KR102406883B1 - 가열용기용 열전 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열용기용 열전 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 설치되어 다양한 가열용기에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 가열용기의 내부와 외부에서 발생하는 열기를 이용하여 효율적으로 열전 발전할 수 있는 가열용기용 열전 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 가열용기가 가열수단에 의해 가열될 때 발생하는 열기를 이용하는 가열용기용 열전 발전 장치에 있어서, 상기 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착수단에 의해 탈착 가능하게 설치되고 중심에 증기배출공이 형성되는 본체; 상기 본체의 외면에 일면이 밀착되게 설치되어 상기 가열용기의 내부에서 발생하는 열기에 의한 일면과 타면 간의 온도 차이에 따라 열전 발전하는 열전모듈; 및 상기 열전모듈의 타면에 설치되는 방열핀;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치를 기술적 요지로 한다.

Description

가열용기용 열전 발전 장치{Thermoelectric generator for heating container}

본 발명은 가열용기용 열전 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 설치되어 다양한 가열용기에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 가열용기의 내부와 외부에서 발생하는 열기를 이용하여 효율적으로 열전 발전할 수 있는 가열용기용 열전 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열전모듈(TEM: Thermoelectric Module) 혹은 열전소자(이하 모두 열전모듈이라 함)는 금속의 일단과 타단 간에 온도 차이가 발생하면 그 온도 차이에 비례하는 전기에너지를 발생시키는 장치이다.

상기한 열전모듈을 이용하여 산업 현장, 각종 기계장치, 가정 등에서 발생하는 폐열을 전기에너지로 변환할 경우 환경오염도 전혀 없고 화석연료도 전혀 사용하지 않고 전기에너지를 생산할 수 있으므로 이를 위한 다양한 구조와 형태를 가지는 열전 발전 장치가 개발되고 있다.

이와 같이 열전모듈을 이용한 열전 발전 장치 중에서 본 출원인에 의해 선출원되어 특허등록된 열전발전 겸용 가열용기는 가열용기에 열전모듈을 적용하여 가열용기를 가열할 때 그 내부에서 발생하는 열기를 전기에너지로 변환하여 각종 부하장치를 전원으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기한 종래의 열전발전 겸용 가열용기는 가열용기의 뚜껑에 일체로 설치됨에 따라 적용된 가열용기만을 사용하여 열전 발전하므로 사용성 떨어지는 단점이 있다.

그리고 가열용기의 뚜껑 내면에 설치됨에 따라 가열용기의 외부에서 발생하는 열기를 이용하지 못할 뿐만 아니라 열전모듈의 냉각도 제대로 이루어지지 않아 열전 발전 효율이 떨어지는 단점도 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1444806호, 2014.09.29.자 공고.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 구성되어 다양한 가열용기에 적용하여 열전 발전할 수 있을 뿐만 아니라 가열용기의 외부에서 발생하는 열기도 이용하여 열전 발전할 수 있는 가열용기용 열전 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가열용기용 열전 발전 장치는 가열용기가 가열수단에 의해 가열될 때 발생하는 열기를 이용하는 가열용기용 열전 발전 장치에 있어서, 상기 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착수단에 의해 탈착 가능하게 설치되고 중심에 증기배출공이 형성되는 본체; 상기 본체의 외면에 일면이 밀착되게 설치되어 상기 가열용기의 내부에서 발생하는 열기에 의한 일면과 타면 간의 온도 차이에 따라 열전 발전하는 열전모듈; 및 상기 열전모듈의 타면에 설치되는 방열핀;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 내면에는 상기 뚜껑과의 사이에 상기 가열용기의 외면을 타고 상승하는 열기가 유입되는 소정유격의 열기통로를 확보하는 간격유지구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 가장자리단은 상기 가열용기의 외면을 따라 하방으로 절곡 형성되어 상기 가열용기의 외면을 타고 상승하는 열기를 상기 열기통로로 안내하는 열기안내단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 상측 중심에는 상기 증기배출공과 연통되는 증기배출관이 수직으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈은 복수 개로 구성되어 상기 뚜껑의 상측에 일정간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 탈착수단은 상기 본체에 나사식으로 관통되는 볼트부와, 상기 볼트부의 일단에 설치되는 손잡이부와, 상기 볼트부의 타단에 설치되어 상기 뚜껑의 외면을 압착하는 압착부로 이루어진 가압고정구로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 하기와 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 설치됨에 따라 다양한 가열용기에 설치하여 사용할 수 있다. 그리고 가열용기와는 소정의 유격을 두고 설치됨에 따라 가열용기의 내부에서 발생하는 열기와 가열용기의 외면을 타고 상승하는 가열수단의 열기를 모두 이용하여 효과적으로 열전발전할 수 있다. 또한, 중심에는 수증기를 외부로 배출하는 증기배출관이 수직으로 길게 설치됨에 따라 고온의 수증기로부터 열기를 전달받아 열전발전할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열용기용 열전 발전 장치의 사용 상태 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열용기용 열전 발전 장치의 평면도.

본 발명에 따른 가열용기용 열전 발전 장치는 음식물을 조리하기 위해 가열용기를 가열수단으로 가열할 때 발생하는 열기로 열전 발전하여 전기에너지를 생산하는 장치이다.

특히, 본 발명에 따른 가열용기용 열전 발전 장치는 다양한 가열용기에 설치하여 열전 발전하고 가열수단의 내부와 외부에서 발생하는 열기를 모두 이용하여 열전 발전함으로써 사용성을 높이고 열전 발전 효율을 향상시킨 것이 특징이다.

이러한 특징은 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 설치된 구조에 의해 달성된다. 즉, 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착 가능하게 설치된 본체와, 본체의 외면에 설치되어 일면이 접하는 본체와 타면이 접하는 외부의 온도 차이에 의해 열전 발전하는 열전모듈과, 열전모듈의 타면을 냉각시키는 방열핀으로 이루어진 구조에 의한 것이다.

따라서 탈착수단에 의해 다양한 가열용기의 두껑의 상측에 장착하여 열전발전할 수 있으므로 활용도를 극대화시키고 가열용기의 내부와 외부에서 발생하는 열기를 두루 이용 가능하여 열전발전 효율을 높일 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열용기용 열전 발전 장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가열용기용 열전 발전 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 가열용기(V)의 뚜껑(C)에서 장착되어 열전 발전하는 것으로 크게 본체(200)와 열전모듈(300) 및 방열핀(400)으로 구성될 수 있다.

먼저, 상기 본체(200)는 가열용기(V)의 뚜껑(C) 상측에 설치되어 가열용기(V)에서 발생하는 열기를 열전모듈(300)의 일면으로 전달하는 구성이다.

이를 위해 본체(200)는 뚜껑(C)을 상측에서 덮을 수 있는 형태로 구성되고 가열용기(V)에서 전해지는 열기가 열전모듈(300)의 일면으로 전달되도록 구리, 알루미늄 등이 포함되어 열전도도가 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 본체(200)의 중심에는 증기배출공(210)이 천공되는데, 이는 가열용기(V)가 가열되면서 발생하는 수증기가 외부로 배출하기 위한 것이면서 손잡이(H)를 관통시켜 손잡이(H)에 의해 본체(200)가 뚜껑(C)에 설치되지 않는 폐단을 막기 위한 것이다.

한편, 본체(200)는 본 발명의 열전 발전 장치(100)를 다양한 가열용기(V)에 설치하여 사용할 수 있도록 뚜껑(C)에 탈착 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

이를 위해 본체(200)에는 탈착수단이 별도로 구비되어야 한다. 상기 탈착수단은 뚜껑(C)에서 본체(200)로의 열전달을 방해하지 않으면서 본체(200)를 뚜껑(C) 상측에 본체(200)를 견고하게 고정시킬 수 있는 구조이면 모두 가능하다.

여기서 탈착수단은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 볼트부(221)와 손잡이부(222) 및 압착부(223)로 이루어져 본체(200)의 가장자리단에 일정간격으로 설치되는 복수 개의 가압고정구(220)로 구성될 수 있다.

상기 볼트부(221)는 본체(200)에 나사식으로 관통되어 회전 조작에 따라 뚜껑(C)의 외면 측으로 수평 이동하는 것이고, 상기 손잡이부(222)는 볼트부(221)의 일단에 설치되어 볼트부(221)를 회전 조작하기 위한 것이며, 상기 압착부(223)는 볼트부(221)의 타단에 설치되고 외면에 요철(223a)이 형성되어 뚜껑(C)의 외면을 압착하는 것이다.

따라서 손잡이부(222)를 일방향으로 회전시키면 볼트부(221)가 뚜껑(C) 측으로 이동하면서 압착부(223)를 통해 뚜껑(C)의 외면을 압착하여 본체(200)가 뚜껑(C)에 견고하게 고정된다. 반대로 본체(200)가 뚜껑(C)에 고정된 상태에서 손잡이부(222)를 타방향으로 회전시키면 볼트부(221)가 뚜껑(C) 반대 측으로 이동하면서 압착부(223)에 의한 압착이 해제되어 본체(200)가 뚜껑(C)에서 간편하게 분리된다.

다음으로, 상기 열전모듈(300)은 본체(200)를 통해 가열용기(V)의 열기를 전달받아 온도 차이가 발생하면서 전기에너지를 발생시키는 열전발전 기능을 하는 구성이다.

즉, 열전모듈(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 본체(200)의 상측에 고온부인 일면이 밀착되게 설치되어 가열용기(V)의 열기와 가열수단의 열기를 본체(200)를 통해 일면으로 전달받아 일면과 저온부인 타면 간의 온도 차이에 의해 전기에너지를 발생키는 것이다.

이때 열전모듈(300)에서 발생시킨 전기에너지는 열전모듈(300)의 출력단자에 전기적으로 연결된 전력제어장치(미도시)를 거쳐 각종 전기장치에 전원으로 바로 공급되거나 각종 전기장치의 전원으로 사용 가능하게 배터리에 충전될 수 있다.

단, 열전모듈(300)은 본체(200)의 상측에 최대한 넓은 면적으로 설치될 수 있도록 복수 개가 상호 간격을 두고 설치되고, 그 설치 형상이 본체(200)의 형상과 대응되는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 방열핀(400)은 열전모듈(300)의 타면을 냉각시켜 열전모듈(300)의 열전발전 성능을 향상시키는 구성이다.

즉, 방열핀(400)은 열전모듈(300)의 일면과 타면 간 온도 차이에 의한 열전발전 성능을 향상시켜 더욱 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 냉각작용을 하는 공기와의 접촉면적을 최대한 넓혀 열전모듈(300)의 타면을 냉각시키는 것이다.

이를 위해 방열핀(400)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 열전모듈(300)의 타면에 내면이 밀착되도록 구성되고 열전도도가 우수한 재질로 이루어지며 외면에 공기와의 접촉면적을 넓히기 위해 주름이나 요철이나 얇은 지느러미 등이 형성될 수 있다.

여기서 본체(200)의 내면에는 도 1에 도시된 바와 같이 뚜껑(C)과의 사이에 소정 유격의 열기통로(240)가 형성될 수 있도록 뚜껑(C)으로부터 본체(200)를 떠받치는 복수 개의 간격유지구(230)가 일정간격으로 돌출되게 설치될 수 있다.

상기 간격유지구(230)는 가열용기(V)의 외면을 타고 상승하는 가열용기(V)의 외부 열기를 본체(200)의 내부로 유입시키기 위한 것이다. 즉, 가열용기(V)의 외면을 타고 상승하는 가열수단의 열기가 본체(200)의 가장자리단을 따라 열기통로(240)로 유입되면서 본체(200)를 통해 열전모듈(300)의 일면으로 전달되도록 한 것이다.

따라서 열전모듈(300)은 가열용기의 내부에서 발생하는 열기와 가열수단의 열기 모두를 이용하여 열전발전하게 됨으로써 열전발전 효율이 향상되어 더욱 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있다.

그리고 본체(200)의 가장자리단은 도 1에 도시된 바와 같이 가열용기(V)의 외면을 따라 하방으로 절곡 형성되어 가열용기(V)의 외면을 타고 상승하는 가열수단의 열기를 열기통로(220)로 유입되게 안내하는 열기안내단(250)으로 구성될 수 있다.

따라서 열기안내단(250)에 의해 가열용기(V)의 외면을 타고 상승하는 열기가 자연스럽게 열기통로(220)로 유입되어 본체(200)를 통해 열전모듈(300)의 일면으로 전달될 수 있다.

또한, 본체(200)의 중심에는 내부가 증기배출공(210)과 연통되는 증기배출관(260)이 더 설치될 수 있다. 상기 증기배출관(260)은 증기배출공(210)을 통해 외부로 배출되는 고온의 수증기로부터 폐열을 본체(200)로 전달할 수 있도록 한 것이다.

따라서 증기배출공(210)을 통해 배출되는 수증기의 열기도 낭비하지 않고 증기배출관(260)을 통해 본체(200)로 전달됨으로써 열전발전 효율을 더욱 높일 수 있다.

단, 증기배출관(260)은 수증기의 열기를 효과적으로 전달받을 수 있도록 본체(200)와 같이 열전도도가 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 증기배출관(260)은 손잡이로서의 기능도 할 수 있도록 손으로 파지할 수 있는 길이로 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

100: 가열용기용 열전 발전 장치
200: 본체
210: 증기배출공
220: 가압고정구
221: 볼트부
222: 손잡이부
223: 압착부
230: 간격유지구
240: 열기통로
250: 열기안내단
260: 증기배출관
300: 열전모듈
400: 방열핀
V: 가열용기
C: 뚜껑
H: 손잡이

Claims (6)

1. 가열용기가 가열수단에 의해 가열될 때 발생하는 열기를 이용하는 가열용기용 열전 발전 장치에 있어서,
   상기 가열용기의 뚜껑 상측에 탈착수단에 의해 탈착 가능하게 설치되고 중심에 증기배출공이 형성되는 본체;
   상기 본체의 외면에 일면이 밀착되게 설치되어 상기 가열용기의 내부에서 발생하는 열기에 의한 일면과 타면 간의 온도 차이에 따라 열전 발전하는 열전모듈; 및
   상기 열전모듈의 타면에 설치되는 방열핀;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 내면에는
   상기 뚜껑과의 사이에 상기 가열용기의 외면을 타고 상승하는 열기가 유입되는 소정유격의 열기통로를 확보하는 간격유지구가 설치되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 본체의 가장자리단은
   상기 가열용기의 외면을 따라 하방으로 절곡 형성되어 상기 가열용기의 외면을 타고 상승하는 열기를 상기 열기통로로 안내하는 열기안내단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 상측 중심에는
   상기 증기배출공과 연통되는 증기배출관이 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 열전모듈은
   복수 개로 구성되어 상기 뚜껑의 상측에 일정간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 탈착수단은
   상기 본체에 나사식으로 관통되는 볼트부와, 상기 볼트부의 일단에 설치되는 손잡이부와, 상기 볼트부의 타단에 설치되어 상기 뚜껑의 외면을 압착하는 압착부로 이루어진 가압고정구로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열용기용 열전 발전 장치.

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