KR20200019964A

KR20200019964A - 열전 발전 장치

Info

Publication number: KR20200019964A
Application number: KR1020207001490A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 고토
Original assignee: 가부시키가이샤 케르쿠
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2020-02-25
Also published as: EP3664277B1; EP3664277A4; JP2019030159A; US11495722B2; EP3664277A1; CN110999068A; WO2019026639A1; US20210367128A1; KR102267244B1; CN110999068B; JP7010620B2

Abstract

열전 발전 장치(1)는 화염 및 고온의 연소가스를 받는 수열면(6A)을 갖는 수열판(6)과, 수열면(6A)과는 반대측의 면에 배치되는 열전 발전 모듈(7)과, 열전 발전 모듈(7)의 수열판(6)이 배치되는 면과는 반대측의 면에 배치되는 냉각판(5)과, 수열면(6A)을 덮도록 설치되고, 화염 및 고온의 연소가스를 도입하는 열 도입구(4A), 열 도입구(4A)로부터 도입되고, 온도가 저하된 연소가스를 배출하는 열 배출구(4B)를 갖는 커버부재(4)와, 수열면(6A) 위에 설치되고, 열 도입구(4A)에 따른 위치에 배치되고, 열 도입구(4A)로부터 도입된 연소가스를 수열면(6A)을 따라 확산하는 확산부재(10)와, 확산부재(10)를 둘러싸도록 수열면(6A) 위에 설치되고, 확산부재(10)에 의해 확산된 고온의 연소가스의 열을 흡수하는 흡열부재(11)를 구비한다.

Description

열전 발전 장치

본 발명은 열전 발전 장치에 관한 것이다.

종래, 제벡 효과를 이용한 열전 발전 모듈을 2매의 온도가 다른 금속제의 판에 끼워넣은 열전 발전 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 열전 발전 장치는 열처리로에서 사용이 완료된 가스를 배기함에 있어서, 이 가스를 연료로 해서 가스 버너로 연소시키고, 그 화염에 의해 금속제의 수열판을 가열하고, 냉각판을 냉각수로 냉각하고 있다. 열전 발전 모듈은 수열판 및 냉각판의 온도차로부터 제벡 효과에 의해 전력을 발생시켜서 전기로 변환하고 있다.

또한 특허문헌 2에 기재된 열발전 장치에서는 탕비기의 화염의 열을 가열 플레이트에 흡수하는 흡열수단으로서 가열 플레이트의 가열면 위에 핀이 설치된 기술이 개시되어 있다.

일본 특허공개 2013-80883호 공보 일본 특허공개 평 11-55975호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 수열판에 닿는 화염이 불균일하기 때문에, 수열판 전체의 온도를 균일하게 상승시킬 수 없어 열전 발전 모듈에 의해 효율적으로 발전하는 것을 저해한다고 하는 과제가 있다.

또한 특허문헌 2에 기재된 기술에 의하면, 흡열수단에 의해 흡열효과를 향상시키는 것은 가능하지만, 열처리로 등으로부터 분출하는 화염은 불규칙하며, 핀을 설치하는 것만으로는 수열판으로 확실하게 열을 흡수하는 것이 곤란하다고 하는 과제가 있다.

본 발명의 목적은 가열원이 불규칙, 불균일한 화염이어도 효율적으로 또한 균일하게 열을 흡수할 수 있는 열전 발전 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 열전 발전 장치는,

화염 및 고온의 연소가스를 받는 수열면을 갖는 수열판과,

상기 수열면과는 반대측의 면에 배치되는 열전 발전 모듈과,

상기 열전 발전 모듈의 상기 수열판이 배치되는 면과는 반대측의 면에 배치되는 냉각판과,

상기 수열면을 덮도록 설치되고, 화염 및 고온의 연소가스를 도입하는 열 도입구, 상기 열 도입구로부터 도입되고, 온도가 저하된 연소가스를 배출하는 열 배출구를 갖는 커버부재와,

상기 수열면 위에 설치되고, 상기 열 도입구에 따른 위치에 배치되고, 상기 열 도입구로부터 도입된 연소가스를 상기 수열면을 따라 확산하는 확산부재와,

상기 확산부재를 둘러싸도록 상기 수열면 위에 설치되고, 상기 확산부재에 의해 확산된 고온의 연소가스의 열을 흡수하는 흡열부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 커버부재가 열 도입구를 구비하고 있는 것에 의해, 열처리로 등으로부터 분출된 화염 및 고온의 연소가스를 효율적으로 수열판에 도입할 수 있다. 그리고, 커버부재가 열 배출구를 구비하고 있는 것에 의해, 수열판으로 열을 흡수한 후, 온도가 저하된 연소가스를 열 배출구로부터 외부로 배출하고, 새로운 화염 및 고온의 연소가스를 열 도입구로부터 수열판에 도입할 수 있다.

또한 확산부재를 구비하고 있는 것에 의해, 열 도입구로부터 도입된 열기를 수열면을 따라 확산할 수 있으므로, 수열판으로 균일하게 열을 흡수할 수 있다. 그리고, 흡열부재가 확산부재를 둘러싸도록 배치됨으로써, 확산부재에 의해 확산된 연소가스의 열 에너지를 흡열부재에 의해, 효율적으로 수열판에 전달할 수 있다.

따라서, 화염이 불규칙, 불균일하게 분출되어도 수열판을 균일하고 또한 효율적으로 가열할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제１실시형태에 따른 열전 발전 장치를 적용한 열처리로의 구조를 나타내는 모식도.
도 2는 상기 실시형태에 있어서의 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 상부 사시도.
도 3은 상기 실시형태에 있어서의 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 하부 사시도.
도 4는 상기 실시형태에 있어서의 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 상기 실시형태에 있어서의 열전 발전 장치를 구성하는 열전 발전 모듈의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 상기 실시형태에 있어서의 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 저면도.
도 7은 본 발명의 제2실시형태의 열전 발전 장치를 구성하는 수열판의 구조를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 제3실시형태의 열전 발전 장치를 구성하는 수열판의 구조를 나타내는 사시도.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

[1]열전 발전 장치(1)가 적용되는 열처리로(100)

도 1에는 본 실시형태에 따른 열전 발전 장치(1)를 적용한 가스 침탄로 등의 열처리로(100)가 나타내어져 있다. 열처리로(100)에서 사용 완료의 가스를 배기함에 있어서, 배기구(101)로부터 배출되는 가스를 연료로 해서 파일럿 버너(103)로 착화, 연소시키고, 배기 덕트(102)를 통해서 배기하고 있다.

배기 덕트(102)의 하방에는 착화용의 파일럿 버너(103)가 설치되고, 배기구(101)의 화염이 닿는 위치에 열전 발전 장치(1)가 배치되어 있다. 열전 발전 장치(1)는 배기구(101)로부터의 화염에 의해 그을려짐으로써 가스 연소시의 열 에너지를 전기로 변환하고 있다. 또, 열전 발전 장치(1)는 고온의 화염에 의해 그을려지는 부위에 설치되면 좋고, 열처리로(100)에 적용되는 경우에 한정되지 않는다.

[2]열전 발전 장치(1)의 구조

도 2∼도 4에는 열전 발전 장치(1)의 구조가 나타내어져 있다. 도 2는 상부로부터 본 사시도이며, 도 3은 하부로부터 본 사시도이며, 도 4는 단면도이다.

열전 발전 장치(1)는 열전 발전 장치 본체(2), 상측 커버부재(3), 및 하측 커버부재(4)를 구비한다. 열전 발전 장치(1)는 상측 커버부재(3)에 의해 열전 발전 장치 본체(2)의 상부에 배기구(101)의 화염과 연소가스가 도달하는 것을 방지하고, 하측 커버부재(4)에 의해 배기구(101)의 화염 및 고온의 연소가스를 열전 발전 장치 본체(2)에 안내하고 있다.

[2-1]열전 발전 장치 본체(2)의 구조

열전 발전 장치 본체(2)는 냉각판(5), 수열판(6), 및 열전 발전 모듈(7)을 구비한다.

냉각판(5)은 열전 발전 모듈(7)을 냉각하는 냉각 수단이며, 예를 들면 알루미늄제의 직사각형 후판 판형상체로 구성된다.

냉각판(5)의 내부에는 도 4에 나타내듯이, 내부에 냉각수가 유통하는 냉각 회로(5A)가 형성되고, 냉각수(5A) 내부에 냉각수가 유통하면, 냉각판(5)은 전체가 20℃∼40℃ 정도로 냉각 유지된다. 냉각 회로(5A)에는 냉각수의 공급 관로(5B), 및 복귀 관로(5C)가 접속되고, 공급 관로(5B)로부터 냉각수가 공급되고, 냉각 회로(5A)에서 냉각판(5)의 냉각을 행한 후, 복귀 관로(5C)로부터 배출된다.

수열판(6)은 도 4에 나타내듯이, 배기구(101)의 화염의 열 에너지를 흡수하는 수열면(6A)를 갖고, 열전 발전 모듈(7)을 가열하는 가열 수단이며, 예를 들면, 알루미늄제의 직사각형 후판 판상체로 구성된다.

수열판(6)에는 수열면(6A)과는 반대측의 면에 복수의 암나사 구멍(6B)이 형성되어 있다. 또한 수열판(6)의 내부에는 히트 파이프(6C)가 2개소 설치되고, 수열면(6A)에는 복수의 암나사 구멍(6D)이 형성되어 있다.

히트 파이프(6C)는 수열면(6A)에서 받은 열을 수열판(6) 내에서 균열화하는 균열화 부재로서 기능한다. 구체적으로는 히트 파이프(6C)는 내벽에 모세관구조를 형성한 금속 파이프의 내부를 부압으로 하고, 작동액으로서 소량의 물을 봉입한 것이다. 증발 잠열에 의해 열 에너지를 흡수하면, 작동액이 증발해서 저온부로 이동하고, 관벽에 접촉해서 응축 잠열에 의한 열의 방출이 행해지고, 이것을 반복함으로써, 열 에너지를 효율적으로 이동시킨다.

열전 발전 모듈(7)은 도 5에 나타내듯이, 기판(71), 전극(72), 및 열전소자(7P,7N)를 구비한다.

기판(71)은 세라믹이나 폴리이미드제의 필름 등으로 구성되고, 고온측 및 저온측에 1쌍 갖고, 서로 대향 배치되어 있다.

전극(72)은 각각의 기판(71)의 대향면에 형성되고, 구리 등의 금속재료로 구성된다.

열전소자(7P,7N)는 대향하는 전극(72) 사이에 개재되고, P형의 열전소자(7P) 및 N형의 열전소자(7N)가 교대로 배열된다.

P형의 열전소자(7P) 및 N형의 열전소자(7N)의 끝면은 전극(72)에 땜납 접합되고, 열전 발전 모듈(7)은 P형의 열전소자(7P) 및 N형의 열전소자(7N)가 교대로 직렬로 접속된 회로를 형성한다.

수열판(6) 및 열전 발전 모듈(7)의 기판(71) 사이에는 카본 시트(73)가 개재된다. 냉각판(5) 및 기판(71) 사이에도 카본 시트(73)가 개재된다. 카본 시트(73)는 수열판(6)으로부터 전열된 열을 기판(71)에 전열함과 아울러, 상측의 기판(71)의 열을 냉각판(5)에 전도하는 전열층으로서 기능한다.

이러한 구성의 냉각판(5), 수열판(6), 열전 발전 모듈(7), 및 카본 시트(73)는 5개의 제1체결부재(8) 및 8개의 제2체결부재(9)에 의해 일체화되어 있다.

제1체결부재(8)는 도 4에 나타내듯이, 볼트(8A), 수용부재(8B) 및 코일 스프링(8C)을 구비한다. 볼트(8A)는 냉각판(5), 열전 발전 모듈(7) 및 카본 시트(73)를 관통해서 수열판(6)의 암나사 구멍(6B)에 나사 결합된다.

수용부재(8B)는 볼트(8A)에 삽입통과되는 금속제의 통형상체로서 구성되고, 일단에 플랜지가 형성되어 있다.

코일 스프링(8C)은 수용부재(8B)의 외주부분에 삽입되고, 볼트(8A)가 수열판(6)의 암나사 구멍(6B)에 나사 결합했을 때에, 수용부재(8B)의 플랜지에 의해 삽입 방향으로 압축되고, 냉각판(5)을 수열판(6)측으로 바이어싱한다.

제2체결부재(9)는 수열판(6) 및 냉각판(5)을 외주 단부에서 체결하는 부재이며, 제1체결부재(8)와 대략 동일한 구성으로 되고, 볼트(9A), 수용부재(9B), 및 코일 스프링(9C)을 구비한다.

[2-2]상측 커버부재(3), 하측 커버부재(4)의 구조

상측 커버부재(3)는 후술하는 하측 커버부재(4)의 열 배출구(4B)로부터 배출된 화염과 연소가스가 냉각판(5)의 상면에 배치된 부품에 도달하는 것을 방지하기 위해서 설치되고, 냉각판(5)을 덮는 금속제의 상자형상체로 구성된다. 상측 커버부재(3)의 측면에는 냉각수의 공급 관로(5B) 및 복귀 관로(5C)를 통과하기 위한 개구(3A)가 형성되어 있다.

하측 커버부재(4)는 배기구(101)로부터 분출되는 화염 및 고온의 연소가스를 수열판(6)의 수열면(6A)에 안내하기 위해 설치되고, 수열판(6)의 수열면(6A)을 덮는 금속제의 상자형상체로 구성된다. 하측 커버부재(4)의 상자형상체의 저면에는 원형상의 열 도입구(4A)가 1개 형성되고, 하측 커버부재(4)의 상자형상체의 측면에는 직사각형상의 열 배출구(4B)가 복수 형성되어 있다.

열 도입구(4A)는 수열판(6)의 대략 중앙에 배기구(101)의 화염 및 고온의 연소가스를 안내하기 위해서 형성되고, 수열판(6)의 대략 중앙에 따른 위치에 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 열 도입구(4A)는 배기구(101)의 화염의 형상에 따른 원형상의 구멍으로서 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 직사각형상의 구멍이어도 좋고, 1개 뿐만 아니라, 복수 형성되어 있어도 좋다.

열 배출구(4B)는 열 도입구(4A)로부터 도입된 화염 및 고온의 연소가스가 수열판(6)을 가열한 후, 온도가 저하된 연소가스를 외부로 배출하기 위해서 형성되어 있다. 열 배출구(4B)는 하측 커버부재(4)의 네둘레의 측면의 각각에 복수 형성되고, 하측 커버부재(4)의 측면에 세로로 긴 직사각형 구멍으로서 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 세로로 긴 직사각형 구멍으로서 열 배출구(4B)를 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 가로로 긴 직사각형 구멍을 복수 형성해도 좋고, 또한 타원 구멍으로 형성해도 좋다.

열 도입구(4A)의 개구 면적은 복수의 열 배출구(4B)의 총개구 면적보다 크게 설정되어 있다. 이렇게 열 도입구(4A)의 개구 면적을 크게 함으로써, 열 도입구(4A)로부터 화염과 고온의 연소가스를 도입하면, 하측 커버부재(4)의 내부의 기압은 하측 커버부재(4)의 외기압보다 높게 유지되어 하측 커버부재(4)의 내부에는 저온의 외기가 침입하지 않는다. 또한 하측 커버부재(4)가 외기와의 사이의 벽을 형성함으로써, 고온의 연소가스를 하측 커버부재(4)의 내부에 머물게 하는 효과가 있어 고온상태를 장시간 유지할 수 있다.

[2-3]확산부재(10) 및 흡열부재(11)의 구조

상술한 수열판(6)의 수열면(6A)에는 도 3 및 도 4에 나타내듯이, 확산부재(10) 및 흡열부재(11)가 설치되어 있다.

확산부재(10)는 하측 커버부재(4)의 열 도입구(4A)로부터 도입된 화염 및 고온의 연소가스의 열 에너지를 흡수함과 아울러, 연소가스를 수열판(6)의 외주로 확산하는 부재이며, 하측 커버부재(4)의 열 도입구(4A)의 위치에 따른 수열판(6)의 수열면(6A) 위에 설치된다. 본 실시형태에서는 열 도입구(4A)가 수열면(6A)의 대략 중앙에 배치되어 있기 때문에, 확산부재(10)는 수열면(6A)의 대략 중앙에 배치된다.

확산부재(10)는 도 4 및 도 6에 나타내듯이, 베이스(10A) 및 확산부(10B)를 구비한다.

베이스(10A)는 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 직사각형상의 금속판으로 구성되고, 수열판(6)의 수열면(6A)에 열전도성 접착제를 통해 밀착되어 있다. 베이스(10A)는 수열면(6A)에 형성된 암나사 구멍(6D)에 볼트를 나사 결합함으로써 수열면(6A) 위에 고정되어 있다.

확산부(10B)는 베이스(10A)의 면외 방향으로 기립하는 복수의 금속제의 기둥형상체로 구성되고, 베이스(10A)와 일체로 형성된다. 확산부(10B)는 열 도입구(4A)로부터 도입된 연소가스를 수열판(6)의 외주로 확산함과 아울러, 자신도 화염으로 뜨거워짐과 동시에, 연소가스의 열 에너지를 흡수하는 흡열부재로서도 기능한다.

흡열부재(11)는 도 4 및 도 6에 나타내듯이, 확산부재(10)를 둘러싸도록 수열면(6A) 위에 설치된다. 본 실시형태에서는 확산부재(10)의 둘레에 8개의 흡열부재(11)가 설치되어 있다.

흡열부재(11)는 확산부재(10)에 의해 확산된 연소가스의 열 에너지를 흡수하는 부재이며, 베이스(11A) 및 흡열부(11B)를 구비한다.

베이스(11A)는 확산부재(10)와 마찬가지로, 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 직사각형상의 금속판으로 구성되고, 수열판(6)의 수열면(6A)에 열전도성 접착제를 통해 밀착되어 있다. 베이스(11A)는 수열면(6A)에 형성된 암나사 구멍(6D)에 볼트를 나사 결합함으로써, 수열면(6A) 위에 고정되어 있다.

흡열부(11B)는 베이스(11A)의 면외 방향으로 기립하는 복수의 금속제의 기둥형상체로 구성되고, 베이스(11A)와 일체로 형성된다. 또, 본 실시형태에서는 흡열부(11B)의 높이는 확산부재(10)의 확산부(10B)보다 낮은 높이로 설정되어 있지만, 같은 높이, 또는 높게 설정해도 좋다. 흡열부(11B)는 확산부재(10)의 확산부(10B)에 의해 확산된 고온의 연소가스에 의해 가열되어서 연소가스의 열 에너지를 흡수한다.

[3]실시형태의 작용 및 효과

이러한 구조의 열전 발전 장치(1)에서는 배기구(101)로부터 화염이 분출되면, 하측 커버부재(4)의 열 도입구(4A)에 화염 및 고온의 연소가스가 도입된다. 도입된 화염 및 고온의 연소가스는 확산부재(10)의 확산부(10B)를 가열함과 아울러, 도 6의 화살표로 나타내듯이, 수열면(6A)을 따라 수열판(6)의 외주 방향으로 확산된다.

확산된 화염 및 고온의 연소가스는 흡열부재(11)의 흡열부(11B)를 가열하고, 온도가 저하된 연소가스가 열 배출구(4B)로부터 외부로 배출된다.

가열된 확산부(10B) 및 흡열부(11B)의 열은 베이스(10A,11A)에 전달되고, 열전도성 접착제를 통해 수열면(6A)에 전달된다.

수열면(6A)에 전달된 열은 히트 파이프(6C)에 의해 수열판(6)의 전체로 확산되어 수열판(6)이 균열화된다.

균열화된 수열판(6)과 냉각판(5)의 온도차에 의해, 열전 발전 모듈(7)이 발전한다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 하측 커버부재(4)가 열 도입구(4A)를 구비하고 있는 것에 의해, 열처리로(100)의 배기구(101)로부터 분출하는 화염 및 고온의 연소가스를 효율적으로 수열판(6)에 도입할 수 있다. 그리고, 하측 커버부재(4)가 복수의 열 배출구(4B)를 구비하고 있는 것에 의해, 수열판(6)을 가열한 후의 온도가 저하된 연소가스를 열 배출구(4B)로부터 외부로 배출하고, 새로운 화염 및 고온의 연소가스를 열 도입구(4A)로부터 수열판(6)에 도입할 수 있다.

확산부재(10)를 구비하고 있는 것에 의해, 열 도입구(4A)로부터 도입된 열 에너지를 수열면(6A)을 따라 확산할 수 있다. 그리고, 흡열부재(11)가 확산부재(10)를 둘러싸도록 배치됨으로써, 확산부재(10)에 의해 확산된 열을 흡열부재(11)에 의해 효율적으로 수열판(6)에 전달할 수 있다.

따라서, 열처리로(100)의 배기구(101)의 화염이 불규칙, 불균일하게 분출되어도, 수열판(6)을 균일 또한 효율적으로 가열할 수 있다.

확산부재(10)가 흡열 기능을 구비하고 있는 것에 의해, 흡열부재(11)에 의한 열 에너지의 흡수 뿐만 아니라, 확산부재(10) 자신도 열 에너지를 흡수하므로, 수열판(6)을 한층 균일하게 가열할 수 있다.

수열판(6)이 히트 파이프(6C)를 구비하고 있는 것에 의해, 수열판(6)의 일부에 전달된 열을 전체로 확산할 수 있으므로, 수열판(6)을 한층 균일하게 가열할 수 있다.

[4]제2실시형태

다음에 본 발명의 제2실시형태에 대해서 설명한다. 또, 이하의 설명에서는 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

상술한 제1실시형태에서는 수열판(6)의 수열면(6A) 위에 확산부재(10) 및 흡열부재(11)를 암나사 구멍(6D)에 볼트 등을 이용하여 나사 고정하고 있었다.

이것에 대해서 본 실시형태에서는 도 7에 나타내듯이, 수열판(12) 위에 판상의 복수의 리브로 이루어지는 확산부재(12A), 흡열부재(12B)를 일체로 형성하고 있는 점이 상위하다.

확산부재(12A)는 수열판(12)의 대략 중앙을 중심으로 하는 원을 따라 배열되는 복수의 리브로 구성되어 있다. 각 리브는 수열판(12)과 동일한 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 금속 판상체로 구성되어 있다.

흡열부재(12B)는 수열판(12)의 직사각형의 외주연을 따라 배열되는 복수의 리브로 구성되어 있다. 각 리브는 수열판(12)과 동일한 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 금속 판상체로 구성된다.

수열판(12)의 내부에는 제１실시형태와 마찬가지로 히트 파이프(6C)가 2개소 설치되어 있다.

이러한 수열판(12), 확산부재(12A), 및 흡열부재(12B)는 주형 등에 의한 주조에 의해 제조된다.

본 실시형태에서는 확산부재(12A)의 위치에 열 도입구(4A)에 화염 및 고온의 연소가스가 도입되고, 확산부재(12A)를 구성하는 리브를 따라 열 에너지는 외주방향으로 확산됨과 아울러 확산부재(12A)도 가열된다.

확산된 고온의 연소가스는 흡열부재(12B)에 열이 흡수되고, 열이 흡수된 후의 연소가스는 열 배출구(4B)로부터 외부로 배출된다.

이러한 본 실시형태에 의해서도 상술한 제１실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘할 수 있다.

[5]제3실시형태

다음에 본 발명의 제3실시형태에 대해서 설명한다.

상술한 제2실시형태에서는 확산부재(12A) 및 흡열부재(12B)는 수열판(12)과 일체로 형성되는 복수의 리브로 구성되어 있었다.

이것에 대해서 본 실시형태에서는 도 8에 나타내듯이, 확산부재(13A) 및 흡열부재(13B)는 수열판(13)에 일체로 형성된 복수의 기둥형상체로 구성되어 있는 점이 상위하다.

확산부재(13A)는 수열판(13)의 대략 중앙의 열 도입구(4A)에 따른 위치에 설치되고, 수열판(13)으로부터 기립하는 복수의 기둥형상체로 구성된다. 각 기둥형상체는 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 금속재료로 구성된다.

흡열부재(13B)는 확산부재(13A)를 둘러싸도록 설치되고, 수열판(13)으로부터 기립하는 복수의 기둥형상체로 구성된다. 흡열부재(13B)의 각 기둥형상체의 높이는 제１실시형태와는 달리, 확산부재(13A)를 구성하는 기둥형상체의 높이보다 크게 설정되어 있다.

이것에 의해, 제１실시형태에서 서술한 효과에 추가해서 흡열부재(13B)의 표면적이 커지므로, 흡열부재(13B)에 의한 열 에너지의 흡수 효과를 향상시킬 수 있고, 수열판(13)을 한층 균일하게 가열할 수 있다.

[6]실시형태의 변형

또, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 열전 발전 장치(1)는 열처리로(100)에 적용되어 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 화염을 분출하는 열원이면, 다른 열원에 열전 발전 장치(1)를 적용해도 좋다.

상기 실시형태에서는 수열판(6,12,13)의 수열면으로부터 기립하는 확산부재(10,12A,13A) 및 흡열부재(11,12B,13B)로 하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 수열판(6,12,13)의 수열면에 홈을 확산부재 및 흡열부재로서 형성하고, 열 도입구(4A)로부터 도입된 열을 외주로 확산, 흡수시켜도 좋다.

그 외, 본 발명의 구체적인 구조 및 형상 등은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 해도 좋다.

1…열전 발전 장치, 2…열전 발전 장치 본체, 3…상측 커버부재, 3A…개구, 4…하측 커버부재, 4A…열 도입구, 4B…열 배출구, 5…냉각판, 5A…냉각 회로, 5B…공급 관로, 5C…복귀 관로, 6…수열판, 6A…수열면, 6B…암나사 구멍, 6C…히트파이프, 6D…암나사 구멍, 7…열전 발전 모듈, 7N…열전소자, 7P…열전소자, 8…제1체결부재, 8A…볼트, 8B…수용부재, 8C…코일 스프링, 9…제2체결부재, 9A…볼트, 9B…수용부재, 9C…코일 스프링, 10…확산부재, 10A…베이스, 10B…확산부, 11…흡열부재, 11A…베이스, 11B…흡열부, 12…수열판, 12A…확산부재, 12B…흡열부재, 13…수열판, 13A…확산부재, 13B…흡열부재, 71…기판, 72…전극, 73…카본 시트, 100…열처리로, 101…배기구, 102…배기 덕트, 103…파일럿 버너.

Claims

화염 및 고온의 연소가스를 받는 수열면을 갖는 수열판과,
상기 수열면과는 반대측의 면에 배치되는 열전 발전 모듈과,
상기 열전 발전 모듈의 상기 수열판이 배치되는 면과는 반대측의 면에 배치되는 냉각판과,
상기 수열면을 덮도록 설치되고, 화염 및 고온의 연소가스를 도입하는 열 도입구, 상기 열 도입구로부터 도입되고, 온도가 저하된 연소가스를 배출하는 열 배출구를 갖는 커버부재와,
상기 수열면 위에 설치되고, 상기 열 도입구에 따른 위치에 배치되고, 상기 열 도입구로부터 도입된 연소가스를 상기 수열면을 따라 확산하는 확산부재와,
상기 확산부재를 둘러싸도록 상기 수열면 위에 설치되고, 상기 확산부재에 의해 확산된 고온의 연소가스의 열을 흡수하는 흡열부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열전 발전 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 확산부재는 흡열기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열전 발전 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수열판에는 상기 수열면에서 받은 열을 균열화하는 균열화 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열전 발전 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 도입구의 개구 면적은 상기 열 배출구의 개구 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 열전 발전 장치.