KR20230064343A - 동심형 열전모듈 및 이를 이용하는 열 감지 장치 - Google Patents

동심형 열전모듈 및 이를 이용하는 열 감지 장치 Download PDF

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KR20230064343A
KR20230064343A KR1020210149831A KR20210149831A KR20230064343A KR 20230064343 A KR20230064343 A KR 20230064343A KR 1020210149831 A KR1020210149831 A KR 1020210149831A KR 20210149831 A KR20210149831 A KR 20210149831A KR 20230064343 A KR20230064343 A KR 20230064343A
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thermoelectric
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김봉서
김종진
손지희
김철
이원주
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한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 튜브나 파이프 등 원통형 몸체를 가지는 열원으로부터 열을 흡수하고 대기와의 온도차를 이용하여 열전발전이 가능한 동심형 열전모듈 및 이를 이용한 열 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 제1세라믹과 제2세라믹 및 제1,2 세라믹 사이에 구비되는 열전반도체를 포함하도록 구성되어, 제1세라믹과 제2세라믹의 온도차에 의해 기전력을 발생시켜 전원공급이 이루어질 수 있도록 하는 열전모듈에 있어서, 상기 제1, 2 세라믹은 외면이 소정 곡률을 가지는 열원의 곡률중심과 동심원을 이루도록 형성되되, 상기 제1세라믹은 상기 열원의 외면과 대응되는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되고, 상기 제2세라믹은 상기 제1세라믹을 외측에서 감싸는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되어 상기 제1세라믹과 소정간격 이격되며, 상기 열전반도체는 상기 제1세라믹과 제2세라믹 사이의 이격된 공간이 형성하는 곡률반경을 따라 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 교번되면서 2오 횡대(double column)로 배치된다.
본 발명에 따른 동심형 열전모듈은 원통형 몸체를 가지는 열원의 곡률 중심과 동심을 이루면서 열원의 외면과 대응되는 접촉면을 가지도록 형성된다. 따라서, 튜브나 파이프 등의 열원으로부터 열을 흡수하고 대기와의 온도차를 이용하여 열전발전하는 경우, 고온부의 열손실을 줄일 수 있다.

Description

동심형 열전모듈 및 이를 이용하는 열 감지 장치{ A concentric type thermoelectric module and thermal sensing device using of the same }
본 발명은 튜브나 파이프 등 원통형 몸체를 가지는 열원으로부터 열을 흡수하고 대기와의 온도차를 이용하여 열전발전이 가능한 동심형 열전모듈 및 이를 이용한 열 감지 장치를 제공하는 것이다.
산업현장 및 생활현장에는 버려지는 열에너지가 다수 존재한다. 따라서, 이와 같은 미활용 열에너지를 효과적으로 회수하고 활용하기 위한 다양한 연구개발이 이루어지는 가운데 열전소자를 이용한 발전 방식(Thermoelectric generation, TEG)은 구동부가 존재하지 않아 소음과 진동발생 등의 측면에서 이점을 가진다.
또한, 시스템 구성이 간단하고, 열원의 조건에 따라 다양한 스케일을 유연하게 변화시킬 수 있으며, 다양한 종류의 열원에 적용 가능함에 따라 열전 소자의 활용성은 더욱 높아질 것으로 전망되고 있다.
한편, 종래 열전 소자는 대부분 평판 형태의 모듈로 형성되어 평판형 열원과 면접촉 가능한 형태로 제조됨으로써 원통형 몸체를 가지는 열원에 적용하고자 할 경우 모듈 표면과 열원 또는 냉각부 사이에 열전달 매질이 추가된다.
하지만, 상기와 같이 열전달 매질을 추가하게 될 경우 매질과 열원 또는 냉각부에 열저항이 발생하여 열전냉각 또는 열전발전 효과가 저하되는 문제점을 가진다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하여 원통형 몸체를 가지는 열원에 적용하기 위한 열전 소자 모듈의 개발이 개발이 꾸준히 이루어지고 있으나, 열원의 외주면과 안정적인 밀착구조 형성, 무게 경감 등 제품 적용 측면에서 개선이 요구되고 있다.
KR 10-2145901 B1 KR 10-1937903 B1 JP 10-2016-171154 A
본 발명의 목적은 원통형 몸체를 가지는 열원에 적용 가능한 동심형 열전모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 동심형 열전모듈을 이용하여 고온의 증기 파이프, 배기용 굴뚝, 자동차 배기관 등과 같이 원통형 몸체를 가지는 열원에 용이하게 장착되어 열 감지 정보를 제공하기 위한 열 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 제1세라믹과 제2세라믹 및 제1,2 세라믹 사이에 구비되는 열전반도체를 포함하도록 구성되어, 제1세라믹과 제2세라믹의 온도차에 의해 기전력을 발생시켜 전원공급이 이루어질 수 있도록 하는 열전모듈에 있어서, 상기 제1, 2 세라믹은 외면이 소정 곡률을 가지는 열원의 곡률중심과 동심원을 이루도록 형성되되, 상기 제1세라믹은 상기 열원의 외면과 대응되는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되고, 상기 제2세라믹은 상기 제1세라믹을 외측에서 감싸는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되어 상기 제1세라믹과 소정간격 이격되며, 상기 열전반도체는 상기 제1세라믹과 제2세라믹 사이의 이격된 공간이 형성하는 곡률반경을 따라 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 교번되면서 2오 횡대(double column)로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 가로(Row) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되거나, 상기 제1세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 가로(Raw) 방향으로 접착됨으로써, 전극과 열전반도체가 전후상하좌우 방향을 따라 도 3과 같은 형상으로 연속해서 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1세라믹 및 제2세라믹에는 복수의 완충홀이 더 형성되며 상기 완충홀은 상기 제1세라믹 및 제2세라믹의 호(arc) 형상을 따라 형성되는 장원형(長圓形) 홀로 일정간격 1열로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 열원의 외면과 접하는 상기 제1세라믹의 일면에는 그라파이트 시트가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서 본 발명에 따른 열 감지 장치는 원통형 몸체를 가지는 열원의 외면에 체결되는 제1홀더바디와 제2홀더바디로 구성되며, 서로 형합하여 도넛 형상을 이루는 모듈홀더와, 상기 제1홀더바디와 제2홀더바디의 일측 단부를 회전 가능하도록 연결하는 연결부와, 상기 제1홀더바디와 제2홀더바디의 타측 단부가 형합된 상태에서 고정부재에 의해 고정되는 고정부를 포함하며, 상기 모듈홀더에는 상기 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 따른 동심형 열전모듈이 수용되는 모듈삽입부가 마련되고, 상기 모듈홀더의 일측에는 상기 열원과 대기의 온도차에 의해 발생되는 기전력으로 열 감지 정보를 생성하는 제어부와, 상기 제어부에서 생성된 열 감지 정보를 관제센터에 전달하기 통신모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 모듈홀더는 고내열성 및 절연성을 가지는 고무 재질로 형성되며, 상기 모듈삽입부는 내측과 외측이 연통되도록 관통 형성되어 상기 동심형 열전모듈이 끼움 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 동심형 열전모듈은 원통형 몸체를 가지는 열원의 곡률 중심과 동심을 이루면서 열원의 외면과 대응되는 접촉면을 가지도록 형성된다. 따라서, 튜브나 파이프 등의 열원으로부터 열을 흡수하고 대기와의 온도차를 이용하여 열전발전하는 경우, 고온부의 열손실을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 열전모듈을 구성하는 제1세라믹과 제2세라믹에 각각 장공형 홀인 복수의 완충부가 마련된다. 따라서, 본 발명에 따른 동심형 열전모듈을 열원에 설치하는 과정 중 과도한 힘이 가해지는 경우에도 상기 완충부가 변형되면서 열전반도체에 가해지는 충격이 완화될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 기능의 완충부는 제1세라믹과 제2세라믹의 하중을 줄일 수 있다. 게다가, 열원 즉, 고온부와 접하는 제1세라믹의 접촉면에는 그라파이트 시트가 더 구비됨으로써 열원에 체결될 경우 밀착력을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 동심형 열전모듈은 모듈홀더에 삽입되어 열 감지 장치를 구성할 수 있다.
즉, 상기 모듈홀더는 내열성 및 절연성을 가지는 고무재질로 형성되어 상기 동심형 열전모듈의 상부와 하부를 모두 감싸며, 고온부와 접하는 제1세라믹의 일면과 대기에 노출되는 제2세라믹의 일면만 노출되도록 한다.
따라서, 열원과 접하는 제1세라믹의 상측과 하측에서 열원과 모듈홀더가 밀착되어 결합관계를 형성함에 따라 보다 안정적인 설치구조를 제공할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 열감지장치는 발전소의 고온 증기 파이프나, 자동차 배기관, 소각로의 배기용 굴뚝 등에 쉽고 안정적으로 설치될 수 있으며, 열원과 대기의 온도차에 의해 발생되는 기전력으로 열감지 정보를 생성하고, 이를 통신모듈을 통해 관제센터 등으로 전송할 수 있으므로 다양한 활용이 가능한 이점을 가진다.
도 1 은 본 발명에 따른 동심형 열전모듈의 다양한 실시 예를 보인 도면.
도 2 는 본 발명의 요부구성인 열전반도체의 전극 연결구조를 보이기 위한 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 동심형 열전모듈을 이용한 열 감지 장치의 일 실시 예를 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 요부구성인 모듈홀더의 일 실시 예를 보인 도면.
도 5 는 도 3 의 A-A'부 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 열 감지 장치의 적용 일 예를 보이기 위한 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 열 감지 장치의 제어 구조를 보이기 위한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 기재된다. 또한, 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 상측에 “구비”, “적층”, “연결”된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소의 상면에 직접적으로 구비, 적층 또는 연결될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “구비”, “적층”, “연결”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1 에는 본 발명에 따른 동심형 열전모듈의 다양한 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 2 에는 본 발명의 요부구성인 열전반도체의 전극 연결구조를 보이기 위한 도면이 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 동심형 열전모듈(100)은 원통형 몸체를 가지는 열원의 외면과 대응되는 형상을 가지기 위하여 열원의 곡률중심과 동심을 이루는 형상을 가진다.
보다 구체적으로, 평판형으로 형성되는 기존 열전모듈의 경우 수직으로 적층된 구조를 가지는 것과 달리 본 발명에 따른 동심형 열전모듈(100)은 열원의 곡률중심으로부터 수평 방향으로 확장되는 형태로 형성된다.
상세히, 본 발명에 따른 동심형 열전모듈(100)은 소정 곡률을 가지는 열원의 곡률중심과 동심을 이루도록 형성되는 제1세라믹(200)과, 상기 제1세라믹(200)과 소정 간격 이격 배치되되, 상기 제1세라믹(200)을 모두 감싸도록 형성되는 제2세라믹(400)이 구비되고, 상기 제1세라믹(200)과 제2세라믹(400) 사이의 이격 공간에는 열전반도체(300)가 전극(380)과 함께 접합되어 구성된다.
상기와 같이 구성되는 동심형 열전모듈(100)은 상대물인 열원의 크기에 따라 도 1의 (a)와 같이 반원 형상으로 2개가 쌍을 이루어 적용되거나, 도 1 의 (b)와 같이 4개가 부채꼴 형상으로 쌍을 이루어 적용될 수 있다.
그리고, 상기 제1세라믹(200)은 열원과 직접 접하는 부분으로 열원 외면과의 밀착력을 확보하기 위하여 그라파이트 시트(360)가 더 구비될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 1 의 (a)에 도시된 반원 형상을 중심으로 설명한다.
도 1 의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 제1세라믹(200)은 상기 열원의 외면과 대응되는 반원의 호(arc) 형상으로 형성된다.
그리고, 상기 제1세라믹(200)에는 호(arc) 형상의 몸체를 따라서 복수의 완충홀(220)이 일정간격으로 형성되며, 상기 완충홀(220)은 장원형(長圓形)으로 1열 배치된다.
상기 제2세라믹(400)은 상기 제1세라믹(200)을 외측에서 감싸는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되어 상기 제1세라믹(200)과 소정간격 이격되며, 제1세라믹(200)과 마찬가지로 복수의 완충홀(420)이 1열 배치된다.
상기와 같이 형성되는 제1,2세라믹(200, 400)의 완충홀(220, 420)은 열원과 체결될 경우 밀착을 위해 가해지는 과도한 압력에 의해 상기 열전반도체(300)가 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로, 알루미늄 세라믹스로 형성되는 제1,2세라믹(200, 400)이 외력에 의해 소정 범위 형상 변형되면서 충격을 완화시킬 수 있도록 한다.
게다가, 상기 제2세라믹(400)에 형성되는 완충홀(420)은 상기 제1세라믹(200)에 형성되는 완충홀(220) 보다 더 크게 형성될 수 있으며, 이로 인해 본 발명에 따른 동심형 열전모듈(100)의 무게를 줄일 수 있다.
한편, 상기 열전반도체(300)는 상기 제1세라믹(200)과 제2세라믹(400) 사이의 이격된 공간이 형성하는 곡률반경을 따라 교번 배치되는 N형 반도체(320)와 P형 반도체(340)로 구성되며, 서로 교번되면서 2오 횡대(double column)로 배치되어 전극(380)을 통해 전기적으로 연결된다.
즉, 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 제1세라믹(200)과 N형 반도체(320) 및 P형 반도체(340)를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹(400)과 N형 반도체(3200 및 P형 반도체(340)를 연결하는 전극은 가로(Raw) 방향으로 접착될 수 있으며, 도시되지는 않았지만 상기 제1세라믹(200)과 N형 반도체(320) 및 P형 반도체(340)를 연결하는 전극은 가로(Row) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹(4000과 N형 반도체(320) 및 P형 반도체(340)를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되는 것도 가능하다.
즉, 상기 제1세라믹(200)과 열전반도체(300)를 연결하는 전극(380)을 가로 또는 세로 방향으로 접착할 경우, 제2세라믹(400)과 열전반도체(300)를 연결하는 전극(380)을 세로 또는 가로 방향으로 접착함으로써 복수의 열전반도체(300)와 전극(380)이 서로 이어지도록 연속해서 연결할 수 있다.
그리고, 상기 전극(380)과 열전반도체(300)를 전후 또는 좌우 방향을 따라 연속적으로 연결하면 도 2의 (b)와 같은 구조를 형성하게 된다.
상기와 같은 연결구조를 통해 제1세라믹(200)과 제2세라믹(400) 사이의 공간이 형성하는 곡률반경을 따라 열전반도체(300)가 안정적인 접합구조를 형성함으로써 전기적/열적손실이 적고 고온에서 화학적인 안정성을 유지할 수 있다.
한편, 상기와 같은 특징의 동심형 열전모듈(100)은 열 감지장치로 활용될 수 있다.
도 3 에는 본 발명에 따른 동심형 열전모듈을 이용한 열 감지 장치의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 4 에는 본 발명의 요부구성인 모듈홀더의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되며, 도 5 에는 도 3 의 A-A'부 단면도가 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 열 감지 장치(500)는 전술한 동심형 열전모듈(100)을 모듈홀더(600)에 끼움 장착하고, 상기 동심형 열전모듈(100)을 통해 구동되는 제어부(700)와 통신모듈(800)을 포함하여 구성된다.
상세히, 상기 모듈홀더(600)는 열원의 외면에 체결되는 제1홀더바디(620)와 제2홀더바디(640)가 서로 대향되도록 형성되어 전체적으로 도넛 형상을 형성하며, 상기 제1홀더바디(620)와 제2홀더바디(640)의 일측 단부는 연결부(610)에 의해 회전 가능하도록 연결된다.
이를 위해 상기 연결부(610)는 상기 제1홀더바디(620)의 일부분과 제2홀더바디(640)의 일부분이 외측으로 돌출 형성되어 서로 포개어지지며, 포개어진 면에는 회전축(612)이 삽입된다.
따라서, 상기 제1홀더바디(620) 및 제2홀더바디(640)는 상기 회전축(612)을 중심으로 타측이 개폐 가능하도록 형성됨에 따라 개방된 상태에서 상기 동심형 열전모듈(100)을 끼움 장착한 이후 열원의 외면을 감싸도록 배치한 다음 다시 차페하여 용이 고정 시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 제1홀더바디(620)와 제2홀더바디(640)의 타측 단부에는 서로 형합하여 고정된 상태를 유지하기 위한 고정부(630)가 더 형성된다.
상기 고정부(630)의 경우에도 상기 제1홀더바디(620)와 제2홀더바디(640)의 외측으로 소정면적 돌출되어 각각 제1고정부(632)와 제2고정부(634)로 나뉜다.
그리고, 상기 제1,2고정부(630,640)에는 각각 서로 대응되는 제1고정홀(632a) 및 제2고정홀(642a)이 형성됨으로써, 상기 제1,2고정홀(632a, 642a)을 대응시켜 고정부재(650)를 체결하는 과정만으로 열원에 열 감지 장치(500)가 고정 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1홀더바디(620)에는 동심형 열전모듈(100)을 수용하기 위한 제1모듈삽입부(622)가 형성되고, 제2홀더바디(640)에는 제2모듈삽입부(542)가 형성되며, 상기 각 모듈삽입부(622, 642)에 삽입되는 동심형 열전모듈(100)은 제1세라믹(200) 부분이 내측에 노출되어 열원의 외면과 접하고, 제2세라믹(400) 부분이 대기중에 노출된다.
따라서, 상기 제1홀더바디(620)와 제2홀더바디(640)의 폭은 상기 동심형 열전모듈(100)의 폭과 대응되도록 형성되며, 두께는 상기 동심형 열전모듈(100)보다 더 크게 형성되어 노출된 제1세라믹(200)의 상측과 하측에서 열원의 외면과 접하여 지지력을 형성할 수 있도록 한다.
이를 위해 상기 모듈홀더(500)는 고내열성 및 절연성을 가지는 고무 재질로 형성되며, 지지력 보강을 위해 상기 제1세라믹(200)에는 그라파이트 시트(360)가 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 모듈홀더(600)의 일측에는 상기 열원과 대기의 온도차에 의해 발생되는 기전력으로 열 감지 정보를 생성하는 제어부(700)와, 상기 제어부(700)에서 생성된 열 감지 정보를 관제센터에 전달하기 통신모듈(800)이 더 구비된다.
상기 제어부(700)는 CPU(740)를 내장한 PCB 기판(720)이 상기 전극(380)과 연결되어 열전반도체(300)에 의해 생성되는 기전력을 공급 가능한 직류전원으로 변환하고, 열 감지 정보를 생성한다.
상기 통신모듈(800)은 코일 안테나가 적용될 수 있으며, 상기 PCB 기판(720)에 연결되어 전원 공급이 이루어지며, 상기 제어부(700)를 통해 생성된 열 감지 정보를 무선통신 방식으로 전송한다.
상기와 같은 구성을 가지는 열 감지 장치(500)는 발전소의 고온 증기 파이프나, 자동차 배기관, 소각로의 배기용 굴뚝 등의 열원에 쉽고 안정적으로 설치되며, 상기 열원이 구동될 때마다 발생되는 열을 감지하여 감지정보를 제공함으로써 온도감지 센서의 기능을 수행할 수 있다.
도 6 에는 본 발명에 따른 열 감지 장치의 적용 일 예를 보이기 위한 도면이 도시되고, 도 7 에는 본 발명에 따른 열 감지 장치의 제어 구조를 보이기 위한 도면이 도시된다.
보다 구체적으로, 도 6 및 도 7 은 소각로의 배출가스 관리 시스템에 적용된 일 예로, 본 발명에 따른 열 감지 장치(500)를 가스관(G)에 설치할 경우 가스관(G)을 따라 배출되는 배출가스(E)를 감지하여 소각로의 구동 시간과 배출가스(E)의 온도 등의 실시간 정보를 생성하고 이를 관제센터(900)로 제공할 수 있다.
즉, 가스관(G)의 외면에 장착되는 열 감지 장치(500)는 제1세라믹(200)이 가스관(G) 외면에 밀착됨에 따라 배출가스(E)가 가스관(G)을 따라 배출될 경우 배출가스(E)의 온도가 제1세라믹(200)으로 전도되어 고온부를 형성한다.
그리고, 상기 제2세라믹(400)은 대기중에 노출된 상태를 유지하여 저온부를 형성함에 따라 제1세라믹(200)과 제2세라믹(400)의 온도차에 의해 전원이 공급되고, 배출가스(E)에 따른 열 감지 정보가 생성된다.
그리고, 상기와 같이 생성된 배출가스(E)에 따른 열 감지 정보는 통신모듈(800)을 통해 관제센터(900)로 전송되며, 관제센터(900)에 구비되는 관리자 단말기(940)에는 실시간 수신되는 열 감지 정보가 누적 저장될 수 있다.
한편, 상기 관제센터(900)는 복수의 열 감지 장치(500)로부터 열 감지 정보를 수신할 수 있으며, 이를 위한 중계기(920)가 더 구비될 수 있다.
100.......... 열전모듈 200.......... 제1세라믹
220.......... 제1완충부 300.......... 열전반도체
320.......... N형반도체 340.......... P형반도체
360.......... 그라파이트 시트 400.......... 제2세라믹
420.......... 제2완충부 500.......... 열감지장치
600.......... 모듈홀더 610.......... 연결부
612.......... 회전축 620.......... 제1홀더바디
622.......... 제1모듈삽입부 630.......... 고정부
640.......... 제2홀더바디 642.......... 제2모듈삽입부
700.......... 제어부 710.......... 하우징
720.......... PCB 기판 740.......... CPU
800.......... 통신모듈 900.......... 관제센터
920.......... 중계기 940.......... 관리자 단말기

Claims (6)

  1. 제1세라믹과 제2세라믹 및 제1,2 세라믹 사이에 구비되는 열전반도체를 포함하도록 구성되어, 제1세라믹과 제2세라믹의 온도차에 의해 기전력을 발생시켜 전원공급이 이루어질 수 있도록 하는 열전모듈에 있어서,
    상기 제1, 2 세라믹은 외면이 소정 곡률을 가지는 열원의 곡률중심과 동심원을 이루도록 형성되되,
    상기 제1세라믹은 상기 열원의 외면과 대응되는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되고,
    상기 제2세라믹은 상기 제1세라믹을 외측에서 감싸는 반원의 호(arc) 형상으로 형성되어 상기 제1세라믹과 소정간격 이격되며,
    상기 열전반도체는 상기 제1세라믹과 제2세라믹 사이의 이격된 공간이 형성하는 곡률반경을 따라 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 교번되면서 2오 횡대(double column)로 배치되는 것을 특징으로 하는 동심형 열전모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 가로(Row) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되거나,
    상기 제1세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 세로(Column) 방향으로 접착되고, 상기 제2세라믹과 N형 반도체 및 P형 반도체를 연결하는 전극은 가로(Raw) 방향으로 접착됨으로써,
    전극과 열전반도체가 전후상하좌우 방향을 따라 도 3과 같은 형상으로 연속해서 연결되는 것을 특징으로 하는 동심형 열전모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1세라믹 및 제2세라믹에는 복수의 완충홀이 더 형성되며
    상기 완충홀은 상기 제1세라믹 및 제2세라믹의 호(arc) 형상을 따라 형성되는 장원형(長圓形) 홀로 일정간격 1열로 형성되는 것을 특징으로 하는 동심형 열전모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열원의 외면과 접하는 상기 제1세라믹의 일면에는 그라파이트 시트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 동심형 열전모듈.
  5. 원통형 몸체를 가지는 열원의 외면에 체결되는 제1홀더바디와 제2홀더바디로 구성되며, 서로 형합하여 도넛 형상을 이루는 모듈홀더;
    상기 제1홀더바디와 제2홀더바디의 일측 단부를 회전 가능하도록 연결하는 연결부;
    상기 제1홀더바디와 제2홀더바디의 타측 단부가 형합된 상태에서 고정부재에 의해 고정되는 고정부;를 포함하며,
    상기 모듈홀더에는,
    상기 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 따른 동심형 열전모듈이 수용되는 모듈삽입부가 마련되고,
    상기 모듈홀더의 일측에는,
    상기 열원과 대기의 온도차에 의해 발생되는 기전력으로 열 감지 정보를 생성하는 제어부와, 상기 제어부에서 생성된 열 감지 정보를 관제센터에 전달하기 통신모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열 감지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 모듈홀더는,
    고내열성 및 절연성을 가지는 고무 재질로 형성되며, 상기 모듈삽입부는 내측과 외측이 연통되도록 관통 형성되어 상기 동심형 열전모듈이 끼움 장착되는 것을 특징으로 하는 열 감지 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016171154A (ja) 2015-03-12 2016-09-23 日本特殊陶業株式会社 熱電発電装置、熱電モジュール
KR101937903B1 (ko) 2018-01-23 2019-01-11 김백진 열전 소자 모듈
KR102145901B1 (ko) 2018-06-18 2020-08-19 김백진 열전 소자 모듈

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