KR20170062508A

KR20170062508A - 열전 발전기를 포함하는 손잡이

Info

Publication number: KR20170062508A
Application number: KR1020177011312A
Authority: KR
Inventors: 장 루이 콤피우; 브누와 링린
Original assignee: 세브 에스.아.
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-06-07
Also published as: FR3026288A1; CN106714636A; US10694889B2; ES2878178T3; WO2016051056A1; EP3200664B1; JP2017529949A; FR3026288B1; EP3200664A1; US20170224154A1

Abstract

본 발명은 히트 싱크(4)에 열적으로 연결되는 적어도 하나의 열전 발전기(3)를 포함하는 요리 용기(2)용 손잡이(1)에 관한 것이다. 본 발명은 손잡이(1)가 손잡이(1)의 길이의 적어도 3분의 1에 걸쳐 종방향으로 연장되는 내부 공동을 포함하고 그리고 히트 싱크(4)가 공동의 내부에서 공동의 길이의 적어도 3분의 2를 통해 종방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

열전 발전기를 포함하는 손잡이{HANDLE COMPRISING A THERMOELECTRIC GENERATOR}

본 발명은 (용기로도 지칭되는) 요리 용기 또는 간단히 뚜껑으로 지칭되는 요리 용기 뚜껑을 위한 손잡이의 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열전기 에너지 변환의 원리로 운용되는 전자식 기능부에 급전하기 위한 전력 공급 수단을 포함하는 손잡이에 관한 것이다.

손잡이 내에 위치된 전자식 온도 표시 시스템에 급전하기 위해 열전 발전기와 같은 전력 공급 수단을 사용하는 프라이팬 등의 요리 용기가 공지되어 있다. 프라이팬이 가열될 때, 열 유동이 발생된다. 열전 발전기는 전자식 표시 시스템을 운용하는데 필요한 전기를 발생시키기 위해 그런 열 유동을 이용한다.

특허 문헌 CN201015533에는 스커트부로도 지칭되는 본체, 및 팬의 본체에 고정된 방식으로 위치설정되는 손잡이를 포함하는 전자식 팬이 개시되어 있다. 팬은 온도 센서를 또한 포함하며 그리고 온도는 손잡이에 통합된 디스플레이에 표시될 수 있다. 센서와 디스플레이에 전력을 공급하기 위해, 팬은 센서와 디스플레이를 운용하기 위한 전기를 발생시키는 열전 발전기를 포함한다. 열전 발전기는 2개의 표면을 포함하는데, 그 중 하나는 팬의 스커트부에 대해 위치설정된다. 최적의 열적 커플링을 보장하기 위해, 열전 발전기는 압력을 받아 팬의 본체에 대해 배치된다. 팬의 스커트부는 열전 발전기를 위한 열원을 구성한다. 또한, 상기 문헌에는 열전 발전기의 냉각을 향상시키고 그리고 열전 발전기를 운용하는데 필요한 냉원을 생성하는데 사용되는 히트 싱크가 개시되어 있다. 히트 싱크는 대류 냉각을 위한 공기의 흐름 및 주변 공기와의 충분한 공기 유동을 발생시키도록 손잡이 내부에 수직으로 장착되는 핀을 포함하는 금속 라디에이터의 형태를 갖는다. 라디에이터는 열원에 가장 가까운 손잡이의 단부, 즉 팬에 가장 가까운 손잡이의 단부에 한정된다.

그런 손잡이 디자인은 많은 단점이 있다.

그런 라디에이터가 열전 발전기에서 전류를 발생시킬 수 있는 냉원을 구축하기 위해, 핀은 열을 적절히 방산하는데 충분한 크기이어야만 한다.

핀은 손잡이의 내부에 수직으로 장착되기 때문에, 핀의 높이 그리고 이에 따라 열전 발전기의 출력 용량은, 손잡이의 높이에 의해 제한된다.

다른 단점은 손잡이 내의 라디에이터의 위치와 관련되어 있는데, 즉 팬에 대해 가장 가까이에 있어서 이에 따라 열원에 가장 가까운 손잡이의 단부에 위치설정된 손잡이의 중공 공간 내에 라디에이터가 한정되는 점과 관련된다. 그런 영역에서 순환하는 공기는 팬의 스커트부 위에서의 대류로 인해, 팬이 가열되는 곳인 요리용 표면으로 인해, 또는 가스 쿡탑(cooktop)의 경우에는 가연성 가스와 혼합되기 때문에, 매우 뜨겁다. 이는 (라디에이터의 냉각에 의한) 냉원을 설정하는데 필요한 공기의 대류가 방해를 받는다는 것을 의미한다. 또한, 특정한 시간 간격 동안 팬을 가열한 후에는, 라디에이터가 위치되는 영역이 너무 뜨거워져 라디에이터가 열을 충분히 방산할 수가 없게 됨으로써 열전 발전기가 더 이상 전기를 발생시킬 수가 없게 된다.

본 발명의 목적은 주변 공기와의 충분하고 안정적인 열교환을 이용하여 히트 싱크를 냉각하는데 적합한 자연 대류 구역을 생성하는 동시에 파지 요소로서의 용도에 부합되게 손잡이의 외부면 온도를 유지시킴으로써 상술된 단점을 해결하는 것이다.

그런 이유로, 본 발명은 가스 쿡탑에 의해 또는 열원에 가까울 때 유발될 수도 있는 고온 가스의 순환에 대해 안전한 영역을 이용하는 것을 제안한다. 특히, 열교환을 보장하기 위해 손잡이 체적과 표면적의 대부분을 이용하는 것에 착안한다.

이는 히트 싱크에 열적으로 연결되는 적어도 하나의 열전 발전기를 포함하는 요리 용기 또는 뚜껑용 손잡이에 있어서, 손잡이는 손잡이 길이의 적어도 3분의 1을 가로질러 종방향으로 연장되는 내부 공동을 포함하고, 히트 싱크는 공동의 내부에서 공동의 길이의 적어도 3분의 2를 가로질러 종방향으로 연장되는, 요리 용기 또는 뚜껑용 손잡이에 의해 달성된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 히트 싱크는 하나 이상의 핀을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 핀은 금속으로 이루어지며 그리고 알루미늄 또는 구리로 제조된다.

일 실시예에 따르면, 핀은 히트 파이프이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 공동은 외부로의 하나 이상의 개구를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 손잡이는 개구 위에 위치설정되는 하나 이상의 보호 스크린을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 손잡이는 열전 발전기와 히트 싱크 사이의 연결부를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 손잡이는 열전 발전기에 연결되는 전자 장치를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 전자 장치는 전자 디스플레이 또는 전자 센서일 수도 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 손잡이는 열전 발전기에 연결되는 마이크로 팬을 포함한다.

본 발명의 목적, 양태 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 비제한적인 특정한 일 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 요리 용기용 손잡이의 분해도이다.
도 2는 요리 용기용 손잡이의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 요리 용기(2)(또는 간단히 용기로 지칭됨)는 기부(20), 및 기부(20)를 둘러싸는 벽(21)을 포함한다. 용기(2)는 팬일 수도 있지만, 그 기부(20)로부터 가열되도록 설계된 소스팬, 수프용 냄비 또는 임의의 다른 금속 용기일 수도 있다. 예컨대, 용기(2)는 알루미늄으로 제조될 수 있다.

용기(2)는 부착 수단(22)에 의해 벽(21)에 부착된 손잡이(1)를 또한 포함한다. 부착 수단(22)은 스터드, 나사 또는 리벳을 이용하는 기계적 수단이다.

보다 정확하게는, 손잡이(1)는 주 본체(10)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 주 본체는 과열의 위험을 줄이기 위해 열안정성 재료로 제조된다. 또한, 손잡이(1)의 주 본체(10)는 임의의 열적으로 비전도성인 재료로 제조될 수도 있다.

주 본체(10)는 이하에서 보다 상세히 기술되는 핀(40)이 내장된 내부 공동(11)(이하에선 간단히 공동으로 지칭됨)을 달성하기 위해 손잡이(1)의 길이 전체에 걸쳐 중공형이다. 공동(11)이 냉각 기능을 수행하기 위해선, 공동은 열을 충분히 방산할 수 있을 만큼 충분히 커야 한다. 이런 이유로, 공동(11)은 손잡이(1)의 내부에서 손잡이(1)의 길이의 적어도 3분의 1을 가로질러 종방향으로 연장됨으로써, 냉각 기능에 필요한 최소의 체적을 생성한다. 또한, 공동(11)은 손잡이(1)의 전체 길이를 가로질러 연장될 수도 있다.

공동(11)은 손잡이의 길이의 일부를 가로질러 연장되는 손잡이(1)의 양측에 있는 외부로의 상부 개구(12)와 하부 개구를 포함한다.

사용자가 공동(11)의 내부 또는 핀(40)에 접근하는 것을 방지하기 위해 보호 스크린(13)이 하부 및 외부 개구(12)에서 공동(11)을 폐쇄한다. 또한, 보호 스크린(13)은 공동(11)의 통기를 위한 개구(14)를 포함한다.

보호 스크린(13)의 개구(14)는 공기가 관통 흡인되는 흡기구(E1) 또는 공기가 관통 방출되는 유출구(E2)이다.

흡기구(E1)는 하부 스크린(13)에 위치설정되며, 유출구(E2)는 손잡이(1)의 상부 스크린(13)에 위치설정된다.

총 표면적(S2)은 모든 유출구(E2)(14)의 조합된 표면적을 나타내며, 총 표면적(S1)은 모든 흡기구(E1)(14)의 조합된 표면적을 나타낸다. 열전 발전기(3)의 출력을 최적화하기 위해, 그런 개구(14)의 개수와 크기는 총 표면적(S2)이 핀(40)의 조합된 길이로 정의된 길이(L)의 3배와 동일하다는 것이 보장되도록 결정되어야 한다. 출력을 최대화하려는 목적에 부합하려면, 총 표면적(S1)은 총 표면적(S2)보다 커야 한다.

공동(11)에 의해 생성된 공간으로 인해 본 발명을 실시하는데 필요한 다양한 요소가 내장될 수가 있다.

따라서, 손잡이(1)는 공동(11) 내부에 또는 근방에 위치설정된 열전 발전기(3)를 포함한다. 공동은 펠티어 모듈(Peltier module)일 수도 있는 적어도 하나의 열전 모듈을 포함한다. 도시된 실시예에서, 열전 발전기는 2개의 접촉면(30, 31)을 갖는다. 고온 표면으로 지칭되는 제1 접촉면(30)은 열원과 접촉되는 반면, 저온 표면으로 지칭되는 제2 접촉면(31)은 냉원과 접촉된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 손잡이(1)는 연결부(15)를 또한 포함한다. 연결부(15)는 금속으로 이루어지며 열전도성을 갖는다. 열전 발전기(3)의 제2 접촉면(31)은 연결부(15)에 대해 위치설정되며 그리고 2개의 요소는 열적으로 연결된다.

일반적으로, "열적으로 연결"이라는 용어는 부품들 사이의 접촉부가 최소 열저항을 갖는다는 것을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 손잡이(1)는 간단히 커플러로 지칭되는 열적 커플러(16)를 또한 포함할 수도 있다. 커플러(16)는 열전 발전기(3)의 제1 접촉면(30)에 열적으로 연결된다. 커플러(16)는 손잡이(1)가 용기(2)에 부착될 때 용기(2)의 벽(21)과 접촉되도록 설계된다. 커플러(16)로 인해 열전 발전기(3)와 열원 사이의 효과적인 열적 연결이 달성될 수가 있다.

바람직하게는, 커플러(16)는 금속으로 이루어지는데, 알루미늄 또는 구리로 제조된다.

이하에 기술되어 있지 않은 손잡이(1)의 다른 실시예에선, 커플러(16)가 없으며 그리고 열전 발전기(3)의 제1 접촉면(30)이 용기(2)의 벽(21)인 열원과 직접 접촉된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 손잡이(1)는 히트 싱크(4)를 포함한다. 히트 싱크(4)는 손잡이(1)의 공동(11)에 내장된다.

히트 싱크(4)는 히트 싱크(4)를 유지하는데 사용되는 연결부(15)에 열적으로 연결된다.

기술되어 있지 않은 일 실시예에선, 연결부(15)가 없으며 그리고 히트 싱크(4)는 열전 발전기(3)의 제2 접촉면(31)에 직접 연결된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 히트 싱크(4)는 손잡이(1)의 공동(11) 내부에 위치된 2개의 핀(40)을 포함한다. 2개의 핀은 손잡이(1)를 가로질러 종방향으로 배향되며 그리고 공동(11)의 길이의 적어도 3분의 2를 가로질러 연장된다. 2개의 핀(40)은 병치되는데, 바람직하게는 서로 평행하다. 수 밀리미터 내지 1센티미터의 범위일 수 있는 공간이 핀(40) 사이에 존재한다.

핀(40)의 높이, 두께 및 길이는 열전 발전기의 목표 출력에 따라 변경될 수도 있다. 그러나, 높이, 두께 및 길이 치수는 공동(11) 또는 손잡이(1)의 폭과 높이에 따라 결정된다.

핀(40)은 바람직하게는 금속으로 이루어지며 열전도성을 갖는다. 금속은 알루미늄 또는 구리일 수도 있는데, 둘 다 양호한 열 전도체이다.

일 변경예에서, 핀(40)은 히트 파이프일 수도 있다.

또한, 손잡이(1)가 부착 수단(22)을 통해 용기(2)에 장착될 때 열전 모듈, 연결부(15), 핀(40) 및 커플러(16)로 구성된 열전 조합체가 압력을 받아 벽(21)에 대해 유지되는 경우, 소정의 부재는 열화될 위험이 있다.

그런 이유로, 도 3에 도시된 바와 같이, 벽(21)에 대해 가압되는 제1 접촉면(30) 또는 커플러(16)가 손잡이(1)의 장착시 압착되는 것을 방지하기 위해 엘라스토머 패드(60)가 손잡이(1)의 부착 수단(22)에 장착된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 손잡이(1)는 열전 발전기(3)에 연결된 전자 장치(50)를 또한 포함할 수도 있다. 전자 장치(50)는 전자 디스플레이(51) 또는 전자 센서(52)일 수도 있다.

전자 센서(52)는 비제한적인 일례로서 온도 센서일 수도 있다.

손잡이(1)는 전력을 공급받아 손잡이의 냉각을 가속화하도록 열전 발전기(3)에 연결된 (도시 안 된) 마이크로 팬을 또한 포함할 수도 있다.

본 발명은 열원으로서 기능하는 요리 용기(2)의 벽(21)과 열전 발전기(3)의 제1 접촉면(30) 사이의 효율적인 열적 연결을 설정하는 것을 우선적으로 포함한다. 이는 손잡이(1)가 스터드(22) 또는 리벳과 같은 종래의 부착 방법에 의해 압력을 받아 벽(21)에 대해 장착될 때 용기(2)의 벽(21)과의 접촉면을 최대화하기 위한 알루미늄 커플러(16)에 의해 달성되거나, 또는 열전 발전기(3)의 제1 접촉면(30)과 요리 용기(2)의 벽(21)과의 직접적인 접촉에 의해 달성된다.

용기(2)가 가열될 때, 알루미늄 벽(21)은 온도가 점진적으로 증가하여 열전 발전기(3)를 위한 열원이 된다. 이는 열 유동을 발생시킴으로써 손잡이(1) 내부의 핀(40)이 결과적으로 가열된다. 주변 공기의 자연 대류가 공동(11)이 위치되는 손잡이(1)의 내부에서 유발된다.

대류는 보호 스크린(13)의 개구(14)를 통해 유발된다. 냉기가 하부 개구(14)를 통해 핀(40)과 접촉되어 핀을 냉각한 후에, 상부 개구(14)를 통해 빠져나간다.

그런 대류는 핀(40)을 통한 주변 공기의 유동을 가속화하기 위한 도시 안 된 마이크로 팬을 사용함으로써 가속화될 수도 있다.

그런 대류 작용의 목적은 손잡이(1) 내에 냉원을 생성함으로써 핀(40)이 열을 주변 공기로 방출시킬 수 있게 하는 것이다. 열원으로부터 이격된 곳에 손잡이(1)를 가로질러 연장되는 대류 체적을 가짐으로써 용기(2)의 벽(21)과 주변 공기 사이에 효율적이고 일정한 냉원을 생성할 수가 있다.

또한, 생성되는 연속적인 열 유동이 열전 모듈을 가로질러 이동하여 열 유동에 비례하는 전압을 열전 모듈의 말단에 발생시킨다.

따라서, 열 플럭스가 0인 경우 전압은 0이 되는데, 이는 핀(40)이 충분한 열을 방산하지 않는 경우에, 즉 어떠한 냉원도 설정되지 않는 경우에 야기된다.

용기(2)가 300W 쿡탑 상에 배치되는 경우, 열전 모듈을 통한 연속적인 열 플럭스는 3W/㎠ 내지 6W/㎠일 수도 있는데, 이는 1.5 내지 2.7V의 전압 범위에서의 7.2㎽ 내지 14㎽의 발전에 상응한다.

손잡이(1)가 열전 발전기(3)에 연결된 전자 장치(50), 예컨대, 전자 디스플레이(51), 전자 센서(52) 또는 마이크로 팬 등을 포함하는 경우, 생성된 전기는 이들 다양한 전자 장치(50)에 전력을 공급하는데 충분하다.

통상의 기술자에게 명확한 다양한 변형예 및/또는 개선예가 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 대해 이루어질 수도 있지만 이들은 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범주 내에 여전히 있다.

Claims

히트 싱크(4)에 열적으로 연결되는 적어도 하나의 열전 발전기(3)를 포함하는 요리 용기 또는 뚜껑용 손잡이(1)에 있어서,
손잡이(1)는 손잡이(1)의 길이의 적어도 3분의 1을 가로질러 종방향으로 연장되는 내부 공동(11)을 포함하고, 히트 싱크(4)는 공동(11) 내로 그리고 공동(11)의 길이의 적어도 3분의 2를 가로질러 종방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 요리 용기 또는 뚜껑용 손잡이.
제1항에 있어서, 히트 싱크(4)는 하나 이상의 핀(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제2항에 있어서, 핀(40)은 금속으로 이루어지며 그리고 알루미늄 또는 구리로 제조되는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제2항에 있어서, 핀(40)은 히트 파이프인 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 공동(11)은 외부로의 하나 이상의 개구(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제5항에 있어서, 손잡이(1)는 하나 이상의 개구(12) 위에 위치설정되는 하나 이상의 보호 스크린(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 손잡이는 열전 발전기(3)와 히트 싱크(4) 사이의 연결부(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 손잡이(1)는 열전 발전기(3)에 연결되는 전자 장치(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제8항에 있어서, 전자 장치(50)는 전자 디스플레이(51) 또는 전자 센서(52)일 수도 있는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 손잡이(1)는 열전 발전기(3)에 연결되는 마이크로 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는, 요리 용기(2) 또는 뚜껑용 손잡이(1).