KR20000056018A - 열전반도체를 이용한 야외용 휴대발전장치 및 그 발전제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전반도체를 이용한 야외용 휴대발전장치 및 발전제어방법에 관한 것으로서, 그 목적은 냉매를 사용하여 흡열반응을 일으키는 흡열부 및 가열부에 의해 발열되는 발열부 간의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전반도체를 사용하여 화석연료로 발전기를 작동시키지 않도록 하여 매연 및 소음을 줄임과 동시에 제어부를 통해 충전 및 발전이 자동으로 제어되도록 하고 발생된 직류를 교류로 전환시켜 가정용 전기제품을 사용할 수 있도록 하는 야외용 휴대발전장치 및 그 발전제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 흡열부와, 발열부와, 열전모듈부와, 가열부와, 충전부와, 제어부와, 인버터와 냉각팬으로 구성하되 가열부의 외부를 방수처리하며, 흡열부를 냉각시키는 방법으로는 공냉식과 수냉식을 사용한다.
Description
본 발명은 열전반도체를 이용한 야외용 휴대발전장치 및 그 발전제어방법에 관한 것으로, 특히 열전반도체의 상하부에 위치하는 흡열부 및 발열부로부터 발생되는 열에너지의 차(△T)를 열전반도체를 통해 전기에너지인 직류 전기에너지로 바꾼 후 충전 저장하고 이를 다시 인버터를 통해 가정용 전원인 교류로 바꿈으로써 야외에서 사용할 수 있으며, 흡열부의 냉각을 공냉식과 수냉식 겸용 구조로 한 것이다.
일반적으로 휴대용 , 레저용 발전기는 그 용량이 작은 것이라 하더라도 야외 등지에서 레저용으로 사용하기에는 그 크기가 크며, 발전시 소음이 크고 발전기를 운전시키기 위한 연료로 많은 화석연료를 사용함으로써 매연이 심하고 발생된 전기를 충전하는 장치가 없어서 지속적으로 발전을 해야 하며, 가정용 교류가 아닌 직류가 발생됨으로 인해서 가정용 전기제품을 사용하기 위해서는 별도의 전환장치 등이 필요하다는 구조적인 문제점이 있다.
또한 휴대용 충전지는 충전용량의 정량성으로 말미암아 사용시간이 제한적이라는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉매를 사용하여 흡열반응을 일으키는 흡열부 및 가열부에 의해 발열되는 발열부 간의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전반도체를 사용하여 화석연료로 발전기를 작동시키지 않도록 하여 매연 및 소음을 줄임과 동시에 제어부를 통해 충전 및 발전이 자동으로 제어되도록 하고 발생된 직류를 교류로 전환시켜 가정용 전기제품을 사용할 수 있도록 하는 야외용 휴대발전장치 및 그 발전제어방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 열전반도체를 이용한 발전장치를 제어하는 회로도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 열전모듈부를 도시한 사시도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
(1) : 냉각핀 (2) : 흡열판
(3) : 발열판 (4) : 열전반도체
(5) : 열전모듈홀더 (6) : 가스탱크
(7) : 공기흡배기관 (8) : 버너
(9) : 충전기 (10) : 밧데리
(11) : 인버터 (12) : 냉각팬
(13) : 홀 (14) : 볼트
(15) : 칼라
본 발명에서는 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 성질이 있는 비스무트 텔루르 화합물같은 열전반도체 소자를 사용하는데 이러한 열전반도체는 반도체 양단에 접하는 물체의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 성질이 있다.
이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 열전반도체를 이용한 발전장치를 제어하는 제어부의 회로도이고, 도 2는 본 발명의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 열전모듈부를 도시하고 있는데, 열전반도체를 이용한 본 발명의 구성은 열의 발산이 쉽도록 그 외부를 다수의 냉각핀(1)으로 형성하고 냉각핀 내부에는 프레온가스를 충전한 흡열판(2)과, 여기에 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치3이 장착된 중심부가 비어 있으며 수직으로 장치된 흡열부와,
열의 전도 효율을 극대화 할 수 있는 열매유가 충전된 발열판(3)과 여기에 장착된 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치2로 구성되어 흡열부 안쪽의 빈 공간에 수직으로 장착되는 발열부와,
이 흡열부 및 발열부 사이에 위치하고 다수의 열전반도체(4)가 열전모듈홀더(5)에 의해 결합되어 모듈화된 열전모듈부와,
발열부의 하부에 위치하고 그 외부가 방수처리되고, 일측단부가 접하는 가스탱크(6)에 담겨진 부탄등의 연료가스로부터 연료를 공급받고, 상부가 개방된 공기흡배기관(7)을 통해 산소를 공급받아 열매유를 담고 있는 발열판(3)을 직접 가열하는 버너(8)와 여기에 장착된 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치1로 구성된 가열부와,
열전모듈부와 일측단이 연결되어 열전반도체에서 발생된 직류전기를 충전하는 충전기(9) 및 밧데리(10)로 이루어진 충전부와,
충전부에서 충전된 전기를 교류로 전환시켜 공급하는 인버터(11)와,
상기 각 장치의 상태를 바이메탈스위치의 작동에 따라 자동으로 제어하도록 가스공급을 단속하는 솔레노이드밸브, 가스를 점화하는 점화장치, 트랜지스터, 증폭기, 릴레이, 축전기, 정전압반도체, 다이오드 등으로 구성된 제어부와,
상기 흡열부 상부에서 냉각핀을 공냉시키고, 가열부의 공기흡배기관과 경첩으로 연결되어 접철되는 냉각팬(12)으로 구성하되,
상기 열전모듈홀더(5)는 열전반도체(4)를 가운데 두고 양단에서 결합하는 흡열부 및 발열부간의 직접적인 온도 전이를 막아, 흡열부가 열전반도체를 통해 접하도록 하여 기전 효율을 높일 수 있도록 열전반도체 양단에, 다수의 홀(13)이 형성된 알루미늄과 같이 열전도율이 좋은 판들을 접촉시킨 후 홀을 통해 볼트(14) 결합시키도록 장치하되, 상기 홀에는 볼트와 알루미뉼 판이 직접 접하지 않도록 단열재로 된 칼라(15)를 형성한다.
본 발명의 발전제어방법은 열전모듈부의 양단에 위치하는 발열부 및 흡열부간의 온도차에 의하여 발생한 전기를 충전하고 있는 밧데리에 충전된 전압이 임의의 전압 이하시에는 점화장치에 전원을 공급하여 가열장치를 동작시켜 충전을 개시하고, 또 임의의 전압 이상시에는 충전을 정지하고, 단자에 연결된 배터리의 전압이 상한 전압 이하일 때 증폭기(OP-AMP) B의 출력은 최고(High)가 되어 트랜지스터(Q2)가 온(ON) 되므로 릴레이(RY1)를 동작시키며, 이 릴레이(RY1)는 접점회로1에 의해 자기 유지되며 접점회로2에 의해서 릴레이(RY2)를 동작시키므로, 가열부에 전원이 공급되면서 솔레노이드밸브와 점화장치가 동작하여 발열부를 가열하여 열전모듈부에 의해 전기가 발생되어 배터리를 충전하며, 바이메탈스위치1은 가열부에 부착되어 열매유 가열부의 온도제어용으로 발열부의 온도가 일정 온도이상 상승하면 바이메탈스위치1이 차단되어 가스공급용 솔레노이드 밸브를 차단하여 가열을 중지시키고, 발열부가 일정온도 이하가 되면 바이메탈스위치1이 온(On)되면서 점화장치 및 솔레노이드 밸브를 동작시켜 가열을 반복하는데, 이때 바이메탈스위치2는 발열부에 부착되어 일정온도이상이 되면 오프(Off)되어 바이메탈스위치1과 상호 스위치 작용을 하여 가열장치가 과열되는 것과 발열부의 과열을 제어하고, 바이메탈스위치3은 흡열부에 부착되어 발열부의 열이 열전반도체를 통하여 전도된 열이 일정온도이상 상승되면 온(ON)되어 냉각팬이 동작되어 흡열부를 냉각시키므로 온도에 의한 기전력이 발생되며, 충전전압이 상한전압이상이 되면 증폭기(OP-AMP) A의 출력이 최고(High)가 되어서 트랜지스터(Q1)를 온(ON)시키므로 릴레이(RY1)는 정지되는데, 이때, 릴레이(RY2)도 정지되므로 충전이 완료되도록 하는 제어방법이다.
상기와 같이된 본 발명의 작용은 다음과 같다.
야외등지에서 기존의 가정용 전열기구를 사용하기 위하여 본 발명 발전장치의 가스충전구에 상용의 부탄가스등을 주입 후 버너를 점화시키면 자동으로 본 발명의 발전제어방법에 의해 충전 및 발전을 지속적으로 하면서 인버터를 통해 안정적인 교류전원이 공급되어 따라서 가정용 전열기구 등을 사용할 수 있으며, 발전장치 가열부등이 방수처리가 되어 있어서 팬에 의한 공냉식 냉각뿐만 아니라 물에 의한 수냉방식을 겸할 수 있어서 발전에 따르는 과열을 막을 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 냉매를 사용하여 흡열반응을 일으키는 흡열부 및 가열부에 의해 발열되는 발열부 간의 온도차에 의해 이들 사이에 장치된 기전력을 얻는 열전반도체를 사용함으로써, 화석연료로 발전기를 작동시키지 않도록 하여 매연 및 소음을 줄임과 동시에 제어부를 통해 충전 및 방전이 자동으로 제어되며 발생된 전기인 직류를 교류로 전환시켜 가정용 전기제품을 지속적으로 사용할 수 있어서 야외등지에서 그 사용효과가 기대되는 등의 효과가 있다.
Claims (2)
- 열전반도체를 이용한 발전장치에 있어서,열의 발산이 쉽도록 그 외부를 다수의 냉각핀(1)으로 형성하고 냉각핀 내부에는 프레온가스를 충전한 흡열판(2)과, 여기에 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치3이 장착된 중심부가 비어 있으며 수직으로 장치된 흡열부와,열의 전도 효율을 극대화 할 수 있는 열매유가 충전된 발열판(3)과 여기에 장착된 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치2로 구성되어 흡열부 안쪽의 빈 공간에 수직으로 장착되는 발열부와,이 흡열부 및 발열부 사이에 위치하고 다수의 열전반도체(4)가 열전모듈홀더(5)에 의해 결합되어 모듈화된 열전모듈부와,발열부의 하부에 위치하고 그 외부가 방수처리되고, 일측단부가 접하는 가스탱크(6)에 담겨진 부탄등의 연료가스로부터 연료를 공급받고, 상부가 개방된 공기흡배기관(7)을 통해 산소를 공급받아 열매유를 담고 있는 발열판(3)을 직접 가열하는 버너(8)와 여기에 장착된 온도에 따라 반응하는 바이메탈스위치1로 구성된 가열부와,열전모듈부와 일측단이 연결되어 열전반도체에서 발생된 직류전기를 충전하는 충전기(9) 및 밧데리(10)로 이루어진 충전부와,충전부에서 충전된 전기를 교류로 전환시켜 공급하는 인버터(11)와,상기 각 장치의 상태를 바이메탈스위치의 작동에 따라 자동으로 제어하도록 가스공급을 단속하는 솔레노이드밸브, 가스를 점화하는 점화장치, 트랜지스터, 증폭기, 릴레이, 축전기, 정전압반도체, 다이오드 등으로 구성된 제어부와,상기 흡열부 상부에서 냉각핀을 공냉시키고, 가열부의 공기흡배기관과 경첩으로 연결되어 접철되는 냉각팬(12)으로 구성하되,상기 열전모듈홀더(5)는 열전반도체(4)를 가운데 두고 양단에서 결합하는 흡열부 및 발열부간의 직접적인 온도 전이를 막아, 흡열부가 열전반도체를 통해 접하도록 하여 기전 효율을 높일 수 있도록 열전반도체 양단에, 다수의 홀(13)이 형성된 알루미늄과 같이 열전도율이 좋은 판들을 접촉시킨 후 홀을 통해 볼트(14) 결합시키도록 장치하되, 상기 홀에는 볼트와 알루미뉼 판이 직접 접하지 않도록 단열재로 된 칼라(15)를 형성한 것을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 야외용 휴대발전장치.
- 열전반도체를 이용한 발전장치의 제어방법에 있어서,열전모듈부의 양단에 위치하는 발열부 및 흡열부간의 온도차에 의하여 발생한 전기를 충전하고 있는 밧데리에 충전된 전압이 임의의 전압 이하시에는 점화장치에 전원을 공급하여 가열장치를 동작시켜 충전을 개시하고, 또 임의의 전압 이상시에는 충전을 정지하고, 단자에 연결된 배터리의 전압이 상한 전압 이하일 때 증폭기(OP-AMP) B의 출력은 최고(High)가 되어 트랜지스터(Q2)가 온(ON) 되므로 릴레이(RY1)를 동작시키며, 이 릴레이(RY1)는 접점회로1에 의해 자기 유지되며 접점회로2에 의해서 릴레이(RY2)를 동작시키므로, 가열부에 전원이 공급되면서 솔레노이드밸브와 점화장치가 동작하여 발열부를 가열하여 열전모듈부에 의해 전기가 발생되어 배터리를 충전하며, 바이메탈스위치1은 가열부에 부착되어 열매유 가열부의 온도제어용으로 발열부의 온도가 일정 온도이상 상승하면 바이메탈스위치1이 차단되어 가스공급용 솔레노이드 밸브를 차단하여 가열을 중지시키고, 발열부가 일정온도 이하가 되면 바이메탈스위치1이 온(On)되면서 점화장치 및 솔레노이드 밸브를 동작시켜 가열을 반복하는데, 이때 바이메탈스위치2는 발열부에 부착되어 일정온도이상이 되면 오프(Off)되어 바이메탈스위치1과 상호 스위치 작용을 하여 가열장치가 과열되는 것과 발열부의 과열을 제어하고, 바이메탈스위치3은 흡열부에 부착되어 발열부의 열이 열전반도체를 통하여 전도된 열이 일정온도이상 상승되면 온(ON)되어 냉각팬이 동작되어 흡열부를 냉각시키므로 온도에 의한 기전력이 발생되며, 충전전압이 상한전압이상이 되면 증폭기(OP-AMP) A의 출력이 최고(High)가 되어서 트랜지스터(Q1)를 온(ON)시키므로 릴레이(RY1)는 정지되는데, 이때, 릴레이(RY2)도 정지되므로 충전이 완료되도록 하는 제어방법을 특징으로 하는 열전반도체를 이용한 야외용 휴대발전장치의 발전제어방법.
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