KR20220159089A - Generating apparatus using temperature difference - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시 내용은 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하기 위한 발전 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a power generation device for producing electrical energy using a temperature difference.
산업의 발달로 인해 에너지의 사용이 급증하고 있는 반면, 화석원료는 점차적으로 고갈되고 있다. 이에, 대체 에너지의 개발과 더불어 폐 에너지의 유효 이용 등 향 후 에너지원 고갈에 대한 적극적인 대안이 요구되고 있다.While the use of energy is rapidly increasing due to industrial development, fossil fuels are gradually being depleted. Accordingly, active alternatives to future energy source depletion, such as development of alternative energy and effective use of waste energy, are required.
예를 들어, 발전소나 제철소 등의 산업체는 열원을 이용하여 최종 제품을 생산한다. 이때, 대부분의 산업용 설비는 가열, 가압, 또는 연소를 수행하는 공정에서 배기가스 등을 발생시키며 이러한 배기가스 등에 폐열이 함유된 상태로 외부로 배출시킨다. 따라서 최근의 산업용 플랜트 설비에는 이런 폐열을 일부라도 회수하기 위해서 폐열 회수 장치들을 구비하여, 폐열 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산 사용한다.For example, industries such as power plants and steel mills use heat sources to produce final products. At this time, most industrial facilities generate exhaust gas or the like in a process of performing heating, pressurization, or combustion, and discharge the exhaust gas to the outside in a state in which waste heat is contained in the exhaust gas. Therefore, recent industrial plant facilities are equipped with waste heat recovery devices to recover at least some of this waste heat, and produce and use electrical energy using waste heat energy.
종래의 폐열 회수 발전장치는 고온의 배기가스 또는 냉각수를 보일러에서 열교환시킴으로써, 이로 인해 고온 고열의 증기를 발생시킨다. 그리고, 이러한 폐열 회수 발전장치는 고온 고열의 증기로 터빈을 회전시킴으로써, 터빈의 회전력으로 전기 에너지를 발생시킨다. 그러나, 상기한 종래의 폐열 회수 발전장치는 배기가스 또는 냉각수에 함유된 폐열 에너지 중에서 극히 일부만이 전기 에너지로 회수되어 발전효율이 떨어지고 설비가 커지는 문제가 있다.Conventional waste heat recovery generators generate high-temperature, high-temperature steam by exchanging heat with high-temperature exhaust gas or cooling water in a boiler. In addition, the waste heat recovery generator generates electric energy with the rotational force of the turbine by rotating the turbine with high-temperature, high-temperature steam. However, in the conventional waste heat recovery generator, only a small portion of the waste heat energy contained in the exhaust gas or cooling water is recovered as electrical energy, resulting in low power generation efficiency and increased equipment size.
또한, 종래의 폐열 회수 발전장치를 개량하여 열전소자를 사용한 장치가 개발되고 있으나, 이 역시 열전소자의 발전효율이 낮고, 최적 조건으로 구동되지 못해 전력 생산량이 미미하고 시장성이 없는 실정이다. In addition, a device using a thermoelectric element is being developed by improving a conventional waste heat recovery generator, but this also has low power generation efficiency and is not driven under optimal conditions, resulting in insignificant power output and no marketability.
또한, 열전소자를 사용한 장치의 경우 150℃ 이하로 낮은 온도에서 작동되는 구조로, 고온부에는 설치가 불가하여 전력을 생산하지 못하는 문제가 있다.In addition, in the case of a device using a thermoelectric element, it has a structure that operates at a low temperature of 150 ° C. or less, and there is a problem in that power cannot be generated because it cannot be installed in a high temperature part.
본 과제는 고온 하에서도 설치되어 전력을 생산할 수 있도록 된 온도차 발전 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a temperature difference generator capable of generating electric power by being installed even at high temperatures.
본 과제는 작은 온도차에서도 발전 효율을 높일 수 있도록 된 온도차 발전 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a temperature difference power generation device capable of increasing power generation efficiency even with a small temperature difference.
본 과제는 발전 전력 최적화를 위한 저항과 전압을 안정화시켜 발전 전력 생산량을 극대화할 수 있도록 된 온도차 발전 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a temperature difference generator capable of maximizing generated power output by stabilizing resistance and voltage for optimizing generated power.
본 구현예의 발전 장치는, 온도차를 이용하여 기전력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 열전소자와, 상기 열전소자 일면에 설치되어 열원으로부터 전달되는 열을 열전소자에 전달하는 열전달판, 상기 열전소자의 타면에 설치되어 열전소자를 방열시키는 방열부, 상기 열전달판을 열원에 탈부착시키기 위한 탈착부, 상기 열전소자에 전기적으로 연결되어 열전소자에서 생산된 잉여 전기에너지를 저장하는 축전지, 상기 열전소자에서 생산되는 전력을 최적화하여 축전지에 안정적으로 충전시키는 회로 모듈을 포함할 수 있다.The power generation device of the present embodiment includes at least one thermoelectric element generating electromotive force using a temperature difference, a heat transfer plate installed on one surface of the thermoelectric element and transferring heat transferred from a heat source to the thermoelectric element, and installed on the other surface of the thermoelectric element. A heat dissipation unit for dissipating heat from the thermoelectric element, a detachable unit for attaching and detaching the heat transfer plate to a heat source, a storage battery electrically connected to the thermoelectric element to store surplus electrical energy produced by the thermoelectric element, and power generated from the thermoelectric element. A circuit module for optimizing and stably charging the storage battery may be included.
상기 축전지에 연결되는 전력 출력 단자를 더 포함할 수 있다.A power output terminal connected to the storage battery may be further included.
상기 탈착부는 상기 열전달판에 설치되는 적어도 하나 이상의 자석을 포함할 수 있다.The detachable part may include at least one magnet installed on the heat transfer plate.
본 장치는 상기 열전달판과 이격되어 방열부를 감싸는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 일측에는 방열부로 외기를 순환시키는 방열구가 형성된 구조일 수 있다.The device may have a structure including a housing spaced apart from the heat transfer plate and enclosing the heat dissipation unit, and a heat dissipation hole circulating external air to the heat dissipation unit is formed at one side of the housing.
상기 방열부는 열전소자에 접하고 외측으로 방열핀이 형성된 방열판과, 상기 방열판 외측에 배치되어 외기를 방열핀 사이를 통해 순환시키기 위한 방열팬, 상기 방열팬과 방열핀을 감싸며 방열판에 설치되고 일측 선단은 방열핀으로 외기가 유입되도록 개방된 하우징을 포함할 수 있다. The heat dissipation unit includes a heat sink in contact with the thermoelectric element and having a heat sink fin formed thereon, a heat sink disposed outside the heat sink to circulate outside air through the heat sink fins, and installed on the heat sink while covering the heat sink fan and the heat sink fin, and one end is installed on the heat sink with a heat sink fin. It may include an open housing so that the inflow.
상기 열전달판 또는 상기 방열판 내부에 삽입 설치되는 적어도 하나 이상의 히트파이프를 더 포함할 수 있다.At least one heat pipe inserted and installed inside the heat transfer plate or the heat sink may be further included.
상기 회로모듈은 발전 전력 최적화를 위한 저항을 설정하는 저항PCB회로, 전압을 충전가능 전압으로 높이거나 낮추는 변압회로를 포함할 수 있다.The circuit module may include a resistance PCB circuit for setting a resistance for optimizing generated power and a transformer circuit for increasing or decreasing a voltage to a chargeable voltage.
상기 변압회로는 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 높이기 위한 스텝업(step up)회로, 및 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 낮추기 위한 스텝다운(step down)회로를 포함할 수 있다.The transformer circuit may include a step-up circuit for increasing the voltage of the generated power generated from the thermoelectric element, and a step-down circuit for lowering the voltage of the generated power generated from the thermoelectric element.
상기 방열팬은 열전소자와 전기적으로 연결되어 열전소자에서 생산된 전기에너지를 직접 인가받아 구동되는 구조일 수 있다.The heat dissipation fan may have a structure that is electrically connected to the thermoelectric element and driven by directly receiving electric energy generated from the thermoelectric element.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 어느 장소이건 폐열이 발생되는 곳에 간단히 부착하여 전력을 생산할 수 있게 된다.In this way, according to the present embodiment, it is possible to simply attach to a place where waste heat is generated and generate power.
고온에서도 설치되어 발전을 수행할 수 있어 다양한 열 배출 소스에 설치되어 에너지를 회수할 수 있다.It can be installed at high temperatures to generate electricity, so it can be installed in various heat emission sources to recover energy.
온도차가 작아도 발전과 충전이 가능하다. Power generation and charging are possible even when the temperature difference is small.
열전소자를 보다 신속하게 방열시킬 수 있고, 균일한 열전달을 통해 발전 효율을 극대화할 수 있게 된다.It is possible to dissipate heat more quickly from the thermoelectric element, and maximize power generation efficiency through uniform heat transfer.
폐열의 변동에 따라 전력 생산을 위한 최적 조건으로 저항을 설정하고, 충전 전압을 안정화시킴으로서, 전력 생산 효율을 극대화할 수 있게 된다.The efficiency of power generation can be maximized by setting the resistance to the optimum condition for power generation according to the fluctuation of waste heat and stabilizing the charging voltage.
도 1은 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치의 구성을 도시한 개략적인 분해사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic perspective view showing a temperature difference generator according to an embodiment.
2 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of the temperature difference generator according to the present embodiment.
3 is a schematic cross-sectional view of the temperature difference generator according to the present embodiment.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily practice it. As can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Where possible, identical or similar parts are indicated using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and/or component, while specifying another specific characteristic, region, integer, step, operation, element, element, and/or group. does not exclude the presence or addition of
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치의 외형을 나타내며, 도 2는 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치의 구성을 도시하고 있고, 도 3은 본 실시예에 따른 온도차 발전 장치의 단면 구조를 나타내고 있다.1 shows the external appearance of the temperature difference power generation device according to this embodiment, FIG. 2 shows the configuration of the temperature difference power generation device according to this embodiment, and FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the temperature difference power generation device according to this embodiment. have.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 발전장치(10)는 온도차를 이용하여 기전력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 열전소자(12)와, 열전소자(12) 일면에 설치되어 열원으로부터 전달되는 열을 열전소자(12)에 전달하는 열전달판(14), 열전소자(12)의 타면에 설치되어 열전소자(12)를 방열시키는 방열부(20), 열전달판(14)을 열원에 탈부착시키기 위한 탈착부, 열전소자에 전기적으로 연결되어 열전소자에서 생산된 잉여 전기에너지를 저장하는 축전지(50), 열전소자에서 생산되는 전력을 최적화하기 위한 회로 모듈(60)을 포함한다.As shown, the
이에 본 장치는 열전소자(12)의 제백(seeback)효과를 이용하여 전력을 생산하게 된다. 열전소자(12)는 발열면과 냉각면의 온도차를 이용하여 열기전력을 발생시킴으로써, 열에너지를 전기에너지로 전환하게 된다. Accordingly, the present device generates power by using the seeback effect of the
열전소자(12)는 이종의 금속을 접합한 소자로, 이에 대해서는 많은 기술이 개시되어 있으므로 이하 설명을 생략한다. 제백 효과란 온도차에 의한 전압, 즉 열기전력(thermoelectromotive force)이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르는 현상으로서 열전 발전의 원리이다. The
본 실시예에서 발전장치(10)는 적어도 하나 이상의 열전소자(12)가 평면상으로 배치되며, 열전소자(12)는 열원에 접하는 열전달판(14)의 전면에 접하도록 하여 간격을 두고 배치된다. 그리고, 열전달판(14)에 접하는 열전소자(12)의 반대쪽 면에는 방열부(20)가 접하여 설치된다. 이에, 열전소자(12)는 열전달판(14)으로부터 열을 전달받고 방열부(20)를 통해 냉각되는 양면의 온도차를 통해 전력을 생산하게 된다.In this embodiment, in the
여기서 열원은 폐열을 발생하는 열발생원으로, 본 장치가 설치되는 설비에 따라 다양하게 설정될 수 있다. Here, the heat source is a heat source that generates waste heat, and may be variously set according to the facility in which the present device is installed.
발전장치(10)의 방열부(20)는 외형을 이루는 하우징(16) 내에 설치된다. 그리고 하우징(16)에서 열전소자(12)를 사이에 두고 열전달판(14)이 하우징(16)으로부터 이격되어 설치된다. 이에, 열전달판(14)으로 전달된 열원의 고열이 직접적으로 하우징(16)에 전달되지 않아, 하우징(16)이 열원의 고열에 의해 가열되지 않는다. 따라서, 방열부(20)의 효율을 높이며, 사용자가 하우징(16)을 용이하게 잡거나 사용할 수 있게 된다.The
하우징(16)은 사각형태로 이루어지나, 특별히 그 형태에 있어서 한정되지 않는다. 하우징(16)의 전면 내측에 방열부(20)가 배치되며, 하우징 전면과 후면은 외기가 하우징(16) 내부의 방열부로 유입될 수 있도록 개방 형성된다.The
또한, 하우징(16)의 적어도 어느 한 측면에는 축전지(50)와 연결되어 축전지(50)에 충전된 전력을 외부로 인출하기 위한 전력 출력 단자가 설치될 수 있다.In addition, at least one side of the
축전지(50)는 열전소자(12)로부터 생산된 전력을 저장하기 위한 것으로, 충전 및 방전이 가능한 2차 전지일 수 있다. 축전지(50)는 하우징(16)에 설치된 전력 출력단자(52)를 통해 저장된 전기에너지를 외부로 인가할 수 있다.The
하우징(16)의 외측에는 축전지(50)와 회로모듈(60)을 덮어 보호하는 상판(70)이 더 설치될 수 있다. 상판(70) 외측에는 손잡이(72)가 설치되어 본 장치를 용이하게 탈부착할 수 있다.An
열전달판(14)은 소정 두께를 갖는 평면의 판구조물로 이루어지며, 열원과 열전소자(12) 사이에서 열원의 열을 열전소자(12)의 발열면에 전달하게 된다. 열전달판(14)은 열전도율이 우수한 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.The
본 실시예에서, 발전장치(10)는 하우징(16) 후면에 배치된 열전달판(14)을 열원에 부착하여 사용하게 된다.In this embodiment, the
탈착부는 열원의 표면에 발전장치(10)를 부착시키기 위한 것으로, 본 실시예에서는 자력을 이용하여 자성체인 철판 등에 열전달판(14)을 탈부착하는 구조일 수 있다.The detachable portion is for attaching the
이를 위해 탈착부는 열전달판(14)에 설치되는 적어도 하나 이상의 자석(40)을 포함한다. 자석(40)은 열전달판(14)에 간격을 두고 배열 설치된다. 자석(40)은 열전달판(14)에 볼트 등을 매개로 고정될 수 있다.To this end, the detachable part includes at least one
열전달판(14)에 설치된 자석(40)은 자력에 의해 자성체인 열원의 표면 외측면에 부착된다. 이에, 자석(40)이 설치된 열전달판(14)을 열원에 밀착된 상태로 고정시킬 수 있게 된다.The
본 발전장치(10)를 사용한 후에는 열원에서 열전달판(14)을 당겨주는 것으로 자석(40)이 부착된 열전달판(14)을 열원에서 간단하게 분리시킬 수 있다.After using the
이와 같이, 열전달판(14)에 자석(40)이 설치되어 있어서 배기덕트(D)와 같이 자성체를 이루는 열원 어디에도 간단히 설치 및 분리가 가능하게 된다.In this way, since the
방열부(20)는 하우징(16) 내부에 설치되어 열전소자(12)를 방열시키게 된다. 방열부(20)는 열전소자(12)에 접하고 외측으로 방열핀(24)이 형성된 방열판(22)과, 방열판(22) 외측에 배치되어 외기를 방열판(22)으로 순환시키기 위한 방열팬(26)을 포함한다. The
본 실시예에서 방열팬(26)은 열전소자(12)에서 생산되는 전기에너지를 이용하여 구동되는 구조일 수 있다. In this embodiment, the
또한, 열전달판(14) 또는 방열판(22)은 내부에 적어도 하나 이상의 히트파이프(28)가 삽입 설치될 수 있다.In addition, at least one
열전달판(14)과 방열판(22)에는 히트파이프(28)가 삽입될 수 있도록 복수개의 홀(15)이 간격을 두고 가공될 수 있다. A plurality of
열전달판(14)이나 방열판(22) 내부로 삽입 설치되는 히트파이프(28)는 길게 연장된 관 구조물이다. 히트파이프(28)는 밀폐 용기 내부에 작동유체가 연속적으로 기액간의 상변화 과정을 통하여 열을 전달하는 구조이다. 이에 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 매우 큰 열 전달능력을 발휘할 수 있게 된다. 히트파이프는 밀폐용기, 작동유체 및 용기 내부의 모세관을 포함하며, 작동유체의 종류나 내부 구조 등에 따라 다양하게 분류된다. 히트파이프에 대해서는 많은 기술이 개시되어 있으므로 이하 설명을 생략한다.The
이와 같이, 열전달판(14)은 내부에 설치된 히트파이프(28)에 의해 열원으부터 전달된 열을 열전달판(14) 전체에 보다 신속하고 고르게 분산하여 전달할 수 있게 된다.In this way, the
따라서, 열전달판(14)에 접하여 설치되는 복수개의 열전소자(12) 전체에 열원의 열이 고르게 가해져 각 열전소자에 균일한 열이 가해질 수 있게 된다.Therefore, heat from the heat source is evenly applied to the entirety of the plurality of
방열판(22) 역시 내부에 설치된 히트파이프(28)에 의해 열전소자(12)로부터 전달된 열을 방열판(22) 전면 구석구석에 걸쳐 보다 신속하고 고르게 분산시킬 수 있게 된다. 따라서 방열판(22)에 접하여 설치되는 복수개의 열전소자(12) 전체의 열이 방열판(22)을 통해 고르게 방열되어 열전소자(12) 양면의 온도차를 크게 함으로써, 발전 효율을 높일 수 있게 된다.The
도 4에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(60)은 열전소자(12)에 가해지는 열량의 변동에 따라 발전 전력을 최적화하기 위한 저항PCB회로, 열전소자로부터 축전지로 인가되는 전압을 제어하는 변압회로를 포함한다. 발전전력을 최적화한다는 것은 저항값의 제어를 통해 발전 전력 생산을 극대화하여 최대치의 전력을 생산하는 것을 의미한다. 즉, 전력을 생산함에 있어서 저항이 너무 높은 경우 발전 생산량이 떨어지고 저항이 너무 낮으면 전자전달이 잘 이루어지지 않아 전력 생산 효율이 떨어지게 된다.As shown in FIG. 4, the
저항PCB회로는 열전소자와의 폐회로(close Circuit) 구성을 위해 구비되는 저항을 열전소자의 최적 발전 조건으로 가변시켜 발전 전력을 최적화한다. 즉, 저항PCB회로는 센서를 통해 열량 변동을 확인하여 최대 전력 생산이 가능하도록 하는 저항값을 찾을 수 있는 로직회로를 구비하여, 열량 변동 조건에 맞춰 최대 전력 생산을 위한 저항값을 자동 연산하게 된다. 따라서, 조건에 따라 항상 최대의 전력을 생산할 수 있게 된다.The resistance PCB circuit optimizes generated power by varying a resistance provided for forming a close circuit with a thermoelectric element to an optimal power generation condition of the thermoelectric element. That is, the resistance PCB circuit is equipped with a logic circuit that can check the heat quantity fluctuation through the sensor and find the resistance value that enables maximum power production, and automatically calculates the resistance value for maximum power production according to the heat quantity fluctuation condition. . Therefore, it is possible to always produce maximum power according to conditions.
변압회로는 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 높이기 위한 스텝업(step up)회로와, 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 낮추기 위한 스텝다운(step down)회로를 포함한다.The transformer circuit includes a step-up circuit for increasing the voltage of the power generated from the thermoelectric element and a step-down circuit for lowering the voltage of the power generated from the thermoelectric element.
스텝업회로는 열전소자의 발전 전력이 축전지의 충전 가능 전압보다 낮을 경우 이를 충전 가능한 전압으로 높여 축전지에 인가한다. 스텝다운회로는 열전소자로부터 생성된 발전 전력이 축전지의 충전 가능 전압보다 높은 경우 이를 충전 가능한 전압으로 낮춰 축전지에 인가한다.When the power generated by the thermoelectric element is lower than the chargeable voltage of the battery, the step-up circuit raises it to a chargeable voltage and applies it to the battery. In the step-down circuit, when the power generated from the thermoelectric element is higher than the chargeable voltage of the battery, it is lowered to a chargeable voltage and applied to the battery.
이에, 열전소자로부터 발전되어 축전지로 인가되는 전압이 낮거나 높은 경우 스텝업회로와 스텝다운회로를 통해 전압이 제어되어 충전가능한 전압으로 조절된다. 따라서, 어느 경우에도 열전소자의 발전 전력을 축전지에 효율적으로 충전할 수 있게 된다.Accordingly, when the voltage generated from the thermoelectric element and applied to the storage battery is low or high, the voltage is controlled through the step-up circuit and the step-down circuit to be adjusted to a chargeable voltage. Therefore, in any case, it is possible to efficiently charge the storage battery with the power generated by the thermoelectric element.
이하, 본 실시예에 따른 발전장치의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the power generation device according to the present embodiment will be described.
본 발전장치(10)는 휴대가 가능하며, 작업자가 열원의 필요한 위치에 열전달판(14)을 밀착시키면 열전달판에 설치된 자석(40)의 자력에 의해 본 장치가 열원의 외피에 부착된다.This
열원에 열전달판이 부착되면, 열원에서 발생되는 폐열은 열전달판(14)을 통해 열전소자의 방열면으로 전달되고, 열전소자(12)는 양면의 온도차에 의한 제백효과에 의해 전력을 생산하게 된다. 이렇게 생산된 전력은 방열팬(26)으로 인가되어 방열팬을 가동시키게 된다. 방열팬이 가동되면 외기는 하우징 내부의 방열판으로 순환되어 방열판을 냉각시키게 된다. 이에 열전소자의 냉각면으로 전달된 열이 방열판과 열교환되면서 방열된다. 따라서 열전소자의 양면 온도차가 커져 전력 생산량이 커지게 된다. When a heat transfer plate is attached to the heat source, waste heat generated from the heat source is transferred to the heat dissipating surface of the thermoelectric element through the
열전소자에서 생산된 발전 전력은 회로모듈(60)을 통해 축전지(50)로 인가되어 축전지에 저장된다.Power generated by the thermoelectric element is applied to the
이 과정에서 폐열의 온도 변화에 따라 열전소자의 발전량이 달라지게 되는 데, 본 장치에 구비된 회로모듈을 통해 발전 전력을 최적화할 수 있게 된다. 회로 모듈은 열전소자에 의한 발전량에 따라 열전소자 폐회로에 걸린 저항값을 자동으로 가변시키게 된다. 또한, 회로 모듈은 열전소자의 발전 전압에 따라 스텝업회로와 스텝다운회로를 통해 전압을 축전지의 충전가능 전압으로 가변한다. 이에, 열원의 열에너지 변동에 관계없이 열전소자를 통해 최적의 발전량을 얻을 수 있게 된다.In this process, the amount of power generated by the thermoelectric element varies according to the temperature change of the waste heat, and the generated power can be optimized through the circuit module provided in the present device. The circuit module automatically changes the resistance value applied to the closed circuit of the thermoelectric element according to the amount of power generated by the thermoelectric element. In addition, the circuit module changes the voltage to a chargeable voltage of the storage battery through a step-up circuit and a step-down circuit according to the generated voltage of the thermoelectric element. Accordingly, it is possible to obtain an optimal amount of power generation through the thermoelectric element regardless of thermal energy fluctuations of the heat source.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.Although exemplary embodiments of the present invention have been shown and described as described above, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. All of these modifications and other embodiments are to be considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the present invention.
10 : 발전장치 12 : 열전소자
14 : 열전달판 15 : 홀
16 : 하우징 20 : 방열부
22 : 방열판 24 : 방열핀
26 : 방열팬 28 : 히트파이프
40 : 자석 50 : 축전지
60 : 회로모듈 70 : 상판
72 : 손잡이 10: generator 12: thermoelectric element
14: heat transfer plate 15: hole
16: housing 20: heat sink
22: heat sink 24: heat sink fin
26: heat dissipation fan 28: heat pipe
40: magnet 50: storage battery
60: circuit module 70: top plate
72: handle
Claims (3)
상기 방열부는 열전소자에 접하고 외측으로 방열핀이 형성된 방열판, 및 상기 방열판 외측에 배치되어 외기를 방열판으로 순환시키기 위한 방열팬을 포함하고,
상기 열전달판 또는 상기 방열부의 방열판 내부에는 적어도 하나 이상의 히트파이프가 삽입 설치된 폐열을 이용한 발전장치.At least one thermoelectric element generating electromotive force using a temperature difference, a heat transfer plate installed on one surface of the thermoelectric element to transmit heat transferred from a heat source to the thermoelectric element, and a heat dissipation plate installed on the other surface of the thermoelectric element to dissipate heat from the thermoelectric element A part, a detachable part for attaching and detaching the heat transfer plate to a heat source, a storage battery electrically connected to the thermoelectric element to store surplus electric energy produced by the thermoelectric element, and stably charging the battery by optimizing the power produced by the thermoelectric element letting circuit module,
The heat dissipation unit includes a heat dissipation plate in contact with the thermoelectric element and having a dissipation fin formed thereon, and a dissipation fan disposed outside the heat dissipation plate to circulate outside air to the heat dissipation plate,
A power generation device using waste heat in which at least one heat pipe is inserted into the heat transfer plate or the heat sink of the heat sink.
상기 회로모듈은 발전 전력 최적화를 위한 저항을 설정하는 저항PCB회로, 전압을 충전가능 전압으로 높이거나 낮추는 변압회로를 포함하고, 상기 변압회로는 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 높이기 위한 스텝업(step up)회로, 및 열전소자로부터 생성된 발전 전력의 전압을 낮추기 위한 스텝다운(step down)회로를 포함하는 폐열을 이용한 발전장치.According to claim 1,
The circuit module includes a resistor PCB circuit for setting a resistance for optimizing generated power and a transformer circuit for increasing or decreasing a voltage to a chargeable voltage, and the transformer circuit is a step-up for increasing the voltage of generated power generated from a thermoelectric element. A generator using waste heat including a step-up circuit and a step-down circuit for lowering the voltage of generated power generated from a thermoelectric element.
상기 탈착부는 상기 열전달판에 설치되는 적어도 하나 이상의 자석을 포함하는 폐열을 이용한 발전장치.According to claim 1,
The detachable unit is a power generation device using waste heat including at least one magnet installed on the heat transfer plate.
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