KR20180095379A - 열전발전모듈 평가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열을 회수하여 에너지를 발생시키는 열전발전모듈의 발전량을 평가하기 위한 열전발전모듈 평가장치에 관한 것으로서, 하우징과, 가스 공급부와, 가스 가열부와, 믹싱부와, 유량 조절부와, 온도 조절부와, 측정부를 포함한다. 하우징은 내부공간에 열전발전모듈이 배치된다. 가스 공급부는 하우징으로 가스를 공급한다. 가스 가열부는 가스 공급부를 통해 하우징으로 공급되는 가스를 가열한다. 믹싱부는 가스 가열부로부터 가열되어 하우징으로 공급되는 가스를 혼합시킨다. 유량 조절부는 가스 공급부를 통해 하우징으로 공급되는 가스의 유량을 조절한다. 온도 조절부는 가스 가열부로부터 가열되는 가스의 온도를 조절한다. 측정부는 가스의 온도에 따라 변화되는 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정한다.

Description

열전발전모듈 평가장치{APPARATUS FOR EVALUATING THERMOELECTRIC GENERATION MODULE}

본 발명은 열전발전모듈 평가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐열을 이용하여 에너지를 발생시키는 열전발전모듈의 발전량을 평가하기 위한 열전발전모듈 평가장치에 관한 것이다.

최근 지구 온난화 기상 이변 등으로 인한 자연재해를 방지하고자 이산화탄소의 배출 규제가 강화되고 있고, 이와 함께 청정에너지의 수요가 증가하면서 열전발전장치 등이 개발되고 있다.

일반적으로, 열전발전장치는 무공해 에너지 재생이 가능하고 기존 발전기에서 필연적으로 발생하는 소음이 없으며, 기계 접촉에 의한 부품마멸이 없어 수명이 길고 신뢰성이 높을 뿐만 아니라, 각종 산업의 폐열이나 자연에너지를 이용하여 전기를 얻을 수 있기 때문에 유지비가 거의 들지 않고 환경을 해치지 않으면서 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.

열전발전장치는 열전소자를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환시키며, 소각로나 각종 산업 설비, 자동차 등에서 발생하는 폐열이나 태양열, 지열과 같은 자연에너지 등을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.

이와 같은 열전발전장치는 설치되는 장소나 환경에 따라 발전량이 다르기 때문에 열전발전장치의 개발과 유지보수 등을 위해서는 열전발전모듈의 발전량을 측정하는 것이 바람직하다.

그러나, 열전발전장치는 소각로나 각종 산업 설비, 자동차 등과 같이 매우 제한적인 곳에 설치될 수 있기 때문에 열전발전장치가 설치된 장소에서 열전발전모듈을 평가하기에는 장소와 시간에 제약이 있으며, 열전발전모듈의 발전량을 측정하는 것에 한계가 있다.

이에 따라, 열전발전모듈 발전량의 평가 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전모듈 평가장치는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

열전발전모듈이 실질적으로 설치되는 환경과 유사한 조건의 환경을 조성하여 열전발전모듈의 발전량을 평가함으로써, 열전발전모듈을 평가하기 위한 장소와 시간에 제약이 없으며, 열전발전모듈의 평가 효율이 증가될 수 있는 열전발전모듈 평가장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열전발전모듈 평가장치는 폐열을 회수하여 에너지를 발생시키는 열전발전모듈을 평가하기 위한 것으로서, 내부공간에 상기 열전발전모듈이 배치되는 하우징; 상기 하우징으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부; 상기 가스 공급부를 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 가스 가열부; 상기 가스 가열부로부터 가열되어 상기 하우징으로 공급되는 가스를 혼합시키기 위한 믹싱부; 상기 가스 공급부를 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 유량 조절부; 상기 가스 가열부로부터 가열되는 가스의 온도를 조절하는 온도 조절부; 및 상기 가스의 온도에 따라 변화되는 상기 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정하기 위한 측정부;를 포함한다.

상기 하우징은, 상기 가스 공급부의 제1 유동라인을 통해 공급되는 가스가 유입되는 제1 유입구; 상기 제1 유입구와 이웃하게 배치되고, 상기 가스 공급부의 제2 유동라인을 통해 공급되는 가스가 유입되는 제2 유입구; 및 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구를 통해 유입된 가스가 배출되는 배출구;를 포함할 수 있다.

상기 가스 가열부는, 일측이 상기 제1 유동라인과 연통되고 타측이 상기 제1 유입구와 연통되며, 상기 제1 유동라인을 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 제1 가열부; 및 일측이 상기 제2 유동라인과 연통되고 타측이 상기 제2 유입구와 연통되며, 상기 제2 유동라인을 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 제2 가열부;를 포함할 수 있다.

상기 믹싱부는, 상기 하우징의 내부에서 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구측에 설치되며, 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 통해 가열되어 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구로 유입되는 가스를 혼합시키기 위하여 다수 개의 날개가 교차하여 형성될 수 있다.

상기 유량 조절부는, 미리 설정된 유량값에 따라 상기 가스 공급부를 통해 공급되는 가스의 유량을 조절하고, 상기 온도 조절부는, 미리 설정된 온도값에 따라 상기 가스 가열부로부터 가열되는 가스의 온도를 조절할 수 있다.

상기 측정부는, 상기 가스 공급부를 통해 공급되는 가스의 유량 변화와, 상기 가스 가열부로부터 가열된 가스의 온도 변화에 따라 변화되는 상기 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정할 수 있다.

상기 가스 가열부는 인라인 히터가 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 열전발전모듈 평가장치는, 열전발전모듈이 배치되는 하우징으로 공급되는 가스의 유량과 온도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가스의 유량과 온도의 변화에 따라 변화되는 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정할 수 있어 열전발전모듈의 발전 성능의 측정 효율이 증가될 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 열전발전모듈이 실제 설치되는 환경과 유사한 환경을 조성할 수 있으며, 열전발전모듈을 평가하기 위한 장소와 시간에 제약이 없고, 열전발전모듈 발전량의 평가 효율이 증가될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전모듈 평가장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 열전발전모듈 평가장치의 하우징 내부공간에 열전발전모듈이 배치되는 상태를 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 열전발전모듈 평가장치에서 하우징의 제1 유입구와 제2 유입구측에 설치되는 믹싱부를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전모듈 평가장치는 하우징(110)과, 가스 공급부(120)와, 가스 가열부(130)와, 믹싱부(140)와, 유량 조절부(150)와, 온도 조절부(160)와, 측정부(170)를 포함한다.

하우징(110)은 내부공간에 열전발전모듈(10)이 배치된다.

구체적으로, 하우징(110)은 제1 유입구(111)와, 제2 유입구(112)와, 배출구(113)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 제1 유입구(111)는 가스 공급부(120)의 제1 유동라인(121)을 통해 공급되는 가스가 유입된다.

제2 유입구(112)는 제1 유입구(111)와 이웃하게 배치되고, 가스 공급부(120)의 제2 유동라인(122)을 통해 공급되는 가스가 유입된다.

배출구(113)는 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)를 통해 유입된 가스가 배출된다.

즉, 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)를 통해 내부공간으로 유입되는 가스는 내부공간에 배치된 열전발전모듈(100)을 통과하여 배출구(113)를 통해 배출된다.

가스 공급부(120)는 하우징(110)으로 가스를 공급한다.

도 1 및 2를 참조하면, 가스 공급부(120)는 제1 유동라인(121)과 제2 유동라인(122)을 통해 하우징(110)으로 가스를 공급한다.

가스 공급부(120)는 미리 설정된 가스의 유량에 따라 하우징(110)으로 가스를 공급하게 된다.

여기서, 가스 공급부(120)는 고압의 송풍기가 이용될 수 있다.

가스 가열부(130)는 가스 공급부(120)를 통해 하우징(110)으로 공급되는 가스를 가열한다.

구체적으로, 가스 가열부(130)는 제1 가열부(131)와 제2 가열부(132)를 포함한다.

제1 가열부(131)는 일측이 제1 유동라인(121)과 연통되고 타측이 제1 유입구(111)와 연통되며, 제1 유동라인(121)을 통해 하우징(110)으로 공급되는 가스를 가열한다.

제2 가열부(132)는 일측이 제2 유동라인(122)과 연통되고 타측이 제2 유입구(112)와 연통되며, 제2 유동라인(122)을 통해 하우징(100)으로 공급되는 가스를 가열한다.

본 실시예에서, 하우징(110)에는 가스가 유입되는 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)가 병렬로 형성되며, 이에 따라 제1 가열부(131)와 제2 가열부(132)가 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)에 각각 병렬로 연통된다.

이를 통해, 가스 가열부(130)로부터 가열되어 하우징(110)의 내부공간으로 유입되는 가스의 열량을 증가시킬 수 있으며, 필요에 따라 하우징(110)에 다수 개의 유입구를 형성하고 가스 가열부(130) 또한 다수 개를 구비할 수 있다.

가스 가열부(130)는 미리 설정된 가스의 온도값에 따라 하우징(110)으로 공급되는 가스를 가열하게 된다.

여기서, 가스 가열부(130)는 인라인 히터가 이용될 수 있다.

믹싱부(140)는 가스 가열부(130)로부터 가열되어 하우징(110)으로 공급되는 가스를 혼합시킨다.

도 3을 참조하면, 믹싱부(140)는 하우징(110)의 내부에서 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)측에 설치된다.

믹싱부(140)는 제1 가열부(131)와 제2 가열부(132)를 통해 가열되어 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)로 유입되는 가스를 혼합시키기 위하여 다수 개의 날개가 교차하여 형성될 수 있다.

이와 같은 믹싱부(140)는 가스 공급부(120)를 통해 공급되어 가스 가열부(130)로부터 가열되는 가스를 균일하게 혼합시켜 하우징(110)으로 균질의 가스가 유입되도록 한다.

유량 조절부(150)는 가스 공급부(120)로부터 하우징(110)으로 공급되는 가스의 유량을 조절한다.

구체적으로, 유량 조절부(150)는 미리 설정된 유량값에 따라 가스 공급부(120)를 통해 하우징(110)으로 공급되는 가스의 유량을 조절한다.

여기서, 미리 설정된 가스의 유량값은 가스의 유량 변화에 따라 발전량이 변화되는 열전발전모듈(100)을 평가하기 위하여 미리 설정되는 값이다. 예를 들어, 유량값은 자동차의 엔진으로부터 발생하는 배기가스의 유량과 동일하게 설정될 수 있다.

즉, 유량 조절부(150)는 가스 공급부(120)를 통해 하우징(110)으로 공급되는 가스의 유량과 자동차 배기가스의 유량이 동일하도록 하우징(110)에 공급되는 가스의 유량을 조절한다.

온도 조절부(160)는 가스 가열부(130)로부터 가열되는 가스의 온도를 조절한다.

구체적으로, 온도 조절부(160)는 미리 설정된 온도값에 따라 가스 가열부(130)로부터 가열되는 가스의 온도를 조절한다.

여기서, 미리 설정된 가스의 온도값은 가스의 온도 변화에 따라 발전량이 변화되는 열전발전모듈(100)을 평가하기 위하여 미리 설정된 값이다. 예를 들어, 온도값은 자동차의 엔진으로부터 발생하는 배기가스의 온도와 동일하게 설정될 수 있다.

즉, 온도 조절부(160)는 가스 가열부(130)로부터 가열되는 가스의 온도가 자동차 배기가스의 온도와 동일하도록 하우징(110)에 공급되는 가스의 온도를 조절한다.

측정부(170)는 가스의 온도에 따라 변화되는 열전발전모듈(10)의 발전 부하량을 측정한다.

구체적으로, 측정부(170)는 가스 공급부(120)를 통해 하우징(110)으로 공급되는 가스의 유량 변화와, 가스 가열부(130)로부터 가열된 가스의 온도 변화에 따라 변화되는 열전발전모듈(10)의 발전 부하량을 측정할 수 있다.

즉, 가스 공급부(120)를 통해 공급되는 가스의 유량 및 가스 가열부(130)로부터 가열되는 가스의 온도는 자동차의 엔진으로부터 발생하는 배기가스의 유량 및 온도와 동일하게 되며, 이를 통해 측정부(170)는 하우징(110)의 내부에서 열전발전모듈(10)의 발전 부하량을 용이하게 측정할 수 있다.

열전발전모듈(10)은 폐열이 발생하는 곳에 설치되어 에너지를 생산할 수 있는데, 예를 들어, 자동차의 내부에 설치되어 엔진으로부터 발생하는 배기가스를 통해 에너지를 생산하는 경우, 자동차의 배기가스가 발생하는 환경과 유사한 환경을 조성하여 열전발전모듈(10)의 발전량을 평가할 수 있다.

우선 하우징(110)의 내부공간에 열전발전모듈(10)을 배치한다. 그리고, 미리 설정된 유량값에 따라 공기 공급부(120)를 통해 공급되는 가스의 유량을 조절하면서 가스를 공급한다. 이때, 하우징(110)으로 공급되는 가스는 미리 설정된 온도값에 따라 가스 가열부(130)로부터 가열되어 공급되게 된다.

이후, 측정부(170)는 가스의 유량과 온도 변화에 따라 변화되는 열전발전모듈(10)의 발전 부하량을 측정하고, 이를 통해 열전발전모듈(10)의 발전량을 평가하게 된다.

결과적으로, 자동차 배기가스와 유사한 조건의 환경을 조성하여 열전발전모듈을 평가할 수 있게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 열전발전모듈
110 : 하우징
111 : 제1 유입구 112 : 제2 유입구
113 : 배출구
120 : 가스 공급부
121 : 제1 유동라인 122 : 제2 유동라인
130 : 가스 가열부
131 : 제1 가열부 132 : 제2 가열부
140 : 믹싱부
150 : 유량 조절부
160 : 온도 조절부
170 : 측정부

Claims (7)

1. 폐열을 회수하여 에너지를 발생시키는 열전발전모듈을 평가하기 위한 열전발전모듈 평가장치에 있어서,
   내부공간에 상기 열전발전모듈이 배치되는 하우징;
   상기 하우징으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부;
   상기 가스 공급부를 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 가스 가열부;
   상기 가스 가열부로부터 가열되어 상기 하우징으로 공급되는 가스를 혼합시키기 위한 믹싱부;
   상기 가스 공급부를 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 유량 조절부;
   상기 가스 가열부로부터 가열되는 가스의 온도를 조절하는 온도 조절부; 및
   상기 가스의 온도에 따라 변화되는 상기 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정하기 위한 측정부;를 포함하는 열전발전모듈의 평가장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 가스 공급부의 제1 유동라인을 통해 공급되는 가스가 유입되는 제1 유입구;
   상기 제1 유입구와 이웃하게 배치되고, 상기 가스 공급부의 제2 유동라인을 통해 공급되는 가스가 유입되는 제2 유입구; 및
   상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구를 통해 유입된 가스가 배출되는 배출구;를 포함하는 열전발전모듈 평가장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가스 가열부는,
   일측이 상기 제1 유동라인과 연통되고 타측이 상기 제1 유입구와 연통되며, 상기 제1 유동라인을 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 제1 가열부; 및
   일측이 상기 제2 유동라인과 연통되고 타측이 상기 제2 유입구와 연통되며, 상기 제2 유동라인을 통해 상기 하우징으로 공급되는 가스를 가열하는 제2 가열부;를 포함하는 열전발전모듈 평가장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 믹싱부는,
   상기 하우징의 내부에서 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구측에 설치되며,
   상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부를 통해 가열되어 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구로 유입되는 가스를 혼합시키기 위하여 다수 개의 날개가 교차하여 형성되는 열전발전모듈 평가장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유량 조절부는,
   미리 설정된 유량값에 따라 상기 가스 공급부를 통해 공급되는 가스의 유량을 조절하고,
   상기 온도 조절부는,
   미리 설정된 온도값에 따라 상기 가스 가열부로부터 가열되는 가스의 온도를 조절하는
6. 제5항에 있어서,
   상기 측정부는,
   상기 가스 공급부를 통해 공급되는 가스의 유량 변화와, 상기 가스 가열부로부터 가열된 가스의 온도 변화에 따라 변화되는 상기 열전발전모듈의 발전 부하량을 측정하는 열전발전모듈 평가장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가스 가열부는,
   인라인 히터가 이용되는 열전발전모듈 평가장치.

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