KR20200049086A - Thermoelectric Power Generater - Google Patents

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KR20200049086A
KR20200049086A KR1020180131937A KR20180131937A KR20200049086A KR 20200049086 A KR20200049086 A KR 20200049086A KR 1020180131937 A KR1020180131937 A KR 1020180131937A KR 20180131937 A KR20180131937 A KR 20180131937A KR 20200049086 A KR20200049086 A KR 20200049086A
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thermoelectric
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power generation
refrigerant
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KR1020180131937A
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김재관
박건일
조정관
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

The present invention provides a thermoelectric power generation device. According to the present invention, the thermoelectric power generation device includes: module frames in which thermoelectric element modules are detachably installed and are arranged to spaced apart from each other; a refrigerant supply unit for supplying and discharging a refrigerant between first spaces in contact with a first side of the module frames; and a heat transfer medium supply unit for supplying a heat transfer medium between second spaces in contact with the second side of the module frames.

Description

열전 발전 장치{Thermoelectric Power Generater}Thermoelectric power generator

본 발명은 열전발전(TEG)을 대용량으로 늘리기 위한 프레임(frame)구조를 구성하여 싼 값의 발전 소자를 이용하여 대용량 발전 시스템을 구현할 수 있는 열전 발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thermoelectric power generation device capable of realizing a large-capacity power generation system using a low-cost power generation element by constructing a frame structure for increasing the thermoelectric power generation (TEG) to a large capacity.

열전발전(Thermoelectric generator: TEG) 기술이란 열전 소자 양단에 온도 차를 이용하여 기전력을 얻는 기술을 말한다. 기존 열전발전 기술은 우주선이나 극지의 전원공급 등 특수 목적용으로 주로 이용 하였지만 상용 열전셀의 단가가 낮아짐에 따라 점차 소형 냉장고, 자동차 시트 냉각 등의 민간용으로도 활용되고 있다.Thermoelectric generator (TEG) technology refers to a technology that obtains electromotive force by using a temperature difference across thermoelectric elements. Existing thermoelectric power generation technology was mainly used for special purposes such as power supply to spaceships or polar power plants, but as the price of commercial thermoelectric cells decreases, it is gradually being used for civilian purposes such as small refrigerators and automobile seat cooling.

예를 들어, 공개특허공보 제10-2011-0030192호(공개일자: 20110323)는 열전소자를 활용하여 차량용 시트의 온도 조절이 가능한 시트 냉난방 장치로써 열전소자를 이용한 열교환기를 제안하고 있다. For example, Patent Publication No. 10-2011-0030192 (published date: 20110323) proposes a heat exchanger using a thermoelectric element as a seat air conditioner that can control the temperature of a vehicle seat using a thermoelectric element.

한편, 최근 들어 전력 플랜트나 공장 내 에너지 효율을 증가시키기 위하여 산업폐열로부터 열전발전기반의 전력생산에 관한 연구가 다각적으로 이루어지고 있다. 예를 들어, 등록특허 제10-0977403호(등록일자: 20100817)는 열매가 공급되는 고온판과 냉매가 공급되는 저온판을 교호로 적층하되 그 사이에 열전소자를 배치하여 양측판의 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전발전시스템을 제안하고 있다.On the other hand, in recent years, in order to increase energy efficiency in a power plant or a factory, research on thermoelectric power generation based on industrial waste heat has been conducted in various ways. For example, Patent No. 10-0977403 (Registration Date: 20100817) alternately stacks a high temperature plate through which fruit is supplied and a low temperature plate through which refrigerant is supplied, but by placing a thermoelectric element therebetween, due to the temperature difference between the two side plates. Proposing a thermoelectric power generation system that produces electricity.

한편, 열전발전장치에서 산업폐열의 효율을 높이기 위해서는 단위 부피당 열교환 표면적을 극대화시키는 열 교환기 기술과의 융합 연구가 반드시 필요하다. On the other hand, in order to increase the efficiency of industrial waste heat in a thermoelectric power generation device, research on fusion with a heat exchanger technology that maximizes the heat exchange surface area per unit volume is essential.

본 발명의 일 과제는, 선박에서 발생하는 배기가스 폐열과 냉각수 사이의 온도 차이를 이용하여 에너지를 생성하는 열전 발전 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric power generation device that generates energy by using a temperature difference between waste heat and coolant generated in a ship.

본 발명의 일 과제는, 열전소자들을 대용량으로 구성할 수 있는 열전 발전 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric power generation device capable of configuring thermoelectric elements in a large capacity.

본 발명의 일 과제는, 설치 및 유지 보수가 용이한 열전 발전 장치를 제공하는데 있다.One object of the present invention is to provide a thermoelectric power generation device that is easy to install and maintain.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.  The problem to be solved by the present invention is not limited to this, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열전소자 모듈들이 탈부착 가능하게 설치되고 서로 이격되어 배치되는 모듈 프레임들; 상기 모듈 프레임들의 제1측면과 접하는 제1공간 사이에 냉매를 공급 및 배출하는 냉매공급부; 및 상기 모듈 프레임들의 제2측면과 접하는 제2공간 사이에 열매를 공급하는 열매 공급부를 포함하는 열전 발전 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the thermoelectric module modules are detachably installed and the module frames are spaced apart from each other; A refrigerant supply unit for supplying and discharging refrigerant between the first side of the module frames and the first space in contact; And a thermoelectric power generation device including a fruit supply unit for supplying the fruit between the second space in contact with the second side of the module frame.

또한, 상기 열전소자 모듈은 상기 냉매와 접촉하는 저온 플레이트와 상기 열매와 접촉하는 고온 플레이트 그리고 저온 플레이트와 고온 플레이트 사이에 마련되어 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함할 수 있다.In addition, the thermoelectric module may include a thermoelectric element provided between the low temperature plate contacting the refrigerant, the high temperature plate contacting the fruit, and the low temperature plate and the high temperature plate to generate electromotive force due to a temperature difference.

또한, 상기 열전소자 모듈들은 상기 저온 플레이트가 상기 제1공간을 향하도록 그리고 상기 고온 플레이트가 상기 제2공간을 향하도록 상기 모듈 프레임들에 장착될 수 있다.Further, the thermoelectric module may be mounted on the module frames such that the low temperature plate faces the first space and the high temperature plate faces the second space.

또한, 상기 모듈 프레임은 상기 열전소자 모듈들이 격자형태로 장착 가능한 소켓공간들을 갖고, 상기 소켓 공간들 사이는 파티션들에 의해 구획되며, 상기 저온 플레이트와 상기 고온 플레이트가 상기 제1공간과 상기 제2공간으로 노출되도록 제1측면과 상기 제2측면이 오픈된 형태의 메인 프레임; 및 상기 소켓 공간들에 상기 열전소자 모듈들이 장착된 상태에서 상기 소켓 공간들이 닫히도록 상기 메인 프레임의 상면과 저면에 각각 결합되는 프레임 커버를 포함할 수 있다.In addition, the module frame has socket spaces in which the thermoelectric modules can be mounted in a grid, and is partitioned by partitions between the socket spaces, and the low temperature plate and the high temperature plate are the first space and the second. A main frame having a first side and a second side open to expose the space; And a frame cover coupled to an upper surface and a lower surface of the main frame so that the socket spaces are closed while the thermoelectric module is mounted in the socket spaces.

또한, 상기 열전소자 모듈은 전원단자를 포함하고, 상기 모듈 프레임은 상기 소켓 공간에 장착된 상기 열전소자 모듈과 전기적으로 접촉되도록 상기 전원단자와 접속되는 전기 커넥터가 상기 소켓 공간 각각에 제공될 수 있다.In addition, the thermoelectric module includes a power terminal, and the module frame may be provided in each of the socket spaces with an electrical connector connected to the power terminal so as to be in electrical contact with the thermoelectric module mounted in the socket space. .

또한, 상기 모듈 프레임은 상기 저온 플레이트와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.In addition, the module frame may be made of the same material as the low temperature plate.

또한, 상기 냉매 공급부는 상기 모듈 프레임의 일단에 냉매가 유입되는 유입구들을 갖는 공급 패널부; 및 냉매가 배출되는 배출구들을 갖는 배출 패널부를 포함하고, 상기 모듈 프레임들은 양단이 상기 공급 패널부와 상기 배출 패널부에 각각 결합될 수 있다.In addition, the refrigerant supply unit supply panel portion having inlets through which the refrigerant flows into one end of the module frame; And a discharge panel portion having discharge outlets through which refrigerant is discharged, and the module frames may have both ends coupled to the supply panel portion and the discharge panel portion, respectively.

또한, 상기 열매 공급부는 상기 모듈 프레임의 상부에서 열매가 유입되는 유입 덕트; 상기 모듈 프레임의 하부에 위치되고 상기 모듈 프레임의 상기 제2공간을 통과한 열매가 배출되는 배출 덕트를 포함할 수 있다.In addition, the fruit supply unit is an inflow duct through which the fruit flows from the top of the module frame; It may be located at the bottom of the module frame and may include a discharge duct through which the fruit passing through the second space of the module frame is discharged.

또한, 상기 냉매는 상기 제1공간 사이에 제1방향을 따라 흐르고, 상기 열매는 상기 제2공간 사이에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향을 따라 흐를 수 있다.In addition, the refrigerant may flow in the first direction between the first spaces, and the fruit may flow in the second direction orthogonal to the first direction between the second spaces.

또한, 상기 냉매는 저온의 냉각수 또는 해수를 포함하고, 상기 열매는 고온의 배기가스, 스팀, 온수를 포함할 수 있다. In addition, the refrigerant may include low-temperature cooling water or seawater, and the fruit may include high-temperature exhaust gas, steam, and hot water.

본 발명의 실시예에 의하면, 열전소자들을 대용량으로 구성할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.According to the embodiment of the present invention, it has a special effect that can be configured in a large capacity thermoelectric elements.

본 발명의 실시예에 의하면, 설치 및 유지 보수가 용이한 각별한 효과를 갖는다.According to the embodiment of the present invention, it has a special effect that is easy to install and maintain.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and the effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 장치가 선박에 적용된 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 발전 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열전 발전 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 열전 발전 장치의 정면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 모듈 프레임을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 모듈 프레임의 정면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 모듈 프레임의 분해 사시도이다.
도 8은 열전소자 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 및 도 10은 열전 발전 장치의 변형예를 보여주는 도면들이다.
도 11은 제1공간의 변형예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an example in which a thermoelectric power generation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to a ship.
2 is a perspective view showing a thermoelectric power generation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a plan view of the thermoelectric generator shown in FIG. 2.
4 is a front view of the thermoelectric power generation device shown in FIG. 2.
5 is a perspective view showing the module frame shown in FIG. 2.
6 is a front view of the module frame shown in FIG. 5.
7 is an exploded perspective view of the module frame shown in FIG. 5.
8 is a cross-sectional view for describing a thermoelectric module.
9 and 10 are diagrams showing a modification of the thermoelectric power generation device.
11 is a view showing a modification of the first space.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicated thereof. The description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 장치가 선박에 적용된 예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing an example of a thermoelectric power generation device according to an embodiment of the present invention applied to a ship.

도 1에서와 같이, 선박(1000)은 엔진부(1100), 열전 발전 장치(100), 축전지(1200) 등을 포함할 수 있다.As in FIG. 1, the ship 1000 may include an engine unit 1100, a thermoelectric power generation device 100, and a storage battery 1200.

엔진부(1100)는 선박의 추력을 발생시키기 위하여 사용되는 엔진으로서, 선박의 엔진 룸에 설치될 수 있다. 엔진부(1100)는 디젤 엔진일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 엔진부(1100)에서 배출되는 배기가스는 배기가스 유출덕트를 거쳐 펀넬(funnel)(1500)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The engine unit 1100 is an engine used to generate thrust of the ship, and may be installed in the engine room of the ship. The engine unit 1100 may be a diesel engine, but is not limited thereto. The exhaust gas discharged from the engine unit 1100 may be discharged to the outside through a funnel 1500 through an exhaust gas discharge duct.

배기가스 유출덕트(1130)는 엔진부(1100)의 동작시 발생하는 배기가스가 유출되는 공간을 지닌다. The exhaust gas outflow duct 1130 has a space in which exhaust gas generated during operation of the engine unit 1100 is discharged.

열전 발전 장치(100)는 배기가스 유출덕트(1130) 상에 설치될 수 있다. 열전 발전 장치(100)는 냉각수와 배기가스의 온도차를 통하여 전기를 생성하는 열전소자(thermoelectric element)를 포함할 수 있다. 열전 발전 장치(100)에서 필요로 하는 냉매는 펌프(P)에 의해 공급되는 해수를 포함할 수 있다. The thermoelectric power generation device 100 may be installed on the exhaust gas outlet duct 1130. The thermoelectric power generation device 100 may include a thermoelectric element that generates electricity through a temperature difference between cooling water and exhaust gas. The refrigerant required by the thermoelectric power generation device 100 may include seawater supplied by the pump P.

열전소자는 제베크 효과(Seebeck effect)에 의해 발전할 수 있는 소자를 의미한다. 열전 발전 장치(100)에서 생산되는 전기는 직류 전기일 수 있다. 열전 발전 장치의 구체적인 구성에 대해서는 후술하기로 한다.The thermoelectric device means a device that can be developed by the Seebeck effect. The electricity produced by the thermoelectric power generation device 100 may be direct current electricity. The specific configuration of the thermoelectric power generation device will be described later.

축전지(1200)는 열전 발전 장치(100)에서 생산되는 직류 전기를 저장할 수 있다. 축전지(1200)에 저장된 전기는 선박의 전기 시스템(1400)으로 공급될 수 있다. 선박의 전기 시스템에는 선박에 설치되는 각종 전기장치 및 조명설비 등을 포함할 수 있다.The storage battery 1200 may store direct current electricity produced by the thermoelectric power generation device 100. Electricity stored in the storage battery 1200 may be supplied to the ship's electric system 1400. The ship's electric system may include various electric devices and lighting equipment installed on the ship.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 발전 장치를 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 열전 발전 장치의 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 열전 발전 장치의 정면도이다. 2 is a perspective view showing a thermoelectric power generation device according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view of the thermoelectric power generation device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a front view of the thermoelectric power generation device shown in FIG.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 열전 발전 장치(100)는 열전소자 모듈(200)들, 모듈 프레임(300)들, 냉매 공급부(400), 열매 공급부(500)를 포함할 수 있다.2 to 4, the thermoelectric power generation device 100 may include thermoelectric module modules 200, module frames 300, a refrigerant supply unit 400, and a fruit supply unit 500.

모듈 프레임(300)은 열전소자 모듈(200)들이 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 모듈 프레임(300)들은 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 모듈 프레임(300)들 사이에는 제1공간(C)과 제2공간(H)이 형성될 수 있다. 제1공간(C)은 냉매가 통과하는 챔버이고, 제2공간(H)은 열매가 통과하는 챔버일 수 있다. 본 실시예에서는 4개의 모듈 프레임(300)을 도시하고 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 모듈 프레임(300)의 개수, 열전소자 모듈(200)들의 개수는 전기 생산 용량에 따라 가변될 수 있다. 열매에는 고온의 배기가스 외에 스팀이나 온수가 이용될 수 있다. The module frame 300 may be detachably installed with the thermoelectric module 200. The module frames 300 may be arranged spaced apart at predetermined intervals. A first space C and a second space H may be formed between the module frames 300. The first space C may be a chamber through which the refrigerant passes, and the second space H may be a chamber through which the fruit passes. In the present embodiment, four module frames 300 are illustrated and described, but the present invention is not limited thereto, and the number of module frames 300 and the number of thermoelectric module 200 may be varied according to electricity production capacity. In addition to the high-temperature exhaust gas, steam or hot water may be used for the fruit.

일 예로, 열전 발전 장치(100)는 2개의 모듈 프레임(300)이 한 세트로 구성될 수 있다. 평면에서 바라보았을 때, 서로 마주보도록 배치된 모듈 프레임(300)들 사이 공간이 제1공간(C)이고, 외곽에 위치한 공간이 제2공간(H)에 해당될 수 있다. For example, the thermoelectric power generation device 100 may include two module frames 300 in one set. When viewed from a plane, the space between the module frames 300 arranged to face each other is the first space C, and the space located on the outer side may correspond to the second space H.

본 실시예에서는 4개의 모듈 프레임(300)을 포함하고 있으므로, 2개의 제1공간(C)과 3개의 제2공간(H)이 형성될 수 있다. 모듈 프레임(300)들은 제1측면(302)이 제1공간(C)과 접하도록 그리고 제2측면(304)이 제2공간(H)과 접하도록 배치될 수 있다. In this embodiment, since four module frames 300 are included, two first spaces C and three second spaces H may be formed. The module frames 300 may be disposed such that the first side 302 is in contact with the first space C and the second side 304 is in contact with the second space H.

제1공간(C)은 수평한 방향으로 냉매가 통과할 수 있도록 양단이 개방된 형태 및 냉매 공급부(400)와 연결될 수 있다. 즉, 제1공간(C)은 냉매 공급부(400)와 한쌍의 모듈 프레임(300) 그리고 상면과 하면에 각각 결합되는 공간 커버(390)에 의해 구획될 수 있다. 공간 커버(390)는 열매가 제1공간(C)으로 유입되는 것을 차단한다. 공간 커버(390)는 프레임 커버(330)와 일체화로 이루어질 수 있으며, 또는 외부 결합도 가능할 수 있다. The first space (C) may be connected to the coolant supply unit 400 and the open ends at both ends to allow the refrigerant to pass in a horizontal direction. That is, the first space C may be divided by a refrigerant supply unit 400 and a pair of module frames 300 and a space cover 390 coupled to the upper and lower surfaces, respectively. The space cover 390 blocks the fruit from flowing into the first space C. The space cover 390 may be integrally formed with the frame cover 330, or may be externally coupled.

한편, 본 실시예에서는 제1공간(C)이 하나의 통로로 이루어져 있는 것으로 도시하고 설명하고 있으나, 필요에 따라서는 도 11에서와 같이 복수개의 제1공간(C1)들로 이루어질 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, although the first space C is illustrated and described as consisting of one passage, it may be formed of a plurality of first spaces C1 as shown in FIG. 11, if necessary.

제2공간(H)은 수직한 방향으로 열매가 통과할 수 있도록 상부와 하부가 개방된 형태 및 열매 공급부(500)와 연결될 수 있다. 즉, 제2공간(H)은 냉매 공급부(400)와 한 쌍의 모듈 프레임(300)에 의해 구획될 수 있다. The second space (H) may be connected to the upper and lower open forms and the fruit supply unit 500 so that the fruit passes in the vertical direction. That is, the second space H may be divided by the refrigerant supply unit 400 and the pair of module frames 300.

이와 같이, 열전 발전 장치(100)에서는 정면에서 바라보았을 때 냉매가 제1방향(수평 방향)으로 제1공간(C)을 통과하고, 열매가 제1방향과 직교하는 제2방향(수직방향)으로 제2공간(H)을 통과하게 된다. 다시 말해, 냉매와 열매는 서로 직교하는 방향으로 열전 발전 장치(100)를 통과하게 된다. As described above, in the thermoelectric power generation device 100, when viewed from the front, the refrigerant passes through the first space C in the first direction (horizontal direction), and the second direction (vertical direction) in which the fruit is orthogonal to the first direction. As it passes through the second space (H). In other words, the refrigerant and the fruit pass through the thermoelectric power generation device 100 in a direction orthogonal to each other.

냉매 공급부(400)는 모듈 프레임(300)들의 제1측면(302)과 접하는 제1공간(C)으로 냉매를 공급 및 배출한다. 일 예로, 냉매 공급부(400)는 공급 패널부(410), 배출 패널부(420)를 포함할 수 있다. 공급 패널부(410)와 배출 패널부(420)는 모듈 프레임(300)들을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다. The refrigerant supply unit 400 supplies and discharges refrigerant to the first space C in contact with the first side 302 of the module frames 300. For example, the refrigerant supply unit 400 may include a supply panel unit 410 and a discharge panel unit 420. The supply panel portion 410 and the discharge panel portion 420 may be disposed to face each other with the module frames 300 interposed therebetween.

공급 패널부(410)는 냉매가 유입되는 유입구(412)들을 포함할 수 있다. 유입구(412)들은 제1공간(C)과 연통될 수 있다. 모듈 프레임(300)의 일단은 공급 패널부(410)에 결합될 수 있다. 배출 패널부(420)는 냉매가 배출되는 배출구(422)들을 포함할 수 있다. 배출구(422)들은 제1공간(C)과 연통될 수 있다. The supply panel 410 may include inlets 412 through which refrigerant is introduced. The inlets 412 may communicate with the first space C. One end of the module frame 300 may be coupled to the supply panel portion 410. The discharge panel unit 420 may include discharge ports 422 through which refrigerant is discharged. The outlets 422 may communicate with the first space C.

냉매는 저온의 냉각수(또는 해수)를 포함할 수 있다. 공급 패널부(410) 및 배출 패널부(420)에는 냉각수 라인(90)이 연결될 수 있다. 공급 패널부(410)의 외측에는 다수의 유입구(412)들로 냉각수가 균일하게 공급되도록 분배기(480)를 포함할 수 있다. 참고로, 배출 패널부(420)에도 분배기(480)가 설치될 수 있다. The refrigerant may include low-temperature cooling water (or sea water). A cooling water line 90 may be connected to the supply panel 410 and the discharge panel 420. A distributor 480 may be provided outside the supply panel 410 so that cooling water is uniformly supplied to a plurality of inlets 412. For reference, the distributor 480 may also be installed in the discharge panel unit 420.

공급 패널부(410)와 배출 패널부(420)에는 모듈 프레임(300)의 양단이 삽입되어 결합될 수 있도록 슬롯(401)이 형성될 수 있다. Slots 401 may be formed in the supply panel 410 and the discharge panel 420 such that both ends of the module frame 300 are inserted and combined.

열매 공급부(500)는 모듈 프레임(300)들의 제2측면(304)과 접하는 제2공간(H) 사이로 열매를 공급한다. 일 예로, 열매 공급부(500)는 모듈 프레임(300)의 상부에서 열매가 유입되는 유입 덕트(510)와 모듈 프레임(300)의 하부에 위치되고 모듈 프레임(300)의 제2공간(H)을 통과한 열매가 배출되는 배출 덕트(520)를 포함할 수 있다. The fruit supply unit 500 supplies fruit between the second spaces H in contact with the second side 304 of the module frames 300. For example, the fruit supply unit 500 is located in the lower portion of the module frame 300 and the inlet duct 510 through which the fruit flows from the top of the module frame 300 and the second space (H) of the module frame 300 It may include a discharge duct 520 through which fruits are passed.

열매는 고온의 배기가스를 포함할 수 있다. 여기서, 유입 덕트(510)와 배출 덕트(520)는 도 1에 도시된 엔진부(1100)에서 배출되는 배기가스가 흐르는 배기가스 유출덕트에 연결될 수 있다.The fruit may contain hot exhaust gases. Here, the inlet duct 510 and the outlet duct 520 may be connected to an exhaust gas outlet duct through which exhaust gas discharged from the engine unit 1100 illustrated in FIG. 1 flows.

도 5는 도 2에 도시된 모듈 프레임을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 모듈 프레임의 정면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 모듈 프레임의 분해 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view showing the module frame shown in FIG. 2, FIG. 6 is a front view of the module frame shown in FIG. 5, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the module frame shown in FIG. 5.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 모듈 프레임(300)은 메인 프레임(310)과 프레임 커버(330)를 포함할 수 있다. 5 to 7, the module frame 300 may include a main frame 310 and a frame cover 330.

메인 프레임(310)은 열전소자 모듈(200)들이 격자형태로 장착 가능한 소켓공간(312)들을 갖는다. 본 실시예에서는 총 8개의 소켓공간(312)들이 2행4열 배열 형태로 제공되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 소켓 공간들 사이는 파티션(320)들에 의해 구획될 수 있다. 메인 프레임(310)은 열전소자 모듈(200)의 저온 플레이트(220)와 고온 플레이트(230)가 제1공간(C)과 제2공간(H)으로 노출되도록 제1측면과 제2측면이 오픈된 형태로 형상지어질 수 있다. 모듈 프레임 소재는 열전소자 모듈의 저온 플레이트와 동일한 소재로 이루어지거나 갈바닉 부식이 발생하지 않는 절연 소재로 이루어질 수 있다. The main frame 310 has socket spaces 312 in which the thermoelectric module 200 can be mounted in a grid. In this embodiment, a total of eight socket spaces 312 are provided in the form of an array of 2 rows and 4 columns, but are not limited thereto. The socket spaces may be partitioned by partitions 320. The main frame 310 has the first side and the second side open so that the low temperature plate 220 and the high temperature plate 230 of the thermoelectric module 200 are exposed to the first space C and the second space H. It can be shaped in the form. The module frame material may be made of the same material as the low temperature plate of the thermoelectric module or may be made of an insulating material that does not generate galvanic corrosion.

모듈 프레임(310)은 소켓 공간(312)에 장착된 열전소자 모듈(200)과 전기적으로 접촉되도록 열전소자 모듈(200)의 전원단자(202)와 접속되는 전기 커넥터(302)가 소켓 공간(312) 각각에 제공된다. 전기 커넥터의 내부 결선은 모듈 프레임 내부에 전선을 매립하거나 프린팅 방식으로 이루어질 수 있다. The module frame 310 has an electrical connector 302 connected to the power terminal 202 of the thermoelectric module 200 so as to be in electrical contact with the thermoelectric module 200 mounted in the socket space 312. ) Is provided for each. The internal connection of the electrical connector may be made by embedding wires inside the module frame or printing.

프레임 커버(330)는 소켓 공간(312)들에 열전소자 모듈(200)들이 장착된 상태에서 소켓 공간(312)들이 닫히도록 메인 프레임(310)의 상면과 저면에 각각 결합될 수 있다. The frame cover 330 may be coupled to the top and bottom surfaces of the main frame 310 so that the socket spaces 312 are closed while the thermoelectric element modules 200 are mounted in the socket spaces 312.

상기와 같이, 열전소자 모듈들 중에서 손상된 모듈은 손쉽게 교체가 가능하다. As described above, the damaged module among the thermoelectric module modules can be easily replaced.

도 8은 열전소자 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.8 is a cross-sectional view for describing a thermoelectric module.

도 8을 참조하면, 열전소자 모듈(200)은 냉매와 접촉하는 저온 플레이트(220)와, 열매와 접촉하는 고온 플레이트(230) 그리고 저온 플레이트(220)와 고온 플레이트(230) 사이에 마련되어 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자(210)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the thermoelectric module 200 is provided between a low temperature plate 220 in contact with a refrigerant, a high temperature plate 230 in contact with a fruit, and a low temperature plate 220 and a high temperature plate 230 in response to a temperature difference. It may include a thermoelectric element 210 for generating an electromotive force.

도 9 및 도 10은 열전 발전 장치의 변형예를 보여주는 도면들이다. 9 and 10 are diagrams showing a modification of the thermoelectric power generation device.

도 9 및 도 10을 참조하면, 변형예에 따른 열전 발전 장치(100a)는 열전소자 모듈(200a)들, 모듈 프레임(300a)들, 냉매 공급부(400a), 열매 공급부(미도시됨)를 포함하며, 이들은 도 2 내지 도 4에 도시된 열전소자 모듈(200)들, 모듈 프레임(300)들, 냉매 공급부(400), 열매 공급부(500)와 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다. 9 and 10, the thermoelectric power generation device 100a according to a modified example includes thermoelectric module modules 200a, module frames 300a, a refrigerant supply unit 400a, and a fruit supply unit (not shown). These are provided in substantially the same configuration and function as the thermoelectric module modules 200, the module frames 300, the refrigerant supply unit 400, and the fruit supply unit 500 shown in FIGS. Modifications will be described based on differences from the examples.

본 변형예에서, 냉매 공급부(400a)는 공급 패널부(410a), 배출 패널부(420a)를 포함하며, 공급 패널부(410a)와 모듈 프레임(300a) 사이에는 냉매가 확산되어 공급되도록 제1디퓨저(492)들이 설치되고, 배출 패널부(420a)와 모듈 프레임(300a) 사이에는 냉매를 모아 배출시키는 제2디퓨저(494)가 설치될 수 있다.In this modified example, the refrigerant supply unit 400a includes a supply panel unit 410a and a discharge panel unit 420a, and the refrigerant is diffused and supplied between the supply panel unit 410a and the module frame 300a. Diffusers 492 are installed, and a second diffuser 494 that collects and discharges refrigerant may be installed between the discharge panel unit 420a and the module frame 300a.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 열전 발전 장치 200 : 열전소자 모듈
300 : 모듈 프레임 400 : 냉매 공급부
500 : 열매 공급부100: thermoelectric power generation device 200: thermoelectric module
300: module frame 400: refrigerant supply unit
500: fruit supply unit

Claims (7)

열전소자 모듈들이 탈부착 가능하게 설치되고 서로 이격되어 배치되는 모듈 프레임들;
상기 모듈 프레임들의 제1측면과 접하는 제1공간 사이에 냉매를 공급 및 배출하는 냉매공급부; 및
상기 모듈 프레임들의 제2측면과 접하는 제2공간 사이에 열매를 공급하는 열매 공급부를 포함하는 열전 발전 장치. Module frames in which thermoelectric module modules are detachably installed and spaced apart from each other;
A refrigerant supply unit for supplying and discharging refrigerant between the first side of the module frames and the first space in contact; And
Thermoelectric power generation apparatus including a fruit supply unit for supplying fruit between the second space in contact with the second side of the module frame. 제 1 항에 있어서,
상기 열전소자 모듈은
상기 냉매와 접촉하는 저온 플레이트와 상기 열매와 접촉하는 고온 플레이트 그리고 저온 플레이트와 고온 플레이트 사이에 마련되어 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 포함하는 열전 발전 장치. According to claim 1,
The thermoelectric module
A thermoelectric power generation device including a low temperature plate in contact with the refrigerant, a high temperature plate in contact with the fruit, and a thermoelectric element provided between the low temperature plate and the high temperature plate to generate electromotive force due to a temperature difference. 제 2 항에 있어서,
상기 열전소자 모듈들은 상기 저온 플레이트가 상기 제1공간을 향하도록 그리고 상기 고온 플레이트가 상기 제2공간을 향하도록 상기 모듈 프레임들에 장착되는 열전 발전 장치. According to claim 2,
The thermoelectric module is a thermoelectric power generation device that is mounted on the module frames such that the low temperature plate faces the first space and the high temperature plate faces the second space. 제 2 항에 있어서,
상기 모듈 프레임은
상기 열전소자 모듈들이 격자형태로 장착 가능한 소켓공간들을 갖고, 상기 소켓 공간들 사이는 파티션들에 의해 구획되며, 상기 저온 플레이트와 상기 고온 플레이트가 상기 제1공간과 상기 제2공간으로 노출되도록 제1측면과 상기 제2측면이 오픈된 형태의 메인 프레임; 및
상기 소켓 공간들에 상기 열전소자 모듈들이 장착된 상태에서 상기 소켓 공간들이 닫히도록 상기 메인 프레임의 상면과 저면에 각각 결합되는 프레임 커버를 포함하는 열전 발전 장치. According to claim 2,
The module frame
The thermoelectric module modules have socket spaces that can be mounted in a lattice form, and are partitioned between the socket spaces by partitions, such that the low temperature plate and the high temperature plate are exposed to the first space and the second space. A main frame having a side surface and the second side open; And
Thermoelectric power generation device including a frame cover that is coupled to the top and bottom surfaces of the main frame so that the socket spaces are closed while the thermoelectric module is mounted in the socket spaces. 제 4 항에 있어서,
상기 열전소자 모듈은 전원단자를 포함하고,
상기 모듈 프레임은
상기 소켓 공간에 장착된 상기 열전소자 모듈과 전기적으로 접촉되도록 상기 전원단자와 접속되는 전기 커넥터가 상기 소켓 공간 각각에 제공되는 열전 발전 장치. The method of claim 4,
The thermoelectric module includes a power terminal,
The module frame
A thermoelectric power generation device is provided in each of the socket spaces, an electrical connector connected to the power terminal so as to be in electrical contact with the thermoelectric module mounted in the socket space. 제 1 항에 있어서,
상기 냉매 공급부는
상기 모듈 프레임의 일단에 냉매가 유입되는 유입구들을 갖는 공급 패널부; 및
냉매가 배출되는 배출구들을 갖는 배출 패널부를 포함하고,
상기 모듈 프레임들은 양단이 상기 공급 패널부와 상기 배출 패널부에 각각 결합되는 열전 발전 장치.According to claim 1,
The refrigerant supply unit
A supply panel unit having inlets through which refrigerant is introduced into one end of the module frame; And
And a discharge panel portion having outlets through which refrigerant is discharged,
The module frames are thermoelectric power generation devices, both ends of which are respectively coupled to the supply panel and the discharge panel. 제 1 항에 있어서,
상기 열매 공급부는
상기 모듈 프레임의 상부에서 열매가 유입되는 유입 덕트;
상기 모듈 프레임의 하부에 위치되고 상기 모듈 프레임의 상기 제2공간을 통과한 열매가 배출되는 배출 덕트를 포함하는 열전 발전 장치.
According to claim 1,
The fruit supply unit
An inflow duct through which the fruit flows from the top of the module frame;
A thermoelectric power generation device located at a lower portion of the module frame and including a discharge duct through which fruits passing through the second space of the module frame are discharged.
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