KR102005413B1 - 보일러용 열전 발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버너(20)의 표면에 부착하여 폐열을 이용하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부의 반대쪽에 방열부를 구비하여 상기 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 발전부(110); 배기관(30)의 표면에 설치하여 폐열을 이용하는 보조 가열부를 형성하고, 상기 보조 가열부의 외측에 공랭식 방열부를 구비하여 상기 보조 가열부와 공랭식 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 보조 발전부(120); 상기 발전부(110)와 보조 발전부(120)와 연결하여 발전된 전력을 충전하는 축전지(130); 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)를 제어하기 위한 제어부(140);를 포함하는 보일러용 열전 발전장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 재활용하여 전력을 생산할 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 이용하는 가열부와 가열부의 반대쪽에 위치하는 방열부의 온도차를 최대화하여 기전력의 발생효율을 향상할 수 있는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 보일러용 열전 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러에서 배출되는 폐열을 이용하여 친환경적인 발전기능을 수행할 수 있도록 보일러용 열전 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 보일러(가정용 및 산업용)는 냉수를 가열하여 온수 및 난방수로 사용한다.
이러한 보일러는 온수 및 난방수를 가열한 후 발생하는 폐열을 그대로 대기중으로 방출시켜 환경오염 유발하고 에너지를 낭비하는 문제를 갖게 되었다.
따라서 종래에는 보일러의 배기관에 설치하는 열전모듈을 이용하여 전기에너지를 발생시키고 있으나, 이는 열전모듈의 고온부와 저온부 간의 온도차가 제대로 확보되지 않아 열전발전 성능이 떨어지면서 전기에너지 발생량을 저하하는 문제를 갖게 되었다.
또한, 종래에는 저열원 흡수부와 고열원 흡수부의 구조가 복잡하여 기전력이 저하되면서 연속적으로 발전 기능을 수행할 수 없는 한계를 갖게 되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 보일러용 열전 발전장치를 제공함에 목적이 있다.
특히 본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 이용하여 발전 모듈의 가열부를 가열하고, 가열부의 반대쪽에 방열부(냉각)를 구비하여 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력이 발생하여 전력을 생산 및 저장할 수 있는 보일러용 열전 발전장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 보일러용 열전 발전장치(100)는,
버너(20)의 표면에 부착하여 폐열을 이용하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부의 반대쪽에 방열부를 구비하여 상기 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 발전부(110); 배기관(30)의 표면에 설치하여 폐열을 이용하는 보조 가열부를 형성하고, 상기 보조 가열부의 외측에 공랭식 방열부를 구비하여 상기 보조 가열부와 공랭식 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 보조 발전부(120); 상기 발전부(110)와 보조 발전부(120)와 연결하여 발전된 전력을 충전하는 축전지(130); 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)를 제어하기 위한 제어부(140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 가열부는 버너(20)의 표면에 일정간격 떨어지도록 다수개의 열전소자(111);를 부착하고, 상기 방열부는 상기 열전소자(111)의 외측에 방열몸체(112);를 형성하며, 상기 방열몸체(112)의 내부에는 상수도와 연결하여 냉수를 순환시키기 위한 냉각 순환관(113)을 구비하고, 상기 방열몸체(112)의 외측에 방열핀(114);을 형성하며, 상기 방열핀(114)의 외측에 냉각팬(115);을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 가열부는 내측에 다수개의 자석(111a);을 형성하여 상기 버너(20)의 표면에 부착하는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 열전소자(111)와 버너(20)의 사이에 열전도부재(111b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 냉각 순환관(113)은 상수도의 냉수를 유입하는 유입관과 상기 유입관을 순환하여 보일러(10)의 온수 공급관으로 연결하는 배출관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열부의 외측을 감싸도록 단열부(116);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보조 가열부는 배기관(30)의 표면에 방사상으로 다수개의 열전소자(121);를 설치하고, 상기 공랭식 방열부는 상기 열전소자(121)의 외측에 방열핀(122);을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 재활용하여 전력을 생산할 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 보일러의 버너 및 배기관에서 배출되는 폐열을 이용하는 가열부와 가열부의 반대쪽에 위치하는 방열부의 온도차를 최대화하여 기전력의 발생효율을 향상할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 보일러용 열전 발전장치의 구조를 나타내기 위한 정면도.
도 2는 본 발명에서 발전부의 실시예를 나타내기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에서 발전부의 다른 실시예를 나타내기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에서 발전부의 실시예를 나타내기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에서 발전부의 다른 실시예를 나타내기 위한 단면도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성을 첨부한 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 보일러용 열전 발전장치의 구조를 나타내기 위한 정면도이고, 도 2는 본 발명에서 발전부의 실시예를 나타내기 위한 단면도이며, 도 3은 본 발명에서 발전부의 다른 실시예를 나타내기 위한 단면도를 도시한 것이다.
본 발명은 버너(20)의 표면에 부착하여 폐열을 이용하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부의 반대쪽에 방열부를 구비하여 상기 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 발전부(110); 배기관(30)의 표면에 부착하여 폐열을 이용하는 보조 가열부를 형성하고, 상기 보조 가열부의 외측에 공랭식 방열부를 구비하여 상기 보조 가열부와 공랭식 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 보조 발전부(120); 상기 발전부(110)와 보조 발전부(120)와 연결하여 발전된 전력을 충전하는 축전지(130); 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)를 제어하기 위한 제어부(140);를 포함한다.
본 발명에서 상기 발전부(110)는 보일로(10)의 버너(20)에서 발생하는 폐열을 이용하여 전력을 생산하기 위한 수단이다.
이때 상기 발전부(110)는 버너(20)의 작동시 발생하는 폐열을 이용하는 가열부와, 상기 가열부를 방열시키기 위한 방열부를 구비하여 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력이 발생하여 전력을 생산하여 상기 축전지(130)로 저장한다.
특히 상기 가열부는 버너(20)의 표면에 부착하는 열전소자(111);를 이용하여 버너(20)에서 발생하는 폐열과 상기 방열부의 온도에 따라서 발생하는 온도차이로 제백효과(seeback effect)를 유도하여 발전기능을 수행할 수 있다.
여기서 상기 가열부는 내측에 다수개의 자석(111a);을 형성하여 상기 버너(20)의 표면에 탈착할 수 있다.
아울러, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 열전소자(111)와 버너(20)의 사이에 열전도부재(111b)를 포함하여 상기 버너(20)의 폐열을 더욱 많이 상기 열전소자(111)로 전달하기 위해서 열전도성이 높은 구리 등과 같은 재질로 이루어진다.
특히 열전소자(111)의 양면의 온도차가 클수록 기전력이 크게 발생함으로 온도차를 최대한 높이기 위해서 상기 열전소자(111)의 외측에 방열몸체(112);를 형성하고, 상기 방열몸체(112)의 내부에는 상수도와 연결하여 냉수를 순환시키기 위한 냉각 순환관(113)을 구비하며, 상기 방열몸체(112)의 외측에 방열핀(114);을 형성하며, 상기 방열핀(114)의 외측에 냉각팬(115);을 형성한다.
즉, 상기 열전소자(111)의 내측은 버너(20)의 폐열이 전달되고, 외측은 상기 냉각 순환관(113) 및 냉각팬(115)의 작동으로 방열시켜 기전력의 발생효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 방열몸체(112)는 알루미늄 또는 구리 등과 같은 열전도율이 높은 재질로 형성하고, 내부에는 유로를 설치하여 열매체유 또는 냉각수를 순환시킴으로서 냉각효율을 향상할 수 있다.
이때 상기 냉각팬(115)은 보일러(10)의 가동과 동시에 상시 구동되며, 경우에 따라 상기 냉각 순환관(113)을 사용하지 않을 경우 회전수를 증대하여 공랭 성능을 높여 방열기능을 향상할 수 있다.
또한, 상기 냉각 순환관(113)은 상수도의 냉수를 유입하는 유입관과 상기 유입관을 순환하여 보일러(10)의 온수 공급관으로 연결하는 배출관으로 이루어지며, 냉각 순환관(113)을 순환하는 냉수는 다시 보일러(10)의 온수 공급관으로 공급하여 재활용한다.
그리고 상기 가열부의 외측을 감싸도록 단열부(116);를 포함하고 상기 방열부는 대기중에 노출한 상태로 상기 가열부 및 방열부의 열평형을 최소화함으로써 온도차가 클수록 증대하는 기전력을 향상할 수 있다.
이때 상기 단열부(116)는 내열성을 갖는 다양한 재질을 활용할 수 있다.
본 발명에서 상기 보조 발전부(120)는 보일로(10)의 배기관(30)에서 발생하는 폐열을 이용하여 전력을 생산하기 위한 수단이다.
여기서 상기 보조 발전부(120)는 배기관(30)의 표면에 방사상으로 다수개의 열전소자(121);를 설치하여 배기관(30)에서 발생하는 폐열과 대기중의 온도차이로 발생하는 기전력을 통해서 발전기능을 수행할 수 있다.
이때 상기 공랭식 방열부는 상기 열전소자(121)의 외측에 방열핀(122);을 형성하여 상기 열전소자(121)의 외측을 방열시켜 온도차에 의한 기전력을 향상시킬 수 있다.
아울러 상기 제어부(140)는 상기 냉각팬(115)을 작동시키기 위한 전력을 공급하고 상기 열전소자(111,121)의 온도를 측정하여 상기 냉각팬(115)의 회전속도를 조절하며 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)와 연결하여 발전상태를 제어하고 상기 축전지(130)의 과열 및 축전상태를 표시 및 제어한다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
10: 보일러 20: 버너(연소실)
30: 배기관
100: 본 발명 보일러용 열전 발전장치
110: 발전부 111: 열전소자
111a: 자석 111b: 열전도부재
112: 방열몸체
113: 냉각 순환관 114: 방열핀
115: 냉각팬 116: 단열부
120: 보조 발전부 121: 열전소자
122: 방열핀 130: 축전지
140: 제어부
30: 배기관
100: 본 발명 보일러용 열전 발전장치
110: 발전부 111: 열전소자
111a: 자석 111b: 열전도부재
112: 방열몸체
113: 냉각 순환관 114: 방열핀
115: 냉각팬 116: 단열부
120: 보조 발전부 121: 열전소자
122: 방열핀 130: 축전지
140: 제어부
Claims (7)
- 버너(20)의 표면에 부착하여 폐열을 이용하는 가열부를 형성하고, 상기 가열부의 반대쪽에 방열부를 구비하여 상기 가열부와 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 발전부(110); 배기관(30)의 표면에 설치하여 폐열을 이용하는 보조 가열부를 형성하고, 상기 보조 가열부의 외측에 공랭식 방열부를 구비하여 상기 보조 가열부와 공랭식 방열부의 온도차에 의한 기전력으로 전력을 생산하기 위한 보조 발전부(120); 상기 발전부(110)와 보조 발전부(120)와 연결하여 발전된 전력을 충전하는 축전지(130); 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)를 제어하기 위한 제어부(140);를 포함하되, 상기 가열부는 버너(20)의 표면에 일정간격 떨어지도록 다수개의 열전소자(111);를 부착하고, 상기 방열부는 상기 열전소자(111)의 외측에 방열몸체(112);를 형성하며, 상기 방열몸체(112)의 내부에는 상수도와 연결하여 냉수를 순환시키기 위한 냉각 순환관(113)을 구비하고, 상기 방열몸체(112)의 외측에 방열핀(114);을 형성하며, 상기 방열핀(114)의 외측에 냉각팬(115);을 형성하되, 상기 냉각팬(115)은 보일러(10)의 가동과 동시에 상시 구동되며, 상기 냉각 순환관(113)을 사용하지 않을 경우 회전수를 증대시키며, 상기 가열부는 내측에 다수개의 자석(111a);을 형성하여 상기 버너(20)의 표면에 부착하고, 다수개의 상기 열전소자(111)의 사이에 열전도부재(111b)을 포함하며, 상기 냉각 순환관(113)은 상수도의 냉수를 유입하는 유입관과 상기 유입관을 순환하여 보일러(10)의 온수 공급관으로 연결하는 배출관으로 이루어지고, 상기 가열부의 외측을 감싸도록 단열부(116);를 포함하며, 상기 보조 가열부는 배기관(30)의 표면에 방사상으로 다수개의 열전소자(121);를 설치하고, 상기 공랭식 방열부는 상기 열전소자(121)의 외측에 방열핀(122);을 형성하며, 상기 제어부(140)는 상기 냉각팬(115)을 작동시키기 위한 전력을 공급하고 상기 열전소자(111,121)의 온도를 측정하여 상기 냉각팬(115)의 회전속도를 조절하며 상기 발전부(110) 및 보조 발전부(120)와 연결하여 발전상태를 제어하고 상기 축전지(130)의 과열 및 축전상태를 표시 및 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러용 열전 발전장치.
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| KR1020170113388A KR102005413B1 (ko) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 보일러용 열전 발전장치 |
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| KR1020170113388A KR102005413B1 (ko) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 보일러용 열전 발전장치 |
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