KR102263866B1 - Thermoelectric generator using waste heat - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전모듈을 통해 폐열로부터 전기에너지를 발생시키는 열전발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전모듈의 저온부를 효과적으로 냉각시켜 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차를 충분히 확보함으로써 발전량을 증대시킬 수 있는 폐열을 이용한 열전발전 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 폐열이 배출되는 폐열배출부의 외측에 환설되는 내부플레이트; 상기 내부플레이트의 외면에 일정간격으로 설치되는 복수 개의 열전모듈; 상기 열전모듈의 외면에 각각 설치되는 외부플레이트; 및 상기 외부플레이트에 각각 설치되어 내부로 공급되는 냉각수를 상기 외부플레이트를 따라 상향류 방식으로 유동시켜 상기 외부플레이트를 냉각시키는 냉각라인;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 열전발전 장치를 기술적 요지로 한다.
The present invention relates to a thermoelectric power generation device that generates electrical energy from waste heat through a thermoelectric module, and more particularly, by effectively cooling the low temperature part of the thermoelectric module to sufficiently secure the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module, the amount of power generation can be increased. It relates to a thermoelectric power generation device using waste heat.
The present invention provides an inner plate that is replaced on the outside of the waste heat discharging part from which the waste heat is discharged; a plurality of thermoelectric modules installed at regular intervals on the outer surface of the inner plate; external plates respectively installed on the outer surface of the thermoelectric module; and a cooling line respectively installed on the outer plate and cooling the outer plate by flowing the cooling water supplied therein in an upflow manner along the outer plate. do it with

Description

폐열을 이용한 열전발전 장치{Thermoelectric generator using waste heat}Thermoelectric generator using waste heat
본 발명은 열전모듈을 통해 폐열로부터 전기에너지를 발생시키는 열전발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전모듈의 저온부를 효과적으로 냉각시켜 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차를 충분히 확보함으로써 발전량을 증대시킬 수 있는 폐열을 이용한 열전발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thermoelectric power generation device that generates electrical energy from waste heat through a thermoelectric module, and more particularly, by effectively cooling the low temperature part of the thermoelectric module to sufficiently secure the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module, the amount of power generation can be increased. It relates to a thermoelectric power generation device using waste heat.
일반적으로 열전발전 장치는 열전모듈의 제베크 효과를 통해 폐열로부터 전기에너지를 발생시키는 장치이다. In general, a thermoelectric generator is a device that generates electrical energy from waste heat through the Seebeck effect of a thermoelectric module.
이러한 열전발전 장치는 폐열이 배출되는 폐열배출부를 따라 복수 개의 열전모듈이 밀착되게 둥글게 배치되고 열전모듈의 고온부와 저온부 간의 온도차 확보를 위해 열전모듈의 저온부를 냉각수를 통해 수냉식으로 냉각시키는 냉각라인이 열전모듈의 저온부 외측에 설치된다. In such a thermoelectric power generation device, a plurality of thermoelectric modules are arranged in a circle along a waste heat discharging part from which waste heat is discharged, and in order to secure a temperature difference between a high temperature part and a low temperature part of the thermoelectric module, a cooling line that cools the low temperature part of the thermoelectric module by water cooling is a thermoelectric It is installed outside the low temperature part of the module.
따라서 열전발전 장치는 폐열배출부와 접촉하는 열전모듈의 고온부로 전달되는 폐열에 의해 열전모듈의 고온부와 저온부 간의 온도차에 의해 전기에너지를 발생시킨다. Therefore, the thermoelectric power generation device generates electrical energy by the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric module by waste heat transferred to the high temperature part of the thermoelectric module in contact with the waste heat discharge part.
그러나 종래의 열전발전 장치는 냉각수관이 수평방향으로 설치됨에 따라 냉각수가 냉각수관의 내부를 유동할 때 냉각수관의 내주면 전체와 접촉되지 않은 상태로 유동함으로써 냉각성능이 떨어지는 문제점이 있다. However, the conventional thermoelectric generator has a problem in that cooling performance is deteriorated because the cooling water pipe is installed in the horizontal direction and the cooling water flows without contacting the entire inner circumferential surface of the cooling water pipe when the cooling water flows through the inside of the cooling water pipe.
즉, 냉각수가 냉각수관을 따라 유동할 때 냉각수관의 내주면 상측과는 접촉되지 않고 그 하측과만 접촉된 상태로 유동함에 따라 열전모듈의 저온부를 제대로 냉각시킬 수 없다. That is, when the cooling water flows along the cooling water pipe, the low temperature part of the thermoelectric module cannot be properly cooled because the cooling water flows in a state of contacting only the lower side of the cooling water pipe without contacting the upper side of the inner circumferential surface of the cooling water pipe.
따라서 열전모듈의 고온부와 저온부 간의 온도차가 제대로 확보되지 않아 열전발전 성능이 떨어지면서 전기에너지 발생량이 기대에 미치지 못하는 한계가 있다.Therefore, the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric module is not properly secured, so the thermoelectric power generation performance is deteriorated, and the amount of electrical energy generated does not meet expectations.
국내 등록특허공보 제10-1327735호, 2013.11.11.자 등록.Registered in Korea Patent Publication No. 10-1327735, on November 11, 2013.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 열전모듈의 저온부를 원활하게 냉각시킬 수 있도록 냉각수의 통과 흐름을 개선하여 열전모듈의 저온부와 고온부 간 온도차에 비례하는 열전발전 효율을 향상시킬 수 있는 폐열을 이용한 열전발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the above problems, and by improving the flow of cooling water to smoothly cool the low temperature part of the thermoelectric module, the thermoelectric power generation efficiency proportional to the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module can be improved. An object of the present invention is to provide a thermoelectric power generation device using waste heat.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 폐열이 배출되는 폐열배출부의 외측에 환설되는 내부플레이트; 상기 내부플레이트의 외면에 일정간격으로 설치되는 복수 개의 열전모듈; 상기 열전모듈의 외면에 각각 설치되는 외부플레이트; 및 상기 외부플레이트에 각각 설치되어 내부로 공급되는 냉각수를 상기 외부플레이트를 따라 상향류 방식으로 유동시켜 상기 외부플레이트를 냉각시키는 냉각라인;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric power generation device using waste heat, comprising: an inner plate installed outside a waste heat discharging part from which waste heat is discharged; a plurality of thermoelectric modules installed at regular intervals on the outer surface of the inner plate; external plates respectively installed on the outer surface of the thermoelectric module; and a cooling line respectively installed on the outer plate to cool the outer plate by flowing the cooling water supplied therein in an upflow manner along the outer plate.
상기 냉각라인은 상기 외부플레이트 중에서 가장 낮은 위치에 있는 최하측 외부플레이트의 일단에 설치되어 상기 냉각수가 유입되는 유입관; 상기 외부플레이트 중에서 가장 높은 위치에 있는 최상측 외부플레이트의 타단에 설치되어 상기 냉각수가 유출되는 유출관; 및 상기 폐열배출부를 기준으로 일측과 타측에 각각 복수 개씩 배치되고 상기 외부플레이트를 차례대로 관통하면서 상기 유입관과 상기 유출관이 연결되도록 설치되어 상기 냉각수를 상방으로 유동시키는 냉각수관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The cooling line may include an inlet pipe installed at one end of the lowermost outer plate at the lowest position among the outer plates and through which the cooling water is introduced; an outlet pipe installed at the other end of the uppermost outer plate at the highest position among the outer plates and through which the coolant flows out; and a cooling water pipe arranged in plurality on one side and the other side based on the waste heat discharge unit and installed to connect the inlet pipe and the outlet pipe while passing through the outer plate in order to flow the cooling water upward. characterized by being
상기 최하측 외부플레이트의 내부에는 상기 유입관과 상기 냉각수관을 연결하는 유입챔버가 형성되되, 상기 유입챔버는 상기 최하측 외부플레이트의 일단에서 타단으로 갈수록 체적이 증가하는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다. An inlet chamber connecting the inlet pipe and the cooling water pipe is formed inside the lowermost outer plate, and the inlet chamber is configured in such a way that the volume increases from one end to the other end of the lowermost outer plate. do.
상기 최상측 외부플레이트의 내부에는 상기 유출관과 상기 냉각수관을 연결하는 유출챔버가 형성되되, 상기 유출챔버는 상기 최상측 외부플레이트의 타단에서 일단으로 갈수록 체적이 증가하는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다. An outlet chamber connecting the outlet pipe and the cooling water pipe is formed inside the uppermost outer plate, and the outlet chamber is configured in such a way that its volume increases from the other end to one end of the uppermost outer plate. do.
상기 외부플레이트의 외면에는 방열핀이 설치되는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that the heat dissipation fin is installed on the outer surface of the outer plate.
상기한 구성에 의한 본 발명은 냉각라인의 개선된 구조에 의해 냉각수가 하부에서 상부로 유동하는 상향류 방식으로 공급됨에 따라 열전모듈의 저온부에 밀착된 외부플레이트가 균일하게 냉각됨으로써 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차가 충분히 확보되면서 열전발전 성능이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention according to the above configuration, as the cooling water is supplied in an up-flow manner in which the cooling water flows from the bottom to the top by the improved structure of the cooling line, the outer plate in close contact with the low-temperature part of the thermoelectric module is uniformly cooled, so that the low-temperature part of the thermoelectric module and the low-temperature part of the thermoelectric module are cooled. As the temperature difference between the high-temperature parts is sufficiently secured, the effect of further improving the thermoelectric power generation performance can be expected.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치의 단면도.
1 is a perspective view showing a thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view showing a thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a thermoelectric generator using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 자동차의 배기관, 보일러의 튜브, 전기로의 배관, 소각로, 원자로 등과 같이 폐열이 배출되는 폐열배출부에 설치되어 열전모듈을 통하여 폐열로부터 전기에너지를 발생시키는 장치이다. The thermoelectric power generation device using waste heat according to the present invention is a device that is installed in a waste heat discharge part from which waste heat is discharged, such as an exhaust pipe of a vehicle, a tube of a boiler, a pipe of an electric furnace, an incinerator, a nuclear reactor, etc., and generates electrical energy from waste heat through a thermoelectric module to be.
특히, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차를 충분히 확보하기 위해 공급되는 냉각수가 원활하게 냉각성능을 발휘할 수 있도록 한 것이 특징이다. In particular, the thermoelectric power generation device using waste heat according to the present invention is characterized in that the cooling water supplied to sufficiently secure a temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module can smoothly exhibit cooling performance.
이러한 특징은 열전모듈의 저온부를 수랭식으로 냉각하는 냉각라인이 외부에서 유입되는 냉각수를 상향류 방식으로 유동시키면서 열전모듈의 저온부를 냉각한 후 외부로 유출되도록 한 구조에 의해 달성된다. This feature is achieved by a structure in which a cooling line for cooling the low temperature part of the thermoelectric module by water cooling cools the low temperature part of the thermoelectric module while flowing the coolant flowing in from the outside in an upward flow manner and then flows out to the outside.
즉, 냉각라인은 하부에 위치하여 냉각수가 유입되는 유입관, 상부에 위치하여 냉각수가 유출되는 유출관, 유입관과 유출관을 연결하여 내부를 따라 냉각수가 상방으로 유동하는 냉각수관을 포함한 구조에 의한 것이다. That is, the cooling line has a structure including an inlet pipe through which cooling water flows in at the lower part, an outlet pipe through which cooling water flows out at the upper part, and a cooling water pipe in which the cooling water flows upwardly along the inside by connecting the inlet and outlet pipes. it is by
따라서 유입관을 통해 유입되는 냉각수는 냉각수관의 내부를 따라 상방으로 유동하는 과정에서 냉각수관의 내면 전체와 접촉하면서 열전모듈의 저온부와의 열교환이 이루어짐으로써 냉각성능을 제대로 발휘하게 된다. Accordingly, while the coolant flowing in through the inlet pipe flows upward along the inside of the coolant pipe, it contacts the entire inner surface of the coolant pipe and heat exchanges with the low temperature part of the thermoelectric module to properly exhibit cooling performance.
이에 따라 열전모듈의 저온부를 효과적으로 냉각시킴으로써 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차가 보장됨에 따라 발전효율이 향상되어 전기에너지 발생량이 증대하게 된다.
Accordingly, by effectively cooling the low-temperature part of the thermoelectric module, the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part of the thermoelectric module is ensured, thereby improving power generation efficiency and increasing the amount of electrical energy generated.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a thermoelectric generator using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 폐열로부터 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 폐열배출부(E)의 외측에 설치되는 것으로 내부플레이트(100)와 열전모듈(200)과 외부플레이트(300) 및 냉각라인(400)을 포함하여 구성될 수 있다. The thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention is installed on the outside of the waste heat discharge unit E as shown in FIG. 1 so as to generate electrical energy from the waste heat. The inner plate 100 and the thermoelectric generator It may be configured to include a module 200 , an outer plate 300 , and a cooling line 400 .
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 도시한 일측면도이다. 2 is a side view illustrating a thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 상기 내부플레이트(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 폐열배출부(E)의 외면을 따라 둘러 설치되어 폐열배출부(E)를 통과하는 폐열을 폐열배출부(E)로부터 전달받는 구성이다. First, as shown in FIG. 2 , the inner plate 100 is installed around the outer surface of the waste heat discharge unit (E) to receive waste heat passing through the waste heat discharge unit (E) from the waste heat discharge unit (E). to be.
이때 내부플레이트(100)는 도 2의 측면도를 기준으로 하여 다각형 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 열전모듈(200)의 일면과 타면이 평면이므로 열전모듈()의 일면인 고온부가 내부플레이트()의 외면에 완전히 밀착될 수 있도록 복수 개의 평면을 제공하기 위한 것이다. At this time, the inner plate 100 is preferably configured in a polygonal shape based on the side view of FIG. 2 . This is to provide a plurality of planes so that the high temperature part, which is one surface of the thermoelectric module ( ), can be completely in close contact with the outer surface of the inner plate ( ), since one surface and the other surface of the thermoelectric module 200 are flat.
한편, 내부플레이트(100)는 폐열배출부(E)를 통해 폐열을 물리적인 접촉을 통해 효율적으로 전달받을 수 있도록 열전도도가 높은 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 열전도도가 높은 알루미늄 또는 구리로 구성되거나 알루미늄 또는 구리가 포함된 합금으로 구성될 수 있다.
On the other hand, the inner plate 100 is preferably made of a material having high thermal conductivity so that the waste heat can be efficiently transferred through physical contact through the waste heat discharging unit (E). That is, it may be composed of aluminum or copper having high thermal conductivity, or an alloy containing aluminum or copper.
다음으로, 상기 열전모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부플레이트(100)의 외면에 복수 개가 일정간격으로 설치되어 내부플레이트(100)로부터 폐열이 일면으로 전달되면서 타면과의 온도차에 의해 전기에너지를 발생시키는 구성이다. Next, as shown in FIG. 2 , a plurality of thermoelectric modules 200 are installed on the outer surface of the inner plate 100 at regular intervals so that waste heat is transferred from the inner plate 100 to one surface by a temperature difference with the other surface. It is a component that generates electrical energy.
즉, 열전모듈(200)은 일면인 고온부가 내부플레이트(100)의 평면에 각각 밀착되고 타면인 저온부가 외측으로 노출되게 설치되어 폐열에 의해 고온부의 온도가 상승하면서 발생하는 저온부와의 온도차를 통해 전기에너지를 발생시키는 것이다. That is, the thermoelectric module 200 is installed so that the high temperature part, which is one side, is in close contact with the plane of the inner plate 100, and the low temperature part, which is the other side, is exposed to the outside. to generate electrical energy.
단, 열전모듈(200)은 내부플레이트(100)의 외면에 설치될 때 상호 간의 간섭이 발생하지 않고 폐열이 효과적으로 전달되도록 내부플레이트(100)의 평면보다는 작은 크기로 구성되는 것이 바람직하다.
However, when the thermoelectric module 200 is installed on the outer surface of the inner plate 100, it is preferable to have a smaller size than the flat surface of the inner plate 100 so that mutual interference does not occur and waste heat is effectively transferred.
다음으로, 상기 외부플레이트(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 열전모듈(200)의 타면에 각각 설치되어 열전모듈(200)의 타면인 저온부를 냉각시키는 구성이다. Next, as shown in FIG. 2 , the outer plate 300 is installed on the other surface of the thermoelectric module 200 to cool the low-temperature part, which is the other surface of the thermoelectric module 200 .
즉, 외부플레이트(300)는 열전모듈(200)의 고온부와 저온부 간에 온도차가 발생하도록 공기와의 접촉을 통해 열전모듈(200)의 저온부를 냉각시키는 것이다. That is, the outer plate 300 cools the low temperature part of the thermoelectric module 200 through contact with air so that a temperature difference occurs between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric module 200 .
이때 외부플레이트(300)는 공기와의 접촉을 통해 열전모듈의 저온부를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 열전도도가 높은 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 열전도도가 높은 알루미늄 또는 구리로 구성되거나 알루미늄 또는 구리가 포함된 합금으로 구성될 수 있다.In this case, the outer plate 300 is preferably made of a material having high thermal conductivity so as to efficiently cool the low temperature part of the thermoelectric module through contact with air. That is, it may be composed of aluminum or copper having high thermal conductivity, or an alloy containing aluminum or copper.
한편, 외부플레이트(300)의 외면에는 공기와의 접촉을 통한 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 공기가 접촉되는 면적을 증대시키는 방열핀(500)이 더 설치될 수 있다.
On the other hand, the outer surface of the outer plate 300 may be further provided with a heat dissipation fin 500 that increases the area in contact with air so that cooling through contact with air can be smoothly performed.
마지막으로, 상기 냉각라인(400)은 외부플레이트(300)에 설치되어 외부에서 공급되는 냉각수를 외부플레이트(300)를 따라 상향류 방식으로 유동시켜 외부플레이트(300)를 냉각시키는 구성이다. Finally, the cooling line 400 is installed on the outer plate 300 and flows the cooling water supplied from the outside along the outer plate 300 in an upflow manner to cool the outer plate 300 .
이를 위해 냉각라인(400)은 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입관(410)과, 유입관(410)을 통해 유입된 냉각수가 외부플레이트(300)를 따라 유동하는 냉각수관(430)과, 냉각수관(430)을 따라 유동하는 냉각수가 외부로 유출되는 유출관(420)으로 구성될 수 있다.To this end, the cooling line 400 includes an inlet pipe 410 through which cooling water is introduced from the outside, a cooling water pipe 430 through which the cooling water introduced through the inlet pipe 410 flows along the outer plate 300 , and a cooling water pipe. The coolant flowing along the 430 may be configured as an outlet pipe 420 through which the coolant flows out.
단, 냉각수관(430)을 따라 유동하는 냉각수를 상향류 방식으로 유동시키기 위해 유입관(410)은 설치상태를 기준으로 하여 외부플레이트(300) 중에서 가장 낮은 위치에 위치하는 외부플레이트(300)의 일단에 설치되고 유출관(420)은 설치상태를 기준으로 하여 외부플레이트(300) 중에서 가장 높은 위치에 위치하는 외부플레이트(300)의 타단에 설치되는 것이 바람직하다. However, in order to flow the cooling water flowing along the cooling water pipe 430 in an upward flow manner, the inlet pipe 410 is located at the lowest position among the external plates 300 based on the installation state of the external plate 300 . It is installed at one end and the outlet pipe 420 is preferably installed at the other end of the outer plate 300 located at the highest position among the outer plates 300 based on the installation state.
그리고 냉각수관(430)은 폐열배출부(E)를 기준으로 일측과 타측에 각각 복수 개씩으로 구성되어 각각의 일단이 유입관(410)과 연결되고 각각의 타단이 유출관(420)과 연결된 상태에서 일정간격을 두고 외부플레이트(300)의 내부를 관통하도록 설치되는 것이 바람직하다. And the cooling water pipe 430 is composed of a plurality of each on one side and the other side with respect to the waste heat discharging part (E), one end of each is connected to the inlet pipe 410 and the other end is connected to the outlet pipe 420 It is preferable to be installed so as to penetrate the inside of the outer plate 300 at a predetermined interval in the.
즉, 유입관(410)을 통해 외부에서 유입되는 냉각수는 폐열배출부(E)의 일측과 타측으로 나뉘면서 폐열배출부(E)의 일측과 타측에 각각 설치되는 각각의 냉각수관(430)으로 분기되어 외부플레이트(300)의 내부를 따라 유동하면서 외부플레이트(300)를 냉각시킨 후 유출관(420)을 통해 외부로 유출된다. That is, the cooling water flowing in from the outside through the inlet pipe 410 is divided into one side and the other side of the waste heat discharge unit (E) and each cooling water pipe (430) installed on one side and the other side of the waste heat discharge unit (E). It is branched and flows along the inside of the outer plate 300 to cool the outer plate 300 and then flows out through the outlet pipe 420 .
이때 냉각수관(430)을 통해 외부플레이트(300)의 내부를 따라 유동하는 냉각수는 유입관(410)과 유출관(420)의 설치위치에 의해 냉각수관(430)을 따라 상향류 방식으로 유동하면서 냉각수관(430)의 내면 전체와 접촉하여 외부플레이트(300)를 냉각시킨다. At this time, the cooling water flowing along the inside of the outer plate 300 through the cooling water pipe 430 flows in an upward flow manner along the cooling water pipe 430 by the installation positions of the inlet pipe 410 and the outlet pipe 420 . The outer plate 300 is cooled by contacting the entire inner surface of the cooling water pipe 430 .
즉, 냉각수가 상향류 방식으로 유동하기 위해서는 냉각수관(430) 내부의 어느 한 지점을 기준으로 냉각수가 냉각수관(430)의 내부에 가득 찬 상태로 상방으로 밀려 올라가야 한다. 이에 따라 냉각수가 냉각수관(430)의 내면 전체가 접촉되면서 외부플레이트(300)를 균일하게 냉각시킴으로써 냉각라인(400)의 냉각성능이 크게 향상된다. That is, in order for the cooling water to flow in an upflow manner, the cooling water must be pushed upward in a state in which the inside of the cooling water pipe 430 is filled with reference to any one point inside the cooling water pipe 430 . Accordingly, the cooling performance of the cooling line 400 is greatly improved by uniformly cooling the outer plate 300 while the entire inner surface of the cooling water pipe 430 is in contact with the cooling water.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a thermoelectric power generation device using waste heat according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 유입관(410)과 냉각수관(430)의 사이에는 유입챔버(440)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유입챔버(440)는 유입관(410)을 통해 유입되는 냉각수를 각각의 냉각수관(430)으로 분기하기 위하여 유입관(410)이 설치된 외부플레이트(300)의 일단 내부에서 타단 내부에 이르도록 형성된 것이다. As shown in FIG. 3 , an inlet chamber 440 is preferably formed between the inlet pipe 410 and the cooling water pipe 430 . The inlet chamber 440 is configured to branch the coolant flowing in through the inlet pipe 410 into the respective coolant pipes 430 from one end of the outer plate 300 in which the inlet pipe 410 is installed to the inside of the other end. it will be formed
단, 유입챔버(440)는 유입관(410)이 설치된 외부플레이트(300)의 일단에서 타단으로 갈수록 체적이 점진적으로 증가하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 유입관(410)을 통해 유입된 냉각수는 유입관(410)의 위치와 외부플레이트(300)와의 열교환에 의해 외부플레이트(300)의 일단에서 타단으로 갈수록 온도가 서서히 올라가므로 원활한 냉각을 위해 냉각수의 온도가 낮은 것을 냉각수의 양으로 극복하기 위함이다. However, the inlet chamber 440 is preferably formed in a form in which the volume gradually increases from one end to the other end of the outer plate 300 in which the inlet pipe 410 is installed. This is because the temperature of the cooling water introduced through the inlet pipe 410 gradually increases from one end of the outer plate 300 to the other end by heat exchange between the position of the inlet pipe 410 and the outer plate 300 , so for smooth cooling, the cooling water This is to overcome the low temperature with the amount of cooling water.
그리고 냉각수관(430)과 유출관(420)의 사이에는 유출챔버(450)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유출챔버(450)는 냉각수관(430)을 따라 유동한 냉각수를 각각의 유출관(420)으로 유출시키기 위하여 유출관(420)이 설치된 외부플레이트(300)의 타단 내부에서 일단 내부에 이르도록 형성된 것이다. And it is preferable that the outlet chamber 450 is formed between the cooling water pipe 430 and the outlet pipe 420 . The outlet chamber 450 extends from the inside of the other end of the outer plate 300 in which the outlet pipe 420 is installed to one end to the inside in order to discharge the coolant flowing along the coolant pipe 430 to each outlet pipe 420 . it will be formed
단, 유출챔버(450)는 유출관(420)이 설치된 외부플레이트(300)의 타단에서 일단으로 갈수록 체적이 점진적으로 증가하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 냉각수는 유출관(420)의 위치와 외부플레이트(300)와의 열교환에 의해 외부플레이트(300)의 타단에서 일단으로 갈수록 온도가 서서히 올라가므로 원활한 냉각을 위해 냉각수의 온도가 낮은 것을 냉각수의 양으로 극복하기 위함이다.
However, the outlet chamber 450 is preferably formed in a form in which the volume gradually increases from the other end of the outer plate 300 in which the outlet pipe 420 is installed to one end. This is because the temperature of the coolant gradually rises from the other end to one end of the outer plate 300 by heat exchange between the position of the outlet pipe 420 and the outer plate 300, so for smooth cooling, the low temperature of the coolant is used as the amount of coolant. to overcome
이상과 같이 본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 냉각라인의 구조를 개선하여 냉각성능을 향상시킴으로써 열전모듈의 저온부와 고온부 간의 온도차에 따른 열전발전 효율을 향상시킴으로써 더욱 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있다.
As described above, the thermoelectric power generation device using waste heat according to the present invention improves the cooling performance by improving the structure of the cooling line, thereby improving the thermoelectric power generation efficiency according to the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module, thereby generating more electrical energy. have.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art can variously modified other embodiments therefrom.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also other embodiments variously modified by the technical spirit of the invention described in the claims below.
100: 내부플레이트
200: 열전모듈
300: 외부플레이트
400: 냉각라인
410: 유입관
420: 유출관
430: 냉각수관
440: 유입챔버
450: 유출챔버
500: 방열핀
E: 폐열배출부
100: inner plate
200: thermoelectric module
300: outer plate
400: cooling line
410: inlet pipe
420: outlet pipe
430: coolant pipe
440: inlet chamber
450: outflow chamber
500: heat sink fin
E: Waste heat discharging part

Claims (5)

  1. 폐열이 배출되는 폐열배출부의 외측에 환설되는 내부플레이트;
    상기 내부플레이트의 외면에 일정간격으로 설치되는 복수 개의 열전모듈;
    상기 열전모듈의 외면에 각각 설치되는 외부플레이트; 및
    상기 외부플레이트에 각각 설치되어 내부로 공급되는 냉각수를 상기 외부플레이트를 따라 상향류 방식으로 유동시켜 상기 외부플레이트를 냉각시키는 냉각라인;으로 구성되되,
    상기 냉각라인은,
    상기 외부플레이트 중에서 가장 낮은 위치에 있는 최하측 외부플레이트의 일단에 설치되어 상기 냉각수가 유입되는 유입관;
    상기 외부플레이트 중에서 가장 높은 위치에 있는 최상측 외부플레이트의 타단에 설치되어 상기 냉각수가 유출되는 유출관; 및
    상기 폐열배출부를 기준으로 일측과 타측에 각각 복수 개씩 배치되고 상기 외부플레이트를 차례대로 관통하면서 상기 유입관과 상기 유출관이 연결되도록 설치되어 상기 냉각수를 상방으로 유동시키는 냉각수관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 열전발전 장치.
    an inner plate circulated outside the waste heat discharging part from which the waste heat is discharged;
    a plurality of thermoelectric modules installed at regular intervals on the outer surface of the inner plate;
    external plates respectively installed on the outer surface of the thermoelectric module; and
    A cooling line installed on the outer plate, respectively, for cooling the outer plate by flowing the cooling water supplied to the inside in an upflow manner along the outer plate;
    The cooling line is
    an inlet pipe installed at one end of the lowermost outer plate at the lowest position among the outer plates and through which the cooling water is introduced;
    an outlet pipe installed at the other end of the uppermost outer plate at the highest position among the outer plates and through which the coolant flows out; and
    A cooling water pipe arranged in plurality on one side and the other side based on the waste heat discharge unit and installed to connect the inlet pipe and the outlet pipe while passing through the outer plate in order to flow the cooling water upward; Thermoelectric power generation device using waste heat, characterized in that.
  2. 삭제delete
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최하측 외부플레이트의 내부에는
    상기 유입관과 상기 냉각수관을 연결하는 유입챔버가 형성되되,
    상기 유입챔버는
    상기 최하측 외부플레이트의 일단에서 타단으로 갈수록 체적이 증가하는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 열전발전 장치.
    According to claim 1,
    Inside the lowermost outer plate,
    An inlet chamber connecting the inlet pipe and the cooling water pipe is formed,
    The inlet chamber is
    Thermoelectric power generation device using waste heat, characterized in that the volume increases from one end to the other end of the lowermost outer plate.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최상측 외부플레이트의 내부에는
    상기 유출관과 상기 냉각수관을 연결하는 유출챔버가 형성되되,
    상기 유출챔버는
    상기 최상측 외부플레이트의 타단에서 일단으로 갈수록 체적이 증가하는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 열전발전 장치.
    According to claim 1,
    Inside the uppermost outer plate
    An outlet chamber connecting the outlet pipe and the cooling water pipe is formed,
    The outlet chamber is
    Thermoelectric generator using waste heat, characterized in that the volume increases from the other end to one end of the uppermost outer plate.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외부플레이트의 외면에는
    방열핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 열전발전 장치.
    According to claim 1,
    On the outer surface of the outer plate
    A thermoelectric power generation device using waste heat, characterized in that a heat dissipation fin is installed.
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