KR20140096926A - 열전소자를 이용한 폐열 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용한 폐열 발전기에 관한 것으로, 내연 기관의 배기관 외주면을 따라 내측면이 각기 이격되도록 밀착된 복수 개의 열전소자 마운트와; 상기 열전소자 마운트들의 외측면에 각기 탑재된 복수 개의 열전소자와; 상기 열전소자 마운트에 탑재된 상기 열전소자의 대향면에 각기 제공된 복수 개의 방열판과; 상기 열전소자 마운트들을 상기 배기관의 외주면에 밀착 고정시키기 위해 제공된 고정 수단으로 구성됨으로써, 배기관의 외주면에 설치되어 폐열을 회수하여 발전을 수행하되 배기관에 아무런 손상이나 변형없이 설치가 용이한 효과가 있다.

Description

열전소자를 이용한 폐열 발전기 {Waste heat generator using thermo-electric elements}

본 발명은 내연기관의 배기관에 열전소자를 설치하고 폐열 회수를 통하여 발전을 구현할 수 있는 폐열 발전기에 관한 것이다.

폐열 회수를 통한 전기 발전기술은 펠티어 소자의 발견과 개발에 따라 급속도로 발전되고 있으며, 특히 자동차 배기관에 배기되는 폐열을 회수하여 발전하는 기술로써 제안된 대한민국 등록특허 제1129197호(등록일자: 2012.3.15., 발명의 명칭: 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 자동차에서 배기가스로 버려지는 열을 전기에너지로 회수하는 효율을 극대화할 수 있도록 한 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템에 관한 것으로서, 본 발명은, 배기가스가 통과하는 배기관(50)의 열을 회수하여 열전소자(2)를 통해 발전을 하도록 구성하는 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템에 있어서, 상기 배기관(50)의 내부에서 배기가스의 열을 흡열하도록 흡열부(5)가 형성됨과 아울러 열전모듈(3)을 이루는 열전소자(2)의 고온부에서 방열하도록 방열부(6)가 형성된 히트파이프(1)를 포함하는 구성을 갖는다.

이러한, 종래 기술은 배기관 내부에 히트 파이프를 설치하고 열전모듈은 배기관의 외부에 설치함으로써 발전효율과 내구성을 개선하고자 하는 기술인 반면, 이러한 구성은 실제 설치가 곤란하고 배기관을 변형시켜야 함은 물론 열전모듈의 취부에 대한 아무런 언급이 없는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제1191076호(등록일자: 2012.10.09., 발명의 명칭: 배기가스 열전 발전장치)는 도 3 내지 도 5를 참조하면, 자동차에서 파이프를 통해 배출되는 배기가스의 고온 열을 이용하는 열전 발전장치에 있어서, 상기 파이프 외벽 측에 형성하는 열전소자와; 상기 열전소자의 파이프와 맞닿는 부분 반대 측에 형성하는 냉각부;로 구성하되, 상기 파이프 내부에는 내부 중앙부의 고온 배기가스를 파이프 벽면으로 확산시키기 위해 다수개의 산란판을 구성하여‘<’ 형상으로 배기가스를 유도하는 배기가스 유도부를 포함하고, 상기 냉각부는 열전소자와 맞닿아 열을 흡수하는 블록과, 상기 블록 내 열을 외부로 전달하는 히트 파이프(Heat pipe)와, 상기 히트 파이프를 통해 전달되는 열을 방열하는 방열판을 포함하며, 상기 히트 파이프 내부에 물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 나프탈렌, 유황, 수은 중 어느 하나를 채워 넣는 것을 특징으로 하는 배기가스 열전 발전장치가 제안되었다.

이러한 종래 기술은 구성이 매우 복잡하고 설치가 용이하지 못한 근본적인 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은, 내연기관의 배기관에 열전소자를 설치하고 폐열 회수를 통하여 발전을 구현할 수 있는 열전소자를 이용한 폐열 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명의 목적은, 내연 기관의 배기관 외주면을 따라 내측면이 각기 이격되도록 밀착된 복수 개의 열전소자 마운트와; 상기 열전소자 마운트들의 외측면에 각기 탑재된 복수 개의 열전소자와; 상기 열전소자 마운트에 탑재된 상기 열전소자의 대향면에 각기 제공된 복수 개의 방열판과; 상기 열전소자 마운트들을 상기 배기관의 외주면에 밀착 고정시키기 위해 제공된 고정 수단으로 이루어진 열전소자를 이용한 폐열 발전기에 의해 달성될 수 있다.

상세하게는, 본 발명의 상기 열전소자 마운트의 내측면은 원통 형상을 갖는 상기 배기관의 외주면의 동일한 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 본 발명의 상기 고정 수단은 스프링인 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 본 발명의 상기 고정 수단은 인접된 상기 방열판들을 각기 연결하는 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 본 발명의 상기 고정 수단은 인접된 상기 방열판들을 한 줄로 감싸면서 복수 개의 상기 열전소자 마운트들을 상기 배기관의 외주면에 고정하는 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 본 발명의 상기 열전소자와 상기 방열판은 써멀 패이스트에 의해 접착되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 구성은 배기관의 외주면에 설치되어 폐열을 회수하여 발전을 수행하되 배기관에 아무런 손상이나 변형없이 설치가 용이한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술의 실시예들에 의한 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 종래 기술의 다른 실시예에 의한 배기가스 유도부를 적용한 열전 발전장치를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 폐열 발전기를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 폐열 발전기(100)는 열전소자 마운트(10), 열전소자(30), 방열판(50) 및 고정 수단(70)으로 구성되어 있다.

열전소자 마운트(10)는 원통 형상을 갖는 배기관(200)의 외주면에 밀착될 수 있도록 내측면이 동일한 곡면으로 형성되어 있다. 상세하게는, 본 발명에 의한 열전소자 마운트(10)는 배기관(200)의 외주면을 따라 4개가 각기 이격되어 설치되어 있다.

열전소자(30)의 내측면은 열전소자 마운트(10)의 평면 형상의 외측면에 탑재되어 있다. 여기서, 열전소자(30)는 열전소자 마운트(10)의 상부면에 써멀 패이스트 (Thermal paste)로 접착되어 있다.

그리고, 열전소자(30)는 전술된 바와 같이 써멀 패이스트에 의해 열전소자 마운트의 외측면에 접착되는 것으로 한정하고 있으나 이에 한정되지 않고 일체로 형성되어 있거나 기계적 방식에 의해 고정될 수 있음도 미리 밝혀둔다.

방열판(50)은 열전소자(30)의 외측면에 부착되어 있다. 여기서, 방열판(50)은 열전도율이 양호한 알루미늄, 구리 등으로 제작되며 써멀 패이스트에 의해 접착되어 있다.

또한, 고정 수단(70)은 탄성이 양호한 압축 스프링으로 열전소자 마운트들(10)을 배기관(200)의 외주면에 고정하기 위하여 제공된 것이다.

보다 상세하게는, 고정 수단(70)은 방열판(50) 및 열전소자(30)가 탑재된 열전소자 마운트(10)를 배기관(200)의 외주면에 고정하기 위한 수단이다. 여기서, 고정 수단(70)은 인접된 방열판(50)을 각기 연결하는 것으로 도 4 및 도 5에 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 한 줄의 고정 수단(70)이 인접된 방열판(50)을 연이어 감아서 고정할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명의 구성은, 배기관(200)의 외주면에 설치되어 폐열을 회수하여 발전을 수행하되 배기관(200)에 아무런 손상이나 변형없이 설치가 용이한 특징이 있다.

이상과 같은 본 발명은 일 실시예에 한정되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 토대로 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 속함이 분명하다.

10 : 열전소자 마운트
30 : 열전소자
50 : 방열판
70 : 고정 수단
100 : 열전소자를 이용한 폐열 발전기
200 : 배기관

Claims (6)

1. 내연 기관의 배기관 외주면을 따라 내측면이 각기 이격되도록 밀착된 복수 개의 열전소자 마운트와;
   상기 열전소자 마운트들의 외측면에 각기 탑재된 복수 개의 열전소자와;
   상기 열전소자 마운트에 탑재된 상기 열전소자의 대향면에 각기 제공된 복수 개의 방열판과;
   상기 열전소자 마운트들을 상기 배기관의 외주면에 밀착 고정시키기 위해 제공된 고정 수단으로 이루어진 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전소자 마운트의 내측면은 원통 형상을 갖는 상기 배기관의 외주면의 동일한 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정 수단은 스프링인 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 고정 수단은 인접된 상기 방열판들을 각기 연결하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 고정 수단은 인접된 상기 방열판들을 한 줄로 감싸면서 복수 개의 상기 열전소자 마운트들을 상기 배기관의 외주면에 고정하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전소자와 상기 방열판은 써멀 패이스트에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 폐열 발전기.
   

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