KR20200035662A - Thermoelectric Generator Using Waste Heat - Google Patents

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KR20200035662A
KR20200035662A KR1020180115027A KR20180115027A KR20200035662A KR 20200035662 A KR20200035662 A KR 20200035662A KR 1020180115027 A KR1020180115027 A KR 1020180115027A KR 20180115027 A KR20180115027 A KR 20180115027A KR 20200035662 A KR20200035662 A KR 20200035662A
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Abstract

The present invention relates to a thermoelectric generator using waste heat, and more specifically, to a thermoelectric generator using waste heat, which is provided in a pipe through which the waste heat flows and generates electrical energy by operation of a thermoelectric element through heat energy of the waste heat.

Description

폐열을 이용한 열전발전 장치{Thermoelectric Generator Using Waste Heat}Thermoelectric generator using waste heat

본 발명은 폐열을 이용한 열전발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐열이 유동하는 배관에 구비되어 폐열의 열에너지를 통한 열전소자의 작동을 통해 전기에너지를 발생시키는 폐열을 이용한 열전발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric generator using waste heat, and more particularly, to a thermoelectric generator using waste heat that is provided in a pipe through which waste heat flows and generates electrical energy through operation of a thermoelectric element through the heat energy of waste heat. .

열전발전 장치는 열전소자의 제베크 효과를 이용하여 열에너지로부터 전기에너지를 발생시키는 장치이며, 자동차의 배기관, 보일러의 튜브, 발전소 내부 등의 폐열이 외부로 배출되는 배관 또는 벽면에 설치된다.A thermoelectric power generation device is a device that generates electric energy from thermal energy by using the Seebeck effect of a thermoelectric element, and is installed on a pipe or wall surface through which waste heat, such as a vehicle exhaust pipe, a boiler tube, and a power plant interior, is discharged to the outside.

즉, 배관을 유동하는 폐열로부터 열에너지가 열전소자의 고온부 측으로 전달되고, 냉각부재에 의해 열전소자의 저온부가 냉각되면서, 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차이에 의해 전기에너지를 발생시키게 된다.That is, heat energy is transferred from the waste heat flowing through the piping to the high-temperature portion of the thermoelectric element, and the low-temperature portion of the thermoelectric element is cooled by the cooling member, thereby generating electrical energy by a temperature difference between the high-temperature portion and the low-temperature portion of the thermoelectric element.

상술된 종래의 열전발전 장치는 배관의 외측에 둘러 설치되는 열전달부재, 열전달부재 외면에 고온부가 설치되는 열전소자 및 열전소자의 저온부에 설치되는 냉각부재를 포함하는 열전발전모듈로 이루어질 수 있다.The above-described conventional thermoelectric power generation device may be formed of a thermoelectric power generation module including a heat transfer member installed around the outside of a pipe, a thermoelectric element having a high temperature portion installed on an outer surface of the heat transfer element, and a cooling member installed at a low temperature portion of the thermoelectric element.

이때, 종래의 열전발전모듈은 원통형으로 이루어져, 기존에 사용되고 있는 배관에 설치하기가 어려운 문제점이 있다.At this time, the conventional thermoelectric power module is made of a cylindrical, there is a problem that it is difficult to install on the existing pipe.

특히, 기존에 설치된 배관에 열전발전모듈을 구비하기 위해서는 배관의 일부를 절단한 상태에서 설치가 가능하므로, 설치가 복잡하고 어려울 뿐만 아니라, 설치된 후에도 유지보수가 수월하지 않은 문제점이 있다.Particularly, in order to provide the thermoelectric power generation module in the existing piping, it is possible to install it in a state in which a part of the piping is cut, so that the installation is complicated and difficult, and there is a problem that maintenance is not easy even after installation.

이를 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-1860600호(2018.05.16.)에는 분리가 용이하여 설치 및 유지보수가 용이한 열전발전 장치가 개시되었다.In order to solve this, Korean Patent Registration No. 10-1860600 (2018.05.16.) Discloses a thermoelectric generator that is easy to separate and easy to install and maintain.

그러나 상술된 구성은 열전달부재가 원주 방향으로 이격되어 다수 배치됨과 함께, 이에 대응하여 냉각부재 또한 원주 방향으로 이격되어 다수 배치된다.However, in the above-described configuration, a plurality of heat transfer members are spaced apart in the circumferential direction, and a plurality of cooling members are spaced apart in the circumferential direction.

이는 열전달부재와 냉각부재 간의 거리가 가까워, 서로 간 열 교환이 이루어질 수 있으며, 이는 열전달부재와 냉각부재 간의 온도 차이가 감소함으로써, 열전소자로 하여금 높은 발전 효율을 기대하기 어려운 문제점이 있다.This is because the distance between the heat transfer member and the cooling member is close, and heat exchange between each other can be achieved. This is because the temperature difference between the heat transfer member and the cooling member decreases, thereby making it difficult for the thermoelectric element to expect high power generation efficiency.

대한민국 등록특허공보 제10-1860600호(2018.05.16.)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1860600 (2018.05.16.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐열이 유동하는 배관에 구비되어 폐열의 열에너지를 통한 열전소자의 작동을 통해 전기에너지를 발생시키는 열전발전 장치에 있어서, 폐열을 열전소자로 전달하는 열전달블록과, 열전소자 및 열전소자를 냉각하는 냉각블록을 서로 간 어느 한 방향으로 대칭되도록 형성함으로써, 열전달블록과 냉각블록간의 측면 방향으로의 열 교환을 방지하여, 열전소자로 하여금 온도차를 극대화할 수 있는 폐열을 이용한 열전발전 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the problems as described above, the object of the present invention is provided in a pipe through which waste heat flows in a thermoelectric power generation device that generates electrical energy through operation of a thermoelectric element through heat energy of waste heat. , By forming the heat transfer block for transferring the waste heat to the heat transfer element, and the cooling block for cooling the thermoelectric element and the thermoelectric element to be symmetrical in one direction to each other, to prevent heat exchange in the lateral direction between the heat transfer block and the cooling block, It is to provide a thermoelectric device using a waste heat that can maximize the temperature difference for the thermoelectric element.

또한, 본 발명의 목적은 배관, 열전달블록, 열전소자 및 냉각블록을 내부 방향으로 힘을 가하여 고정시킬 수 있는 결합블록을 포함함으로써, 접촉면에서의 열저항을 최소화할 수 있는 폐열을 이용한 열전발전 장치를 제공하는 것이다.In addition, the object of the present invention is to include a coupling block that can be fixed by applying a force in the inner direction to the piping, heat transfer block, thermoelectric element and cooling block, thermoelectric power generation device using waste heat to minimize the thermal resistance on the contact surface Is to provide

본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 폐열이 유동하는 배관의 외면에 선택되는 일 방향으로 대칭되도록 구비되는 열원블록과, 상기 열원블록의 외면에 구비되어 상기 열원블록으로부터 열에너지를 전달받는 고온부를 포함하는 열전소자와, 상기 열전소자의 외면에 구비되어 상기 열전소자의 저온부를 냉각하는 냉각블록 및, 상기 냉각블록의 외면에 구비되되, 결합수단에 의해 서로 결합되는 결합블록을 포함하는 열전발전블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to the present invention includes a heat source block provided to be symmetric in one direction selected on an outer surface of a pipe through which waste heat flows, and a high temperature unit provided on the outer surface of the heat source block to receive heat energy from the heat source block A thermoelectric power generation block including a thermoelectric element including a cooling block provided on an outer surface of the thermoelectric element to cool a low temperature portion of the thermoelectric element, and a coupling block provided on an outer surface of the cooling block and coupled to each other by coupling means. It characterized in that it contains a.

또한, 상기 냉각블록은 유입되는 열교환매체를 통한 수랭방식을 통해 냉각되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling block is characterized in that it is cooled through a water cooling method through an inflow heat exchange medium.

또한, 상기 결합블록은 단열재로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the coupling block is characterized in that it is formed of a heat insulating material.

또한, 상기 폐열을 이용한 열전발전 장치는 상기 열전발전블록이 배관의 길이 방향으로 이격되어 적어도 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermoelectric power generation apparatus using the waste heat is characterized in that the thermoelectric power generation block is provided at least two spaced apart in the longitudinal direction of the pipe.

또한, 상기 냉각블록은 공기를 통한 공랭방식을 통해 냉각되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling block is characterized in that it is cooled through an air cooling method through air.

또한, 상기 결합블록은 상기 냉각블록의 외면에 구비되되, 상기 고정수단에 의해 서로 결합되는 결합블록몸체와, 상기 결합블록몸체 외면에 공기와 열 교환되는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the coupling block is provided on the outer surface of the cooling block, it is characterized in that it comprises a coupling block body coupled to each other by the fixing means, and a heat dissipation unit for heat exchange with air on the outer surface of the coupling block body.

또한, 상기 폐열을 이용한 열전발전 장치는 상기 열전발전블록이 배관의 길이 방향으로 이격되어 적어도 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermoelectric power generation apparatus using the waste heat is characterized in that the thermoelectric power generation block is provided at least two spaced apart in the longitudinal direction of the pipe.

또한, 상기 열전발전블록은 상기 배관의 길이 방향으로 유입되는 공기에 상기 결합블록이 중첩되지 않도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermoelectric power generation block is characterized in that it is provided so that the coupling block does not overlap the air flowing in the longitudinal direction of the pipe.

또한, 상기 열전발전블록은 상기 결합블록으로 공기를 공급하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermoelectric power generation block is characterized in that it further comprises a fan for supplying air to the coupling block.

본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 폐열을 열전소자로 전달하는 열전달블록과, 열전소자 및 열전소자를 냉각하는 냉각블록을 서로 간 어느 한 방향으로 대칭되도록 형성함으로써, 열전달블록과 냉각블록간의 측면 방향으로의 열 교환을 방지하여, 열전소자로 하여금 온도차를 극대화할 수 있는 장점이 있다.In the thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to the present invention, a heat transfer block for transferring waste heat to a thermoelectric element, and a cooling block for cooling the thermoelectric element and the thermoelectric element are formed to be symmetrical in one direction between each other, so that the heat transfer block and the cooling block are By preventing heat exchange in the lateral direction, there is an advantage that the thermoelectric element can maximize the temperature difference.

또한, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 배관, 열전달블록, 열전소자 및 냉각블록을 내부 방향으로 힘을 가하여 고정시킬 수 있는 결합블록을 포함함으로써, 접촉면에서의 열저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to the present invention includes a coupling block capable of fixing a pipe, a heat transfer block, a thermoelectric element, and a cooling block by applying force in an inner direction, thereby minimizing heat resistance at a contact surface. There are advantages.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 단면도로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 개념도로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 개념도로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 정면도로 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)를 개념적으로 나타낸 도면1 is a perspective view showing a thermoelectric generator using waste heat according to a first embodiment of the present invention
2 is a sectional view showing a thermoelectric generator using waste heat according to a first embodiment of the present invention
3 is a conceptual diagram showing a thermoelectric generator using waste heat according to a first embodiment of the present invention
4 is a perspective view showing a thermoelectric generator using waste heat according to a second embodiment of the present invention
5 is a conceptual diagram showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a second embodiment of the present invention
6 is a perspective view showing a thermoelectric generator using waste heat according to a third embodiment of the present invention
7 is a front view showing a thermoelectric generator using waste heat according to a third embodiment of the present invention
8 is a view conceptually showing a thermoelectric generator 1000 using waste heat according to a third embodiment of the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a thermoelectric generator using waste heat according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<제1 실시에><To the first implementation>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 단면도로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 개념도로 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to the first embodiment of the present invention in cross-section, 3 is a conceptual diagram showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치는 폐열이 유동하는 배관의 외면에 조립되어 구비되되, 열전소자를 이용하여 배관을 유동하는 폐열을 통해 전기에너지를 발생시키는 열전발전 장치이다.The thermoelectric generator using waste heat according to the first embodiment of the present invention is a thermoelectric generator that is assembled and provided on the outer surface of a pipe through which waste heat flows, and generates electrical energy through waste heat flowing through the pipe using a thermoelectric element. .

이때, 폐열을 유동하는 배관은 자동차의 배기가스가 배출되는 배관인 것이 바람직하나, 그 외 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치가 구비될 수 있을 뿐만 아니라, 전기에너지를 발생시키기 위한 폐열이 유동하는 배관이라면 발전소 등 다양한 배관에 적용 가능함은 물론이다.At this time, it is preferable that the pipe that flows the waste heat is a pipe through which the exhaust gas of the vehicle is discharged. In addition, a thermoelectric generator using waste heat according to the first embodiment of the present invention can be provided as well as generate electric energy. Of course, if the pipe for the waste heat to flow, it can be applied to various pipes such as power plants.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 열전소자의 온도 차이를 통해 전기에너지를 발생시키는 열전발전블록(100)을 포함한다.1 and 2, the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the first embodiment of the present invention includes a thermoelectric power generation block 100 that generates electric energy through a temperature difference between thermoelectric elements.

열전발전블록(100)은 크게 열원블록(110), 열전소자(120), 냉각블록(130) 및 결합블록(140)을 포함하여 이루어진다.The thermoelectric power generation block 100 is largely composed of a heat source block 110, a thermoelectric element 120, a cooling block 130 and a coupling block 140.

열전블록(110)은 폐열이 유동하는 배관(1)의 외면에 구비되는 구성으로, 폐열로부터 열에너지를 전달받아 온도가 상승되며, 이를 통해 배관(1)을 유동하는 폐열의 열에너지를 열전소자(120)로 전달한다.The thermoelectric block 110 is provided on the outer surface of the pipe 1 through which the waste heat flows, the temperature is increased by receiving heat energy from the waste heat, and through this, the heat energy of the waste heat flowing through the pipe 1 is transferred to the thermoelectric element 120 ).

열전소자(120)는 열원블록(110)의 외면에 구비되어 접촉됨으로써, 열원블록(110)을 통해 폐열의 열에너지를 전달받으며, 열원블록(110)에 비해 온도가 낮은 냉각블록(130)은 열전소자(120)의 외면에 구비되어 접촉됨으로써, 열전소자(120)의 선택되는 부분을 냉각하게 된다.The thermoelectric element 120 is provided on the outer surface of the heat source block 110 to be contacted, thereby receiving heat energy of waste heat through the heat source block 110, and the cooling block 130 having a lower temperature than the heat source block 110 has thermoelectricity. It is provided on the outer surface of the element 120 to be contacted, thereby cooling the selected portion of the thermoelectric element 120.

즉, 열전소자(120)는 고온부와 저온부를 포함하며, 열원블록(110)을 통해 폐열의 열에너지는 열전소자(120)의 고온부 측으로 전달되고, 열전소자(120)의 저온부 측은 냉각블록(130)에 의해 인위적으로 냉각됨으로써, 열전소자(120)를 이루는 고온부와 저온부 간의 온도 차이에 의해 전기에너지를 발생시킨다.That is, the thermoelectric element 120 includes a high temperature portion and a low temperature portion, and the heat energy of the waste heat is transferred to the high temperature portion of the thermoelectric element 120 through the heat source block 110, and the low temperature portion of the thermoelectric element 120 is a cooling block 130 By being artificially cooled by, electric energy is generated by a temperature difference between a high temperature portion and a low temperature portion constituting the thermoelectric element 120.

이때, 열원블록(110)은 배관(1)의 외면에 구비되되, 배관(1)의 직경 방향으로의 선택되는 어느 한 방향으로 대칭되어 구비되며, 열원블록(110)의 외면에 구비되는 열전소자(120) 및 냉각블록(130) 또한 서로 대칭되어 구비된다.At this time, the heat source block 110 is provided on the outer surface of the pipe 1, is provided symmetrically in any one direction selected in the radial direction of the pipe 1, the thermoelectric element provided on the outer surface of the heat source block 110 The 120 and the cooling block 130 are also provided symmetrically to each other.

즉, 열전발전블록(100)은 배관(1)을 중심으로 열원블록(110), 열전소자(120) 및 냉각블록(130)이 서로 대칭되도록 형성됨으로써, 서로 간의 열 교환을 방지할 수 있다.That is, the thermoelectric power generation block 100 is formed so that the heat source block 110, the thermoelectric element 120, and the cooling block 130 are symmetrical with respect to the piping 1, thereby preventing heat exchange between each other.

다시 말해, 종래의 열전발전 장치의 경우, 원주방향으로 이격되어 배열되는 구성을 가지는데, 이는 고온영역(본 발명의 열원블록(110))과 저온영역(본 발명의 냉각블록(130))간의 거리가 짧아 서로 간섭될 우려가 있으며, 이는 고온영역과 저온영역간의 열 교환이 이루어져 열전소자로 하여금 발전 효율성이 감소시키는 원인이 될 수 있다.In other words, in the case of the conventional thermoelectric generator, it has a configuration arranged spaced apart in the circumferential direction, which is between the high temperature region (heat source block 110 of the present invention) and the low temperature region (cooling block 130 of the present invention). There is a possibility of interference with each other due to the short distance, which may cause heat exchange between the high temperature region and the low temperature region, thereby causing the thermoelectric element to decrease power generation efficiency.

이에 반해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)의 열전발전블록(100)은 열원블록(110), 열전소자(120) 및 냉각블록(130)이 한 방향으로 서로 대칭되어 형성됨으로써, 측면 방향으로의 열원블록(110)과 냉각블록(130) 간의 열 교환을 방지할 수 있으며, 이는 열원블록(110)과 냉각블록(130) 간의 온도 차이에 의해 열전소자(120)로 하여금 높은 발전 효율을 기대할 수 있다.On the other hand, the thermoelectric power generation block 100 of the thermoelectric power generation device 1000 using waste heat according to the first embodiment of the present invention includes a heat source block 110, a thermoelectric element 120 and a cooling block 130 in one direction. By being formed symmetrically to each other, it is possible to prevent heat exchange between the heat source block 110 and the cooling block 130 in the lateral direction, which is a thermoelectric element due to the temperature difference between the heat source block 110 and the cooling block 130 ( 120), it is possible to expect high power generation efficiency.

결합블록(140)은 냉각블록(130)의 외면에 구비되며, 결합수단(141)에 의해 서로 결합되도록 형성된다.The coupling block 140 is provided on the outer surface of the cooling block 130 and is formed to be coupled to each other by the coupling means 141.

즉, 결합블록(140)은 대칭으로 구비되는 냉각블록(130)의 외면에 구비되어 결합수단(141)에 의해 서로 결합됨으로써, 내측(배관 방향)으로 힘을 가할 수 있어, 배관(1), 열원블록(110), 열전소자(120), 냉각블록(130)간 밀착력을 증대시켜 빈 공간을 최소화함으로써, 열저항을 감소시킬 수 있다.That is, the coupling block 140 is provided on the outer surface of the cooling block 130 which is provided symmetrically and coupled to each other by the coupling means 141, so that a force can be applied inside (the piping direction), the piping 1, By increasing the adhesion between the heat source block 110, the thermoelectric element 120, and the cooling block 130 to minimize the empty space, heat resistance can be reduced.

다시 말해, 열전발전블록(100)은 결합블록(140)이 결합수단(141)에 의해 서로 체결되어 빈 공간을 최소화함으로써, 빈 공간의 공기에 의해 열전도를 방해하는 열저항을 감소시켜, 열전소자(120)로 하여금 효율적인 발전이 가능하도록 할 수 있다.In other words, the thermoelectric power generation block 100 reduces the thermal resistance that hinders heat conduction by the air in the empty space by minimizing the empty space by the coupling blocks 140 being fastened to each other by the coupling means 141, thereby It is possible to enable 120 to enable efficient development.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 단면도로 나타낸 또 다른 도면이다.3 is another view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a first embodiment of the present invention in a sectional view.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 열전발전블록(100)이 배관(1)의 길이 방향을 따라 적어도 둘 이상 이격되어 구비될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the first embodiment of the present invention, the thermoelectric power generation block 100 may be provided at least two spaced apart along the longitudinal direction of the pipe 1. .

즉, 열전발전블록(100)은 다양한 배관(1)에 적용 가능하도록 선택되는 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하며, 선택되는 길이에 따른 전기에너지의 발생 감소는 배관(1)의 길이 방향을 따라 다수 구비함으로써, 이를 해결할 수 있다.That is, the thermoelectric power generation block 100 is preferably formed to have a length selected to be applicable to various pipes 1, and the reduction in generation of electric energy according to the selected length along the length direction of the pipe 1 By providing a large number, this can be solved.

다시 말해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 선택되는 길이와 다수 구비될 수 있는 구성을 가짐으로써, 차량의 배관(1) 뿐만 아니라, 폐열을 이용한 열전발전을 수행하기 위한 다양한 배관에 적용 가능한 장점이 있다.In other words, the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the first embodiment of the present invention has a selected length and a configuration that can be provided in multiple numbers, as well as piping 1 of a vehicle, as well as thermoelectric power generation using waste heat. There is an advantage that can be applied to various piping to perform.

<제2 실시예><Second Example>

도 4 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 단면도로 나타낸 도면이다.4 is a perspective view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a second embodiment of the present invention in a sectional view.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치의 열전발전블록(100)을 구성하는 냉각블록(130)은 수랭 방식에 의해 냉각됨으로써, 열전소자(120)로 하여금 효율적인 전기에너지를 발생시키도록 할 수 있다.Referring to FIG. 4, the cooling block 130 constituting the thermoelectric power generation block 100 of the thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to the second embodiment of the present invention is cooled by a water cooling method, thereby to the thermoelectric element 120. It is possible to generate efficient electrical energy.

즉, 냉각블록(130)은 외부로부터 유입되는 열교환매체와 열 교환되어 냉각되며, 냉각된 냉각블록(130)은 접촉된 열전소자의 저온부를 더욱 더 냉각시킴으로써, 열전소자(120)의 발전 효율을 높일 수 있다.That is, the cooling block 130 is cooled by heat exchange with a heat exchange medium flowing from the outside, and the cooled cooling block 130 further cools the low temperature portion of the contacted thermoelectric element, thereby improving the power generation efficiency of the thermoelectric element 120. Can be increased.

이때, 열교환매체는 차량에 적용된 열전발전 장치일 경우, 차량의 엔진 등의 냉각에 사용되는 냉각수를 형성하는 냉각장치 등에서 열교환매체유로(2)를 통해 유입될 수 있으며, 그 외 냉각블록(130)과의 열 교환을 통해 냉각블록(130)을 냉각시킬 수 있다면, 다양한 물질 또는 구성 실시예가 가능하다.At this time, the heat exchange medium may be introduced through the heat exchange medium flow path 2 in a cooling device forming a cooling water used for cooling the engine of the vehicle, etc., in the case of a thermoelectric generator applied to the vehicle, and other cooling blocks 130 If it is possible to cool the cooling block 130 through heat exchange with, various materials or configuration embodiments are possible.

아울러, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)의 열전발전블록(100)을 구성하는 결합블록(140)은 단열재로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the coupling block 140 constituting the thermoelectric power generation block 100 of the thermoelectric power generation device 1000 using waste heat according to the second embodiment of the present invention is preferably formed of a heat insulating material.

즉, 냉각블록(130)은 유입되어 열 교환되는 열교환매체에 의해 냉각되며, 저온의 에너지를 열전소자(120)의 저온부로 최대한 공급하는 것이 발전 효율 증대에 유리하므로, 외부로 저온의 에너지가 방출되는 것을 방지하고자, 냉각블록(130)의 외면에 접촉되어 구비되는 결합블록(140)은 단열재로 형성하여 저온 에너지의 손실을 최소화하는 것이 바람직하다.That is, since the cooling block 130 is cooled by a heat exchange medium that is introduced and heat exchanged, it is advantageous to increase the power generation efficiency by supplying low-temperature energy to the low-temperature portion of the thermoelectric element 120, so low-temperature energy is discharged to the outside. In order to prevent this, the coupling block 140 provided in contact with the outer surface of the cooling block 130 is preferably formed of an insulating material to minimize loss of low temperature energy.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)의 열전발전블록(100)이 배관(1)의 길이 방향으로 다수 구비될 경우, 열교환매체유로(2)가 열전발전블록(100) 사이를 연결하도록 형성되어 열교환매체가 순차적으로 유입되는 것이 바람직하나, 열 교환 효율 향상을 위해 하나의 열교환매체 유로(2)에서 분리되어 각각의 냉각블록(130)으로 열교환매체를 유입시켜 열 교환 효율을 향상시킬 수 있는 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.Referring to FIG. 5, when a plurality of thermoelectric power generation blocks 100 of the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the second embodiment of the present invention are provided in the longitudinal direction of the pipe 1, the heat exchange medium flow path 2 ) Is formed to connect between the thermoelectric power generation blocks 100, so that the heat exchange medium is sequentially introduced, but separated from one heat exchange medium flow path 2 to improve heat exchange efficiency to each cooling block 130. Of course, various embodiments are possible, such as improving the heat exchange efficiency by introducing a heat exchange medium.

<제3 실시예><Third Example>

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치를 정면도로 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a perspective view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front view showing a thermoelectric power generation apparatus using waste heat according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)의 열전발전블록(100)을 구성하는 냉각블록(130)은 공랭 방식에 의해 냉각됨으로써, 열전소자(120)로 하여금 효율적인 전기에너지를 발생시키도록 할 수 있다.Referring to FIG. 6, the cooling block 130 constituting the thermoelectric power generation block 100 of the thermoelectric power generation device 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention is cooled by an air cooling method, thereby 120) to generate efficient electrical energy.

이를 위해, 냉각블록(130)의 외면에 구비되는 결합수단(140)은 공기와 열 교환되어 냉각됨으로써, 냉각블록(130)을 냉각할 수 있는 히트싱크로 이루어질 수 있다.To this end, the coupling means 140 provided on the outer surface of the cooling block 130 is heat-exchanged with air and cooled, and thus may be formed of a heat sink capable of cooling the cooling block 130.

즉, 결합블록(140)은 서로 결합되되, 히트싱크로 형성되어 방열 할 수 있어, 냉각블록(130)을 냉각시킬 수 있으며, 결합블록(140)은 냉각블록(130)과 접촉되되, 결합수단(141)에 의해 서로 결합되는 결합블록몸체(140a)와, 결합블록몸체(140a)의 외면에 구비되어 외부 공기와 열 교환되기 위한 방열부(140b)를 포함하여 이루어진다.That is, the coupling blocks 140 are coupled to each other, and formed as a heat sink to dissipate heat, so that the cooling block 130 can be cooled, and the coupling blocks 140 are in contact with the cooling block 130. It comprises a coupling block body (140a) coupled to each other by 141), and is provided on the outer surface of the coupling block body (140a), a heat dissipation unit (140b) for heat exchange with external air.

다시 말해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 결합블록(140)을 통해 서로 체결되어 열저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 결합블록(140)을 통해 냉각블록(130)의 냉각을 공랭식으로 수행할 수 있어 열교환매체를 냉각블록(130) 내부로 유입 및 배출시키기 위한 유로 등의 구성을 삭제할 수 있다.In other words, the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention can be fastened to each other through the coupling block 140 to reduce heat resistance, as well as cooling through the coupling block 140 Since cooling of the block 130 can be performed by air cooling, a configuration such as a flow path for introducing and discharging the heat exchange medium into the cooling block 130 can be eliminated.

이때, 결합블록(140)은 차량에 적용될 경우, 주행풍에 의해 방열하도록 하는 것이 바람직하다.At this time, when the coupling block 140 is applied to a vehicle, it is preferable to radiate heat by driving wind.

이때, 열전발전블록(100)이 배관(1)의 길이 방향으로 다수 이격되어 배치될 경우, 전단의 열전발전블록(100)에 의해 후단의 열전발전블록(100)에는 많은 양의 주행풍이 도달하지 못할 뿐만 아니라, 전단에서 열 교환되어 후단에서의 열전발전블록(100)으로 유입되는 공기는 온도가 상승되어 냉각블록(130)의 효율적인 냉각이 수행되기 어렵다.At this time, when a plurality of thermoelectric power generation blocks 100 are spaced apart in the longitudinal direction of the pipe 1, a large amount of driving wind does not reach the thermoelectric generation block 100 at the rear end by the thermoelectric power generation block 100 at the front end. In addition, it is difficult to perform efficient cooling of the cooling block 130 because the temperature of the air that is heat exchanged at the front end and flows into the thermoelectric power generation block 100 at the rear end is increased.

그러므로 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)의 열전발전블록(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 히트싱크로 이루어져 방열하기 위한 결합블록(140)이 유입되는 주행풍에 서로 중첩되지 않도록 방사형으로 설치함으로써, 서로 간의 간섭을 방지하는 것이 바람직하다.Therefore, the thermoelectric power generation block 100 of the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention is made of a heat sink, and the coupling block 140 for radiating heat is driven. It is desirable to prevent interference with each other by installing radially so as not to overlap each other in the wind.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)를 개념적으로 나타낸 도면이다.8 is a diagram conceptually showing a thermoelectric generator 1000 using waste heat according to a third embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 히트싱크로 이루어지는 결합블록(140)으로 많은 유량의 공기를 공급하도록 형성되는 팬(150)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the thermoelectric generator 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention further includes a fan 150 formed to supply a large flow rate of air to the coupling block 140 made of a heat sink. can do.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 방열이 가능한 결합블록(140)으로 많은 유량의 공기를 공급하도록 형성되는 팬(150)을 더 포함함으로서, 팬(150)으로 하여금 결합블록(140)의 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.That is, the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention further includes a fan 150 formed to supply air at a high flow rate to the coupling block 140 capable of dissipating heat. 150) can increase the cooling efficiency of the coupling block 140.

또한, 차량에 적용된 경우, 차량이 주행할 경우에는 주행풍이 유입되어 결합블록(140)을 통한 냉각블록(130)의 냉각을 수행할 수 있지만, 차량이 멈춘 상태에서는 주행풍이 유입되지 않아, 결합블록(140)을 통한 냉각블록(130)의 냉각 효율이 떨어지게 된다.In addition, when applied to a vehicle, when the vehicle is running, the driving wind is introduced to cool the cooling block 130 through the coupling block 140, but when the vehicle is stopped, the driving wind does not flow, so the coupling block The cooling efficiency of the cooling block 130 through 140 is reduced.

이에 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐열을 이용한 열전발전 장치(1000)는 열전발전블록(100)으로, 더욱 더 자세하게는 결합블록(140)으로 공기를 공급할 수 있는 팬(150)을 더 포함함으로써, 차량의 주행에 따른 히트싱크의 방열과 더불어, 냉각블록(130)의 추가 냉각을 수행할 수 있어, 열전소자(120)로 하여금 발전 효율을 증대시킬 수 있다.Accordingly, the thermoelectric power generation apparatus 1000 using waste heat according to the third embodiment of the present invention further includes a fan 150 capable of supplying air to the thermoelectric power generation block 100 and more specifically to the coupling block 140. By doing so, in addition to heat dissipation of the heat sink according to the driving of the vehicle, additional cooling of the cooling block 130 can be performed, thereby allowing the thermoelectric element 120 to increase power generation efficiency.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, the scope of application is various, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims may be used in various ways. Needless to say, modification is possible.

1000 : 폐열을 이용한 열전발전 장치
100 : 열전발전블록
110 : 열원블록
120 : 열전소자
130 : 냉각블록
140 : 결합블록
140a : 결합블록몸체
140b : 방열부
141 : 결합수단
150 : 팬
1 : 배관
2 : 열교환매체유로1000: Thermoelectric power generation device using waste heat
100: thermoelectric power generation block
110: heat source block
120: thermoelectric element
130: cooling block
140: combining block
140a: coupling block body
140b: heat dissipation
141: combining means
150: fan
1: piping
2: Heat exchange medium flow path

Claims (9)

폐열이 유동하는 배관의 외면에 선택되는 일 방향으로 대칭되도록 구비되는 열원블록과,
상기 열원블록의 외면에 구비되어 상기 열원블록으로부터 열에너지를 전달받는 고온부를 포함하는 열전소자와,
상기 열전소자의 외면에 구비되어 상기 열전소자의 저온부를 냉각하는 냉각블록 및,
상기 냉각블록의 외면에 구비되되, 결합수단에 의해 서로 결합되는 결합블록을 포함하는 열전발전블록;을 포함하는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
A heat source block provided to be symmetrical in one direction selected on the outer surface of the pipe through which the waste heat flows,
A thermoelectric element provided on an outer surface of the heat source block and including a high temperature unit to receive heat energy from the heat source block,
A cooling block provided on an outer surface of the thermoelectric element to cool the low temperature portion of the thermoelectric element,
Included on the outer surface of the cooling block, a thermoelectric power generation block including a coupling block coupled to each other by a coupling means; containing, thermoelectric power generation apparatus using waste heat.
제 1항에 있어서,
상기 냉각블록은
유입되는 열교환매체를 통한 수랭방식을 통해 냉각되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
According to claim 1,
The cooling block
A thermoelectric generator using waste heat, which is cooled through a water cooling method through an inflow heat exchange medium.
제 2항에 있어서,
상기 결합블록은
단열재로 형성되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
According to claim 2,
The coupling block
Thermoelectric power generation device using waste heat, which is formed of an insulating material.
제 2항에 있어서,
상기 폐열을 이용한 열전발전 장치는
상기 열전발전블록이 배관의 길이 방향으로 이격되어 적어도 둘 이상 구비되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
According to claim 2,
The thermoelectric power generation device using the waste heat
The thermoelectric power generation block is spaced apart in the longitudinal direction of the pipe is provided with at least two, thermoelectric power generation apparatus using waste heat.
제 1항에 있어서,
상기 냉각블록은
공기를 통한 공랭방식을 통해 냉각되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
According to claim 1,
The cooling block
A thermoelectric power generation device using waste heat, which is cooled through air cooling through air.
제 5항에 있어서,
상기 결합블록은
상기 냉각블록의 외면에 구비되되, 상기 고정수단에 의해 서로 결합되는 결합블록몸체와,
상기 결합블록몸체 외면에 공기와 열 교환되는 방열부를 포함하는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
The method of claim 5,
The coupling block
It is provided on the outer surface of the cooling block, the coupling block body coupled to each other by the fixing means,
A thermoelectric power generation device using waste heat, comprising a heat dissipation unit in heat exchange with air on the outer surface of the coupling block body.
제 6항에 있어서,
상기 폐열을 이용한 열전발전 장치는
상기 열전발전블록이 배관의 길이 방향으로 이격되어 적어도 둘 이상 구비되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
The method of claim 6,
The thermoelectric power generation device using the waste heat
The thermoelectric power generation block is spaced apart in the longitudinal direction of the pipe is provided with at least two, thermoelectric power generation apparatus using waste heat.
제 7항에 있어서,
상기 열전발전블록은
상기 배관의 길이 방향으로 유입되는 공기에 상기 결합블록이 중첩되지 않도록 구비되는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.
The method of claim 7,
The thermoelectric power generation block
A thermoelectric generator using waste heat, which is provided so that the coupling block does not overlap the air flowing in the longitudinal direction of the pipe.
제 6항에 있어서,
상기 열전발전블록은
상기 결합블록으로 공기를 공급하는 팬을 더 포함하는, 폐열을 이용한 열전발전 장치.The method of claim 6,
The thermoelectric power generation block
Further comprising a fan for supplying air to the coupling block, thermoelectric power generation apparatus using waste heat.
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