KR200415926Y1 - 발전기능을 가진 히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존의 난로나 새로운 개념의 발열체 등에 지백효과 를 가진 열전소자를 이용하여 발전장치를 구성한 것에 관한 것이다.

지백 효과 즉 열전반도체에 열을 가하면 전기를 발생하는데 현재까지 이를 이용 폐열발전 또는 사막 무선 전원용 전원장치 등에 이용하여 왔다.

최근 에너지가격의 급상승은 폐열의 재활용 수요를 급신장 시키고 있는데, 통산 난방용 난로나 히터 등을 단순히 난방용으로 만 사용, 소모해 버리는 열을 이용하여 발전을 해서 재활용함으로 에너지의 효율을 높이는데 목적을 둔 발명이다.

본 고안은 난로나 히터등 상부에 열을 흡수하여 집열 하는 열판을 구성하고 그 집열판과 방열을 하는 히터싱크와 의 중간에 발전용 열전소자를 결합하여 난로 등의 열을 일부 전기로 변환시키고 나머지 열은 히터싱크 를 통하여 방열하게 함으로서 난방의 기능을 그대로 유지하면서 발전기능을 가지게 한 장치 관한 것이다.

발전용 열전반도체, 집열부, 방열판, 냉각팬, 직류전원 제어장치 축전지, 직류 교류 전환 장치

Description

발전기능을 가진 히터{With generator for heater}

도 1은 본 고안의 발전기능을 가진 난로의 구성을 나타낸 단면도.

도 2는 열전반도체의 발전원리도

도 3은 본 고안의 발전장치의 조립된 단면 예시도

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10 : 열전반도체

20 : 집열판

30 : 방열판

30-1 : 방열 블록

40 : 냉각팬

50 : 직류전원제어장치

60 : 히터

70 : 축전지

80 : 직류 교류 전환 장치

본 고안에 따른 기술 분야는 지백효과 즉 열전반도체를 이용하여 발전하는 것으로서 종래에는 군사적 목적이나 폐열을 이용하여 공장 등에 필요한 일부 전기를 얻어 사용하는데 국한 되었다.

지백효과에 의하여 열전소자에 부착된 집열판이 열을 받는 면과 방열판이 팬에 의하여 방열되는 온도차에 의하여 전기가 발생하게 되는데 이 온도차를 이용한 열전반도체를 사용하는 발전장치이다.

현재까지 히터 열은 난방장치로 사용 소모해 왔으나 본 고안은 이 열을 소모만 할 것이 아니라 일부 회수하여 전기를 얻어 쓸 수 있게 함으로서 에너지의 효율을 높이는데 있다.

본 고안의 구성은 도1에서 와 같이 히터 등 난방장치나 가열장치에 있어서 고유의 난방기능을 유지하면서, 약간의 구조를 개선함으로 가능하다.

도1을 보면 히터(60)의 상부 또는 측면에 히터의 열을 잘 흡열하여 전달할 수 있는 구조의 집열판(20)을 만들고 그 위에 열전반도체(10)를 두고, 열전반도체(10)를 통과한 열을 열전달 하는 블록(30-1)과 열을 방출하는 방열판(30)과 냉각팬(40) 으로 구성 기본적인 열전반도체 발전장치를 구성한다.

이 발전장치는 히터(60)가 작동을 하면 열이 발생하고 그 열을 집열판(20)에 전달되고, 집열판(20)의 열은 열전반도체(10)에 전달된다.

열전반도체(10)를 통과하는 열은 열원과 접촉된 집열판(20)과 접촉되는 면의 온도와, 반대편 방열블록(30-1)과 접촉된 면의 온도가 차이가 나게 된다.

즉 열전반도체(10)를 통과한 열은 방열블록(30-1)과 방열판(30)을 통과 냉각 팬(40)에 방열됨으로 고유의 난방기능을 수행함과 동시에 방열블록(30-1)과 접촉한 열전반도체(10) 면의 온도를 낮추게 된다.

이 결과 집열판(20)과 접촉되어있는 열전반도체(10) 면과, 방열블록(30-1)과 접촉되어있는 열전반도체(10) 면과 온도차이가 발생하게 되면 서로 다른 금속 N 과 P로 구성된 양극에서, 지백효과에 의하여 P극에서는 양전기가, N극에서는 음전기가 발생하게 되는 것이다.

도2는 지백효과의 열전반도체(10)의 발전원리도로서 열전반도체(10)는 한 개의 소자에는 극소량의 전기가 발생함으로 수많은 소자를 전기적으로는 직렬로, 열적으로는 병렬로 연결하여 하나의 모듈화하여 사용한다.

이 열전반도체(10)는 열을 받아들이는 측면 즉 열과 접촉한 면과 열을 방출하는 반대편과의 온도차에 의하여 전기가 발생하는데, 이 온도차이가 150℃ - 300℃정도를 요구한다.

이때 예를 들어서 집열판의 온도가 200℃라면 방열판(30)의 밑면온도는 50℃를 유지하도록 냉각팬(40)을 조정하면 양단간의 온도 차이는 150℃정도를 유지하게하면 열전반도체(10)는 직류전기를 발생하게 된다.

도3은 집열판을 확대한 발전장치의 조립된 단면도로서 상기 설명에서 본 바와 같이 전기의 발전량은 양단간의 온도차이가 절대적인 변수임으로 방열도 중요하지만 열을 잘 집열 하는 것도 중요하기 때문에 집열판(20)의 구조를 나무모양 이라 던가 아니면 열이 잘 전달되고 집열 될 수 있는 구조가 필요한 것이다.

여기서 발생한 전기는 그대로 직접 이용 할 수 있으나, 난로의 열량이 주위 환경의 영향으로 일정하지 못함으로, 이 직류전기는 직류전원제어장치(50)를 통하여 필요한 전압으로 조절되어 사용할 수 있게 되는 것이다.

나아가서 전기를 저장하여 안정적으로 시용하려면 축전지(70)를 사용하여 발전된 전기는 직류전원제어장치(50)를 통해 축전지(70)에 축전을 하고, 전기의 사용은 축전지(70)에서 연결하여 사용하면, 히터를 가동하지 않을 때나 발전량의 변화가 심할 때 안정된 전기를 이용할 수 있다.

또한 교류 전기를 이용하려면 축전지(70)에 직류교류 전환 장치(80)를 연결하여 교류 전기를 얻어 쓸 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 히터는 그 열을 이제까지 모두 난방으로 소모하고 말았으나 본 고안에 의하여 일부 전기로 회수하여 사용할 수 있음으로 에너지의 이용효율을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 열전반도체(10)를 이용하여 발전을 하는 발전장치에 있어서,

   히터의 위면 혹은 측면에 열전도성이 좋은 고체로 된 집열판(20) 과 방열블록(30-1)을 두고 그 중간에 열전반도체(10)를 두고 방열블록(30-1) 과 방열판(30) 과 냉각팬(40)으로 구성되어 열전반도체(10)가 양단간의 온도차이로 인하여 직류전기를 발생하고 이 직류전기는 직류전원제어장치(50)를 통하여 안정된 전압 전기를 공급할 수 있게 하는 열전반도체(10)를 이용한 발전기능을 가진 히터.
2. 상기 1항에 있어서,

   발전된 전기를 직류전원제어장치(50)에서 축전지(70)를 연결하여 축전지(70)에 축전하고, 축전지(70)로부터 안정된 전기를 얻게 하는 열전반도체(10)를 이용한 발전기능을 가진 히터.
3. 상기 1항에 있어서,

   히터로부터 열을 쉽게 효과적으로 집열 하도록 나무모양의 구조로 된 집열판(20)을 가진 열전반도체(10)를 이용한 발전기능을 가진 히터.

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