 전력량, 현재 산소 공급량 및 현재 연료 공급량을 근거로 산소 밸브 제어값 및 연료 밸브 제어값을 설정하는 공급 제어 유닛, 산소 밸브 제어값을 근거로 열광 발전 장치의 산소 공급량을 제어하는 산소 밸브 제어 유닛 및 연료 밸브 제어값을 근거로 열광 발전 장치의 연료 공급량을 제어하는 연료 밸브 제어 유닛을 포함한다.In order to achieve the above object, an apparatus for controlling a fuel and an oxygen supply of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention includes a power measurement unit for measuring an amount of power supplied from a thermoelectric generator to a load, A fuel supply amount measurement unit for measuring the present fuel supply amount supplied to the thermal power generation apparatus, a supply unit for setting the oxygen valve control value and the fuel valve control value based on the power amount, the present oxygen supply amount and the present fuel supply amount An oxygen valve control unit for controlling the oxygen supply amount of the thermoelectric generator based on the oxygen valve control value, and a fuel valve control unit for controlling the fuel supply amount of the thermoelectric generator based on the fuel valve control value.

공급 제어 유닛은 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블을 저장하고, 룩 업 테이블로부터 전력량 측정 유닛에서 측정한 전력량에 연계된 산소 공급량을 검출하여 산소 공급량 설정값으로 설정하고, 룩 업 테이블로부터 전력량 측정 유닛에서 측정한 전력량에 연계된 연료 공급량을 검출하여 연료 공급량 설정값으로 설정할 수 있다.The supply control unit stores a look-up table linking the amount of power, oxygen supply amount, and fuel supply amount, detects the oxygen supply amount associated with the amount of power measured by the power amount measurement unit from the look-up table and sets it as the oxygen supply amount set value, The fuel supply amount associated with the amount of power measured by the power amount measuring unit can be detected and set as the fuel supply amount set value.

공급 제어 유닛은 현재 산소 공급량과 산소 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 산소 밸브의 개도량을 산소 밸브 제어값으로 설정하고, 현재 연료 공급량과 연료 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 연소 밸브의 개도량을 연료 밸브 제어값으로 설정할 수 있다.The supply control unit sets the opening amount of the oxygen valve corresponding to the difference value between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value to the oxygen valve control value and sets the opening amount of the combustion valve corresponding to the difference value between the present fuel supply amount and the fuel supply amount set value The amount of fuel can be set to the fuel valve control value.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 방법은 열광 발전 장치에서 부하로 공급되는 전력량을 측정하는 단계, 열광 발전 장치로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정하는 단계, 열광 발전 장치로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정하는 단계, 전력량 및 현재 산소 공급량을 근거로 산소 공급량 설정값을 설정하는 단계, 산소 공급량 설정값 및 현재 산소 공급량을 근거로 열광 발전 장치의 산소 공급량을 제어하는 단계, 전력량 및 현재 연료 공급량을 근거로 연료 공급량 설정값을 설정하는 단계 및 연료 공급량 설정값 및 현재 연료 공급량을 근거로 열광 발전 장치의 연료 공급량을 제어하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling fuel and oxygen supply in a thermoelectric generator, including the steps of measuring an amount of power supplied to a load in a thermoelectric generator, measuring a current amount of oxygen supplied to the thermoelectric generator, Measuring a current fuel supply amount supplied to the photovoltaic power generation apparatus, setting an oxygen supply amount setting value based on the amount of power and the current oxygen supply amount, setting the oxygen supply amount setting value based on the oxygen supply amount setting value and the present oxygen supply amount, Controlling the supply amount, setting the fuel supply amount setting value based on the amount of power and the current fuel supply amount, and controlling the fuel supply amount of the thermoelectric power generation device based on the fuel supply amount setting value and the current fuel supply amount.

산소 공급량 설정값을 설정하는 단계에서는 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블로부터 전력량을 측정하는 단계에서 측정한 전력량에 연계된 산소 공급량을 검출하여 산소 공급량 설정값으로 설정하고, 연료 공급량 설정값을 설정하는 단계에서는 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블로부터 전력량을 측정하는 단계에서 측정한 전력량에 연계된 연료 공급량을 검출하여 연료 공급량 설정값으로 설정할 수 있다.In the step of setting the oxygen supply amount set value, the oxygen supply amount associated with the amount of power measured in the step of measuring the amount of power from the look-up table linking the amount of power, oxygen supply amount and fuel supply amount is detected and set as the oxygen supply amount set value, The fuel supply amount associated with the amount of power measured in the step of measuring the amount of power from the look-up table that links the amount of power, oxygen supply amount, and fuel supply amount may be detected and set as the fuel supply amount setting value.

산소 공급량을 제어하는 단계는 현재 산소 공급량과 산소 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 산소 밸브의 개도량을 산소 밸브 제어값으로 설정하는 단계 및 산소 밸브 제어값을 근거로 열광 발전 장치의 산소 밸브를 제어하여 산소 공급량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step of controlling the oxygen supply amount includes the steps of setting the opening amount of the oxygen valve corresponding to the difference value between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value to the oxygen valve control value and controlling the oxygen valve of the thermoelectric generator based on the oxygen valve control value And controlling the oxygen supply amount by controlling the oxygen supply amount.

연료 공급량을 제어하는 단계는 현재 연료 공급량과 연료 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 연료 밸브의 개도량을 연료 밸브 제어값을 설정하는 단계 및 연료 밸브 제어값을 근거로 열광 발전 장치의 연료 밸브를 제어하여 연료 공급량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of controlling the fuel supply amount includes the steps of setting a fuel valve control value corresponding to a difference value between a present fuel supply amount and a fuel supply amount setting value and setting a fuel valve control value based on the fuel valve control value, And controlling the fuel supply amount by controlling the fuel supply amount.

본 발명에 의하면, 연료 및 산소 공급 제어 장치는 출력 전력에 따라 연소기로 공급되는 산소 및 연료의 공급량을 제어함으로써, 불필요한 연료의 소비를 최소화하여 연료 대비 발전 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the fuel and oxygen supply control apparatus controls the supply amount of oxygen and fuel supplied to the combustor according to the output power, thereby minimizing the consumption of unnecessary fuel and maximizing the generation efficiency relative to the fuel.

또한, 연료 및 산소 공급 제어 장치는 출력 전력에 따라 산소 및 연료의 공급량을 제어함으로써, 열광 발전을 위한 연료 비용을 최소화하고, 불필요한 연소기의 가동으로 방지하여 제품 수명을 최대화할 수 있는 효과가 있다.Further, the fuel and oxygen supply control apparatus controls the supply amount of oxygen and fuel according to the output power, minimizes the fuel cost for generation of heat, and prevents unnecessary operation of the combustor, thereby maximizing the life of the product.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 연료 및 산소 공급 제어 장치가 적용되는 열광 발전 장치를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 연료 및 산소 공급 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 연료 및 산소 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 to 7 are views for explaining a thermoelectric generator to which the fuel and oxygen supply control device according to the embodiment of the present invention is applied.
8 is a view for explaining a fuel and oxygen supply control apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart for explaining a fuel and oxygen supply control method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1 및 도 2를 참조하면, 열광 발전 장치(100)는 연료 투입구(110), 산소 투입구(120), 제1 이송 라인(130), 예열기(140), 연소기(150), 배출 라인(160), 열광 소자 어레이(170), 순환 팬(180) 및 제2 이송 라인(190)을 포함하여 구성된다. 이때, 열광 발전 장치(100)는 연료 투입구(110), 산소 투입구(120), 제1 이송 라인(130)의 일부, 예열기(140), 배출 라인(160)의 일부 및 제2 이송 라인(190)의 일부를 포함하는 제1 본체(200), 및 연소기(150), 배출라인의 나머지 일부, 열광 소자 어레이(170), 순환 팬(180) 및 제2 이송 라인(190)의 나머지 일부를 포함하는 제2 본체(300)로 구분될 수 있다. 여기서, 도 1 및 도 2에서는 열광 발전 장치(100)를 용이하게 설명하기 위해서 제1 본체(200) 및 제2 본체(300)로 분리 형성된 후 결합되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1 본체(200) 및 제2 본체(300)가 일체로 형성될 수 있다.1 and 2, the thermoelectric generator 100 includes a fuel inlet 110, an oxygen inlet 120, a first transfer line 130, a preheater 140, a combustor 150, a discharge line 160 A heat element array 170, a circulation fan 180, and a second transfer line 190. The heat transfer element array 170 is a heat transfer element. At this time, the photovoltaic power generation apparatus 100 includes a fuel inlet 110, an oxygen inlet 120, a part of the first conveyance line 130, a preheater 140, a part of the discharge line 160 and a part of the second conveyance line 190 And a remaining portion of the combustor 150, the remainder of the discharge line, the array of heat elements 170, the circulating fan 180 and the second transfer line 190, The second main body 300 may be divided into a first main body 300 and a second main body 300. Although FIGS. 1 and 2 illustrate that the thermoelectric generator 100 is separately formed and joined to the first body 200 and the second body 300, the present invention is not limited thereto, The first body 200 and the second body 300 may be integrally formed.

연료 투입구(110)는 열광 발전원인 광원 생성을 위한 연료가 투입된다. 연료 투입구(110)는 파이프 형태로 형성되며, 일단이 외부 연료 공급원(미도시)과 연결된다. 연료 투입구(110)를 통해 연료 공급원으로부터 투입된 연료는 연료 투입구(110)의 타단에 연결된 제1 이송 라인(130)으로 투입된다. 여기서, 연료 투입구(110)는 H2, NH 등의 연료를 투입받는 것을 일례로 한다.The fuel inlet 110 is filled with fuel for generating a light source that generates heat. The fuel inlet 110 is formed in the shape of a pipe, and one end is connected to an external fuel supply source (not shown). The fuel injected from the fuel supply source through the fuel inlet 110 is injected into the first transfer line 130 connected to the other end of the fuel inlet 110. Here, the fuel inlet 110 receives fuel such as H2 or NH as an example.

산소 투입구(120)는 제2 이송 라인(190)을 통해 이송된 산소가 투입된다. 이때, 산소 투입구(120)는 방열 핀(176)에서 1차 예열되어 제2 이송 라인(190)을 통해 이송된 산소를 투입받는다.The oxygen inlet port 120 is filled with oxygen transferred through the second transfer line 190. At this time, the oxygen inlet 120 is firstly preheated by the heat dissipation fin 176, and the oxygen transferred through the second transfer line 190 is supplied.

이때, 도 1 및 도 2에서는 열광 발전 장치(100)를 용이하게 설명하기 위해 도면부호 120이 산소 투입구(120)인 것으로 설명하였으나, 실제 구성에서는 연료 공급 배관(112)과 산소 공급 배관(122)이 제1 이송 라인(130)에 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 연료 공급 배관(112)에는 연소기(150)로 공급되는 연료량을 조절하기 위한 연료 밸브(114)가 배치된다. 산소 공급 배관(122)에는 연소기(150)로 공급되는 산소량을 조절하기 위한 산소 밸브(124)가 배치된다.1 and 2, the fuel supply pipe 112 and the oxygen supply pipe 122 are connected to each other through the oxygen supply port 120 in order to easily explain the thermoelectric generator 100. However, May be inserted into the first transfer line 130. At this time, the fuel supply pipe 112 is provided with a fuel valve 114 for regulating the amount of fuel supplied to the combustor 150. The oxygen supply pipe 122 is provided with an oxygen valve 124 for regulating the amount of oxygen supplied to the combustor 150.

제1 이송 라인(130)은 투입된 연료 및 산소를 연소기(150)로 이송한다. 즉, 제1 이송 라인(130)은 파이프 형태로 형성되어 일단이 연료 투입구(110) 및 산소 투입구(120)와 연결되고, 타단이 연소기(150)와 연결된다. 제1 이송 라인(130)은 연료 투입구(110) 및 산소 투입구(120)를 통해 투입된 연료 및 산소를 연소기(150)로 이송한다.The first transfer line 130 transfers the injected fuel and oxygen to the combustor 150. That is, the first transfer line 130 is formed in a pipe shape, one end is connected to the fuel inlet 110 and the oxygen inlet 120, and the other end is connected to the combustor 150. The first transfer line 130 transfers fuel and oxygen introduced through the fuel inlet 110 and the oxygen inlet 120 to the combustor 150.

예열기(140)는 제1 이송 라인(130)을 통해 이송되는 연료 및 산소를 2차 예열한다. 즉, 예열기(140)는 제1 이송 라인(130)의 외주에 배치되어, 제1 이송 라인(130)을 통해 이송되는 연료 및 산소를 예열한다. 이때, 예열기(140)는 2차 예열을 통해 방열 핀(176)에 의해 1차 예열된 산소의 온도를 상승시켜 연소기(150)로 이송한다. 여기서, 예열기(140)는 환열기(Recuperator)인 것을 일례로 한다.The preheater 140 secondarily preheats the fuel and oxygen carried through the first transfer line 130. That is, the preheater 140 is disposed on the outer periphery of the first conveyance line 130 to preheat the fuel and oxygen conveyed through the first conveyance line 130. At this time, the preheater 140 raises the temperature of the first preheated oxygen by the heat dissipation fin 176 through the secondary preheating and transfers it to the combustor 150. Here, the preheater 140 is an example of a recuperator.

연소기(150)는 제1 이송 라인(130)을 통해 공급된 연료를 연소하여 광(빛)과 열을 발생시킨다. 이를 위해, 연소기(150)는 제1 이송 라인(130)을 통해 이송된 연료 및 산소를 혼합한다. 연소기(150)는 혼합 연료(즉, 산소가 혼합된 연료)를 연소시켜 광(빛) 및 열을 발생시킨다.The combustor 150 burns the fuel supplied through the first transfer line 130 to generate light (light) and heat. To this end, the combustor 150 mixes the transferred fuel and oxygen through the first transfer line 130. The combustor 150 burns the mixed fuel (that is, fuel mixed with oxygen) to generate light (light) and heat.

일례로, 연소기(150)는 제1 이송 라인(130)에 연결된 연료 및 산소를 혼합하는 혼합기(미도시), 혼합기에서 혼합된 혼합 연료가 유입되는 챔버(미도시) 및 챔버 내에 배치되는 연소바(미도시)로 구성될 수 있다.In one example, the combustor 150 includes a mixer (not shown) for mixing fuel and oxygen connected to the first transfer line 130, a chamber (not shown) into which the mixed fuel mixed in the mixer flows, (Not shown).

배출 라인(160)은 연소기(150)에서 혼합 연료의 연소시 발생하는 배기가스를 열광 발전 장치(100)의 외부로 배출한다. 일례로, 도 3을 참조하면, 배출 라인(160)은 연소기(150), 예열기(140) 및 제1 이송 라인(130)의 외주를 따라 형성되는 파이프 형상으로 형성되어, 연소기(150)에서 발생하는 배기가스를 이송하여 배출구로 배출한다. 여기서, 도 2에서는 배출 라인(160) 내부에 예열기(140)가 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 예열기(140)의 외주를 따라 배출 라인(160)이 형성될 수도 있다.The exhaust line 160 discharges the exhaust gas generated when the mixed fuel is combusted in the combustor 150 to the outside of the thermoelectric generator 100. 3, the discharge line 160 is formed in the shape of a pipe along the periphery of the combustor 150, the preheater 140, and the first transfer line 130, and is generated in the combustor 150 And discharges the exhaust gas to the discharge port. 2, the preheater 140 is disposed in the discharge line 160, but the present invention is not limited thereto. The discharge line 160 may be formed along the outer circumference of the preheater 140.

열광 소자 어레이(170)는 연소기(150) 외주를 따라 배치되어, 연소기(150)에서 발생하는 광을 이용하여 전력을 생성한다. 이때, 열광 소자(174)는 온도가 낮을 때 발전효율이 좋은 특성이 있기 때문에, 열광 소자 어레이(170)는 연소기(150)와 소정 간격 이격되어 배치된다.The light-emitting device array 170 is disposed along the outer periphery of the combustor 150, and generates electric power using light generated in the combustor 150. At this time, since the light emitting element 174 has a good power generation efficiency when the temperature is low, the light emitting element array 170 is disposed at a predetermined distance from the combustor 150.

도 4를 참조하면, 열광 소자 어레이(170)는 베이스 기재(172), 복수의 열광 소자(174) 및 방열 핀(176)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the light-emitting array 170 includes a base substrate 172, a plurality of light-emitting elements 174, and a heat-dissipating fin 176.

베이스 기재(172)는 직사각형 형상의 판상으로 구성된다. 이때, 베이스 기재(172)는 금속 재질의 금속 기판 또는 일반적인 회로기판에 사용되는 수지 재질로 형성될 수 있다.The base substrate 172 is formed in the shape of a rectangular plate. At this time, the base substrate 172 may be formed of a metal substrate made of a metal or a resin material used for a general circuit board.

복수의 열광 소자(174)는 베이스 기재(172)의 일면에 행렬 배치된다. 즉, 복수의 열광 소자(174)는 연소기(150) 방향으로 배치되는 베이스 기재(172)의 일면에 행렬 배치되어, 연소기(150)에서 연료의 연소에 따라 발생하는 광을 집광하여 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 열광 소자(174)는 TPV(Thermophotovoltaic)인 것을 일례로 한다.The plurality of light-emitting elements 174 are arranged in a matrix on one surface of the base substrate 172. That is, the plurality of light entry devices 174 are arranged in a matrix on one surface of the base substrate 172 arranged in the direction of the combustor 150, and the light generated by the combustion of the fuel in the combustor 150 is condensed into electric energy do. Here, the light-emitting device 174 is an example of TPV (Thermophotolytic).

방열 핀(176)은 베이스 기재(172)의 타면에 배치된다. 방열 핀(176)은 열 전도를 통해 복수의 열광 소자(174)로부터 열을 흡수하여 외부로 방출한다. 즉, 열광 소자(174)는 온도가 낮을 때 발전효율이 좋은 특성이 있기 때문에, 방열 핀(176)은 열광 소자(174)가 형성된 베이스 기재(172)의 일면에 대향되는 타면에 배치되어 열광 소자(174)에서 발생하는 열을 방출시킨다.The heat dissipation fin 176 is disposed on the other surface of the base substrate 172. The heat dissipation fins 176 absorb heat from the plurality of heat dissipation elements 174 through heat conduction and discharge the heat to the outside. That is, since the light-emitting element 174 has a good power generation efficiency when the temperature is low, the heat-dissipating fin 176 is disposed on the other surface opposite to the one surface of the base substrate 172 on which the light-emitting element 174 is formed, (174). ≪ / RTI >

베이스 기재(172)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성되기 때문에 연소기의 연료 연소시 발생하는 고온에 의해 변형(예를 들면, 수축, 팽창)이 발생하여 평탄도가 저하된다.Since the base substrate 172 is formed of a metal material or a resin material, the base substrate 172 is deformed (e.g., shrunk or expanded) due to the high temperature generated in the combustion of the fuel in the combustor.

열광 소자(174)는 베이스 기재(1720)의 일면에 배치되므로, 베이스 기재(172)의 평탄도가 저하되면 집광 효율이 저하된다. 즉, 열광 소자(174)는 베이스 기재(172)의 변형에 따라 대면하는 방향이 틀어져 연소기(150)에서 발생하는 광(光) 중에서 수집할 수 있는 광량이 저하된다.Since the light-emitting element 174 is disposed on one side of the base substrate 1720, the light-condensing efficiency is lowered when the flatness of the base substrate 172 is lowered. That is, the direction of facing the light guide element 174 is changed according to the deformation of the base substrate 172, and the amount of light that can be collected in the light generated in the combustor 150 is reduced.

열광 소자(174)의 집광 효율이 저하되면 열광 발전 장치(100)의 발전 효율이 저하되기 된다.When the light condensing efficiency of the light emitting element 174 is lowered, the power generation efficiency of the thermoelectric generator 100 is lowered.

따라서, 열광 발전 장치(100)의 발전 효율을 일정하게 유지하면서 제품 수명을 증가시키기 위해서는 연소기(150)에서 발생하는 열에 의한 베이스 기재(172)의 변형을 방지해야 한다.Therefore, in order to increase the product lifetime while maintaining the power generation efficiency of the thermoelectric generator 100 constant, it is necessary to prevent deformation of the base substrate 172 due to heat generated in the combustor 150.

도 5 및 도 6을 참조하면, 열광 소자 어레이(170)는 베이스 기재(172)의 일면에 형성되는 단열 부재(178)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 도 5 및 도 6은 단열 부재(178)의 형성 위치를 용이하게 설명하기 위해 베이스 시트(172)가 평판 상태인 것으로 도시한다.5 and 6, the light emitting device array 170 may further include a heat insulating member 178 formed on one surface of the base substrate 172. Here, FIGS. 5 and 6 show that the base sheet 172 is in a flat state in order to easily explain the formation position of the heat insulating member 178. FIG.

단열 부재(178)가 열광 소자(174)의 표면에 배치되면 단열 부재(178)에 의한 광의 굴절, 흡수 또는 반사되기 때문에 열광 소자(174)의 집광 효율이 저하된다.When the heat insulating member 178 is disposed on the surface of the light emitting device 174, the light condensing efficiency of the light emitting device 174 is lowered because the heat is refracted, absorbed or reflected by the heat insulating member 178.

이에, 단열 부재(178)는 베이스 기재(172)의 일면에 형성되되, 베이스 기재의 일면에 배치된 열광 소자(174)의 표면을 덮지 않도록 형성된다. 즉, 단열 부재(178)는 베이스 기재(178)의 일면에 형성되되, 복수의 열광 소자(174)가 형성되지 않은 영역에만 형성된다.The heat insulating member 178 is formed on one surface of the base substrate 172 and is formed so as not to cover the surface of the light emitting device 174 disposed on one surface of the base substrate. That is, the heat insulating member 178 is formed on one surface of the base substrate 178, and is formed only in a region where a plurality of light emitting elements 174 are not formed.

단열 부재(178)는 은 에폭시(Ag Epoxy), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같이, 연성을 가지면서 고열에 변형이 없는 수지 재질인 것을 일례로 한다.The heat insulating member 178 is made of a resin material such as silver epoxy, polyimide, etc., which is flexible and has high heat and no deformation.

단열 부재(178)는 은 페이스트의 인쇄를 통해 베이스 기재(172)에 형성된 후, 열광 소자(174)가 배치되는 영역을 식각하여 형성되는 것을 일례로 한다. 이때, 열광 소자(174)는 단열 부재(178)가 형성된 베이스 기재(172)에 배치된다.The heat insulating member 178 is formed on the base substrate 172 through printing of a silver paste, and is formed by etching the region where the light emitting device 174 is disposed. At this time, the light-emitting element 174 is disposed on the base substrate 172 on which the heat insulating member 178 is formed.

물론, 단열 부재(178)는 열광 소자(174)가 배치된 베이스 기재(172)에 은 페이스트를 인쇄하여 형성될 수도 있다.Of course, the heat insulating member 178 may be formed by printing a silver paste on the base substrate 172 on which the light emitting elements 174 are disposed.

단열 부재(178)는 열광 소자(174) 이외의 영역으로 흡수 또는 방사되는 열을 차단하여 열광 손실을 최소화할 수 있다.The heat insulating member 178 can block the heat absorbed or radiated to the region other than the light emitting device 174, thereby minimizing the heat loss.

또한, 단열 부재(178)는 연소기(150)에서 발생하는 열을 연소기(150) 방향으로 반사시켜 연소기(150) 내의 온도를 높여 연소기(150)의 연소 효율을 최대화할 수 있다.The heat insulating member 178 may reflect heat generated in the combustor 150 toward the combustor 150 to increase the temperature in the combustor 150 to maximize the combustion efficiency of the combustor 150.

열광 소자 어레이(170)는 베이스 기재(172)의 변형을 통해 원통 형상으로 형성된다. 열광 소자 어레이(170)는 내부가 빈 원통 형상으로 형성된 베이스 기재(172)의 내부면(즉, 연소기(150) 방향)에 복수의 열광 소자(174)들이 배치된다. 이때, 열광 소자 어레이(170)는 연소기(150)의 외주와 소정 간격 이격되어 배치된다.The light-emitting element array 170 is formed into a cylindrical shape through deformation of the base substrate 172. The plurality of light emitting devices 174 are disposed on the inner surface of the base substrate 172 (i.e., in the direction of the combustor 150). At this time, the heat element array 170 is spaced apart from the outer circumference of the combustor 150 by a predetermined distance.

열광 소자 어레이(170)는 베이스 기재(172)의 내부면(즉, 연소기(150) 방향)에 단열 부재(178)가 배치된다. 이때, 단열 부재(178)는 열광 소자(174) 사이의 이격 공간에 형성되어 연소기(150)에 발생하는 고온에 의한 베이스 기재(172)의 변형을 방지한다.The heat element array 170 is provided with the heat insulating member 178 in the inner surface of the base substrate 172 (i.e., in the direction of the combustor 150). At this time, the heat insulating member 178 is formed in the space between the light emitting devices 174 to prevent deformation of the base substrate 172 due to the high temperature generated in the combustor 150.

순환 팬(180)은 방열 핀(176) 외주의 공간에 위치한 산소(즉, 공기)를 제2 이송 라인(190)을 통해 산소 투입구(120)로 순환시킨다. 즉, 도 7을 참조하면, 순환 팬(180)은 연소기(150)의 타측 방향에 배치되어 연소기(150) 방향으로 송풍한다. 순환 팬(180)은 회전 구동하여 방열 핀(176)에서 방출되는 열에 의해 1차 예열된 산소(즉, 공기)를 제2 이송 라인(190)을 통해 산소 투입구(120)로 순환시킨다.The circulating fan 180 circulates oxygen (i.e., air) located in the outer circumference of the heat dissipating fin 176 to the oxygen inlet 120 through the second transfer line 190. 7, the circulating fan 180 is disposed in the other direction of the combustor 150 and blows in the direction of the combustor 150. As shown in FIG. The circulating fan 180 is rotationally driven to circulate oxygen (i.e., air), which has been preheated by the heat radiated from the radiating fin 176, to the oxygen inlet 120 through the second transfer line 190.

이때, 방열 핀(176)에 의해 1차 예열된 산소(즉, 공기)는 순환 팬(180)에 의해 제2 이송 라인(190)을 통해 산소 투입구(120)로 투입된다.At this time, the oxygen (i.e., air) that has been preheated by the heat dissipation fin 176 is introduced into the oxygen inlet 120 through the second transfer line 190 by the circulation fan 180.

이처럼, 열광 발전 장치(100)는 방열 핀(176)에 의해 1차 예열된 산소를 순환 팬(180)을 통해 산소 투입구(120)로 투입함으로써, 연료 연소시 사용되는 산소의 온도를 높여 연소 특성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, the thermoelectric power generation apparatus 100 increases the temperature of oxygen used for fuel combustion by injecting the oxygen preliminarily preheated by the heat dissipation fin 176 to the oxygen inlet 120 through the circulation fan 180, Can be maximized.

즉, 열광 발전 장치(100)는 방열 핀(176)에 의해 1차 예열되고, 예열기(140)에 의해 2차 예열되는 산소를 연소기(150; 즉, 이미터)로 공급함으로써, 연소기(150)의 온도를 높여 연소 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.That is, the thermoelectric generator 100 is firstly preheated by the heat sink fins 176 and supplied to the combustor 150 (i.e., the emitter) by supplying oxygen, which is second preheated by the preheater 140, So that the combustion efficiency can be maximized.

또한, 열광 발전 장치(100)는 방열 및 산소 투입을 하나의 팬(즉, 순환 팬(180))을 통해 수행함으로써, 방열을 위한 방열 팬 및 산소 투입을 위한 공기 팬을 구비하는 종래의 열광 발전 장치(100)에 비해 제품을 소형화하면서 제조 단가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the thermoelectric power generation apparatus 100 is configured to perform the heat dissipation and the oxygen input through one fan (i.e., the circulation fan 180), thereby generating heat dissipation for heat dissipation and air dissipation There is an effect that the manufacturing cost can be minimized while reducing the size of the product as compared with the device 100. [

또한, 열광 발전 장치(100)는 방열 및 산소 투입을 하나의 팬(즉, 순환 팬(180))을 통해 수행함으로써, 방열 팬 및 공기 팬을 구비하는 종래의 열광 발전 장치(100)에 비해 열광 발전 장치(100)의 전력 소모를 최소화하여 발전 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the thermoelectric power generation apparatus 100 performs heat dissipation and oxygen injection through one fan (i.e., the circulation fan 180), so that compared to the conventional thermoelectric power generation apparatus 100 having a heat dissipation fan and an air fan, Power consumption of the power generation apparatus 100 can be minimized and the power generation efficiency can be maximized.

즉, 열광 발전 장치(100)는 발전한 전력을 이용하여 순환 팬(180)만을 구동시키기 때문에, 발전한 전력을 이용하여 방열 팬 및 공기 팬을 구동시키기 종래의 열광 발전 장치(100)에 비해 전력 소모를 최소화하여 발전 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.That is, since the thermoelectric generator 100 drives only the circulation fan 180 using the generated power, the power consumption of the conventional thermoelectric power generator 100 is lower than that of the conventional thermoelectric power generator 100 for driving the heat- The power generation efficiency can be maximized.

제2 이송 라인(190)은 방열 핀(176)과 예열기(140)의 외주를 따라 형성되어, 순환 팬(180)에 의해 송풍된 산소를 산소 투입구(120)로 이송시킨다. 즉, 도 4를 참조하면, 방열 핀(176)에 의해 1차 예열된 산소는 순환 팬(180)에 의해 연소기(150) 방향으로 송풍되어 제2 이송 라인(190)으로 투입되고, 제2 이송 라인(190)을 통해 산소 투입구(120)로 이송된다.The second transfer line 190 is formed along the outer periphery of the heat dissipation fin 176 and the preheater 140 to transfer the oxygen blown by the circulation fan 180 to the oxygen inlet 120. 4, the oxygen preliminarily preheated by the heat dissipation fin 176 is blown toward the combustor 150 by the circulation fan 180 and is introduced into the second conveyance line 190, And is transferred to the oxygen inlet 120 through the line 190.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료 및 산소 공급 제어 장치(400)는 전력량 측정 유닛(410), 산소 공급량 측정 유닛(420), 연료 공급량 측정 유닛(430), 공급 제어 유닛(440), 산소 밸브 제어 유닛(450), 연료 밸브 제어 유닛(460)을 포함하여 구성된다.8, the fuel and oxygen supply control apparatus 400 according to the embodiment of the present invention includes a power amount measurement unit 410, an oxygen supply amount measurement unit 420, a fuel supply amount measurement unit 430, 440), an oxygen valve control unit 450, and a fuel valve control unit 460.

전력량 측정 유닛(410)은 열광 발전 장치(100)에서 부하로 공급되는 전력량을 측정한다. 즉, 전력량 측정 유닛(410)은 열광 발전 장치(100)에서 부하로 인가되는 전압 및 전류를 측정하여 전력을 산출한다. 전력량 측정 유닛(410)은 산출한 전력을 평균하고, 설정 시간을 곱하여 부하의 전력량을 산출한다. 이때, 전력량 측정 유닛(410)은 Digital clamp meter, Digital Multi Meter 등과 같이 부하의 전력을 측정하는 장치로 구성되는 것을 일례로 한다.The power measurement unit 410 measures the amount of power supplied from the thermoelectric generator 100 to the load. That is, the power measuring unit 410 measures the voltage and current applied to the load in the thermoelectric generator 100 to calculate the power. The power amount measuring unit 410 calculates the power amount of the load by averaging the calculated power and multiplying it by the set time. The power measuring unit 410 may be a digital clamp meter, a digital multi meter, or the like.

산소 공급량 측정 유닛(420)은 산소 투입구(120)에서 연소기(150)로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정한다. 즉, 산소 공급량 측정 유닛(420)은 산소 투입구(120)에 연결된 산소 공급 배관(122)을 통해 연소기(150)로 공급되는 산소 공급량인 현재 산소 공급량을 측정한다. 산소 공급량 측정 유닛(420)은 측정한 현재 산소 공급량을 공급 제어 유닛(440)에게로 전송한다.The oxygen supply amount measuring unit 420 measures the present oxygen supply amount supplied from the oxygen inlet 120 to the combustor 150. [ That is, the oxygen supply amount measurement unit 420 measures the present oxygen supply amount, which is the oxygen supply amount supplied to the combustor 150 through the oxygen supply pipe 122 connected to the oxygen inlet 120. The oxygen supply amount measurement unit 420 transmits the measured present oxygen supply amount to the supply control unit 440. [

연료 공급량 측정 유닛(430)은 연료 투입구(110)에서 연소기(150)로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정한다. 즉, 연료 공급량 측정 유닛(430)은 연료 투입구(110)에 연결된 연료 공급 배관(112)을 통해 연소기(150)로 공급되는 연료 공급량인 현재 연료 공급량을 측정한다. 연료 공급량 측정 유닛(430)은 측정한 현재 연료 공급량을 공급 제어 유닛(440)에게로 전송한다.The fuel supply amount measurement unit 430 measures the present fuel supply amount supplied from the fuel inlet 110 to the combustor 150. [ That is, the fuel supply amount measurement unit 430 measures the present fuel supply amount, which is the fuel supply amount supplied to the combustor 150 through the fuel supply pipe 112 connected to the fuel inlet 110. The fuel supply amount measurement unit 430 transmits the measured current fuel supply amount to the supply control unit 440. [

공급 제어 유닛(440)은 전력량 측정 유닛(410)에서 산출한 전력량을 근거로 산소 공급량 설정값 및 연료 공급량 설정값을 설정한다. 즉, 공급 제어 유닛(440)은 전력량에 따른 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블을 저장한다. 공급 제어 유닛(440)은 전력량 측정 유닛(410)에서 산출한 전력량에 대응되는 산소 공급량 및 연료 공급량을 검출한다. 공급 제어 유닛(440)은 검출한 산소 공급량을 산소 공급량 설정값으로 설정하고, 검출한 연료 공급량을 연료 공급량 설정값으로 설정한다.The supply control unit 440 sets the oxygen supply amount set value and the fuel supply amount set value based on the power amount calculated by the power amount measurement unit 410. [ That is, the supply control unit 440 stores a look-up table linking the oxygen supply amount and the fuel supply amount in accordance with the amount of power. The supply control unit 440 detects the oxygen supply amount and the fuel supply amount corresponding to the power amount calculated by the power amount measurement unit 410. [ The supply control unit 440 sets the detected oxygen supply amount to the oxygen supply amount set value, and sets the detected fuel supply amount to the fuel supply amount set value.

공급 제어 유닛(440)은 산소 공급량 측정 유닛(420)으로 전송받은 현재 산소 공급량과 기설정된 산소 공급량 설정값을 비교하여 산소 밸브 제어 여부를 판단한다. 즉, 공급 제어 유닛(440)은 현재 산소 공급량이 산소 공급량 설정값의 오차 범위 내의 값이면 산소 밸브(124) 미제어로 판단한다. 공급 제어 유닛(440)은 현재 산소 공급량이 산소 공급량 설정값의 오차 범위를 벗어나는 값이면 산소 밸브 제어로 판단한다.The supply control unit 440 compares the present oxygen supply amount transmitted to the oxygen supply amount measurement unit 420 with a predetermined oxygen supply amount set value to determine whether or not the oxygen valve is controlled. That is, the supply control unit 440 determines that the oxygen valve 124 is not controlled if the present oxygen supply amount is within the error range of the oxygen supply amount set value. The supply control unit 440 determines that the oxygen supply amount is the oxygen valve control if the current oxygen supply amount is a value outside the error range of the oxygen supply amount set value.

공급 제어 유닛(440)은 산소 밸브 제어로 판단하면 현재 산소 공급량과 산소 공급량 설정값의 차이값을 산출한다. 공급 제어 유닛(440)은 산출한 차이값에 대응되는 산소 밸브(124)의 개도량인 산소 밸브 제어값을 산출한다. 공급 제어 유닛(440)은 산출한 산소 밸브 제어값을 산소 밸브 제어 유닛(450)에게로 전송한다.The supply control unit 440 calculates the difference between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value when it is judged as the oxygen valve control. The supply control unit 440 calculates the oxygen valve control value which is the opening amount of the oxygen valve 124 corresponding to the calculated difference value. The supply control unit 440 transmits the calculated oxygen valve control value to the oxygen valve control unit 450.

공급 제어 유닛(440)은 연료 공급량 측정 유닛(430)으로 전송받은 현재 연료 공급량과 기설정된 연료 공급량 설정값을 비교하여 연료 밸브 제어 여부를 판단한다. 즉, 공급 제어 유닛(440)은 현재 연료 공급량이 연료 공급량 설정값의 오차 범위 내의 값이면 연료 밸브(114) 미제어로 판단한다. 공급 제어 유닛(440)은 현재 연료 공급량이 연료 공급량 설정값의 오차 범위를 벗어나는 값이면 연료 밸브 제어로 판단한다.The supply control unit 440 compares the current fuel supply amount transmitted to the fuel supply amount measurement unit 430 with a preset fuel supply amount setting value to determine whether or not the fuel valve control is performed. That is, the supply control unit 440 determines that the fuel valve 114 is uncontrolled if the present fuel supply amount is within the error range of the fuel supply amount set value. The supply control unit 440 determines that the fuel supply control is the fuel valve control if the present fuel supply amount is a value that deviates from the error range of the fuel supply amount set value.

공급 제어 유닛(440)은 연료 밸브 제어로 판단하면 현재 연료 공급량과 연료 공급량 설정값의 차이값을 산출한다. 공급 제어 유닛(440)은 산출한 차이값에 대응되는 연료 밸브(114)의 개도량인 연료 밸브 제어값을 산출한다. 공급 제어 유닛(440)은 산출한 연료 밸브 제어값을 연료 밸브 제어 유닛(460)에게로 전송한다.The supply control unit 440 calculates the difference between the present fuel supply amount and the fuel supply amount set value when it is judged as the fuel valve control. The supply control unit 440 calculates the fuel valve control value which is the opening amount of the fuel valve 114 corresponding to the calculated difference value. The supply control unit 440 transmits the calculated fuel valve control value to the fuel valve control unit 460. [

산소 밸브 제어 유닛(450)은 공급 제어 유닛(440)으로부터 전송받은 산소 밸브 제어값을 근거로 산소 밸브(124)의 개도량을 제어한다.The oxygen valve control unit 450 controls the opening amount of the oxygen valve 124 based on the oxygen valve control value transmitted from the supply control unit 440. [

연료 밸브 제어 유닛(460)은 공급 제어 유닛(440)으로부터 전송받은 연료 밸브 제어값을 근거로 연료 밸브(114)의 개도량을 제어한다.The fuel valve control unit 460 controls the opening amount of the fuel valve 114 based on the fuel valve control value transmitted from the supply control unit 440. [

이를 통해, 연료 및 산소 공급 제어 장치(400)는 출력 전력에 따라 연소기(150)로 공급되는 산소 및 연료의 공급량을 제어함으로써, 불필요한 연료의 소비를 최소화하여 연료 대비 발전 효율을 최대화할 수 있다.Accordingly, the fuel and oxygen supply control device 400 controls the supply amount of oxygen and fuel supplied to the combustor 150 according to the output power, thereby minimizing the consumption of unnecessary fuel, thereby maximizing the power generation efficiency relative to the fuel.

또한, 연료 및 산소 공급 제어 장치(400)는 출력 전력에 따라 산소 및 연료의 공급량을 제어함으로써, 열광 발전을 위한 연료 비용을 최소화하고, 불필요한 연소기(150)의 가동으로 방지하여 제품 수명을 최대화할 수 있다.In addition, the fuel and oxygen supply control device 400 controls the supply amount of oxygen and fuel according to the output power to minimize the fuel cost for generation of heat and to prevent the unnecessary operation of the combustor 150 to maximize the life of the product .

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료 및 산소 공급 제어 방법은 전력량 측정 단계(S100), 산소 공급량 측정 단계(S200), 연료 공급량 측정 단계(S300), 공급량 설정 단계(S400), 산소 밸브 제어 판단 단계(S520), 산소 밸브 제어값 산출 단계(S540), 산소 공급량 제어 단계(S560), 연료 밸브 제어 판단 단계(S620), 연료 밸브 제어값 산출 단계(S640), 연료 공급량 제어 단계(S660)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the fuel and oxygen supply control method according to an embodiment of the present invention includes a step of measuring a power amount S100, an oxygen supply amount measurement step S200, a fuel supply amount measurement step S300, a supply amount setting step S400, A fuel valve control value calculating step S640, a fuel supply amount control step S640, a fuel supply amount control step S640, (S660).

전력량 측정 단계(S100)에서는 열광 발전 장치(100)에서 부하로 공급되는 전력량을 측정한다. 즉, 전력량 측정 단계(S100)에서는 열광 발전 장치(100)에서 부하로 인가되는 전압 및 전류를 측정하여 전력을 산출한다. 전력량 측정 단계(S100)에서는 산출한 전력을 평균하고, 설정 시간을 곱하여 부하의 전력량을 산출한다.In the power amount measuring step (S100), the amount of power supplied from the thermoelectric generator (100) to the load is measured. That is, in the power amount measuring step S100, the voltage and current applied to the load from the thermoelectric generator 100 are measured to calculate the power. In the power amount measuring step (S100), the calculated power is averaged and multiplied by the set time to calculate the power amount of the load.

산소 공급량 측정 단계(S200)는 열광 발전 장치(100)의 산소 투입구(120)에서 연소기(150)로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정한다. 즉, 산소 공급량 측정 단계(S200)는 산소 투입구(120)에 연결된 산소 공급 배관(122)을 통해 연소기(150)로 공급되는 산소 공급량인 현재 산소 공급량을 측정한다.The oxygen supply amount measurement step S200 measures a current oxygen supply amount supplied from the oxygen inlet 120 of the thermoelectric generator 100 to the combustor 150. [ That is, the oxygen supply amount measurement step S200 measures the current oxygen supply amount, which is the oxygen supply amount supplied to the combustor 150 through the oxygen supply pipe 122 connected to the oxygen inlet 120. [

연료 공급량 측정 단계(S300)에서는 열광 발전 장치(100)의 연료 투입구(110)에서 연소기(150)로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정한다. 즉, 연료 공급량 측정 단계(S300)에서는 연료 투입구(110)에 연결된 연료 공급 배관(112)을 통해 연소기(150)로 공급되는 연료 공급량인 현재 연료 공급량을 측정한다.In the fuel supply amount measuring step S300, the current fuel supply amount supplied from the fuel inlet 110 of the thermoelectric generator 100 to the combustor 150 is measured. That is, in the fuel supply amount measuring step S300, the current fuel supply amount, which is the fuel supply amount supplied to the combustor 150 through the fuel supply pipe 112 connected to the fuel inlet 110, is measured.

공급량 설정 단계(S400)에서는 S100 단계에서 측정한 전력량을 근거로 공급량 설정값을 설정한다. 이때, 공급량 설정 단계(S400)에서는 산소 공급량 설정값 및 연료 공급량 설정값을 설정한다.In the supply amount setting step (S400), the supply amount setting value is set based on the electric power amount measured in the step S100. At this time, in the supply amount setting step (S400), the oxygen supply amount set value and the fuel supply amount set value are set.

이를 위해, 공급량 설정 단계(S400)에서는 전력량에 따른 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블에서 S100 단계에서 측정한 전력량에 대응되는 산소 공급량 및 연료 공급량을 검출한다. 공급량 설정 단계(S400)에서는 검출한 산소 공급량을 산소 공급량 설정값으로 설정하고, 검출한 연료 공급량을 연료 공급량 설정값으로 설정한다.To this end, in the supply amount setting step (S400), the oxygen supply amount and the fuel supply amount corresponding to the power amount measured in the step S100 are detected in the look-up table in which the oxygen supply amount and the fuel supply amount in accordance with the power amount are linked. In the supply amount setting step (S400), the detected oxygen supply amount is set as the oxygen supply amount set value, and the detected fuel supply amount is set as the fuel supply amount set value.

산소 공급량 제어 판단 단계(S520)에서는 현재 산소 공급량과 산소 공급량 설정값을 비교하여 산소 밸브 제어 여부를 판단한다. 이때, 산소 공급량 제어 판단 단계(S500)에서는 현재 산소 공급량이 산소 공급량 설정값의 오차 범위 내의 값이면 산소 밸브(124) 미제어로 판단한다. 산소 공급량 제어 판단 단계(S500)에서는 현재 산소 공급량이 산소 공급량 설정값의 오차 범위를 벗어나는 값이면 산소 밸브 제어로 판단한다.In the oxygen supply amount control step (S520), whether the oxygen valve is controlled or not is determined by comparing the present oxygen supply amount with the oxygen supply amount set value. At this time, if it is determined that the oxygen supply amount is within the error range of the oxygen supply amount set value, it is determined that the oxygen valve 124 is not controlled. In the oxygen supply amount control step S500, if the present oxygen supply amount is a value outside the error range of the oxygen supply amount set value, it is determined to be the oxygen valve control.

산소 밸브 제어값 산출 단계(S540)에서는 S520 단계에서 산소 공급량 제어로 판단하면 산소 공급량 제어를 위한 산소 밸브 제어값을 산출한다. 즉, 산소 밸브 제어값 산출 단계(S540)에서는 현재 산소 공급량과 산소 공급량 설정값의 차이값을 산출한다. 산소 밸브 제어값 산출 단계(S540)에서는 산출한 차이값에 대응되는 산소 밸브(124)의 개도량인 산소 밸브 제어값을 산출한다.In the oxygen valve control value calculation step S540, if it is determined to be the oxygen supply amount control in step S520, the oxygen valve control value for controlling the oxygen supply amount is calculated. That is, in the oxygen valve control value calculation step S540, the difference value between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value is calculated. In the oxygen valve control value calculating step S540, an oxygen valve control value which is an opening amount of the oxygen valve 124 corresponding to the calculated difference value is calculated.

산소 공급량 제어 단계(S560)에서는 S540 단계에서 산출한 산소 밸브 제어값을 근거로 산소 밸브(124)의 개도량을 제어하여 연소기(150)로의 산소 공급량을 제어한다.In the oxygen supply amount control step S560, the amount of oxygen supplied to the combustor 150 is controlled by controlling the opening amount of the oxygen valve 124 based on the oxygen valve control value calculated in step S540.

연료 공급량 제어 판단 단계(S620)에서는 현재 연료 공급량과 연료 공급량 설정값을 비교하여 연료 밸브 제어 여부를 판단한다. 즉, 연료 공급량 제어 판단 단계(S650)에서는 현재 연료 공급량이 연료 공급량 설정값의 오차 범위 내의 값이면 연료 밸브(114) 미제어로 판단한다. 연료 공급량 제어 판단 단계(S650)에서는 현재 연료 공급량이 연료 공급량 설정값의 오차 범위를 벗어나는 값이면 연료 밸브 제어로 판단한다.In the fuel supply amount control determination step S620, the current fuel supply amount and the fuel supply amount setting value are compared to determine whether the fuel valve is controlled. That is, in the fuel supply amount control determination step S650, if the present fuel supply amount is within the error range of the fuel supply amount set value, it is determined that the fuel valve 114 is not controlled. In the fuel supply amount control step S650, if the present fuel supply amount is a value that deviates from the error range of the fuel supply amount set value, it is determined to be the fuel valve control.

연료 밸브 제어값 산출 단계(S640)에서는 S620 단계에서 연료 공급량 제어로 판단하면 연료 공급량 제어를 위한 연료 밸브 제어값을 산출한다. 즉, 연료 밸브 제어값 산출 단계(S640)에서는 현재 연료 공급량과 연료 공급량 설정값의 차이값을 산출한다. 연료 밸브 제어값 산출 단계(S640)에서는 산출한 차이값에 대응되는 연료 밸브(114)의 개도량인 연료 밸브 제어값을 산출한다.The fuel valve control value calculation step S640 calculates the fuel valve control value for controlling the fuel supply amount when the fuel supply amount control is determined in step S620. That is, in the fuel valve control value calculating step S640, the difference value between the present fuel supply amount and the fuel supply amount set value is calculated. In the fuel valve control value calculating step S640, the fuel valve control value which is the opening amount of the fuel valve 114 corresponding to the calculated difference value is calculated.

연료 공급량 제어 단계(S660)에서는 S640 단계에서 산출한 연료 밸브 제어값을 근거로 연료 밸브(114)의 개도량을 제어하여 연소기(150)로 공급되는 연료 공급량을 제어한다.In the fuel supply amount control step S660, the amount of fuel supplied to the combustor 150 is controlled by controlling the amount of opening of the fuel valve 114 based on the fuel valve control value calculated in operation S640.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

100: 열광 발전 장치 110: 연료 투입구
112: 연료 공급 배관 114: 연료 밸브
120: 산소 투입구 122: 산소 공급 배관
124: 산소 밸브 130: 제1 이송 라인
140: 예열기 150: 연소기
160: 배출 라인 170: 열광 소자 어레이
172: 베이스 기재 174: 열광 소자
176: 방열 핀 178: 단열 부재
180: 순환 팬 190: 제2 이송 라인
200: 제1 본체 300: 제2 본체
400: 연료 및 산소 공급 제어 장치
410: 전력량 측정 유닛 420: 산소 공급량 측정 유닛
430: 연료 공급량 측정 유닛 440: 공급 제어 유닛
450: 산소 밸브 제어 유닛 460: 연료 밸브 제어 유닛100: thermoelectric generator 110: fuel inlet
112: fuel supply pipe 114: fuel valve
120: oxygen inlet port 122: oxygen supply pipe
124: oxygen valve 130: first transfer line
140: preheater 150: combustor
160: discharge line 170: heat element array
172: base substrate 174:
176: heat dissipation pin 178:
180: circulating fan 190: second conveying line
200: first main body 300: second main body
400: Fuel and oxygen supply control device
410: electric energy measurement unit 420: oxygen supply measurement unit
430: fuel supply amount measuring unit 440: supply control unit
450: oxygen valve control unit 460: fuel valve control unit

Claims (9)

열광 발전 장치에서 부하로 공급되는 전력량을 측정하는 전력량 측정 유닛;
상기 열광 발전 장치로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정하는 산소 공급량 측정 유닛;
상기 열광 발전 장치로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정하는 연료 공급량 측정 유닛;
상기 전력량, 상기 현재 산소 공급량 및 상기 현재 연료 공급량을 근거로 산소 밸브 제어값 및 연료 밸브 제어값을 설정하는 공급 제어 유닛;
상기 산소 밸브 제어값을 근거로 상기 열광 발전 장치의 산소 공급량을 제어하는 산소 밸브 제어 유닛; 및
상기 연료 밸브 제어값을 근거로 상기 열광 발전 장치의 연료 공급량을 제어하는 연료 밸브 제어 유닛을 포함하고,
상기 공급 제어 유닛은 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블을 저장하고, 상기 룩 업 테이블로부터 상기 전력량 측정 유닛에서 측정한 전력량에 연계된 산소 공급량을 검출하여 산소 공급량 설정값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치.A power measuring unit for measuring an amount of power supplied from the thermoelectric generator to the load;
An oxygen supply amount measuring unit for measuring a current oxygen supply amount supplied to the thermoelectric generator;
A fuel supply amount measuring unit for measuring a present fuel supply amount supplied to the thermoelectric generator;
A supply control unit that sets an oxygen valve control value and a fuel valve control value based on the power amount, the present oxygen supply amount, and the present fuel supply amount;
An oxygen valve control unit for controlling an oxygen supply amount of the thermoelectric generator based on the oxygen valve control value; And
And a fuel valve control unit for controlling a fuel supply amount of the thermoelectric generator based on the fuel valve control value,
The supply control unit stores a look-up table that links the amount of power, oxygen supply amount, and fuel supply amount, and detects an oxygen supply amount associated with the amount of power measured by the power amount measurement unit from the look- Fuel and oxygen supply control device of the power generation device. 제1항에 있어서,
상기 공급 제어 유닛은 상기 룩 업 테이블로부터 상기 전력량 측정 유닛에서 측정한 전력량에 연계된 연료 공급량을 검출하여 연료 공급량 설정값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the supply control unit detects the fuel supply amount associated with the amount of electric power measured by the electric power amount measurement unit from the look-up table and sets the detected amount as the fuel supply amount setting value. 제2항에 있어서,
상기 공급 제어 유닛은 상기 현재 산소 공급량과 상기 산소 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 산소 밸브의 개도량을 상기 산소 밸브 제어값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치.3. The method of claim 2,
And the supply control unit sets the opening amount of the oxygen valve corresponding to the difference value between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value to the oxygen valve control value. 제2항에 있어서,
상기 공급 제어 유닛은 상기 현재 연료 공급량과 상기 연료 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 연소 밸브의 개도량을 상기 연료 밸브 제어값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the supply control unit sets the amount of opening of the combustion valve corresponding to the difference between the present fuel supply amount and the fuel supply amount setting value to the fuel valve control value. 열광 발전 장치에서 부하로 공급되는 전력량을 측정하는 단계;
상기 열광 발전 장치로 공급되는 현재 산소 공급량을 측정하는 단계;
상기 열광 발전 장치로 공급되는 현재 연료 공급량을 측정하는 단계;
상기 전력량 및 상기 현재 산소 공급량을 근거로 산소 공급량 설정값을 설정하는 단계;
상기 산소 공급량 설정값 및 상기 현재 산소 공급량을 근거로 상기 열광 발전 장치의 산소 공급량을 제어하는 단계;
상기 전력량 및 상기 현재 연료 공급량을 근거로 연료 공급량 설정값을 설정하는 단계; 및
상기 연료 공급량 설정값 및 상기 현재 연료 공급량을 근거로 상기 열광 발전 장치의 연료 공급량을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 산소 공급량 설정값을 설정하는 단계에서는 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블로부터 상기 전력량을 측정하는 단계에서 측정한 전력량에 연계된 산소 공급량을 검출하여 산소 공급량 설정값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 방법.Measuring the amount of power supplied from the thermoelectric generator to the load;
Measuring a current oxygen supply amount supplied to the thermoelectric generator;
Measuring a current fuel supply amount supplied to the thermoelectric generator;
Setting an oxygen supply amount setting value based on the power amount and the current oxygen supply amount;
Controlling an oxygen supply amount of the thermoelectric generator based on the oxygen supply amount set value and the current oxygen supply amount;
Setting a fuel supply amount setting value based on the power amount and the current fuel supply amount; And
And controlling the fuel supply amount of the thermoelectric generator based on the fuel supply amount set value and the current fuel supply amount,
Wherein the step of setting the oxygen supply amount set value comprises the steps of detecting a supply amount of oxygen associated with the amount of power measured in the step of measuring the amount of power from the look-up table that links the amount of power, oxygen supply amount and fuel supply amount, A method for controlling fuel and oxygen supply of a device. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 연료 공급량 설정값을 설정하는 단계에서는 전력량과 산소 공급량 및 연료 공급량을 연계한 룩 업 테이블로부터 상기 전력량을 측정하는 단계에서 측정한 전력량에 연계된 연료 공급량을 검출하여 연료 공급량 설정값으로 설정하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of setting the fuel supply amount set value comprises the steps of detecting a fuel supply amount associated with the amount of electric power measured in the step of measuring the amount of electric power from the look-up table linking the amount of power, oxygen supply amount and fuel supply amount, A method for controlling fuel and oxygen supply of a device. 제5항에 있어서,
상기 산소 공급량을 제어하는 단계는,
상기 현재 산소 공급량과 상기 산소 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 산소 밸브의 개도량을 산소 밸브 제어값으로 설정하는 단계; 및
상기 산소 밸브 제어값을 근거로 상기 열광 발전 장치의 산소 밸브를 제어하여 산소 공급량을 제어하는 단계를 포함하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of controlling the oxygen supply amount comprises:
Setting an opening amount of the oxygen valve corresponding to a difference value between the present oxygen supply amount and the oxygen supply amount set value to an oxygen valve control value; And
And controlling the oxygen supply amount by controlling the oxygen valve of the thermoelectric generator based on the oxygen valve control value. 제5항에 있어서,
상기 연료 공급량을 제어하는 단계는,
상기 현재 연료 공급량과 상기 연료 공급량 설정값의 차이값에 대응되는 연료 밸브의 개도량을 연료 밸브 제어값으로 설정하는 단계; 및
상기 연료 밸브 제어값을 근거로 상기 열광 발전 장치의 연료 밸브를 제어하여 연료 공급량을 제어하는 단계를 포함하는 열광 발전 장치의 연료 및 산소 공급 제어 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of controlling the fuel supply amount comprises:
Setting an opening amount of the fuel valve corresponding to a difference between the present fuel supply amount and the fuel supply amount set value to a fuel valve control value; And
And controlling the fuel supply amount by controlling the fuel valve of the thermoelectric generator based on the fuel valve control value.
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