KR20000064873A - Gas island - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스가 연소되는 열원(버너)을 포함하고, 매체, 특히 물을 가열하기 위해 열원으로부터 공급받은 열 에너지를 변환하는 장치들을 포함하며, 가스 섬을 작동하기 위한, 전기로 작동되는 보조 장치들을 포함하고, 보조 장치를 위한 전력을 공급하기 위한 열전 발전기를 포함하는 가스 섬에 관한 것으로, 열전 발전기의 가열원(heat source)이 열원(thermal source)으로 이루어지고, 열전 발전기가 가스 섬의 히트 싱크와 협응한다.The present invention includes a heat source (burner) in which gas is combusted, and includes devices for converting thermal energy supplied from a heat source to heat a medium, in particular water, and an electrically operated auxiliary device for operating a gas island. And a thermoelectric generator for supplying power for the auxiliary device, the heat source of the thermoelectric generator being a thermal source, the thermoelectric generator being a heat of the gas island. Coordinate with the sink.
본 발명에 따르면 온도 제한을 위해 열전 발전기(22)의 가열원이 조정가능한 열 전달 매체(28, 42)를 통해 열원과 연결된다.According to the invention, the heating source of thermoelectric generator 22 is connected with the heat source via adjustable heat transfer media 28, 42 for temperature limitation.
Description
이같은 유형의 가스 섬에 관해서는 이미 소개되어 있다. 종래 이같은 유형의 가스 섬은 가스 형태의 에너지 운반체를 가열하는 열원(thermal source)을 포함한다. 가스 형태의 에너지 운반체로서는 천연 가스나 액화 석유 가스 등이 사용된다. 열원은 가스를 연소시키는 버너를 포함한다. 여기서 발생하는 열 에너지가 열 교환기에 전달되고, 열 교환기에 의해 물이나 공기같은 매체가 가열된다. 보통 용수를 가열하기 위한 온수 섬이나 필요한 열(온수, 난방)을 생성하기 위한 결합 섬(combined therme)의 형태로 사용되는 가스 섬은 전기로 작동되는 보조 장치들을 가진다. 버너 점화기나 솔레노이드 밸브, 전자 제어 장치, 순환 펌프 등의 보조 장치는 가스 섬을 작동 또는 감시, 제어, 조정하는 역할을 한다. 본문에서는 이같은 장치들을 통틀어 보조 장치라 부른다.A gas island of this type has already been introduced. Gas islands of this type conventionally comprise a thermal source for heating an energy carrier in gaseous form. As a gaseous energy carrier, natural gas, liquefied petroleum gas, or the like is used. The heat source includes a burner that burns the gas. The heat energy generated here is transferred to a heat exchanger, whereby a medium such as water or air is heated by the heat exchanger. Gas islands, usually used in the form of hot water islands for heating water or combined islands to generate the required heat (hot water, heating), have auxiliary devices that are electrically operated. Auxiliary devices such as burner igniters, solenoid valves, electronic controls and circulation pumps are responsible for operating or monitoring, controlling and adjusting the gas islands. In the text, these devices are collectively called auxiliary devices.
보조 장치에 필요한 전기를 공급하기 위해 가스 섬을 전원에 연결하거나, 교체 및/또는 충전가능한 축전지를 설치하는 것이 알려져 있다. 그리고 가스 섬 내부에서 가열원(heat source) 및 히트 싱크(heat sink)에 연결되는 열전 발전기(thermoelectric converter)를 사용하는 것에 관해서도 알려져 있다. 이 경우 열전 발전기에 나타나는 온도차 때문에 보조 장치를 작동하는데 사용할 수 있는 전압이 생성된다.It is known to connect a gas island to a power source, or install a replaceable and / or rechargeable battery to supply the necessary power to the auxiliary device. It is also known to use a thermoelectric converter connected to a heat source and a heat sink inside the gas island. In this case, the temperature difference seen in the thermoelectric generator produces a voltage that can be used to operate the auxiliary device.
열전 발전기를 사용하는 경우 효율적인 사용을 위해서는 가열원과 히트 싱크 간의 온도차를 크게 하는 것이 바람직하다. 열전 발전기로 필요한 전력을 공급하는데 온도차가 영향을 미치기 때문이다. 가스 섬의 경우 열전 발전기의 가열원으로서 열원의 배출 가스 열흐름이 사용된다. 그러나 이 경우 배출 가스의 온도가 열전 발전기의 가열원에 허용되는 최고 온도를 초과하는 단점이 있다. 또한 가스 섬을 시동한 후 열전 발전기의 가열원이 최대한 신속하게 필요한 작동 온도에 도달하게 해야, 가스 섬이 시동되고 나서부터 열전 발전기를 통해 필요한 전력이 공급되는 시간 간의 간격에 영향을 미치는 열적 관성(thermal inertia)을 최소화할 수 있다.When using a thermoelectric generator, it is desirable to increase the temperature difference between the heating source and the heat sink for efficient use. This is because the temperature difference affects the power supply to the thermoelectric generator. In the case of gas islands, the exhaust gas heat flow of the heat source is used as the heating source of the thermoelectric generator. However, in this case, there is a disadvantage that the temperature of the exhaust gas exceeds the maximum temperature allowed for the heating source of the thermoelectric generator. Also, after starting the gas island, ensure that the heating source of the thermoelectric generator reaches the required operating temperature as quickly as possible, and that the thermal inertia that affects the interval between the time that the required power is supplied through the thermoelectric generator after the gas island is started ( Thermal inertia can be minimized.
본 발명은 청구항 1의 상위 개념에 언급된 특징을 가진 가스 섬(gas therme)에 관한 것이다.The present invention relates to a gas therme having the features mentioned in the higher concept of claim 1.
다음에서는 해당 도면이 첨부된 실시예를 통해 본 발명에 관해 보다 자세히 설명하기로 한다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 제 1 실시예에 따른 열전 발전기의 배치를 도식화한 도면.1 is a diagram schematically illustrating an arrangement of a thermoelectric generator according to a first embodiment.
도 2 및 도 3은 도 1에 따른 배치를 평면도로 도식화한 도면.2 and 3 show the arrangement according to FIG. 1 in a plan view;
도 4는 제 2 실시예에 따른 열전 발전기의 배치를 도식화한 도면.4 is a diagram schematically illustrating an arrangement of a thermoelectric generator according to a second embodiment.
도 5 내지 7은 그밖의 실시예들에 따른 열전 발전기의 도식적인 배치를 도시한 도면.5-7 illustrate schematic arrangements of thermoelectric generators in accordance with other embodiments.
청구항 1에 언급된 특징들을 가진, 본 발명에 따른 가스 섬은 가스 섬에서 이용가능한 최고 온도를 열전 발전기를 가동하는데 활용하면서도, 열전 발전기가 허용된 최고 작동 온도 이상으로 가열되지 않는다는 장점이 있다. 열전 발전기를 조정가능한 열 전달 매체를 통해 열원과 연결함으로써 열전 발전기에서 이용가능한 열의 양을 가스 섬의 작동 조건에 적응시킬 수 있다. 특히 가스 섬을 시동할 때 열전 발전기의 가열원이 매우 신속하게 작동 온도에 도달하게 된다. 또한 조정가능한 열 전달 매체를 통해 가스 섬의 전력 변동을 상쇄할 수 있고, 가스 섬의 전력 변동이 열전 발전기를 통해 필요한 전력을 공급하는데 큰 영향을 미치지 않게 된다.With the features mentioned in claim 1, the gas island according to the invention takes advantage of the fact that the thermoelectric generator does not heat above the permitted maximum operating temperature while utilizing the highest temperature available on the gas island to operate the thermoelectric generator. By connecting the thermoelectric generator with a heat source through an adjustable heat transfer medium, the amount of heat available in the thermoelectric generator can be adapted to the operating conditions of the gas island. Especially when starting up the gas island, the heating source of the thermoelectric generator reaches its operating temperature very quickly. The adjustable heat transfer medium can also compensate for power fluctuations in the gas islands, and the power fluctuations in the gas islands will not have a significant effect on providing the necessary power through the thermoelectric generator.
본 발명의 그밖의 유리한 형태들에 관해서는 하위 청구항들에 언급한 특징을 참조한다.With regard to other advantageous forms of the invention, reference is made to the features mentioned in the subclaims.
도 1은 가스 섬(10)을 측면도로 도시한 것이다. 가스 섬의 구조와 가능에 관해서는 널리 알려져 있기 때문에, 여기서는 본 발명을 설명하는데 중요한 요소만 도시하였다. 가스 섬(10)은 연소실(12) 안에 배치되는 버너(14)를 포함하는데, 버너(14)는 가스관과 연결된다. 버너(14)가 연소실(12)의 하단에 배치됨으로써, 버너(14)가 점화되면 도면에 표시된 불꽃(16)에서 발생하는 뜨거운 배출 가스가 열 상승 기류 때문에 위로 상승하게 된다. 뜨거운 배출 가스의 열 기류는 도면에는 표시하지 않은 열 교환기로 유도된다. 열 교환기는 파이프(18)를 통해 유수(流水)를 가열한다. 여기서 파이프(18)는 예를 들어 냉수 취수구(20)에서 시작해서 나선형으로 열 교환기의 둘레에 배치되고, 도 1에는 표시하지 않은 온수 취수구에서 끝난다.1 shows a gas island 10 in a side view. Since the structure and possibility of the gas island are widely known, only the important elements are described here for describing the present invention. The gas island 10 includes a burner 14 disposed in the combustion chamber 12, which is connected to the gas pipe. The burner 14 is disposed at the lower end of the combustion chamber 12, so that when the burner 14 is ignited, the hot exhaust gas generated in the flame 16 shown in the drawing rises due to the heat rising airflow. The heat stream of the hot exhaust gas is led to a heat exchanger not shown in the figure. The heat exchanger heats the running water through the pipe 18. The pipe 18 here starts, for example, at the cold water intake 20 and helically is arranged around the heat exchanger and ends at the hot water intake not shown in FIG. 1.
가스 섬(10)은 열전 발전기(22)를 가진다. 열전 발전기(22)는 열 접합 접촉(24 및 26) 및 도면에는 표시하지 않은 전기 접합 접촉들을 포함한다. 열 접합 접촉(26)은 가스 섬(10)의 히트 싱크와 연결된다. 이를 위해 열 접합 접촉(26)이 가령 열 전도성을 가지면서 냉수 취수구(20) 부근의 파이프(18)와 접한다. 이로써 파이프(18)가 열전 발전기(22)의 히트 싱크를 형성하게 된다.The gas island 10 has a thermoelectric generator 22. Thermoelectric generator 22 includes thermal junction contacts 24 and 26 and electrical junction contacts not shown in the figures. The thermal bond contact 26 is connected with the heat sink of the gas island 10. For this purpose, the thermal bond contact 26 is in contact with the pipe 18 near the cold water intake 20 while having thermal conductivity, for example. This causes the pipe 18 to form a heat sink of the thermoelectric generator 22.
열전 발전기(22)의 열 접합 접촉(24)은 열 전도력이 뛰어난 재료로 이루어지는 열 전달 매체(28)를 통해 가스 섬(10)의 가열원과 연결된다. 가열원으로서는 버너(14)에서 발생하는 뜨거운 배출 가스, 즉, 가스 섬(10)의 열원이 사용된다. 이를 위해 열 전달 매체(28)는 막대 모양 등으로 제작되어, 연소실(12) 내부로 돌출됨으로써, 불꽃(16)에서 생성된 뜨거운 배출 가스가 열 전달 매체(28)를 통과하게 된다. 열 전달 매체(28)에는 정점(定點)(32)을 중심으로 수평 선회가 가능하도록 배치되는 열 전달 장치(30)가 포함된다. 열 전달 장치(30)는 박강판 등으로 제작할 수 있다. 이때 박강판은 바이메탈(34)을 통해 열전 발전기(22)의 열 접합 접촉(24)과 연결된다.The thermal junction contact 24 of the thermoelectric generator 22 is connected to the heating source of the gas island 10 via a heat transfer medium 28 made of a material having high thermal conductivity. As a heating source, the hot discharge gas which arises from the burner 14, ie, the heat source of the gas island 10, is used. To this end, the heat transfer medium 28 is made in a rod shape or the like and protrudes into the combustion chamber 12 such that the hot exhaust gas generated in the flame 16 passes through the heat transfer medium 28. The heat transfer medium 28 includes a heat transfer device 30 disposed so as to be able to rotate horizontally about the vertex 32. The heat transfer device 30 can be manufactured from a thin steel plate or the like. At this time, the steel sheet is connected to the thermal bonding contact 24 of the thermoelectric generator 22 through the bimetal 34.
도 1에 도시한 배치는 도 2 및 3에서 설명되는 다음 기능을 수행한다. 도 2와 3은 각각 열 접합 접촉(24)과 열 전달 매체(28), 열 전달 장치(30), 바이메탈(34)을 평면도로 도시한 것이다. 도 1에서 설명했던 나머지 부품들에 관한 설명은 명료한 설명을 위해 생략하기로 한다.The arrangement shown in FIG. 1 performs the following functions described in FIGS. 2 and 3. 2 and 3 show, in plan view, the thermal bond contact 24, the heat transfer medium 28, the heat transfer device 30, and the bimetal 34, respectively. Description of the remaining parts described in FIG. 1 will be omitted for clarity.
도 2에는 열 전달 장치(30)의 정위치(home position)가 표시되어 있다. 이 정위치는 가령 가스 섬(10)이 꺼져 있을 경우 등에 해당한다. 버너(14)에 점화가 이루어지면 불꽃(16)의 뜨거운 배출 가스가 위로 상승하고, 이로써 열 전달 매체(28)가 가열된다. 배출 가스의 온도는 1000℃까지 달하는 등 비교적 높기 때문에 열 전달 매체(28)의 열 전도를 통해 열 접합 접촉(24)이 작동 온도(Tx)에 도달하게 된다. 열 전달 매체(28)를 통해 뜨거운 배출 가스의 열이 직접 열 접합 접촉(24)으로 전달됨으로써 작동 온도(Tx)에 매우 신속하게 도달하게 되어 열전 발전기(22)의 열적 관성이 작아진다.2 shows the home position of the heat transfer device 30. This exact position corresponds, for example, when the gas island 10 is turned off. When the burner 14 is ignited, the hot exhaust gas of the flame 16 rises upwards, thereby heating the heat transfer medium 28. Since the temperature of the exhaust gas is relatively high, such as reaching up to 1000 ° C., the thermal bonding contact 24 reaches the operating temperature T x through the heat conduction of the heat transfer medium 28. The heat of the hot exhaust gas is transferred directly to the thermal junction contact 24 via the heat transfer medium 28 to reach the operating temperature T x very quickly, thereby reducing the thermal inertia of the thermoelectric generator 22.
동시에 열전 발전기(22)의 열 접합 접촉(26)이 가스 섬(10)이 가동된 상태에서 냉수가 관통하는 파이프(18)와 열 전도성을 가지면서 연결되기 때문에, 열 접합 접촉(24 및 26) 사이에 비교적 단시간 내에 열전 발전기(22)를 통해 필요한 전력을 공급하기에 충분히 높은 온도차가 발생하게 된다.At the same time, since the thermal bonding contact 26 of the thermoelectric generator 22 is connected to the pipe 18 through which the cold water penetrates while the gas island 10 is operated with thermal conductivity, the thermal bonding contacts 24 and 26. In between, a temperature difference high enough to supply the necessary power through the thermoelectric generator 22 will occur within a relatively short time.
가스 섬(10)을 계속 작동시킬 경우 전기 접합 접촉(24)이 열 전달 매체(28)를 통해 이루어지는 열 전도를 통해 허용된 최고 작동 온도(Tmax) 이상으로 가열될 것이다. 이같은 현상을 방지하기 위해 열 접합 접촉(24)의 현재 작동 온도(Tx)를 바이메탈(34)로 측정한 다음 바이메탈(34)과 연결된 열 전달 장치(30)의, 정점(32)을 중심으로 한 회전 운동을 하도록 한다. 작동 온도(Tx)가 상승함에 따라 열 전달 장치(30)는 정점(32)을 중심으로 열 전달 매체(28)의 아래에서 수평으로 회전하고, 그 결과 불꽃(16) 내지 불꽃(16)에서 발생하는 뜨거운 배출 가스와 열 전달 매체(28)의 직접적인 접촉이 최소화된다. 따라서 평면도에서 볼 때 작동 온도(Tx)가 상승함에 따라 열 전달 매체(28)와 버너(14) 내지 불꽃(16)의 중복 정도는 작아진다. 이로써 불꽃(16) 내지 불꽃(16)에서 발생하는 뜨거운 배출 가스로부터 열 전달 매체(28)를 향한 열 공급이 중단되고, 그 결과 열 접합 접촉(24)에도 열 공급이 중단된다. 따라서 회전가능한 열 전달 장치(30)가 다소 큰 배출 가스 열흐름을 열 전달 매체(28)에 도달하게 함으로써, 열전 발전기(22)의 열 접합 접촉(24)의 작동 온도(Tx)에 따라 열 전달 매체(28)가 조정되게 된다.Continued operation of gas island 10 will cause electrical junction contact 24 to be heated above the maximum operating temperature T max allowed through thermal conduction through heat transfer medium 28. To prevent this phenomenon, the current operating temperature T x of the thermal bond contact 24 is measured with a bimetal 34 and then centered around the vertex 32 of the heat transfer device 30 connected with the bimetal 34. Do one rotation. As the operating temperature T x rises, the heat transfer device 30 rotates horizontally under the heat transfer medium 28 about the vertices 32, and as a result, in the flames 16 to 16. Direct contact of the generated hot exhaust gas with the heat transfer medium 28 is minimized. Thus, as seen in plan view, as the operating temperature T x rises, the degree of overlap of the heat transfer medium 28 and the burners 14 to flame 16 becomes smaller. This stops the heat supply from the hot exhaust gas generated from the flame 16 to the flame 16 to the heat transfer medium 28 and, as a result, the heat supply to the thermal bond contact 24 as well. The rotatable heat transfer device 30 thus causes the rather large exhaust gas heat flow to reach the heat transfer medium 28, thereby producing heat according to the operating temperature T x of the thermal junction contact 24 of the thermoelectric generator 22. The delivery medium 28 is to be adjusted.
가스 섬(10)을 지정된 바에 따라 사용하는 동안 특히 출력 제어기가 달린 섬의 경우 버너(14)의 출력과 함께 버너(14)에서 발생하는 배출 가스의 열흐름의 출력도 가변적으로 될 수 있다. 버너(14)의 출력이 감소되면, 배출 가스 열흐름이 저하되고, 그 결과 열 전달 매체(28)를 향한 열 방사도 작아진다. 따라서 열 접합 접촉(24)의 작동 온도(Tx)가 낮아진다. 이로써 접합 접촉(24)과 연결된 바이메탈(34)이 냉각되고, 열 전달 장치(30)가 정위치를 향해 회전운동하게 되어, -평면도에서 볼 때- 열 전달 매체(28)와 버너(14)의 중복 정도가 다시 커지게 되고, 그만큼 더 넓은 면이 배출 가스 열흐름에 노출되게 된다. 이처럼 배출 가스 열흐름에 노출되는 면은 넓어지고, 배출 가스 열흐름의 온도는 낮아짐으로써 접합 접촉(24)의 최적의 작동 온도(Tx)를 유지하는데 필요한, 열 전달 매체(28)를 통한 열 전도가 유지될 수 있게 된다. 이로써 버너(14)의 출력 내지 열 접합 접촉(24)의 작동 온도(Tx)에 따라 열 전달 매체(28)가 조정된다.During use of the gas island 10 as specified, in particular with islands with an output controller, the output of the heat flow of the exhaust gas generated in the burner 14 can be varied with the output of the burner 14. When the output of the burner 14 is reduced, the exhaust gas heat flow is lowered, and as a result, the heat radiation toward the heat transfer medium 28 is also reduced. Thus, the operating temperature T x of the thermal bond contact 24 is lowered. This cools the bimetal 34 in contact with the junction contact 24 and causes the heat transfer device 30 to rotate in position, which, when viewed in plan view, causes the heat transfer medium 28 and the burner 14 to burn. The degree of redundancy is increased again, and the wider side is exposed to the exhaust gas heat stream. The surface exposed to the exhaust gas heat stream is thus widened and the temperature of the exhaust gas heat stream is lowered so that the heat through the heat transfer medium 28, which is necessary to maintain the optimum operating temperature T x of the junction contact 24, is achieved. Conduction can be maintained. This adjusts the heat transfer medium 28 in accordance with the output of the burner 14 to the operating temperature T x of the thermal bond contact 24.
도 4는 조정가능한 열 전달 매체(28)를 배치하는 또다른 실시예를 도시한 것이다. 상기 도면들과 동일한 부품은 일부 구조가 다른 경우에도 이해를 돕기 위해 동일한 참조 번호로 표시하였으며, 이에 관해서는 재차 설명하지 않기로 한다.4 illustrates another embodiment of arranging the adjustable heat transfer medium 28. The same parts as those in the drawings are denoted by the same reference numerals for better understanding even when some structures are different, and will not be described again.
도 4에서 볼 수 있는 실시예의 경우 열 전달 매체(28) 자체가 바이메탈(36)로 이루어져 있으며, 정점(32)을 중심으로 수직 방향으로 회전가능하도록 배치된다. 초기 상태에서, 다시 말해 가스 섬(10)이 꺼진 상태에서 열 전달 매체(28)는 도 4에 수평으로 표시된 출발 위치에 있게 된다. 이로써 열 전달 매체(28)는 버너(14)와 비교적 근접하게 된다. 가스 섬(10)이 작동되면 열 전달 매체(28)가 배출 가스 열흐름에 곧바로 노출되고, 그 결과 열 전달 매체(28)가 비교적 신속하게 가열되며, 열 전달 매체(28)와 열 접합 접촉(24) 간의 온도 기울기가 크기 때문에 비교적 짧은 시간 안에 접합 접촉(24)이 작동 온도(Tx)에 도달하게 된다. 작동 온도(Tx)가 상승하면서 바이메탈(36)로 이루어진 열 전달 매체(28)가 정점(32)을 중심으로 윗쪽으로 회전하게 되고, 이로써 버너(14)와의 거리가 커진다. 그 결과 열 전달 매체(28)가 연소실(12) 내부에서 배출 가스 열흐름의 온도가 낮아진 부분에 배치되게 되고, 따라서 열 전달 매체(28)와 열 접합 접촉(24) 간의 온도 기울기가 작아지면서 접합 접촉(24)으로의 열 공급이 감소된다. 이로써 여기서도 마찬가지로 열 접합 접촉(24)이 열전 발전기(22)의 최고 작동 온도(Tmax) 이상으로 가열되지 않게 된다.In the embodiment shown in FIG. 4, the heat transfer medium 28 itself consists of a bimetal 36 and is arranged to be rotatable in a vertical direction about the vertex 32. In the initial state, that is, with the gas island 10 turned off, the heat transfer medium 28 is in the starting position indicated horizontally in FIG. 4. This causes the heat transfer medium 28 to be relatively close to the burner 14. When the gas islands 10 are actuated, the heat transfer medium 28 is immediately exposed to the exhaust gas heat stream, and as a result, the heat transfer medium 28 is heated relatively quickly, and the heat transfer medium 28 and the heat bond contact ( Because of the large temperature gradient between 24), the junction contact 24 reaches the operating temperature T x in a relatively short time. As the operating temperature T x rises, the heat transfer medium 28, consisting of the bimetal 36, rotates upwardly about the vertex 32, thereby increasing the distance to the burner 14. As a result, the heat transfer medium 28 is disposed in the portion where the temperature of the exhaust gas heat flow is lowered in the combustion chamber 12, so that the temperature gradient between the heat transfer medium 28 and the heat bond contact 24 becomes smaller and the bond The heat supply to the contact 24 is reduced. This also ensures that the thermal junction contacts 24 are likewise not heated above the maximum operating temperature T max of the thermoelectric generator 22.
열 접합 접촉(26)은 다시 열 전도성을 가지면서 냉수 취수구(20) 부근의 파이프(18)와 연결된다. 파이프(18)를 통과하는 매체, 특히 물은 열 교환기(38)에 의해 가열된 다음 온수 취수구(40)를 통해 온수로서 공급된다.The thermal bond contact 26 is again connected to the pipe 18 near the cold water intake 20 while being thermally conductive. The medium, especially water, passing through the pipe 18 is heated by the heat exchanger 38 and then supplied as hot water through the hot water intake 40.
도면으로는 나타내지 않은 또 다른 한 실시예에 따르면 도 4에 도시한, 바이메탈의 형태로 제작된 열 전달 매체(28)가 수직 회전 운동 대신 정점(32)을 중심으로 수평 회전 운동을 함으로써, 버너(14)의 배출 가스 열흐름으로부터 벗어나, 열전 발전기(22)가 허용된 최고 작동 온도(Tmax) 이상으로 가열되는 것을 방지할 수도 있다.According to another embodiment, which is not shown in the drawings, the heat transfer medium 28 formed in the form of a bimetal shown in FIG. 4 performs a horizontal rotational movement about the vertices 32 instead of the vertical rotational movement. Deviation from the exhaust gas heat flow of 14 may prevent the thermoelectric generator 22 from being heated above the permitted maximum operating temperature T max .
어떠한 경우라도 간단한 조치를 통해, 열 접합 접촉(24)이 신속하게 작동 온도(Tx)에 도달하고, 이 작동 온도(Tx)가 열전 발전기(22)의 허용된 최고 작동 온도(Tmax) 이하로 유지되도록 할 수 있다. 바이메탈(34 또는 36)을 배치 내지 제작함으로써 작동 온도(Tx) 내지 버너(14)의 출력에 따라 열 전달 매체(28)를 조정한다. 이같은 배치는, 열 전달 매체(28)의 중량이 매우 작고, 열 전달 매체(28)를 조정할 수 있어 열 전달 매체(28)가 가스 섬(10) 내지 열전 발전기(22)의 작동 상태에 적응된 온도에 노출되기 때문에 열적 관성이 작다. 따라서 열전 발전기의 가열원과 열 접합 접촉(24) 간의 온도 기울기를 최적으로 조절할 수 있어, 작동 온도(Tx)로 신속하게 가열된다.Via any case simple steps, heat bonding contact 24 is rapidly operated to reach the temperature (T x), and the operating temperature the maximum permissible operating temperature (T x), the thermoelectric generators (22) (T max) It can be kept below. By placing or fabricating the bimetal 34 or 36, the heat transfer medium 28 is adjusted in accordance with the operating temperature T x to the output of the burner 14. This arrangement allows the heat transfer medium 28 to be very small and adjusts the heat transfer medium 28 such that the heat transfer medium 28 is adapted to the operating conditions of the gas islands 10 to 22. Thermal inertia is small because of exposure to temperature. Therefore, the temperature gradient between the heating source of the thermoelectric generator and the thermal junction contact 24 can be optimally adjusted, and is quickly heated to the operating temperature T x .
도 5는 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 여기서도 동일한 부품은 동일한 참조 번호로 표시된다. 이 경우 열 접합 접촉(24)은 열 교환기(44)를 형성하는 열 전달 매체(42)를 거쳐 온수 취수구(40) 부근의 파이프(18)와 연결된다. 열 전달 매체(42)는 연소실(12) 내부에서 버너(14)의 배출 가스 열흐름에 노출된다. 열 전달 매체(42)를 열 접합 접촉(24)에 연결하고, 열 교환기(44)를 거쳐 파이프(18)에 연결함으로써, 배출 가스 열흐름을 거쳐 흡수된 열의 양이 열 접합 접촉(24) 및 파이프(18)에 방사된다. 배출 가스 열흐름에서 방사되는 열의 양은 버너(14)의 작동 상태에 따라 달라지고, 버너(14)의 작동 상태는 다시 파이프(18)를 통과하는 매체의 양에 따라 달라진다. 다시 말해 통과량이 많을 수록 버너(14)의 출력도 높아진다. 버너(14)의 출력이 변화함에 따라 배출 가스 열흐름의 온도와 열 전달 매체에 방사되는 열의 양도 달라진다. 열 전달 매체(42)를 열 교환기(44)를 거쳐 파이프(18)와 연결함으로써 열전 발전기(22)의 최고 작동 온도(Tmax)를 초과하지 못하게 된다. 배출 가스 열흐름으로부터 열 전달 매체(42)에 방사되는 열의 양이 접합 접촉(24)에 허용된 최고 정도를 초과하게 되면, 초과된 열의 양이 열 교환기(44)를 거쳐 자동으로 파이프(18)로 방사된다. 이때 열 전달 매체(42)는 가스 섬(10)의 구조에 따라, 가스 섬(10)이 최대 출력일 경우 열전 발전기(22)의 최고 작동 온도(Tmax)를 초과할 수 없도록 배치되고, 가스 섬(10)의 출력이 최소일 경우 열전 발전기(22)의 필요 작동 온도(Tx)에 도달하도록 배치된다.5 shows yet another embodiment, wherein like parts are indicated by like reference numerals. The heat bond contact 24 is in this case connected to the pipe 18 near the hot water intake 40 via a heat transfer medium 42 forming the heat exchanger 44. The heat transfer medium 42 is exposed to the exhaust gas heat flow of the burner 14 inside the combustion chamber 12. By connecting the heat transfer medium 42 to the heat bond contact 24, and to the pipe 18 via the heat exchanger 44, the amount of heat absorbed via the exhaust gas heat flow causes the heat bond contact 24 and Is radiated to the pipe 18. The amount of heat radiated in the exhaust gas heat stream depends on the operating state of the burner 14 and the operating state of the burner 14 again depends on the amount of medium passing through the pipe 18. In other words, the larger the passage amount, the higher the output of the burner 14. As the output of the burner 14 changes, the temperature of the exhaust gas heat flow and the amount of heat radiated to the heat transfer medium also vary. The connection of the heat transfer medium 42 with the pipe 18 via the heat exchanger 44 does not exceed the maximum operating temperature T max of the thermoelectric generator 22. If the amount of heat radiated from the exhaust gas heat flow to the heat transfer medium 42 exceeds the maximum allowed for the junction contact 24, the amount of excess heat is automatically passed through the heat exchanger 44 to the pipe 18. Is radiated to. In this case, the heat transfer medium 42 is disposed such that the maximum operating temperature T max of the thermoelectric generator 22 may not be exceeded when the gas island 10 is at the maximum output according to the structure of the gas island 10. When the output of the island 10 is minimal, it is arranged to reach the required operating temperature T x of the thermoelectric generator 22.
도 6과 7은 열 전달 매체(28)가 조정되는 가스 섬(10)의 그외 실시예들을 도시한 것이다. 구조 및 작동 방식은 앞서 도 1에서 설명했던 가스 섬(10)과 유사하므로, 이에 관해서는 도 1의 설명 부분을 참조하도록 한다.6 and 7 illustrate other embodiments of the gas island 10 in which the heat transfer medium 28 is adjusted. The structure and operation are similar to those of the gas island 10 described above with reference to FIG. 1, and thus, reference is made to the description of FIG. 1.
여기서는 열 전달 장치(30)(도 1) 대신 열 방출 장치(46)가 달린 열 전달 매체(28)가 설치된다. 열 방출 장치(46)는 한편으로는 열 전달 매체(28)와, 다른 한편으로는 히트 싱크와 접하는 열 전달 박강판(48)으로 이루어진다. 열 전달 박강판(48)은 가령 열 전달 매체(28)와 일체형으로 제작하거나, 적절한 조치를 통해 열 전달 매체(28)에 열 전도성을 가지는 상태로 고정시킬 수 있다. 열 전달 박강판(48)은 -열흐름이 이루어지는 방향에서 볼 때- 버너(14)로부터 열 접합 접촉(24)을 향해 놓인 한 지점에서 열 전달 매체(28)와 접한다. 도 6에 도시한 실시예에 따르면 히트 싱크는 연소실(12)의 케이스(50)로 이루어지고, 연소실(12)의 케이스(50)는 열 전달 박강판(48)과 열 전도성을 가지면서 연결되어 있다. 도 7에 도시한 실시예에 따르면 히트 싱크가 파이프(18)로 이루어지는데, 파이프(18)에는 가열할 매체 또는 연소실(12)을 냉각하는 매체가 통과한다.Here a heat transfer medium 28 with a heat release device 46 is provided instead of the heat transfer device 30 (FIG. 1). The heat dissipation device 46 consists of a heat transfer medium 28 on the one hand and a heat transfer steel sheet 48 on the other hand in contact with the heat sink. The heat transfer steel sheet 48 may be manufactured integrally with the heat transfer medium 28, or may be fixed to the heat transfer medium 28 in a state of being thermally conductive through appropriate measures. The heat transfer steel sheet 48 is in contact with the heat transfer medium 28 at a point placed from the burner 14 toward the heat bond contact 24-when viewed in the direction of the heat flow. According to the embodiment shown in FIG. 6, the heat sink is composed of a case 50 of the combustion chamber 12, and the case 50 of the combustion chamber 12 is connected to the heat transfer steel sheet 48 while having thermal conductivity. have. According to the embodiment shown in FIG. 7, the heat sink consists of a pipe 18, through which the medium to be heated or the medium for cooling the combustion chamber 12 passes.
도 6과 7에 도시한 가스 섬(10)이 작동되는 동안 열 전달 매체(28)는 불꽃(16) 내지 불꽃(16)에서 발생하는 뜨거운 배출 가스에 의해 매우 신속하게 가열된다. 열 전달 매체(28)가 중량이 작은, 열 전도력이 뛰어난 재료로 이루어지기 때문에, 열전 발전기(22)의 열 접합 접촉(24)이 비교적 짧은 시간 내에 작동 온도(Tx)에 도달하게 된다. 작동 온도(Tx)가 열전 발전기(22)의 최고 작동 온도(Tmax)에 도달하면, 초과된 열의 양이 열 방출 장치(46)를 통해 방출된다. 열 접합 접촉(24)의 영역에 있는 열 전달 매체(28)와 히트 싱크, 즉, 도 1의 케이스(50) 및 도 2의 파이프(18) 사이에는 온도차가 존재하기 때문에, 열 전달 박강판(48)을 통해 열 전달 매체(28)로부터 열 방출이 이루어진다.While the gas islands 10 shown in FIGS. 6 and 7 are operating, the heat transfer medium 28 is heated very rapidly by hot exhaust gases from the flames 16 to 16. Since the heat transfer medium 28 is made of a light weight, high thermal conductivity material, the thermal bonding contact 24 of the thermoelectric generator 22 reaches the operating temperature T x in a relatively short time. When the operating temperature T x reaches the maximum operating temperature T max of the thermoelectric generator 22, the amount of excess heat is released through the heat release device 46. Since there is a temperature difference between the heat transfer medium 28 in the region of the heat bond contact 24 and the heat sink, ie the case 50 of FIG. 1 and the pipe 18 of FIG. 2, the heat transfer steel sheet ( Heat dissipation from heat transfer medium 28 is through 48.
열 전달 매체(28)는 버너(14)를 통해 열 접합 접촉(24)과 불꽃(16) 내지 뜨거운 배출 가스 사이의 온도차로부터 열을 흡수하고, 열전 발전기(22)로의 열 방사와 열 전달 박강판(48)을 통한 열 방출의 형태로 열을 방출한다. 열 전달 매체(28)와 열 전달 박강판(48)의 기하학을 선택함으로써, 특히 열 전달 매체(28) 내지 열 전달 박강판(48)의 적응된 열 전달 단면들을 통해 열 접합 접촉(24)에서의 온도 체제를 조정해서, 가스 섬(10)을 시동할 때는 열 접합 접촉(24)이 매우 신속하게 작동 온도(Tx)에 도달하게 하고, 가스 섬을 계속 작동시키는 경우에는 열전 발전기(22)의 최고 작동 온도(Tmax)를 초과하지 않도록 할 수 있다. 열 전달 경로와 열 전달 단면을 설치함으로써 열 접합 접촉(24)에서 열 전달 매체(28)를 통해 유입되는 열의 양이 열전 발전기(22) 및 열 전달 박강판(48)을 통해 방사되는 열의 양과 같게 할 수 있다. 이때 열 전달 박강판(48)을 통한 열 방사는 열전 발전기(22)가 작동 온도(Tx)에 도달하거나, 작동 온도(Tx)가 최고 작동 온도(Tmax)에 접근한 다음에야 비로소 시작된다. 다른 실시예들에서와 마찬가지로 이 경우에도 작동 온도(Tx)에 신속하게 도달할 수 있고, 최고 작동 온도(Tmax)의 초과가 방지된다.The heat transfer medium 28 absorbs heat from the temperature difference between the thermal bond contact 24 and the flame 16 to the hot exhaust gas through the burner 14, and heat radiation to the thermoelectric generator 22 and the heat transfer steel sheet. Heat is released in the form of heat release through 48. By selecting the geometry of the heat transfer medium 28 and the heat transfer steel sheet 48, in particular at the heat bond contact 24 through the adapted heat transfer cross sections of the heat transfer medium 28 to the heat transfer steel sheet 48. Of the thermoelectric generator 22 when the thermal junction contact 24 reaches the operating temperature T x very quickly when starting the gas island 10, and when the gas island continues to operate. It is possible not to exceed the maximum operating temperature (T max ) of. By installing a heat transfer path and a heat transfer cross section, the amount of heat entering through the heat transfer medium 28 at the heat bond contact 24 is equal to the amount of heat radiated through the thermoelectric generator 22 and the heat transfer sheet metal 48. can do. The heat radiation through the heat transfer steel sheet 48 does not begin until the thermoelectric generator 22 reaches the operating temperature (T x ) or after the operating temperature (T x ) approaches the maximum operating temperature (T max ). do. As in other embodiments, in this case too, the operating temperature T x can be reached quickly, and the excess of the maximum operating temperature T max is prevented.
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