KR20140073703A - Device for generating electricity by using waste energy - Google Patents

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KR20140073703A
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피티씨 주식회사
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Abstract

To improve generation efficiency by uniformly transmitting heat to a thermoelectric device from a heat source and to improve the generation efficiency by increasing a temperature difference for the thermoelectric device, provided is a device for generating electricity by recovering waste energy which includes a unit cell which includes a plurality of thermoelectric devices which are separately arranged to generate electromotive force by using the temperature difference between a heating surface and a cooling surface, a cooling unit which is installed in the unit cell and cools the cooling surface of the thermoelectric device, and a heat dispersing plate which is installed between the unit cell and the heat source and uniformly disperses the heat from the heat source to the thermoelectric devices.

Description

폐 에너지 회수 발전장치{DEVICE FOR GENERATING ELECTRICITY BY USING WASTE ENERGY} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a waste heat recovery device,

본 발명은 발전장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 산업용 설비에서 발생하는 폐열을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있도록 된 폐 에너지 회수 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generating apparatus. More particularly, the present invention relates to a waste energy recovery and power generation apparatus capable of producing electric energy using waste heat generated in an industrial facility.

일반적으로, 최근 들어 산업의 발달로 에너지의 사용이 급증하고 있는 반면, 화석원료는 점차적으로 고갈되고 있어 대체 에너지의 개발과 더불어 폐 에너지의 유효 이용 등 향 후 에너지원 고갈에 대한 적극적인 대안이 요구되고 있다.Generally, in recent years, the use of energy has been rapidly increasing due to the development of industry. On the other hand, fossil raw materials are gradually being depleted, so alternative alternatives for energy depletion are required have.

예를 들어, 발전소나 제철소 등의 산업체는 열원을 이용하여 최종 제품을 생산한다. 이때, 대부분의 산업용 설비는 가열, 가압, 또는 연소를 수행하는 공정에서 배기가스 등을 발생시키며 이러한 배기가스 등에 폐열이 함유된 상태로 외부로 배출시킨다. 따라서 최근의 산업용 플랜트 설비에는 이런 폐열을 일부라도 회수하기 위해서 폐열 회수 장치들을 구비하여, 폐열 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산 사용한다.For example, industrial plants such as power plants and steel mills use heat sources to produce final products. At this time, in most industrial facilities, exhaust gas or the like is generated in a process of heating, pressurizing, or burning, and the exhaust gas is discharged to the outside in a state containing waste heat. Therefore, in recent industrial plant facilities, waste heat recovery devices are provided to recover some of such waste heat, and electric energy is produced and used by using waste heat energy.

종래의 폐열 회수 발전장치는 고온의 배기가스 또는 냉각수를 보일러에서 열교환시킴으로써, 이로 인해 고온 고열의 증기를 발생시킨다. 그리고, 이러한 폐열 회수 발전장치는 고온 고열의 증기로 터빈을 회전시킴으로써, 터빈의 회전력으로 전기 에너지를 발생시킨다. 그러나, 상기한 종래의 폐열 회수 발전장치는 배기가스 또는 냉각수에 함유된 폐열 에너지 중에서 극히 일부만이 전기 에너지로 회수되어 발전효율이 떨어지고 설비가 커지는 문제가 있다.BACKGROUND ART [0002] Conventional waste heat recovery and power generation apparatuses heat-exchange exhaust gas or cooling water at a boiler at a high temperature, thereby generating high-temperature and high-temperature steam. Such a waste heat recovery power generator generates electric energy by rotating the turbine with high-temperature and high-temperature steam. However, in the conventional waste heat recovery power generation apparatus, only a part of the waste heat energy contained in the exhaust gas or the cooling water is recovered as electric energy, resulting in a problem that the power generation efficiency is lowered and the facility is increased.

이에 따라, 고온의 폐 에너지에서 전기를 얻는 발전기에 대한 연구도 활발하게 이루어져서, 열전소자를 이용한 발전기가 개발되었다. 현재 열전소자형 발전기는 고효율의 열전소자를 복수개 배치하여 발전용량을 높이는 구조로 개발되고 있다. As a result, researches have been actively made on a generator that obtains electricity from high temperature waste energy, and a generator using a thermoelectric device has been developed. Currently, thermoelectric generators are being developed with a structure in which a plurality of high-efficiency thermoelectric elements are arranged to increase the power generating capacity.

그러나, 종래의 발전장치는 주로 방열핀 형태의 냉각장치를 이용하므로, 열전소자의 온도차를 형성하기 위해서 무겁고 큰 냉각장치가 필요하여 발전용량을 높이는 데 한계가 있었다.However, since the conventional power generation apparatus mainly uses a cooling device in the form of a heat dissipation fin, a heavy and large cooling device is required to form a temperature difference of the thermoelectric element, which has a limitation in increasing the power generation capacity.

또한, 복수개의 열전소자가 하나의 셀을 구성하게 되는 데, 셀을 구성하는 각 열전소자에 열이 균일하게 전달되지 못하여 발전차로 인한 전기적 충격이 가해지는 현상이 발생된다. 이로 인해 발전효율이 저하되며 심한 경우 발전장치에 손상이 발생되는 문제가 있다.In addition, since the plurality of thermoelectric elements constitute one cell, heat can not be uniformly transmitted to the thermoelectric elements constituting the cell, and electric shock due to the power generation vehicle is exerted. The power generation efficiency is deteriorated, and there is a problem that the power generation device is damaged in severe cases.

이에, 열전소자에 대한 온도차를 높여 발전 효율을 높일 수 있도록 된 폐 에너지 회수 발전장치를 제공한다.Accordingly, there is provided a waste energy recovery and power generation apparatus capable of raising a temperature difference with respect to a thermoelectric element to increase power generation efficiency.

또한, 열원으로부터 전체 열전소자로 고르게 열이 전달되도록 하여 발전 효율을 높일 수 있도록 된 폐 에너지 회수 발전장치를 제공한다.Also provided is a waste energy recovery and power generation apparatus capable of increasing the power generation efficiency by transferring heat evenly from a heat source to all the thermoelectric elements.

본 장치는 발열면과 냉각면의 온도차를 이용하여 기전력을 발생시키는 복수개의 열전소자가 간격을 두고 배치된 단위셀과, 상기 단위셀에 설치되어 열전소자 냉각면을 냉각하는 냉각부, 상기 단위셀과 열원 사이에 설치되어 열원으로부터 전달되는 열을 복수개의 열전소자 전체에 균일하게 분산시키는 열분산판을 포함할 수 있다.The apparatus includes a unit cell having a plurality of thermoelectric elements that generate an electromotive force by using a temperature difference between a heating surface and a cooling surface with an interval, a cooling unit installed on the unit cell to cool the thermoelectric element cooling surface, And a heat distribution plate disposed between the heat source and the heat source and uniformly dispersing heat transmitted from the heat source on the plurality of thermoelectric elements.

상기 열분산판은 전면에 상기 열전소자의 발열면이 접하도록 설치되고, 내부에 복수개의 히트파이프가 삽입 설치된 구조일 수 있다.The heat dissipation plate may have a structure in which a heat generating surface of the thermoelectric element is in contact with the front surface, and a plurality of heat pipes are inserted into the heat dissipation plate.

이에 히트파이프가 열원으로부터 발생된 열을 열분산판 전면에 걸쳐 고르게 분산시켜 열분산판 전면에 걸쳐 균일한 온도를 유지할 수 있게 된다. 따라서 열분산판에 접하여 설치되는 복수개의 열전소자 중 일부에 국부적인 고열이 가해지는 것을 방지할 수 있는 것이다.Thus, the heat pipe can evenly distribute the heat generated from the heat source over the entire surface of the heat dissipation plate, thereby maintaining a uniform temperature over the entire heat dissipation plate. Therefore, it is possible to prevent local high heat from being applied to a part of the plurality of thermoelectric elements provided in contact with the thermal diffusing plate.

상기 냉각부는 상기 단위셀의 열전소자 냉각면에 설치되고 내부로 냉각유체가 순환되는 냉각자켓과, 상기 냉각자켓에 설치되는 냉각유체 유입구와 배출구에 연결되어 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부를 포함할 수 있다.The cooling unit includes a cooling jacket installed on a thermoelectric-element cooling surface of the unit cell and circulating a cooling fluid therein, and a cooling fluid inlet connected to the cooling jacket and a cooling fluid supply unit connected to the outlet to supply a cooling fluid .

상기 냉각부는 상기 단위셀의 열전소자 냉각면에 설치되는 히트싱크와, 상기 히트싱크에 설치되어 히트싱크로 냉각용 에어를 공급하는 송풍팬을 포함할 수 있다.The cooling unit may include a heat sink installed on a thermoelectric-element cooling surface of the unit cell, and a blowing fan installed on the heat sink to supply cooling air to the heat sink.

상기 송풍팬은 열전소자와 전기적으로 연결되어 열전소자에서 생산된 전기에너지를 직접 인가받아 구동되는 구조일 수 있다.The blowing fan may be structured to be electrically connected to the thermoelectric element and to be driven by receiving the electric energy generated from the thermoelectric element directly.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 열원에서 발생되는 열을 균일하게 열전소자로 전달하여 열전소자간의 온도차를 최소화함으로써, 열전소자간 발전차를 균일하게 유지하고 발전차로 인한 전기적 쇼크 발생을 방지할 수 있게된다. 이에 열전소자의 전기적 쇼크로 인한 발전 저하와 손상을 방지할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, since the heat generated from the heat source is uniformly transferred to the thermoelectric elements to minimize the temperature difference between the thermoelectric elements, it is possible to uniformly maintain the generators between the thermoelectric elements and to prevent the occurrence of electrical shock do. Thus, it is possible to prevent power generation deterioration and damage due to electrical shock of the thermoelectric element.

또한, 균일한 열전달을 통해 열전소자의 발전효율을 높일 수 있게 된다.In addition, it is possible to increase the power generation efficiency of the thermoelectric element through uniform heat transfer.

또한, 열전소자에 가해지는 온도차를 보다 크고 균일하도록 하여 발전량을 보다 증대시킬 수 있게 된다.Further, the temperature difference applied to the thermoelectric elements can be made larger and uniform, and the amount of generated electricity can be further increased.

도 1은 본 실시예에 따른 폐 에너지 회수장치의 단위 셀을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 단위 셀의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 단위 셀의 일부 구성에 대한 절개 사시도이다.
도 4는 또다른 실시예에 따른 폐 에너지 회수장치의 단위 셀을 도시한 측면도이다.1 is a perspective view illustrating a unit cell of a waste energy recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of the unit cell shown in FIG.
3 is an exploded perspective view of a part of the unit cell shown in FIG.
4 is a side view showing a unit cell of a waste energy recovery apparatus according to another embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

도 1은 본 실시예에 따른 폐 에너지 회수장치의 단위셀을 도시하고 있으며, 도 2는 도 1에 도시된 단위셀의 측면을 도시하고 있다.FIG. 1 shows a unit cell of the waste energy recovery apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a side view of the unit cell shown in FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 폐 에너지 회수장치는 발전을 통해 전력을 생산하는 단위셀(10)이 적어도 하나 이상 구비된다. 상기 단위셀(10)은 폐열을 이용한 전력 생산의 기본 단위로 이해할 수 있다. As shown in FIG. 1, the waste energy recovery apparatus of the present embodiment includes at least one unit cell 10 that generates electric power through power generation. The unit cell 10 can be understood as a basic unit of power generation using waste heat.

본 실시예의 단위셀(10)은 발열면과 냉각면의 온도차를 이용하여 기전력을 발생시키는 복수개의 열전소자(12)가 간격을 두고 배치된다. 상기 단위셀(10)을 이루는 열전소자(12) 냉각면에는 냉각부(20)가 배치되어 열전소자(12)를 냉각시킨다. 그리고 상기 단위셀(10)과 열원 사이에는 열원으로부터 전달되는 열을 복수개의 열전소자(12) 전체에 균일하게 분산시키는 열분산판(14)이 설치된다.In the unit cell 10 of the present embodiment, a plurality of thermoelectric elements 12 generating an electromotive force by using the temperature difference between the heat generating surface and the cooling surface are disposed with an interval. The cooling unit 20 is disposed on the cooling surface of the thermoelectric element 12 constituting the unit cell 10 to cool the thermoelectric element 12. [ Between the unit cell 10 and the heat source, a heat distribution plate 14 for uniformly dispersing the heat transferred from the heat source to the plurality of thermoelectric elements 12 is provided.

이에 본 장치는 열전소자(12)의 제백(seeback)효과를 이용하여 전력을 생산하게 된다. 상기 열전소자(12)는 발열면과 냉각면의 온도차를 이용하여 열기전력을 발생시킴으로써, 열에너지를 전기에너지로 전환하게 된다. Thus, the apparatus produces power using the seeback effect of the thermoelectric element 12. [ The thermoelectric element 12 converts the thermal energy into electric energy by generating thermoelectric power using the temperature difference between the heat generating surface and the cooling surface.

상기 열전소자(12)는 이종의 금속을 접합한 소자로, 이에 대해서는 많은 기술이 개시되어 있으므로 이하 설명을 생략한다. 제백 효과란 온도차에 의한 전압, 즉 열기전력(thermoelectromotive force)이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르는 현상으로서 열전 발전의 원리이다. The thermoelectric element 12 is an element obtained by bonding different kinds of metals, and many technologies have been disclosed, so that the explanation is omitted. The whitening effect is the principle of thermoelectric generation as a phenomenon in which a voltage due to a temperature difference, i.e., a thermoelectromotive force, is generated and current flows in the closed circuit.

본 실시예에서 복수개의 열전소자(12)가 하나의 단위셀(10)을 구성하며, 각 열전소자(12)는 열원에 접하는 열분산판(14)의 전면에 발열면이 접하도록 하여 간격을 두고 배치된다. 그리고, 열분산판(14)에 설치된 열전소자(12)의 반대쪽면인 냉각면에는 상기 냉각부(20)가 접하여 설치된다. 이에, 열전소자(12)는 열분산판(14)을 통해 발열면에 전달된 열과 냉각부(20)를 통해 냉각면에 가해진 냉각열의 온도차를 통해 전력을 생산하게 된다.The plurality of thermoelectric elements 12 constitute one unit cell 10. The thermoelectric elements 12 are spaced apart from each other such that the heat generating surface is in contact with the front surface of the thermal diffusing plate 14 in contact with the heat source . The cooling section 20 is disposed in contact with the cooling surface opposite to the thermoelectric element 12 provided on the thermal diffusing plate 14. Thus, the thermoelectric element 12 produces electric power through the heat transferred to the heat-generating surface through the heat-dissipating plate 14 and the temperature difference between the cooling heat applied to the cooling surface through the cooling part 20.

여기서 상기 열원은 폐열을 발생하는 열발생원으로, 본 장치가 설치되는 설비에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Here, the heat source is a heat generation source that generates waste heat, and can be variously set according to facilities in which the present apparatus is installed.

상기 열분산판(14)은 소정 두께를 갖는 평면의 판구조물로 이루어지며, 열원과 열전소자(12) 사이에 설치되어 열원에서 발생된 열을 열전소자(12)의 발열면에 전달하게 된다. 상기 열분산판(14)은 열전도율이 우수한 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. The heat distribution plate 14 is a flat plate structure having a predetermined thickness and is disposed between the heat source and the thermoelectric element 12 to transmit the heat generated from the heat source to the heat generating surface of the thermoelectric element 12. [ The thermal diffusing plate 14 may be made of copper or aluminum having an excellent thermal conductivity.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열분산판(14)은 내부에 복수개의 히트파이프(16)가 간격을 두고 삽입 설치된 구조로 되어 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the heat distribution plate 14 has a structure in which a plurality of heat pipes 16 are inserted and spaced apart from each other.

상기 열분산판(14) 내부로 삽입 설치되는 히트파이프(16)는 길게 연장된 관 구조물이다. 상기 히트파이프(16)는 밀폐 용기 내부에 작동유체가 연속적으로 기액간의 상변화 과정을 통하여 열을 전달하는 구조이다. 이에 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 매우 큰 열 전달능력을 발휘할 수 있게 된다. 상기 히트파이프(16)는 밀폐용기, 작동유체 및 용기 내부의 모세관을 포함하며, 작동유체의 종류나 내부 구조 등에 따라 다양하게 분류된다. 상기 히트파이프(16)에 대해서는 많은 기술이 개시되어 있으므로 이하 설명을 생략한다.The heat pipe (16) inserted into the heat dispersing plate (14) is a long pipe structure. The heat pipe (16) is a structure in which a working fluid continuously transfers heat through a gas phase phase change process inside a sealed container. By using the latent heat to transfer the heat, a very large heat transfer capability can be exhibited. The heat pipe 16 includes a hermetically sealed container, a working fluid, and a capillary tube inside the container. The heat pipe 16 is classified into various types according to the kind of the working fluid and the internal structure. Since the heat pipe 16 has been disclosed in many technologies, the following description is omitted.

이와 같이, 상기 열분산판(14)은 내부에 설치된 히트파이프(16)가 열원으로부터 발생된 열을 열분산판(14) 전면에 걸쳐 고르게 분산시킴으로써, 열분산판(14) 전면에 걸쳐 균일한 온도로 열이 전달될 수 있게 된다. 따라서 열분산판(14)에 접하여 설치되는 복수개의 열전소자(12) 중 일부에 열이 집중되어 국부적인 고열이 가해지는 것을 방지할 수 있는 것이다.The heat generated by the heat source is uniformly distributed over the entire surface of the heat distribution plate 14 so that the heat generated by the heat pipe 16 inside the heat distribution plate 14 is uniformly distributed over the entire surface of the heat distribution plate 14, Lt; / RTI > Accordingly, heat is concentrated on a part of the plurality of thermoelectric elements 12 provided in contact with the thermal diffusing plate 14, thereby preventing local high heat from being applied.

상기 열전소자(12)의 냉각면 즉, 열분산판(14)이 접한 면의 반대쪽면에는 열전소자(12)에 온도차를 부여하기 위한 냉각부(20)가 설치된다. A cooling section 20 for providing a temperature difference to the thermoelectric element 12 is provided on the cooling surface of the thermoelectric element 12, that is, the surface opposite to the surface on which the thermal diffusing plate 14 is in contact.

본 실시예에서 상기 냉각부(20)는 상기 단위셀(10)의 열전소자(12) 냉각면에 설치되고 내부로 냉각유체가 순환되는 냉각자켓(22)과, 상기 냉각자켓(22)에 설치되는 냉각유체 유입구(24)와 배출구(26)에 연결되어 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부(28)를 포함한다.The cooling unit 20 is installed on the cooling surface of the thermoelectric element 12 of the unit cell 10 and has a cooling jacket 22 through which cooling fluid is circulated, And a cooling fluid supply 28 connected to the cooling fluid inlet 24 and the outlet 26 to supply the cooling fluid.

상기 냉각부(20)는 냉각유체로 냉각수가 사용될 수 있다. 상기 냉각자켓(22)은 내부에 냉각유체가 순환되도록 유로가 형성되며, 측면에는 유입구(24)와 배출구(26)가 설치된다. 상기 냉각유체공급부(28)는 유입구와 배출구에 연결되어 냉각유체를 강제 순환시키게 된다.The cooling part 20 may be chilled water as cooling fluid. In the cooling jacket 22, a flow path is formed so as to circulate the cooling fluid therein, and an inlet port 24 and an outlet port 26 are provided on the side surface. The cooling fluid supply part 28 is connected to the inlet port and the outlet port to forcibly circulate the cooling fluid.

이에, 냉각유체공급부(28)의 구동에 따라 냉각유체가 냉각자켓(22)으로 공급되어 순환되고 이 과정에서 단위셀(10)을 구성하는 각 열전소자(12)의 냉각면의 열이 냉각매체와 열교환되어 보다 신속하게 방열된다. 따라서 열전소자(12)의 냉각면 온도를 신속하고 보다 저온으로 낮출 수 있게 된다. 열전소자(12)에 의한 발전량은 양면의 온도차이가 클수록 커진다. 이에 상기와 같이 냉각자켓(22)을 통해 열전소자(12) 냉각면의 온도를 낮춤으로써 열전소자(12)의 양면에 대한 온도차를 더욱 높일 수 있게 된다. 따라서 열전소자(12)에 의한 발전량을 극대화시킬 수 있는 것이다.Accordingly, the cooling fluid is supplied to the cooling jacket 22 in accordance with the driving of the cooling fluid supply part 28 and circulated. In this process, the heat of the cooling surface of each thermoelectric element 12 constituting the unit cell 10 flows into the cooling medium So that heat is dissipated more quickly. The temperature of the cooling surface of the thermoelectric element 12 can be quickly lowered to a lower temperature. The amount of electric power generated by the thermoelectric element 12 increases as the temperature difference between both surfaces increases. Thus, by lowering the temperature of the cooling surface of the thermoelectric element 12 through the cooling jacket 22, the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric element 12 can be further increased. Therefore, the amount of electricity generated by the thermoelectric element 12 can be maximized.

한편, 도 4는 폐 에너지 회수장치의 단위셀에 대한 또다른 실시예를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 본 실시예의 단위셀(10)은 냉각부(30)의 구조를 제외하고 다른 구성요소는 위에서 언급된 실시예의 단위셀 구조와 동일하므로, 이하 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며 이하 상세한 설명은 생략한다.Meanwhile, FIG. 4 shows another embodiment of the unit cell of the waste energy recovery device. The unit cell 10 of the present embodiment shown in FIG. 4 is the same as the unit cell structure of the above-described embodiment except for the structure of the cooling unit 30, and therefore the same reference numerals are used for the same components And detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서 상기 냉각부(30)는 상기 단위셀(10)의 열전소자(12) 냉각면에 설치되는 히트싱크(32)와, 상기 히트싱크에 설치되어 히트싱크로 냉각용 에어를 공급하는 송풍팬(36)을 포함한다. In this embodiment, the cooling unit 30 includes a heat sink 32 provided on the cooling surface of the thermoelectric element 12 of the unit cell 10, and a blower for supplying air for cooling the heat sink, And a fan (36).

상기 히트싱크(32)는 외측면에 복수개의 방열핀(34)이 형성된 구조로 되어 있다. 그리고 상기 송풍팬(36)은 방열핀(34) 쪽에 배치되어 방열핀으로 냉각용 에어를 분출하게 된다.The heat sink 32 has a plurality of radiating fins 34 formed on the outer surface thereof. The blowing fan 36 is disposed on the side of the radiating fin 34 to blow air for cooling by the radiating fin.

본 실시예에서 상기 송풍팬(36)은 열전소자(12)와 직접 전기적으로 연결되어 열전소자(12)에서 생산되는 전기에너지를 이용하여 구동되는 구조로 되어 있다.In the present embodiment, the blowing fan 36 is directly connected to the thermoelectric element 12 and is driven using electric energy generated from the thermoelectric element 12. [

송풍팬(36)에 의해 냉풍으로 히트싱크로 전달된 열을 보다 효율적으로 방열시킴으로써 열전소자(12)의 냉각면 온도를 더 낮출 수 있게 된다. 열전소자(12)에 의한 발전량은 양면의 온도차이가 클수록 커진다. 이에 상기와 같이 히트싱크와 송풍팬을 통한 냉각구조에 의해 열전소자(12)의 양면에 대한 온도차를 더욱 높일 수 있게 된다. 따라서 열전소자(12)에 의한 발전량을 극대화시킬 수 있는 것이다.The temperature of the cooling surface of the thermoelectric element 12 can be further lowered by efficiently dissipating the heat transferred to the heat sink by the cooling air by the blowing fan 36. [ The amount of electric power generated by the thermoelectric element 12 increases as the temperature difference between both surfaces increases. As described above, the temperature difference between both surfaces of the thermoelectric element 12 can be further increased by the cooling structure through the heat sink and the blowing fan. Therefore, the amount of electricity generated by the thermoelectric element 12 can be maximized.

이하, 본 장치의 작용에 대해 도 1의 실시예에 따른 장치를 예로서 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the apparatus will be described by taking an apparatus according to the embodiment of FIG. 1 as an example.

열원에서 발생되는 폐열은 열분산판(14)을 통해 열전소자(12)로 전달된다. 이에 열전소자(12)는 열원의 열에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하게 된다.The waste heat generated in the heat source is transferred to the thermoelectric element 12 through the thermal diffusing plate 14. Thus, the thermoelectric element 12 generates electric energy by using thermal energy of a heat source.

여기서 상기 열원과 열전소자(12) 사이에 설치된 열분산판(14)은 열원에서 발생되는 열을 열분산판(14) 전면에 걸쳐 고르게 분산시키게 된다.Here, the heat distribution plate 14 disposed between the heat source and the thermoelectric elements 12 uniformly disperses the heat generated from the heat source over the entire surface of the heat distribution plate 14.

즉, 상기 열분산판(14) 내에 설치된 히트파이프(16)는 열분산판(14)으로 전달된 국부적인 열원을 신속하게 다른 영역으로 열전달시키게 된다. 상기 히트파이프(16)는 열분산판(14) 내부에 길게 연장 설치되어 있어서 예컨대, 히트파이프(16)의 일측 선단으로 국부적인 고열이 전달되면 히트파이프(16)는 다른쪽 선단으로 열을 신속하게 전달하게 된다. 이에 열분산판(14) 전면에 걸쳐 고른 열분포가 이루어질 수 있는 것이다. That is, the heat pipe 16 installed in the thermal diffusing plate 14 rapidly transfers the local heat source transferred to the thermal diffusing plate 14 to another area. The heat pipe 16 is extended in the heat dissipation plate 14 so that the heat pipe 16 can heat the heat quickly to the other end when a local high temperature is transmitted to one end of the heat pipe 16, . Thus, the heat distribution can be uniformly distributed over the entire surface of the thermal diffusing plate 14.

이와 같이 열분산판(14)은 열원에서 방출되는 국부적인 고열을 흡수하여 열분산판(14) 전면에 걸쳐 고르게 전달하게 된다. 따라서 상기 열분산판(14)에 설치되는 전체 열전소자(12) 발열면 모두에 균일한 온도의 열이 가해지게 되는 것이다. 이에 열전소자(12)로 국부적인 고열이 가해짐에 따라 발생되는 소자(12) 파손 등의 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 모든 열전소자(12) 전면에 전체적으로 균일한 온도의 열이 가해지게 되어 발전 전위차에 따른 전기적 충격 발생을 방지할 수 있게 된다. In this way, the heat distribution plate 14 absorbs local high-temperature heat emitted from the heat source and uniformly transmits the heat across the entire surface of the heat distribution plate 14. Therefore, heat of uniform temperature is applied to all of the heat generating surfaces of all the thermoelectric elements 12 provided on the thermal diffusing plate 14. [ It is possible to prevent a phenomenon such as breakage of the element 12 caused by a local high temperature applied to the thermoelectric element 12. In addition, heat of a uniform temperature as a whole is applied to the entire surface of the thermoelectric elements 12, so that it is possible to prevent the occurrence of electrical shock due to the generation potential difference.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

10 : 단위셀 12 : 열전소자
14 : 열분산판 16 : 히트파이프
20,30 : 냉각부 22 : 냉각자켓
24 : 유입구 26 : 배출구
28 : 냉각유체공급부 32 : 히트싱크
34 : 방열핀 36 : 송풍팬10: unit cell 12: thermoelectric element
14: heat distribution plate 16: heat pipe
20, 30: cooling section 22: cooling jacket
24: inlet 26: outlet
28: cooling fluid supply part 32: heat sink
34: radiating fin 36: blowing fan

Claims (5)

발열면과 냉각면의 온도차를 이용하여 기전력을 발생시키는 복수개의 열전소자가 간격을 두고 배치된 단위셀과, 상기 단위셀에 설치되어 열전소자 냉각면을 냉각하는 냉각부, 상기 단위셀과 열원 사이에 설치되어 열원으로부터 전달되는 열을 복수개의 열전소자 전체에 균일하게 분산시키는 열분산판을 포함하는 폐 에너지 회수 발전장치.A plurality of thermoelectric elements for generating an electromotive force by using a temperature difference between a heating surface and a cooling surface are disposed at intervals, a cooling part provided on the unit cell for cooling the thermoelectric element cooling surface, And a heat distribution plate installed in the heat collecting plate and uniformly dispersing the heat transferred from the heat source on the plurality of thermoelectric elements. 제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 단위셀의 열전소자 냉각면에 설치되고 내부로 냉각유체가 순환되는 냉각자켓과, 상기 냉각자켓에 설치되는 냉각유체 유입구와 배출구에 연결되어 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부를 포함하는 폐 에너지 회수 발전장치.The method according to claim 1,
The cooling unit includes a cooling jacket installed on a thermoelectric-element cooling surface of the unit cell and circulating a cooling fluid therein, and a cooling fluid inlet connected to the cooling jacket and a cooling fluid supply unit connected to the outlet to supply a cooling fluid Waste energy recovery power generation device. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열분산판은 전면에 상기 열전소자의 발열면이 접하도록 설치되고, 내부에 복수개의 히트파이프가 삽입 설치된 구조의 폐 에너지 회수 발전장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat dissipation plate is installed so that a heat generating surface of the thermoelectric element is in contact with the front surface, and a plurality of heat pipes are inserted in the heat dissipation plate. 제 3 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 단위셀의 열전소자 냉각면에 설치되는 히트싱크와, 상기 히트싱크에 설치되어 히트싱크로 냉각용 에어를 공급하는 송풍팬을 포함하는 폐 에너지 회수 발전장치.The method of claim 3,
Wherein the cooling unit includes a heat sink provided on a thermoelectric-element cooling surface of the unit cell, and a blowing fan installed on the heat sink and supplying cooling air to the heat sink. 제 4 항에 있어서,
상기 송풍팬은 열전소자와 전기적으로 연결되어 열전소자에서 생산된 전기에너지를 인가받아 구동되는 폐 에너지 회수 발전장치.5. The method of claim 4,
Wherein the blowing fan is electrically connected to the thermoelectric element and is driven by receiving electrical energy generated from the thermoelectric element.
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