KR102411715B1

KR102411715B1 - High integrated modular type thermoelectric generation apparatus for using waste heat

Info

Publication number: KR102411715B1
Application number: KR1020210080627A
Authority: KR
Inventors: 강한기; 강용권; 강정수
Original assignee: 강한기; 강용권; 강정수
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-06-22

Abstract

냉온수 헤더를 통해 내부로 온수 또는 냉수가 유입되어 배출되도록 각각 폭 방향으로 복수의 허니컴 구조가 연속 배열된 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이에 열전 발전부재를 설치하고, 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이의 공간을 통해 열전 발전부재의 전선을 배출하여 모듈화시키고, 필요로 하는 발전량에 따라 모듈화된 열전 발전장치를 복수개 연속 설치함으로써 상대적으로 부피가 작으면서도 고집적화되어 발전량을 높일 수 있도록 하는 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치에 관한 것이다.A thermoelectric power generation member is installed between the hot water plate and the cold water plate in which a plurality of honeycomb structures are continuously arranged in the width direction so that hot or cold water is introduced and discharged inside through the cold and hot water header, and through the space between the hot water plate and the cold water plate A high-integration modular thermoelectric generator using waste heat that discharges and modularizes the wires of the thermoelectric power generation member, and installs a plurality of modular thermoelectric generators in series according to the required amount of power generation to increase the amount of power generation through high integration while having a relatively small volume. is about

Description

High-integration modular thermoelectric generator using waste heat

본 발명은 열전 발전장치에 관한 것으로서, 상세하게는 냉온수 헤더를 통해 내부로 온수 또는 냉수가 유입되어 배출되도록 각각 폭 방향으로 복수의 허니컴 구조가 연속 배열된 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이에 열전 발전부재를 설치하고, 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이의 공간을 통해 열전 발전부재의 전선을 배출하여 모듈화시키고, 필요로 하는 발전량에 따라 모듈화된 열전 발전장치를 복수개 연속 설치함으로써 상대적으로 부피가 작으면서도 고집적화되어 발전량을 높일 수 있도록 하는 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric power generation device, and more particularly, a thermoelectric power generating member between a hot water plate and a cold water plate in which a plurality of honeycomb structures are sequentially arranged in each width direction so that hot or cold water is introduced and discharged into the inside through a hot and cold water header. It is installed and modularized by discharging the wires of the thermoelectric power generation member through the space between the hot water plate and the cold water plate, and by continuously installing a plurality of modular thermoelectric power generation devices according to the required power generation, it is relatively small in volume and highly integrated to reduce the amount of power generation. It relates to a high-integration modular thermoelectric generator using waste heat that can be increased.

일반적으로 열전 발전장치는 열전 소자의 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 element.

이러한 열전 발전장치는 폐열이 배출되는 폐열배출부를 따라 복수 개의 열전 소자가 밀착되게 둥글게 배치되고 열전 소자의 고온부와 저온부 간의 온도차 확보를 위해 열전 소자의 저온부를 냉각수를 통해 수냉식으로 냉각시키는 냉각라인이 열전 소자의 저온부 외측에 설치된다.In this thermoelectric power generation device, a plurality of thermoelectric elements are arranged in a circle along the waste heat discharging part from which the waste heat is discharged, and in order to secure a temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element, a cooling line that cools the low temperature part of the thermoelectric element with water through cooling water is a thermoelectric It is installed outside the low temperature part of the device.

따라서 열전 발전장치는 폐열배출부와 접촉하는 열전 소자의 고온부로 전달되는 폐열에 의해 열전 소자의 고온부와 저온부 간의 온도차에 의해 전기에너지를 발생시킨다.Therefore, the thermoelectric generator generates electrical energy by the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element by waste heat transferred to the high temperature part of the thermoelectric element in contact with the waste heat discharge part.

이러한 열전 발전장치의 일례로, 국내 등록특허공보 제10-1337211호인 열전변환소자를 이용한 회수열 발전장치가 개시되어 있다.As an example of such a thermoelectric generator, a recovery heat generator using a thermoelectric conversion element, which is Korean Patent Registration No. 10-1337211, is disclosed.

상기 열전변환소자를 이용한 회수열 발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 상면과 저면의 온도차를 이용하여 전기를 생산하는 공지의 열전변환소자(50)와; 전원선(55)이 연결된 후면을 제외한 상기 열전변환소자(50)의 3면에 각각 부착되어 열 또는 냉기가 외부로 방출되지 않도록 차단하는 냉열차단부재(10)와; 상기 열전변환소자(50)의 상면을 덮어주도록 설치되며 외부 장치로부터 배출된 회수열을 이용하여 상기 열전변환소자(50)의 상면을 가열하는 가열부재(20)와; 상기 열전변환소자(50) 및 냉열차단부재(10)의 저면에 접하도록 설치되어 상기 열전변환소자(50)의 저면을 냉각시키는 냉각부재(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The recovery heat generator using the thermoelectric conversion element includes a known thermoelectric conversion element 50 for generating electricity by using the temperature difference between the upper surface and the lower surface as shown in FIG. 1 ; a cold heat blocking member 10 attached to each of three surfaces of the thermoelectric conversion element 50 except for the rear surface to which the power line 55 is connected to block heat or cold air from being emitted to the outside; a heating member 20 installed to cover the upper surface of the thermoelectric conversion element 50 and heating the upper surface of the thermoelectric conversion element 50 by using the recovered heat discharged from an external device; and a cooling member (30) installed in contact with the bottom surface of the thermoelectric conversion element (50) and the cold and heat blocking member (10) to cool the bottom surface of the thermoelectric conversion element (50).

그리고, 상기 냉열차단부재(10) 중 상기 열전변환소자(50)의 전면에 부착된 제1냉열차단부재(11)는 열전변환소자(50)의 양쪽 측면에 부착되는 제2냉열차단부재(12)의 하측까지 연장 형성되고, 상기 열전변환소자(50)의 후면에 상기 전원선(55)이 삽입되는 관통홀(13')이 형성된 제3냉열차단부재(13)가 설치된다.In addition, the first cold heat blocking member 11 attached to the front surface of the thermoelectric conversion element 50 among the cold and heat blocking members 10 is a second cold heat blocking member 12 attached to both sides of the thermoelectric conversion element 50 . ), a third cold-heat blocking member 13 having a through hole 13 ′ through which the power line 55 is inserted is installed on the rear surface of the thermoelectric conversion element 50 .

그러나 이러한 종래의 열전변환소자를 이용한 회수열 발전장치는 발전량을 늘리기 위해 복수개를 설치시 부피가 상대적으로 커져 고집적화가 어려운 문제점이 있다.However, the conventional recovery heat generator using the thermoelectric conversion element has a problem in that it is difficult to achieve high integration because the volume is relatively large when a plurality of heat generators are installed to increase the amount of power generation.

국내 등록특허공보 제10-1337211호Domestic Registered Patent Publication No. 10-1337211

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉온수 헤더를 통해 내부로 온수 또는 냉수가 유입되어 배출되도록 각각 폭 방향으로 복수의 허니컴 구조가 연속 배열된 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이에 열전 발전부재를 설치하고, 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이의 공간을 통해 열전 발전부재의 전선을 배출하여 모듈화시키고, 필요로 하는 발전량에 따라 모듈화된 열전 발전장치를 복수개 연속 설치함으로써 상대적으로 부피가 작으면서도 고집적화되어 발전량을 높일 수 있도록 하는 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, a thermoelectric power generating member between a hot water plate and a cold water plate in which a plurality of honeycomb structures are sequentially arranged in each width direction so that hot or cold water is introduced into and discharged through a hot and cold water header. It is installed and modularized by discharging the wires of the thermoelectric power generation member through the space between the hot water plate and the cold water plate, and by continuously installing a plurality of modular thermoelectric power generation devices according to the required power generation, it is relatively small in volume and highly integrated to reduce the amount of power generation. An object of the present invention is to provide a high-integration modular thermoelectric generator using waste heat that can be increased.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,

내부로 온수가 유입되어 배출되도록 폭 방향으로 복수의 제 1허니컴이 연속 배열되는 온수 플레이트와; 내부로 냉수가 유입되어 배출되도록 폭 방향으로 복수의 제 2허니컴이 연속 배열되는 냉수 플레이트와; 상기 온수 플레이트의 상하단에 각각 설치되어 상기 온수 플레이트의 제 1허니컴 내부로 온수를 공급하고, 내부의 온수를 외부로 배출하는 온수 헤더와; 상기 냉수 플레이트의 상하단에 설치되어 상기 냉수 플레이트의 제 2허니컴 내부로 냉수를 공급하고, 내부의 냉수를 외부로 배출하는 냉수 헤더; 및 상기 온수 플레이트의 제 1허니컴의 배면과 냉수 플레이트의 제 2허니컴의 정면에 길이 방향으로 복수개가 접합되는 열전 발전부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.a hot water plate in which a plurality of first honeycombs are continuously arranged in a width direction so that hot water is introduced and discharged therein; a cold water plate in which a plurality of second honeycombs are continuously arranged in a width direction so that cold water is introduced and discharged therein; a hot water header installed at the upper and lower ends of the hot water plate to supply hot water to the inside of the first honeycomb of the hot water plate and to discharge the hot water to the outside; a cold water header installed at the upper and lower ends of the cold water plate to supply cold water to the inside of the second honeycomb of the cold water plate and to discharge the inside cold water to the outside; and a plurality of thermoelectric power generation members joined to the rear surface of the first honeycomb of the hot water plate and the front surface of the second honeycomb of the cold water plate in the longitudinal direction.

여기에서, 상기 열전 발전부재는 열전 소자 또는 열전 반도체이다.Here, the thermoelectric generating member is a thermoelectric element or a thermoelectric semiconductor.

여기에서 또한, 상기 열전 반도체는 P형, N형이 한 쌍을 이루며, 각 쌍이 N×N(N=정수)으로 배열된다.Here, in the thermoelectric semiconductor, a pair of P-type and N-type is formed, and each pair is arranged in N×N (N=integer).

여기에서 또, 상기 열전 발전부재는 전선이 상기 온수 플레이트의 어느 하나의 제 1허니컴과 이웃하는 제 1허니컴의 연결 부위 및 상기 냉수 플레이트의 어느 하나의 제 2허니컴과 이웃하는 제 2허니컴의 연결 부위에 의해 형성된 공간부를 통해 수직 방향으로 배출된다.Here, in the thermoelectric power generation member, the electric wire is a connecting portion of a first honeycomb adjacent to any one of the first honeycombs of the hot water plate and a connecting portion of a second honeycomb adjacent to any one of the second honeycombs of the cold water plate. It is discharged in the vertical direction through the space formed by

여기에서 또, 상기 온수 헤더와 냉수 헤더는 열교환이 미발생하도록 상기 온수 플레이트 및 냉수 플레이트 상하단에서 각각 상호 이격 설치된다.Here, the hot water header and the cold water header are respectively installed to be spaced apart from each other at the upper and lower ends of the hot water plate and the cold water plate so that heat exchange does not occur.

여기에서 또, 상기 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치는 모듈화된 각각의 상기 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치를 적어도 2개 이상을 상호 밀착시켜 고집적화시키되, 이들 사이에 단열을 위해 단열재를 설치한다.Here, in the high-integration modular thermoelectric power generation device using the waste heat, at least two or more of the modular high-integration modular thermoelectric power generation devices using the waste heat are brought into close contact with each other to achieve high integration, and a thermal insulation material is installed between them. do.

여기에서 또, 상기 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치는 모듈화된 각각의 상기 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치를 적어도 2개 이상을 상호 밀착시켜 고집적화시킬 경우 상기 온수 헤더 및 냉수 헤더를 고정 프레임을 이용하여 상호 고정한다.Here, the high-integration modular thermoelectric power generation device using the waste heat is a case in which at least two or more of the modular high-integration modular thermoelectric power generation devices using the waste heat are brought into close contact with each other for high integration, the hot water header and the cold water header are fixed to a frame are fixed to each other using

상기와 같이 구성되는 본 발명인 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장Δ에 따르면, 냉온수 헤더를 통해 내부로 온수 또는 냉수가 유입되어 배출되도록 각각 폭 방향으로 복수의 허니컴 구조가 연속 배열된 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이에 열전 발전부재를 설치하고, 온수 플레이트와 냉수 플레이트 사이의 공간을 통해 열전 발전부재의 전선을 배출하여 모듈화시키고, 필요로 하는 발전량에 따라 모듈화된 열전 발전장치를 복수개 연속 설치함으로써 상대적으로 부피가 작으면서도 고집적화되어 발전량을 높일 수 있다.According to the high-integration modular thermoelectric power plant Δ using waste heat of the present invention configured as described above, a hot water plate and cold water in which a plurality of honeycomb structures are continuously arranged in the width direction so that hot or cold water is introduced into and discharged through the hot and cold water header. The thermoelectric power generation member is installed between the plates, the electric wire of the thermoelectric power generation member is discharged through the space between the hot water plate and the cold water plate, and the module is made. Although it is small, it is highly integrated, and the amount of power generation can be increased.

도 1은 종래의 열전변환소자를 이용한 회수열 발전장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 부분 단면도이다.
도 5는 도 3의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치를 고집적화시킨 모습을 나타낸 사시도이다.1 is a view showing the configuration of a heat recovery device using a conventional thermoelectric conversion element.
2 is a perspective view showing the configuration of a highly integrated modular thermoelectric generator using waste heat according to the present invention.
3 is a front view of FIG. 2 ;
4 is a partial cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 .
5 is an exploded perspective view of FIG. 3 ;
6 is a perspective view showing a state in which the high-integration modular thermoelectric generator using waste heat according to the present invention is highly integrated.

이하, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a highly integrated modular thermoelectric generator using waste heat according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도 2는 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 2의 A-A 부분 단면도이고, 도 5는 도 3의 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장*를 고집적화시킨 모습을 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing the configuration of a highly integrated modular thermoelectric generator using waste heat according to the present invention, FIG. 3 is a front view of FIG. 2 , FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line A-A of FIG. It is a perspective view, and FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the high-integration modular thermoelectric power plant* using waste heat according to the present invention is highly integrated.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장*(100)는 온수 플레이트(110)와, 냉수 플레이트(120)와, 온수 헤더(130)와, 냉수 헤더(140) 및 열전 발전부재(150)로 구성된다.2 to 6 , the high-integration modular thermoelectric power plant * 100 using waste heat according to the present invention includes a hot water plate 110 , a cold water plate 120 , a hot water header 130 , and a cold water header. 140 and the thermoelectric power generation member 150 .

먼저, 온수 플레이트(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 열전도성이 높은 알루미늄, 구리, 강재와 같은 금속 재질로 내부로 온수가 유입되어 배출되도록 폭 방향으로 공간을 가지는 복수의 제 1허니컴(111)이 연속 배열된다.First, as shown in FIG. 3 , the hot water plate 110 is made of a metal material such as aluminum, copper, and steel with high thermal conductivity. ) are consecutively arranged.

그리고, 온수 플레이트(110)는 각 제 1허니컴(111)이 길이 방향으로 길게 형성되어 온수가 상부로 유입되어 하부로 배출되는 구조를 가지며, 내부에 수직 또는 수평 방향으로 변형을 방지하도록 리브(R)가 설치되는 것이 바람직하고, 리브(R)를 대신하여 격벽(미도시)를 형성할 수도 있다.In addition, the hot water plate 110 has a structure in which each first honeycomb 111 is formed long in the longitudinal direction so that hot water is introduced to the upper part and discharged to the lower part, and ribs (R) are formed therein to prevent deformation in the vertical or horizontal direction. ) is preferably installed, and a partition wall (not shown) may be formed in place of the rib (R).

또한, 온수 플레이트(110)의 제 1허니컴(111)은 열전달 면적을 늘리고, 변형을 방지하도록 그 단면 형태가 육각 구조, 즉 허니컴 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 사각 형태로도 형성할 수 있다.In addition, the first honeycomb 111 of the hot water plate 110 is preferably formed in a hexagonal structure, that is, a honeycomb structure, in cross-section to increase the heat transfer area and prevent deformation, but may also be formed in a rectangular shape.

이어서, 냉수 플레이트(120)는 온수 플레이트(110)와 동일한 재질 및 크기로 제작되는 데, 열전도성이 높은 알루미늄, 구리, 강재와 같은 금속 재질로 내부로 냉수가 유입되어 배출되도록 폭 방향으로 공간을 가지는 복수의 제 2허니컴(121)이 연속 배열된다.Subsequently, the cold water plate 120 is made of the same material and size as the hot water plate 110, and is made of a metal material such as aluminum, copper, and steel with high thermal conductivity. A plurality of branched second honeycombs 121 are sequentially arranged.

그리고, 냉수 플레이트(120)는 각 제 2허니컴(121)이 길이 방향으로 길게 형성되어 냉수가 상부로 유입되어 하부로 배출되는 구조를 가지며, 내부에 수직 또는 수평 방향으로 변형을 방지하도록 리브(R)가 설치되는 것이 바람직하고, 리브(R)를 대신하여 격벽(미도시)를 형성할 수도 있다.In addition, the cold water plate 120 has a structure in which each second honeycomb 121 is formed long in the longitudinal direction so that cold water is introduced to the upper portion and discharged to the lower portion, and ribs (R) are formed therein to prevent deformation in the vertical or horizontal direction. ) is preferably installed, and a partition wall (not shown) may be formed in place of the rib (R).

또한, 냉수 플레이트(120)의 제 2허니컴(121)은 열전달 면적을 늘리고, 변형을 방지하도록 그 단면 형태가 육각 구조, 즉 허니컴 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 사각 형태로도 형성할 수 있다.In addition, the cross-sectional shape of the second honeycomb 121 of the cold water plate 120 is preferably a hexagonal structure, that is, a honeycomb structure to increase the heat transfer area and prevent deformation, but may also be formed in a rectangular shape.

계속해서, 온수 헤더(130)는 통상의 구조로서 온수 플레이트(110)의 상하단에 각각 설치되어 온수 플레이트(110)의 각각의 제 1허니컴(111) 내부로 온수를 공급하고, 내부의 온수를 외부로 배출한다. 이때, 온수는 연료전지 폐열, 신재생 에너지 폐열, 보일러 폐열, 소각장 폐열, 발전소 폐열 등이 이용되는 것이 바람직하다.Subsequently, the hot water header 130 is installed at the upper and lower ends of the hot water plate 110 as a general structure to supply hot water to the inside of each first honeycomb 111 of the hot water plate 110, and the hot water inside to the outside. discharged with In this case, the hot water is preferably fuel cell waste heat, renewable energy waste heat, boiler waste heat, incinerator waste heat, power plant waste heat, and the like.

그리고, 냉수 헤더(140)는 냉수 플레이트(120)의 상하단에 설치되어 냉수 플레이트(120)의 각각의 제 2허니컴(121) 내부로 냉수를 공급하고, 내부의 냉수를 외부로 배출한다. 이때, 냉수는 냉각탑을 통해 냉각된 냉수, 상수도, 수축열조의 냉수, 히트펌프의 냉수, 냉각장치의 냉수 등이 이용되는 것이 바람직하다.In addition, the cold water header 140 is installed at the upper and lower ends of the cold water plate 120 to supply cold water to the inside of each second honeycomb 121 of the cold water plate 120 , and to discharge the inside cold water to the outside. In this case, the cold water is preferably cold water cooled through a cooling tower, tap water, cold water from a heat shrink tank, cold water from a heat pump, cold water from a cooling device, and the like.

또한, 냉수 헤더(140)와 온수 헤더(130)는 열교환이 미발생하도록 온수 플레이트(110) 및 냉수 플레이트(120) 상하단에서 각각 상호 이격 설치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the cold water header 140 and the hot water header 130 are installed to be spaced apart from each other at the upper and lower ends of the hot water plate 110 and the cold water plate 120 so that heat exchange does not occur.

또, 열전 발전부재(150)는 열전 소자 또는 열전 반도체이다.In addition, the thermoelectric generating member 150 is a thermoelectric element or a thermoelectric semiconductor.

이때, 열전 소자는 정면에 고온부가 형성되고, 배면에 저온부가 형성되도록 P형, N형 열전 반도체 쌍이 세라믹 기판에 배치되고, 세라믹 기판을 커버로 감싸 패키지화된 제품을 말하고, 열전 반도체는 패키지화되지 않은 P형, N형 열전 반도체를 직접 온수 플레이트(110)와 냉수 플레이트(120)에 설치하는 데, P형, N형이 한 쌍을 이루며, 각 쌍이 N×N(N=정수, 예를 들어 5×10, 7×10 등)으로 배열된다. 선택적으로 열전 반도체와 온수 플레이트(110) 및 냉수 플레이트(120)의 각각의 사이에 세라믹 기판을 배치할 수도 있다.At this time, the thermoelectric element refers to a product in which a P-type and N-type thermoelectric semiconductor pair is disposed on a ceramic substrate so that a high-temperature portion is formed on the front surface and a low-temperature portion is formed on the rear surface, the ceramic substrate is wrapped with a cover and packaged, and the thermoelectric semiconductor is not packaged P-type, N-type thermoelectric semiconductor is directly installed on the hot water plate 110 and the cold water plate 120, P-type and N-type form a pair, each pair is N × N (N = integer, for example 5 ×10, 7×10, etc.). Optionally, a ceramic substrate may be disposed between the thermoelectric semiconductor and each of the hot water plate 110 and the cold water plate 120 .

그리고, 열전 발전부재(150)는 온수 플레이트(110)와 냉수 플레이트(120) 사이에 설치, 즉 온수 플레이트(110)의 제 1허니컴(111)의 배면에 고온부가 밀착되고, 냉수 플레이트(120)의 제 2허니컴(121)의 정면에 저온부가 밀착되며, 길이 방향으로 복수개가 설치되어 고집적화된다.And, the thermoelectric power generation member 150 is installed between the hot water plate 110 and the cold water plate 120 , that is, the hot part is in close contact with the rear surface of the first honeycomb 111 of the hot water plate 110 , and the cold water plate 120 . The low-temperature part is in close contact with the front surface of the second honeycomb 121, and a plurality are installed in the longitudinal direction to achieve high integration.

그리고, 열전 발전부재(150)는 전선(151)이 온수 플레이트(110)의 어느 하나의 제 1허니컴(111)과 이웃하는 제 1허니컴(111)의 연결 부위 및 냉수 플레이트(120)의 어느 하나의 제 2허니컴(121)과 이웃하는 제 2허니컴(121)의 연결 부위에 의해 형성된 공간부(S)를 통해 수직 방향으로 배출된다.In addition, the thermoelectric power generation member 150 is a connection portion of the first honeycomb 111 adjacent to any one of the first honeycomb 111 of the hot water plate 110 and the cold water plate 120 in which the electric wire 151 is connected to any one of the cold water plate 120 . of the second honeycomb 121 and the adjacent second honeycomb 121 are discharged in the vertical direction through the space (S) formed by the connection portion.

한편, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 모듈화된 각각의 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치(100)를 적어도 2개 이상을 상호 밀착시켜 고집적화시키되, 이들 사이에 단열을 위해 단열재(I)를 설치한다.On the other hand, in the high-integration modular thermoelectric power generation device 100 using waste heat according to the present invention, as shown in FIG. 6 , at least two or more high-integration modular thermoelectric power generation devices 100 using each modularized waste heat are in close contact with each other. and high integration, but install an insulator (I) between them for insulation.

이때, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치(100)는 모듈화된 각각의 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치(100)를 적어도 2개 이상을 상호 밀착시켜 고집적화시킬 경우 온수 헤더(130) 및 냉수 헤더(140)를 고정 프레임(F)을 이용하여 상호 고정하는 것이 바람직하다.At this time, the high-integration modular thermoelectric power generation device 100 using waste heat according to the present invention is a hot water header ( 130) and the cold water header 140 are preferably fixed to each other using a fixing frame (F).

이하, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the highly integrated modular thermoelectric generator using waste heat according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 온수 헤더(130)를 통해 온수가 온수 플레이트(110)의 각각의 제 1허니컴(111) 내부로 공급되고, 냉수 헤더(140)를 통해 냉수가 냉수 플레이트(120)의 각각의 제 2허니컴(121) 내부로 공급되어 열교환된 후 배출된다.First, hot water is supplied into each of the first honeycombs 111 of the hot water plate 110 through the hot water header 130 , and the cold water through the cold water header 140 is each second honeycomb of the cold water plate 120 . (121) It is supplied to the inside and is discharged after heat exchange.

그러면, 온수 플레이트(110)의 제 1허니컴(111)에 밀착된 열전 발전부재(150)의 고온부에 온수 열이 전달되고, 냉수 플레이트(120)의 제 2허니컴(121)에 밀착된 열전 발전부재(150)의 저온부에 냉수 열이 전달되어 열전 발전부재(150)에서 제베크 효과를 통해 전기에너지가 발생된다.Then, the hot water heat is transferred to the high temperature part of the thermoelectric power generation member 150 in close contact with the first honeycomb 111 of the hot water plate 110 , and the thermoelectric power generating member adheres to the second honeycomb 121 of the cold water plate 120 . Cold water heat is transferred to the low temperature part of 150 , and electric energy is generated in the thermoelectric power generation member 150 through the Seebeck effect.

발생된 전기에너지는 전선(151)을 통해 ESS 등에 저장된다.The generated electrical energy is stored in the ESS or the like through the electric wire 151 .

한편, 모듈화된 본 발명에 따른 폐열을 이용한 고집적 모듈형 열전 발전장치(100)를 필요로 하는 발전량에 따라 복수개를 연속해서 설치하면 상대적으로 부피가 작으면서도 고집적화되어 발전량을 높일 수 있다.On the other hand, if a plurality of high-integration modular thermoelectric generators 100 using waste heat according to the present invention are modularly installed according to the amount of power required, they are relatively small in volume and highly integrated, thereby increasing the amount of power generation.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and may take various forms, and in the detailed description of the invention, only specific embodiments thereof have been described. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the particular form recited in the detailed description, but rather, it is to be understood to cover all modifications and equivalents and substitutions falling within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. should be

110 : 온수 플레이트 120 : 냉수 플레이트
130 : 온수 헤더 140 : 냉수 헤더
150 : 열전 발전부재110: hot water plate 120: cold water plate
130: hot water header 140: cold water header
150: thermoelectric power generation member

Claims

In a highly integrated modular thermoelectric generator using waste heat,
To increase the heat transfer area and prevent deformation, the cross-sectional shape is a honeycomb structure, is formed to be elongated in the longitudinal direction so that hot water is introduced into the upper part and discharged to the lower part, so that a plurality of first honeycombs are continuously arranged in the width direction, and vertical or a hot water plate on which ribs are installed to prevent deformation in the horizontal direction;
To increase the heat transfer area and prevent deformation, the cross-sectional shape is a honeycomb structure, is formed to be elongated in the longitudinal direction so that cold water flows in to the upper part and discharges to the lower part, so that a plurality of second honeycombs are continuously arranged in the width direction, and vertical or a cold water plate on which ribs are installed to prevent deformation in the horizontal direction;
a hot water header installed at the upper and lower ends of the hot water plate to supply hot water to the inside of the first honeycomb of the hot water plate and to discharge the hot water to the outside;
a cold water header installed at the upper and lower ends of the cold water plate to supply cold water to the inside of the second honeycomb of the cold water plate and to discharge the inside cold water to the outside; and
A thermoelectric element or P-type, N-type is a pair, and each pair is a thermoelectric semiconductor arranged in N×N (N=integer). A plurality of wires are joined in the longitudinal direction, and an electric wire is connected to a connection portion of a first honeycomb adjacent to any one of the first honeycombs of the hot water plate and a connection portion of a second honeycomb adjacent to any one of the second honeycombs of the cold water plate. It includes a thermoelectric power generating member discharged in the vertical direction through the space formed by the
At least two or more of the modularized high-integration modular thermoelectric power generation devices using waste heat are brought into close contact with each other to achieve high integration. A high-integration modular thermoelectric generator using waste heat, characterized in that the header and the cold water header are mutually fixed using a fixing frame.

delete

The method of claim 1,
The hot water header and the cold water header are
A high-integration modular thermoelectric generator using waste heat, characterized in that the hot water plate and the cold water plate are respectively installed to be spaced apart from each other so that heat exchange does not occur.

delete