KR20230172398A - Thermoelectric generator and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전 발생기 및 이의 제조 방법과 열전 발생 장치에 관한 것으로, 방열핀의 일측면에 배치되는 공기 방열부와, 방열핀의 타측면에 배치되는 열전 소자부와, 방열핀의 일측면 방향으로 배치되며, 하부 부재와 하부 부재 상에 형성되고 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부 및 하부 부재의 일측면 및 타측면 각각에 형성된 벽면부를 포함하는 공기 분배핀과, 공기 방열부 및 공기 분배부 사이에 배치되는 공기 유로부를 포함한다.The present invention relates to a thermoelectric generator, a method of manufacturing the same, and a thermoelectric generator, and includes an air heat dissipation portion disposed on one side of a heat dissipation fin, a thermoelectric element portion disposed on the other side of the heat dissipation fin, and an air heat dissipation portion disposed on one side of the heat dissipation fin, An air distribution fin including a lower member and an air distribution portion formed on the lower member and dividing the internal space into at least two or more regions and a wall portion formed on one side and the other side of the lower member, an air heat radiation portion, and an air distribution portion. It includes an air flow path disposed between the distribution units.
Description
본 발명은 열전 발생기 및 이의 제조 방법과 열전 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric generator, a method of manufacturing the same, and a thermoelectric generator device.
열전소자는 양측면의 온도차로 인해 열에너지를 전기에너지로 변환하거나, 전기에너지를 열에너지로 변환하는 열전현상을 이용하는 소자이다. 이러한 열전소자를 활용하여 열을 전기로 변환시켜 전력을 회수하는 장치가 열전 발전기이다.A thermoelectric element is a device that uses the thermoelectric phenomenon to convert thermal energy into electrical energy or electrical energy into thermal energy due to a temperature difference between both sides. A thermoelectric generator is a device that uses these thermoelectric elements to convert heat into electricity and recover power.
이러한 열전 발전기는 내부에 고온의 배기가스와 열교환하는 고온부 열교환 핀, 열전 발전기 외부에 저온의 냉각수가 흐르는 저온부 열교환 핀으로 구성되어 있는데 열전 발전기의 효율을 높이기 위해서는 내부에 흐르는 배기가스의 높은 열에너지가 열전소자에 효율적으로 전달되어야 한다.This thermoelectric generator consists of a high-temperature heat exchange fin that exchanges heat with the high-temperature exhaust gas inside, and a low-temperature heat exchange fin through which low-temperature coolant flows outside the thermoelectric generator. In order to increase the efficiency of the thermoelectric generator, the high heat energy of the exhaust gas flowing inside is converted into thermoelectric energy. It must be efficiently delivered to the device.
하지만 종래의 사용하고 있는 고온부의 열교환 핀은 배기가스의 열에너지를 열전소자로 충분히 전달되지 않아 열전소자의 효율이 떨어져 전력을 회수하는 능력이 저하되는 문제점이 발생한다.However, the heat exchange fin of the high temperature part used in the related art does not sufficiently transfer the heat energy of the exhaust gas to the thermoelectric element, which causes a problem in that the efficiency of the thermoelectric element is reduced and the ability to recover power is reduced.
또한, 종래 고온부의 열교환 핀의 문제점은 내부에 들어오는 배기가스의 온도가 입구에서는 고온이고 출구쪽으로 이동하면서 열교환이 되기 때문에 배기가스의 온도가 감소하게 된다. 이에 따라 입구쪽의 배치된 열전소자는 온도차이가 커 효율이 증가하지만, 출구쪽에 배치된 열전소자는 온도차이가 작아 효율이 감소하여 전체적으로 열전소자 균일한 효율을 얻기 어렵다.In addition, the problem with the conventional high-temperature heat exchange fin is that the temperature of the exhaust gas entering the inside is high at the inlet and heat exchange occurs as it moves toward the outlet, so the temperature of the exhaust gas decreases. Accordingly, the efficiency of the thermoelectric element placed at the inlet increases due to the large temperature difference, but the efficiency of the thermoelectric element placed at the outlet decreases due to the small temperature difference, making it difficult to obtain uniform efficiency throughout the thermoelectric element.
본 발명의 배경이 되는 기술인 한국공개특허공보 제10-2021-0054218호는 산업 폐열을 재활용하는 다층 열전 발전기에 대한 것이다.Korea Patent Publication No. 10-2021-0054218, the technology behind the present invention, is about a multilayer thermoelectric generator that recycles industrial waste heat.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열전 발생기 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and aims to provide a thermoelectric generator and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 상기 열전 발생기를 포함하는 열전 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the present invention aims to provide a thermoelectric generator including the thermoelectric generator.
다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the embodiments of the present invention are not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.
본 발명에 따른 열전 발전기는: 방열핀의 일측면에 배치되는 공기 방열부; 상기 방열핀의 타측면에 배치되는 열전 소자부; 상기 방열핀의 상기 일측면 방향으로 배치되며, 하부 부재와 상기 하부 부재 상에 형성되고 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부 및 상기 하부 부재의 일측면 및 타측면 각각에 형성된 벽면부를 포함하는 공기 분배핀; 및 상기 공기 방열부 및 상기 공기 분배부 사이에 배치되는 공기 유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A thermoelectric generator according to the present invention includes: an air heat dissipation portion disposed on one side of a heat dissipation fin; a thermoelectric element portion disposed on the other side of the heat dissipation fin; It is disposed in the direction of the one side of the heat radiation fin, a lower member, an air distribution portion formed on the lower member and dividing the internal space into at least two areas, and a wall portion formed on one side and the other side of the lower member, respectively. An air distribution pin comprising; and an air passage portion disposed between the air heat dissipation portion and the air distribution portion.
상기 공기 분배부는, 상기 공기 분배핀의 일면에 형성된 공기 유입부 및 상기 공기 분배핀의 타면에 형성된 공기 배출부를 포함하고, 상기 공기 유입부에 유입된 공기는 상기 공기 방열부를 거쳐 상기 공기 배출부를 통해 배출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air distribution unit includes an air inlet formed on one side of the air distribution fin and an air outlet formed on the other side of the air distribution fin, and the air flowing into the air inlet part passes through the air heat dissipation part and passes through the air discharge part. It may be discharged, but is not limited to this.
상기 공기 방열부는, 상기 방열 핀의 타측면 방향 상에 상기 열전 소자부가 설치되는 방열 기판; 및 상기 방열핀의 일측면 방향으로 상기 방열 기판 상에 형성되는 복수의 방열 분배핀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air heat dissipation unit includes a heat dissipation substrate on which the thermoelectric element unit is installed on the other side of the heat dissipation fin; and a plurality of heat dissipation distribution fins formed on the heat dissipation substrate in the direction of one side of the heat dissipation fin, but are not limited thereto.
상기 공기 분배부는, 상기 공기 분배핀의 일면 및 타면 각각에 형성된 공기 분배판, 및 상기 공기 분배판을 연결하고 상기 공기 분배핀 내부의 공간을 둘 이상의 공간으로 구분하는 유로 분리판을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air distribution unit may include an air distribution plate formed on each of one side and the other side of the air distribution fin, and a flow path separation plate that connects the air distribution plates and divides the space inside the air distribution pin into two or more spaces. , but is not limited to this.
상기 공기 유로부는, 상기 열전 발전기의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입 유로, 상기 열전 발전기의 내부로부터 공기가 배출되는 공기 배출 유로, 및 상기 공기 유입 유로와 상기 공기 배출 유로를 연결하는 공기 분배 유로를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air flow path portion includes an air inlet path through which air flows in from the outside of the thermoelectric generator, an air discharge path through which air is discharged from the inside of the thermoelectric generator, and an air distribution path connecting the air inlet path and the air discharge path. It may include, but is not limited to this.
상기 공기 유입부의 일면은 개방되고, 타면은 폐쇄되며, 상기 공기 배출부의 일면은 폐쇄되고, 타면은 개방된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.One side of the air inlet may be open and the other side may be closed, and one side of the air outlet may be closed and the other side may be open, but are not limited thereto.
상기 공기 유입부의 일면과 상기 공기 배출부의 일면은 서로 대향되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.One side of the air inlet and one side of the air outlet may be disposed to face each other, but are not limited thereto.
상기 공기 유입부의 타면과 상기 공기 배출부의 타면은 서로 대향되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The other surface of the air inlet portion and the other surface of the air outlet portion may be disposed to face each other, but are not limited thereto.
상기 공기 유입부의 일면 및 상기 공기 분배부에 의해 이루어진 유입 영역에 유입된 공기는 상기 공기 유로부를 거쳐 상기 공기 배출부의 타면 및 상기 공기 분배부에 의해 이루어진 배출 영역으로 배출되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air flowing into the inlet area formed by one side of the air inlet and the air distribution unit may be discharged through the air flow path to the other side of the air discharge part and the discharge area formed by the air distribution part, but is limited to this. That is not the case.
상기 공기 유입부에 유입된 공기가 공기 유로부를 통과하는 과정에서, 상기 열전 소자부는 상기 공기에 의해 가열되어 발전할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.When the air introduced into the air inlet passes through the air flow path, the thermoelectric element may be heated by the air and generate power, but is not limited thereto.
상기 열전 발생기는 냉각부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The thermoelectric generator may further include a cooling unit, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 열전 발전기의 제조 방법은: 하부 부재의 양측면 상에 벽면부를 형성하는 단계; 상기 하부 부재 상에, 상기 하부 부재와 상기 벽면부 사이의 내부 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부를 형성하는 단계; 방열 기판의 타측면 상에 열전 소자부를 설치하는 단계; 상기 방열 기판의 일측면 상에 복수의 방열 분배핀을 형성하여 방열핀을 형성하는 단계; 및 상기 방열핀의 상기 일측면 방향 상에 상기 공기 분배핀을 배치시킴으로써 공기 유로부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a thermoelectric generator according to the present invention includes: forming wall portions on both sides of a lower member; forming an air distribution portion on the lower member to divide the internal space between the lower member and the wall portion into at least two regions; Installing a thermoelectric element unit on the other side of the heat dissipation substrate; forming a heat dissipation fin by forming a plurality of heat dissipation distribution fins on one side of the heat dissipation substrate; and forming an air flow path portion by disposing the air distribution fin on the one side direction of the heat dissipation fin.
상기 공기 분배부를 형성하는 단계는, 유로 분리판의 양측 말단부에 상기 일면의 공기 분배판 및 상기 타면의 공기 분배판을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 유로 분리판이 상기 하부 부재 및 상기 양측면의 벽면부 사이의 영역을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하도록, 상기 일면의 공기 분배판 및 상기 타면의 공기 분배판을 중심으로 상기 구조체를 폴딩하는 단계;를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The forming of the air distribution unit includes forming a structure including the air distribution plate on one side and the air distribution plate on the other side at both end portions of the flow path separation plate; and folding the structure around the air distribution plate on one side and the air distribution plate on the other side so that the flow path dividing plate divides the area between the lower member and the wall portions on both sides into at least two or more areas. It may include, but is not limited to this.
상기 구조체는, 상기 공기 분배판과 상기 유로 분리판이 교번하여 나타나는 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The structure may include, but is not limited to, a structure in which the air distribution plate and the flow path separation plate appear alternately.
상기 일면의 공기 분배판에 의해 상기 공기 유입부의 일면은 개방되되 타면은 폐쇄되고, 상기 타면의 공기 분배판에 의해 상기 공기 배출부의 일면은 폐쇄되되 타면은 개방되도록, 상기 구조체가 폴딩될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The structure may be folded so that one side of the air inlet is open but the other side is closed by the air distribution plate on one side, and one side of the air discharge portion is closed but the other side is open by the air distribution plate on the other side. It is not limited to this.
상기 공기 유입부의 일면과 상기 공기 배출부의 일면은 서로 대향되고, 상기 공기 유입부의 타면과 상기 공기 배출부의 타면은 서로 대향되도록 상기 구조체가 폴딩된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The structure may be folded so that one side of the air inlet portion and one side of the air outlet portion face each other, and the other side of the air inlet portion and the other side of the air discharge portion face each other, but the structure is not limited to this.
상기 방열 분배핀 및 상기 공기 분배부가 이루는 각도는 70° 내지 110° 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The angle formed by the heat dissipation distribution fin and the air distribution part may be 70° to 110°, but is not limited thereto.
상기 공기 유로부는 상기 공기 분배핀 및 상기 방열 분배핀에 의해 형성되는 공기 유입 유로, 공기 분배 유로, 및 공기 배출 유로를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The air flow path may include, but is not limited to, an air inflow path, an air distribution path, and an air discharge path formed by the air distribution fin and the heat dissipation distribution fin.
본 발명에 따른 열전 발생 장치는 본 발명에 따른 열전 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The thermoelectric generator according to the present invention is characterized by including a thermoelectric generator according to the present invention.
상기 열전 발생 장치는 상기 공기 유입부에서 유입된 공기 및 상기 열전 소자부의 접촉에 의해 전기를 발생시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The thermoelectric generator may generate electricity by contacting air introduced from the air inlet and the thermoelectric element, but is not limited thereto.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means for solving the problem are merely illustrative and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may be present in the drawings and detailed description of the invention.
종래의 열전 발전기의 열 교환 핀은, 입구와 출구 사이의 온도 차이가 커서 열전 소자부의 효율이 낮고 편차가 큰 단점이 있었다.The heat exchange fin of a conventional thermoelectric generator had a disadvantage in that the temperature difference between the inlet and the outlet was large, resulting in low efficiency of the thermoelectric element and large deviation.
그러나 본 발명에 따른 열전 발전기는, 공기 분배 핀과 방열 핀으로 구성된 것으로서, 공기 유동 구조를 고려하여 제조되었기 때문에, 종래의 열전 발전기가 갖는 효율 저하 및 입구와 출구 사이의 온도 차이의 문제점을 보완할 수 있다.However, since the thermoelectric generator according to the present invention is composed of an air distribution fin and a heat dissipation fin and is manufactured in consideration of the air flow structure, it can compensate for the problems of low efficiency and temperature difference between the inlet and outlet of the conventional thermoelectric generator. You can.
또한, 본 발명에 따른 열전 발전기는 종래의 열전 발전기에 비해 열전 소자부의 효율이 향상되어 폐열을 통해 더 많은 전력의 회수가 가능하다.In addition, the thermoelectric generator according to the present invention has improved efficiency of the thermoelectric element compared to the conventional thermoelectric generator, allowing more power to be recovered through waste heat.
또한, 본 발명에 따른 열전 발전기는 차량, 플랜트 등 다양한 열전 발전이 필요한 곳에 다양하게 적용 가능하다.In addition, the thermoelectric generator according to the present invention can be applied to various places where thermoelectric power generation is required, such as vehicles and plants.
또한, 종래의 열전 발전기 열 교환 핀은 고온의 공기가 가진 열 에너지를 열전 소자부로 충분히 전달하지 않기 때문에, 상기 열 교환핀에 배치된 열전 소자부의 효율이 떨어져 전력 회수의 능력이 저하된다. 그러나, 본 발명에 따른 열전 발전기는 고온의 공기가 공기 분배 핀으로 인해 각각의 공기 방열핀으로 분배되고, 열전 소자부가 위치한 영역에서 충돌이 일어난 후, 공기 방열핀을 거쳐 공기 배출부를 통해 유출되는 유동구조를 가진다. 이러한 공기 유동구조에 의해 열전 소자에서 충돌 효과가 일어남으로써 열 에너지를 충분히 전달되지 않는 문제점을 보완할 수 있다. 이에 따라 전력 회수 능력이 증가하기 때문에 에너지 및 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.In addition, because the heat exchange fin of a conventional thermoelectric generator does not sufficiently transfer the heat energy of high-temperature air to the thermoelectric element, the efficiency of the thermoelectric element disposed on the heat exchange fin is reduced, thereby reducing the ability to recover power. However, the thermoelectric generator according to the present invention has a flow structure in which high-temperature air is distributed to each air heat dissipation fin due to the air distribution fin, and after a collision occurs in the area where the thermoelectric element is located, it flows out through the air discharge portion through the air heat dissipation fin. have Due to this air flow structure, a collision effect occurs in the thermoelectric element, thereby solving the problem of insufficient transfer of heat energy. As a result, power recovery ability increases, resulting in energy and cost savings.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects described above, and other effects may exist.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 모식도이다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 모식도이다.
도 3c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 모식도이다.
도 3d 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 모식도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 모식도이다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 모식도이다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 모식도이다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 형성 과정의 일부를 나타낸 도면이다
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 제조 방법의 순서도이다.
도 9 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 열전 발전기와 기존 열전 발전기를 비교한 도면이다.
도 11은 본 발명과 기존 열전 발전기의 형상에 따른 너셀수와 레이놀즈수의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 12는 레이놀즈수가 20,000일 때 본 발명과 기존 열전 발전기의 너셀수를 색상으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명과 기존 열전 발전기의 형상에 따른 열용량과 레이놀즈수의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.1 is a schematic diagram of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 3a is a schematic diagram of a heat dissipation fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 3b is a schematic diagram of a heat dissipation fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 3c is a schematic diagram of a heat dissipation fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 3d is a schematic diagram of a heat dissipation fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram of an air distribution pin according to an embodiment of the present invention.
Figure 5a is a schematic diagram of an air distribution fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 5b is a schematic diagram of an air distribution pin according to an embodiment of the present invention.
Figure 6a is a schematic diagram of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 6b is a schematic diagram of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing part of the process of forming an air distribution fin according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart of a method for manufacturing a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a schematic diagram of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram comparing the thermoelectric generator of the present invention and a conventional thermoelectric generator.
Figure 11 is a graph schematically showing the relationship between the Nusselt number and Reynolds number according to the shape of the present invention and the existing thermoelectric generator.
Figure 12 is a diagram showing the Nusselt number of the present invention and the existing thermoelectric generator in color when the Reynolds number is 20,000.
Figure 13 is a graph schematically showing the relationship between heat capacity and Reynolds number according to the shape of the present invention and existing thermoelectric generators.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다 Throughout the present invention specification, when a part is said to be “connected” to another part, this means not only the case where it is “directly connected” but also the case where it is “electrically connected” with another element in between. includes
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is said to be located “on”, “in the upper part”, “at the top”, “below”, “at the bottom”, or “at the bottom” of another member, this means that a member This includes not only cases where they are in contact, but also cases where another member exists between two members.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the present specification, when a part is said to “include” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본 발명 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms “about,” “substantially,” and the like are used to mean at or close to a numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and are used to enhance the understanding of the present invention. Precise or absolute figures are used to assist in preventing unscrupulous infringers from taking unfair advantage of stated disclosures. Additionally, throughout the present invention, “a step of” or “a step of” does not mean a “step for.”
본 발명 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term "combination thereof" included in the Markushi format expression refers to a mixture or combination of one or more components selected from the group consisting of the components described in the Markushi format expression, It means containing one or more elements selected from a group consisting of elements.
본 발명 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout the present specification, description of “A and/or B” means “A or B, or A and B.”
이하에서는 본 발명의 열전 발생기 및 이의 제조 방법에 대하여, 실시예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the thermoelectric generator of the present invention and its manufacturing method will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples, examples, and drawings.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 방열핀(200), 공기 분배핀(100) 및 공기 유로부(300)를 포함하는 열전 발전기(10)에 있어서, 상기 방열핀(200)의 일측면에 공기 방열부가 배치되어 있고, 상기 방열핀(200)의 타측면에 열전 소자부(230)가 배치되고, 상기 방열핀(200)의 상기 일측면 방향으로 상기 공기 분배핀(100)이 배치되고, 상기 공기 분배핀(100)은 하부 부재(140), 상기 하부 부재(140) 상에 형성되고, 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부(101), 및 상기 하부 부재(140)의 일측면 및 타측면 각각에 형성된 벽면부를 포함하고, 상기 공기 유로부(300)는 상기 공기 방열부 및 상기 공기 분배부(101) 사이에 배치된 것인, 열전 발전기(10)를 제공한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the first aspect of the present invention is a
도 1, 도 2, 도 6a, 도 6b, 및 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 모식도이고, 도 3a 내지 도 3d 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀의 모식도이고, 도 4, 도 5a, 및 도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 모식도이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀의 형성 과정의 일부를 나타낸 도면이고, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기의 제조 방법의 순서도이다.1, 2, 6A, 6B, and 9 are schematic diagrams of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3D are schematic diagrams of a heat dissipation fin according to an embodiment of the present invention. 4, Figures 5a, and Figure 5b are schematic diagrams of air distribution fins according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a diagram showing a part of the formation process of the air distribution fins according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 is a flowchart of a method for manufacturing a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
이와 관련하여, 도 4 는 상기 공기 분배핀(100)의 공기 분배부(101)의 모식도로서, 후술하겠지만 하부 부재(140) 상에 벽면부가 형성되지 않았을 경우 공기 분배부(101)의 구조를 나타낸 것이다. 도 5a 및 도5b 는 상기 도 4 의 A-A 단면 및 B-B 단면으로서, 후술하겠지만 도 5a 는 공기 유입부(120)의 타면(122)이, 도 5b 는 공기 배출부(130)의 일면(131)이 폐쇄된 구조로서, 공기 유입부(120)의 일면(121) 및 공기 배출부(130)의 타면(132)는 개방된 구조이다.In this regard, Figure 4 is a schematic diagram of the
또한, 도 4, 도5a, 도 5b, 도 6a, 및 도6b 의 지시선의 일측 말단에 형성된 물결 표시는 해당 영역이 빈 공간임을 의미한다.Additionally, the wave mark formed at one end of the indicator line in FIGS. 4, 5A, 5B, 6A, and 6B means that the corresponding area is an empty space.
본 발명에 따른 열전 발전기(10)는 방열핀(200) 및 공기 분배핀(100)이 결합되어 형성된 것으로서, 이하의 설명은 도 1 내지 도 8 을 참고할 수 있다.The
일반적으로 열전 소자부는 양측면의 온도차를 통해 열 에너지를 전기 에너지로 변환하거나, 또는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 열전 현상을 이용하는 소자이다. 이러한 열전소자를 활용하여 열을 전기로 변환시켜 전력을 회수하는 장치가 열전 발전기(10)이다. 이러한 열전 발전기(10)는 내부에 고온의 배기가스와 열교환하는 고온부 열교환 핀, 열전 발전기(10) 외부에 저온의 냉각수가 흐르는 저온부 열교환 핀 등을 포함하고, 열전 발전기(10)의 효율을 높이기 위해서는 내부에 흐르는 배기가스의 높은 열에너지가 열전소자에 효율적으로 전달되어야 한다. 그러나, 종래의 열전 발전기(10)에서 사용되고 있는 고온부의 열교환 핀은 배기가스의 열 에너지를 열전 소자부로 충분히 전달하지 못하는 단점이 있다. 또한, 열 교환핀의 입구에 들어오는 공기는 이동과정에서 열 교환되오 배기가스의 온도가 감소하게 되어, 입구쪽의 배치된 열전 소자부는 높은 온도 차이에 의해 효율이 증가하지만, 출구쪽에 배치된 열전 소자부는 온도 차이가 작아 효율이 감소하는 문제가 존재한다.In general, a thermoelectric element is a device that converts thermal energy into electrical energy through a temperature difference between both sides, or uses a thermoelectric phenomenon that converts electrical energy into thermal energy. A
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열전 발전기(10)는 공기가 유입되는 유로와 배출되는 유로를 분리함으로써 입구 쪽의 열전 소자부(230)와 출구 쪽의 열전 소자부(230) 사이의 열전 발전 효율 차이를 낮출 수 있다.In order to solve this problem, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열전 발전기(10)는 방열핀(200), 공기 분배핀(100), 및 상기 방열핀(200)과 상기 공기 분배핀(100)이 접촉함으로써 형성된 공기 유로부(300)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 열전 발전기(10)는 방열핀(200)과 공기 분배핀(100)을 포함하는 것이다. 후술하겠으나 본 발명에 따른 열전 발생 장치는 상기 열전 발전기(10)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.Referring to Figure 2, the
도 3a 내지 도 3d 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열핀(200)은 일측면에 공기 방열부가 배치되어 있고, 타측면에 열전 소자부(230)가 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIGS. 3A to 3D, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 방열부는, 상기 방열핀(200)의 타측면 방향 상에 상기 열전 소자부(230)가 설치되는 방열 기판(210); 및 상기 방열핀(200)의 일측면 방향으로 상기 방열 기판(210) 상에 형성되는 복수의 방열 분배핀(220)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the air heat dissipation unit includes a
상기 방열 분배핀(220)은 일정한 간격으로 상기 방열 기판(210) 상에 형성되는 것으로서, 후술하겠지만 상기 방열 분배핀(220)은 상기 공기 분배핀(100)의 공기 분배부(101)와 접촉하고, 상기 방열 분배핀(220) 사이의 영역은 공기 분배 유로(320)로서 공기 유입 유로(310)를 공기 배출 유로(330)와 연결시키는 역할을 수행한다.The heat
즉, 상기 방열핀(200)은 타측면에 열전 소자부(230)가 배치되고, 일측면 상에 복수의 방열 분배핀(220)을 포함하는 방열 기판(210)을 포함할 수 있는 것으로서, 상기 방열핀(200)은 상기 방열 분배핀(220)이 상기 공기 분배핀(100)과 접촉하도록 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.That is, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 분배핀(100)은 하부 부재(140), 상기 하부 부재(140) 상에 형성되고, 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부(101), 및 상기 하부 부재(140)의 일측면 및 타측면 각각에 형성된 벽면부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
이와 관련하여, 상기 일측면의 벽면부(112) 및 상기 타측면의 벽면부(113)는 상기 하부 부재(140)의 양 측면의 최외곽에 형성된 것으로서, 상기 공기 분배부(101)와 함께 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분할 수 있다.In this regard, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 분배부(101)는, 상기 공기 분배핀(100)의 일면에 형성된 공기 유입부(120) 및 상기 공기 분배핀(100)의 타면에 형성된 공기 배출부(130)를 포함하고, 상기 공기 유입부(120)에 유입된 공기는 상기 공기 방열부를 거쳐 상기 공기 배출부(130)를 통해 배출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 분배부(101)는 영역 구분판(110) 및 공기 분배판을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여 상기 공기 분배부(101)는 영역 구분판(110)과 공기 분배판이 교번하여 나타나는 구조를 갖되, 상기 공기 분배판이 공기 유입부(120)의 타면(122) 및 공기 배출부(130)의 일면(131)을 폐쇄하도록 공기 분배판을 기준으로 폴딩됨으로써 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
구체적으로, 상기 공기 분배부(101)는 상기 하부 부재(140) 상에 형성된 것을 의미하는 것으로서, 상기 공기 유입부(120) 및 상기 공기 배출부(130)는 상기 공기 분배부(101)에 의해 구분되는 영역을 의미하고, 상기 영역 구분판(110) 및 상기 공기 분배판은 공기 분배부(101)를 구성하는 부재를 의미하는 것으로서, 후술하겠지만 상기 영역 구분판(110)과 상기 공기 분배판을 포함하는 구조체가 폴딩됨으로써 상기 공기 분배부(101)가 형성될 수 있다.Specifically, the
후술하겠지만, 상기 영역 구분판(110)은 유로 구분판(111) 및 벽면부를 포함하고, 상기 벽면부는 일측면의 벽면부(112) 및 타측면의 벽면부(113)를 포함할 수 있다. 상기 영역 구분판(110)은 일면과 타면를 구분하는 것으로서, 벽면부는 열전 발전기(10)의 내부와 외부를 분리하고, 상기 유로 구분판(111)은 공기 유입 유로(310)와 공기 배출 유로(330)을 분리할 수 있다.As will be described later, the
상기 공기 분배핀(100)은 상기 하부 부재(140) 및 상기 공기 분배부(101)를 포함하는 것일 수 있다.The
이와 관련하여, 상기 공기 분배핀(100)의 일면에는 공기 유입부(120)가 형성되고, 상기 공기 분배핀(100)의 타면에는 공기 배출부(130)가 형성되며, 상기 열전 발전기(10)를 통과하는 공기는 상기 공기 유입부(120), 상기 공기 방열부, 및 상기 공기 배출부(130)를 통과하는 경로를 따라 움직일 수 있다.In this regard, an
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)은 개방되고, 타면(122)은 폐쇄되며, 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)은 폐쇄되고, 타면(132)은 개방된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)과 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)은 서로 대향되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)의 타면(122)과 상기 공기 배출부(130)의 타면(132)은 서로 대향되어 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
이와 관련하여, 공기 유입부(120)의 일면(121) 및 타면(122), 및 공기 배출부(130)의 일면(131) 및 타면(132)의 기재는, 공기 유입부(120)의 일영역 및 타영역, 및 공기 배출부(130)의 일영역 및 타영역으로도 표현될 수 있다. 상기 공기 유입부(120) 및 상기 공기 배출부(130)는 개방된 부분과 폐쇄된 부분이 교번하여 나타나되 상기 공기 유입부(120)의 개방된 부분과 상기 공기 배출부(130)의 폐쇄된 부분이 대향되고, 상기 공기 유입부(120)의 폐쇄된 부분과 상기 공기 배출부(130)의 개방된 부분이 대향된다.In this regard, the description of the one
도 4, 도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)은 개방되고 타면(122)은 폐쇄된 것이고, 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)은 폐쇄되고 타면(132)은 개방되며, 개방된 면과 폐쇄된 면끼리 서로 대향되도록 배치될 수 있다. 후술하겠지만, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)을 통해 유입된 공기는, 상기 방열핀(200)과 상기 공기 분배핀(100)이 접촉하여 형성된 공간, 보다 구체적으로 상기 방열 분배핀(220)과 상기 공기 분배부(101)가 접촉하여 형성된 공기 유로부(300)를 거쳐 상기 공기 배출부(130)의 타면(132)을 통해 배출될 수 있다.Referring to FIGS. 4, 5A and 5B, one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 분배부(101)는, 상기 공기 분배핀(100)의 일면 및 타면 각각에 형성된 공기 분배판, 및 상기 공기 분배판을 연결하고 상기 공기 분배핀(100) 내부의 공간을 둘 이상의 공간으로 구분하는 유로 분리판(111)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the
상기 공기 분배판은 상기 공기 유입부(120)의 타면(122) 및 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)을 폐쇄하되 상기 공기 유입부(120)의 일면(121) 및 상기 공기 배출부(130)의 타면(132)을 개방하도록 형성된 것이다.The air distribution plate closes the
상기 유로 분리판(111)은 후술할 공기 유로부(300)를 구분하기 위한 것으로서, 공기 유입부(120)의 일면(121) 및 공기 배출부(130)의 타면(132)이 직접적으로 연통하는 것을 방지하기 위한 것이다.The flow
상기 하부 부재(140)의 양측면 상에 형성된 벽면부는 상기 유로 분리판(111)과 동일한 역할을 수행할 수 있는 것으로서, 상기 벽면부와 상기 유로 분리판(111)을 총칭하여 영역 구분판(110)이라고 칭할 수 있으며, 상기 공기 분배핀(100)은 상기 하부 부재(140), 공기 분배판, 및 영역 구분판(110)을 포함할 수 있고, 상기 공기 분배부는 공기 분배판 및 영역 구분판(110)을 포함할 수 있다.The wall portions formed on both sides of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 부재(140)는 상부에 공기 분배부(101)가 형성되는 것으로서, 상기 하부 부재(140)의 상부면과 상기 방열핀(200)의 일측면이 서로 대향되도록 배치될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
도 1 을 참조하면, 상기 공기 분배핀(100)으로 둘러 쌓인 육각형 형상의 빈 공간이 위치함을 확인할 수 있다. 일반적으로 열전발전기는 차량 및 플랜트 등에 적용되기 때문에, 상기 빈 공간은 축이 연결되어 상기 열전 발전기를 고정할 수 있는 공간이고, 고온의 배기 가스가 입구에서 상기 열전 발전기(10)로 이동하기 위한 분배 가이드 역할을 수행하는 공간이다. Referring to Figure 1, it can be seen that a hexagonal empty space surrounded by the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유로부(300)는, 상기 열전 발전기(10)의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입 유로(310), 상기 열전 발전기(10)의 내부로부터 공기가 배출되는 공기 배출 유로(330), 및 상기 공기 유입 유로(310)와 상기 공기 배출 유로(330)를 연결하는 공기 분배 유로(320)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the air flow path portion 300 has an
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121) 및 상기 공기 분배부(101)에 의해 이루어진 유입 영역에 유입된 공기는 상기 공기 유로부(300)를 거쳐 상기 공기 배출부(130)의 타면(132) 및 상기 공기 분배부(101)에 의해 이루어진 배출 영역으로 배출되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the air flowing into the inlet area formed by the one
도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 상기 공기 유입 유로(310)는 상기 공기 유입부(120)의 일면(121), 유로 분리판(111), 및 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)에 의해 형성된 유로이고, 상기 공기 배출 유로(330)는 상기 공기 배출부(130)의 타면(132), 유로 분리판(111), 및 상기 공기 유입부(120)의 타면(122)에 의해 형성된 유로를 의미한다. 이와 관련하여, 상기 열전 발전기(10)에 유입되는 공기의 흐름이 7시 방향에서 1시 방향으로 향할 때, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)을 통해 유입되는 공기는 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)에 의해 배출되지 않고, 상기 공기 유입부(120)의 타면(122)에 의해 공기의 유입이 차단되어 있어 상기 공기 배출부(130)는 공기를 배출할 수 없는 문제가 있다. Referring to FIGS. 6A and 6B, the air
본 발명에 따른 열전 발전기(10)는, 상기 공기 유입 유로(310)와 상기 공기 배출 유로(330) 사이에 형성되고, 상기 유로 분리판(111)과 상기 방열 분배핀(220)이 접촉하여 형성된 공기 분배 유로(320)를 포함할 수 있으며, 상기 공기 분배 유로(320)는 방열 분배핀(220) 사이의 영역을 의미한다. 즉, 상기 공기 유입 유로(310)에 유입된 공기는, 상기 공기 분배 유로(320)를 거쳐 상기 공기 배출 유로(330)로 이동할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)에 유입된 공기가 공기 유로부(300)를 통과하는 과정에서, 상기 열전 소자부(230)는 상기 공기에 의해 가열되어 발전할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, in the process where the air introduced into the
상기 공기 유입부(120)의 일면(121)을 통해 유입된 고온의 공기는, 상기 공기 분배 유로(320)를 통과하는 과정에서 상기 방열핀(200)의 방열 기판(210)과 충돌 또는 접촉할 수 있다. 이 때 상기 방열 기판(210)의 타측면 상에는 열전 소자부(230)가 존재하기 때문에, 상기 고온의 공기가 이동하는 과정에서 상기 방열 기판(210)을 가열시키고, 상기 가열된 방열 기판(210)은 열전 소자부(230)가 발전할 수 있는 열원을 제공할 수 있다.High-temperature air introduced through one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열 분배핀(220) 및 상기 공기 분배부(101)가 이루는 각도는 70° 내지 110° 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the angle formed by the heat
앞서 언급하였듯 상기 방열 분배핀(220)과 상기 공기 분배부(101)는 서로 접촉하여 공기 분배 유로(320)를 형성해야 한다. 이 때, 상기 방열 분배핀(220)과 상기 공기 분배부(101), 구체적으로 방열 분배핀(220)과 유로 분리판(111)이 서로 평행할 경우 상기 공기 분배 유로(320)의 형성이 이루어지지 않기 때문에, 상기 방열 분배핀(220)과 공기 분배부(101)가 이루는 각도는 70° 내지 110° 일 수 있다. 다만, 상기 방열 분배핀(220)과 상기 공기 분배부(101) 사이의 각도는, 상기 공기 분배 유로(320)가 형성될 수 있도록 엇갈리기만 하면 되는 것으로서, 공기 분배 유로(320)가 형성되지 않을 경우 유입된 공기가 배출되지 못하는 문제가 발생한다.As mentioned earlier, the heat
도 1 및 도 2 의 열전 발전기(10)는, 단면이 육각형 형상을 갖는 공기 방열핀(200)과 공기 분배핀(100)이 결합된 것이나, 본 발명에 따른 열전 발전기(10)는 필요에 따라 단면이 원형 또는 다각형을 갖는 공기 방열핀(200)과 공기 분배핀(100)이 결합된 것일 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열전 발생기는 냉각부를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the thermoelectric generator may further include a cooling unit, but is not limited thereto.
일반적으로 열전 발전기(10)는 온도 차이를 통해 전력을 생산하기 때문에, 상기 열전 발전기(10)에 지속적으로 고온의 공기를 공급할 경우 상기 열전 소자부(230)가 과열되어 열전 효과가 저하되어 발전량이 감소할 수 있다.In general, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉각부는 상기 방열핀(200)의 타측면 방향 상에, 즉 열전 소자부(230)의 상부에 형성될 수 있으며, 냉각부/열전소자/방열기판/방열 분배핀의 구조를 갖고, 상기 방열 분배핀(220)은 상기 공기 분배부(101)과 접촉하도록 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooling unit may be formed on the other side of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열전 발전기(10)에 유입되는 공기의 온도는 150℃ 내지 500℃ 이고, 상기 냉각부의 냉매의 온도는 20℃ 내지 40℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열전 발전기(10)에 유입되는 공기의 온도는 약 150℃ 내지 약 500℃, 약 175 ℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 350℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 450℃ 내지 약 500℃, 약 150℃ 내지 약 175 ℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 150℃ 내지 약 350℃, 약 150℃ 내지 약 400℃, 약 150℃ 내지 약 450℃, 약 175 ℃ 내지 약 450℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 250℃ 내지 약 350℃, 또는 약 300℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the temperature of the air flowing into the
또한, 상기 냉각부의 냉매의 온도는 약 20℃ 내지 약 40℃, 약 25℃ 내지 약 40℃, 약 30℃ 내지 약 40℃, 약 35℃ 내지 약 40℃, 약 20℃ 내지 약 25℃, 약 20℃ 내지 약 30℃, 약 20℃ 내지 약 35℃, 약 25℃ 내지 약 35℃, 또는 약 30℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the temperature of the refrigerant in the cooling unit is about 20°C to about 40°C, about 25°C to about 40°C, about 30°C to about 40°C, about 35°C to about 40°C, about 20°C to about 25°C, about It may be 20°C to about 30°C, about 20°C to about 35°C, about 25°C to about 35°C, or about 30°C, but is not limited thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열전 발전기(10)에서 배출되는 공기의 온도는 50℃ 내지 200℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열전 발전기(10)에서 배출되는 공기의 온도는 약 50℃ 내지 약 200℃, 약 75℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 125℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 175℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 75℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 125℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 175℃, 약 75℃ 내지 약 175℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 또는 약 175℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Additionally, according to one embodiment of the present invention, the temperature of the air discharged from the
본 발명의 제 2 측면은 상기 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조된 열전 발전기(10)의 제조 방법에 있어서, 하부 부재(140)의 양측면 상에 벽면부를 형성하는 단계; 상기 하부 부재(140) 상에, 상기 하부 부재(140)와 상기 벽면부 사이의 내부 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부(101)를 형성하는 단계; 방열 기판(210)의 타측면 상에 열전 소자부(230)를 설치하는 단계; 상기 방열 기판(210)의 일측면 상에 복수의 방열 분배핀(220)을 형성하여 방열핀(200)을 형성하는 단계; 및 상기 방열핀(200)의 상기 일측면 방향 상에 상기 공기 분배부(101)를 배치시킴으로써 공기 유로부(300)를 형성하는 단계를 포함하는, 열전 발전기(10)의 제조 방법을 제공한다. 이 때 상기 하부 부재(140), 상기 벽면부, 및 상기 공기 분배부(101)를 총칭하여 공기 분배핀(100)이라 칭할 수 있다.A second aspect of the present invention is a method of manufacturing a
본 발명의 제 2 측면에 따른 열전 발전기(10)의 제조 방법에 대하여, 본 발명의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본 발명의 제 1 측면에 기재된 내용은 본 발명의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.Regarding the manufacturing method of the
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전기(10)의 제조 방법의 순서도이고, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 분배핀(100)의 형성 과정의 일부를 나타낸 도면이다. 이와 관련하여, 도 8 의 공기 분배부(101)는 영역 구분판(110)의 최소 단위를 표현한 것이다.FIG. 7 is a flowchart of a method of manufacturing a
먼저, 하부 부재(140)의 양측면 상에 벽면부를 형성한다 (S110).First, wall portions are formed on both sides of the lower member 140 (S110).
이어서, 상기 하부 부재(140) 상에, 상기 하부 부재(140)와 상기 벽면부 사이의 공간을 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부(101)를 형성한다 (S120). Next, an
상술하였듯, 상기 하부 부재(140) 상에 벽면부 및 공기 분배부(101)를 형성하는 과정을 공기 분배핀(100)의 형성 과정이라고 칭할 수 있다.As described above, the process of forming the wall portion and the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 분배부(101)를 형성하는 단계는, 유로 분리판(111)의 양측 말단부에 상기 일면의 공기 분배판(122') 및 상기 타면의 공기 분배판(131')을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 유로 분리판(111)이 상기 하부 부재(140) 및 상기 양측면의 벽면부 사이의 영역을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하도록, 상기 일면의 공기 분배판(122') 및 상기 타면의 공기 분배판(131')을 중심으로 상기 구조체를 폴딩하는 단계;를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기 구조체를 폴딩하면 상기 공기 분배부(101)가 되는 것으로서, 상기 공기 분배부(101)가 공기 분배판을 중심으로 폴딩되지 않은 형태를 구조체라고 칭할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the
또한 상술하였듯, 상기 공기 분배핀(100)은 공기 유입부(120) 및 공기 배출부(130)로 구성될 수도 있고, 하부 부재(140) 및 상기 하부 부재(140) 상에 형성된 벽면부 및 공기 분배부(101)로도 구성될 수 있다.Also, as described above, the
이와 관련하여 상기 공기 유입부(120) 및 공기 배출부(130)는 상기 공기 분배핀(100)의 일면과 타면, 즉 공기 분배핀(100)으로 공기가 유입되거나 또는 배출되는 영역으로 구분되는 것이고, 상기 하부 부재(140), 벽면부, 및 공기 분배부(101)는 구조적으로 구분된 것이다.In this regard, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구조체는, 상기 공기 분배판과 상기 유로 분리판(111)이 교번하여 나타나는 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the structure may include a structure in which the air distribution plate and the flow
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벽면부를 형성하는 단계는 생략될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the wall portion may be omitted, but is not limited thereto.
구체적으로, 상기 구조체의 양측 말단에 형성된 벽면부는 공기 분배핀(100) 내부의 영역과 외부 영역을 구분하는 것으로서, 유로 분리판(111)과 동일한 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 구조체의 양측 말단에 형성되지 않은 유로 분리판(111)은 공기 분배핀(100) 내부의 영역을 구분하는 것이고, 상기 벽면부는 공기 분배핀(100)의 내부와 외부를 구분하며, 상기 공기 분배판은 상기 공기 유입부(120)의 타면(122) 및/또는 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)을 폐쇄할 수 있다.Specifically, the wall portions formed at both ends of the structure divide the inner area and the outer area of the
상기 벽면부 및 상기 유로 분리판(111)을 총칭하여 영역 구분판(110)이라 칭할 수 있고, 상기 영역 구분판(110)과 상기 공기 분배판을 총칭하여 공기 분배부(101)라고 칭할 수 있다.The wall portion and the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 일면의 공기 분배판(122')에 의해 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)은 개방되되 타면은 폐쇄되고, 상기 타면의 공기 분배판(131')에 의해 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)은 폐쇄되되 타면은 개방되도록, 상기 구조체가 폴딩될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, one
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)과 상기 공기 배출부(130)의 일면(131)은 서로 대향되고, 상기 공기 유입부(120)의 타면(122)과 상기 공기 배출부(130)의 타면(132)은 서로 대향되도록 상기 구조체가 폴딩된 것일수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, one
상술하였듯, 상기 벽면부는 유로 분리판(111) 중 하부 부재(140)의 양측면에 형성된 것을 지칭하는 것이기 때문에, 상기 하부 부재(140)의 양측면 상에 벽면부를 형성하는 과정을 생략할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 벽면부의 형성 과정을 생략할 경우, 공기 분배핀(100)을 형성할 때 벽면부가 형성되도록 폴딩해야 한다.As described above, since the wall portion refers to what is formed on both sides of the
또한, 상기 일면의 공기 분배판(122') 은 상기 공기 분배핀(100)의 일면인 공기 유입부(120)의 일부를 폐쇄하는 것으로서 구체적으로 공기 유입부(120)의 타면(122)을 폐쇄하는 판을 의미한다. 또한, 타면의 공기 분배판(131')은 공기 분배핀(100)의 타면인 공기 배출부(130)의 일부를 폐쇄하는 것으로서 구체적으로 공기 배출부(130)의 일면(131)을 폐쇄하는 판을 의미한다. 이 때 상기 공기 유입부(120)의 일면(121)과 공기 배출부(130)의 일면(131), 및 공기 유입부(120)의 타면(122)과 공기 배출부(130)의 타면(132)은 서로 대향되도록 상기 구조체가 폴딩될 수 있다.In addition, the air distribution plate 122' on one side closes a part of the
이와 관련하여, 도 7 은 벽면부가 형성되지 않은 하부 부재(140) 상에 공기 분배부(101)를 형성하는 것을 표현한 도면으로서, 공기 분배부(101)가 형성되기 전, 즉 폴딩되지 않은 구조체의 최소 단위만을 표현한 것이다. 도 7 을 참조하면, 상기 구조체는 유로 분리판(111)의 일측에는 일면의 공기 분배판(122')이, 타측에는 타면의 공기 분배판(131')이 존재하고, 상기 일면의 공기 분배판(122')의 일측에는 일측면의 벽면부(112)가, 타면의 공기 분배판(131')의 타측에는 타측면의 벽면부(113)가 위치할 수 있다.In this regard, FIG. 7 is a diagram illustrating the formation of the
상기 일면의 공기 분배판(122')과 상기 타면의 공기 분배판(131')을 기준으로 상기 구조체를 폴딩할 수 있다. 이 때 일면의 공기 분배판(122')은 공기 유입부(120)의 타면(122)을 폐쇄하는 것이고, 타면의 공기 분배판(131')은 상기 배출부의 일면을 폐쇄할 수 있으며, 상기 공기 분배판 사이에 형성된 유로 분리판(111)은 상기 공기 유입 유로(310)와 공기 배출 유로(330)를 구분할 수 있다.The structure can be folded based on the air distribution plate 122' on one side and the air distribution plate 131' on the other side. At this time, the air distribution plate 122' on one side closes the
상기 유로 분리판(111)은 상기 공기 유입 유로(310) 및 상기 공기 배출 유로(330)의 상부 단면이 사다리꼴, 사각형, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하도록 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The flow
이어서, 방열 기판(210)의 타측면 상에 열전 소자부(230)를 설치한다 (S210).Next, the
이어서, 상기 방열 기판(210)의 일측면 상에 복수의 방열 분배핀(220)을 형성하여 방열핀(200)을 형성한다 (S220).Next, a plurality of heat
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열핀(200)을 형성하는 단계와, 상기 공기 분배핀(100)을 형성하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열핀(200)은 상기 공기 분배핀(100)과 동시에 제조되거나, 상기 공기 분배핀(100)을 제조하기 전 또는 후에 제조될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the
후술하겠지만, 상기 방열 기판(210)의 일측면은 상기 공기 분배핀(100)과 접촉할 수 있다.As will be described later, one side of the
이어서, 상기 방열핀(200)의 상기 일측면 방향 상에 상기 공기 분배핀(100)을 배치시킴으로써 공기 유로부(300)를 형성한다.Next, the
상술하였듯, 상기 방열핀(200)의 방열 분배핀(220)과, 상기 공기 분배핀(100)이 접촉함으로써 공기 유로부(300)가 형성될 수 있다.As described above, the air flow path portion 300 may be formed when the heat
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 유로부(300)는 상기 공기 분배핀(100) 및 상기 방열 분배핀(220)에 의해 형성되는 공기 유입 유로(310), 공기 분배 유로(320), 및 공기 배출 유로(330)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the air flow path portion 300 includes an air
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열 분배핀(220) 및 상기 공기 분배부(101)가 이루는 각도는 70° 내지 110° 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the angle formed by the heat
상기 공기 유로부(300)가 형성된 경우, 공기는 상기 열전 발전기(10)의 공기 유입부(120)의 일면(121), 방열 분배핀(220) 사이의 영역, 및 공기 배출부(130)의 타면(132)의 경로를 이동할 수 있다.When the air flow path portion 300 is formed, air flows into one
본 발명의 제 3 측면은, 상기 제 1 측면에 따른 열전 발전기(10)를 포함하는, 열전 발생 장치(1)를 제공한다.A third aspect of the present invention provides a thermoelectric generator (1) including the thermoelectric generator (10) according to the first aspect.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열전 발생 장치(1)는 상기 공기 유입부(120)에서 유입된 공기 및 상기 열전 소자부(230)의 접촉에 의해 전기를 발생시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the thermoelectric generator 1 may generate electricity by contact between the air introduced from the
상기 열전 발생 장치는 상기 열전 발전기(10)를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 열전 발전기(10)가 직렬로 또는 병렬로 설치된 구조를 가질 수 있다.The thermoelectric generator means including at least one
상기 열전 발전기(10)는, 상기 방열핀(200)과 상기 공기 분배핀(100)이 결합된 것일 수 있다. 이와 관련하여, 도 2 를 참조하면, 상기 열전 발전기(10)의 최소 단위는 공기 분배핀(100)과 방열핀(200)이 상하로 결합된 것이고, 상기 최소 단위의 일면 및 타면을 부착하여 열전 발전기(10)를 구성할 수 있다.The
상기 최소 단위와, 최소 단위를 복수개 결합한 것 모두 열전 발전기(10)라고 칭할 수 있으나, 이하에서는 열전 발전기(10)의 최소 단위를 열전 발전기(10)라 칭하고, 상기 최소 단위가 복수개 결합한 것을 열전 발생 장치라 칭할 수 있다. 이 때 상기 열전 발생 장치는 도 2 와 같이 6 개의 열전 발전기(10)가 결합된 구조 뿐만 아니라, 2 개 이상의 열전 발전기(10)가 결합된 구조를 포함할 수 있다.Both the minimum unit and a combination of a plurality of minimum units may be referred to as a
도 10은 본 발명의 열전 발전기와 기존 열전 발전기를 비교한 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 열전 발전기 전체 형상에 대해 대칭 조건을 활용하여 해석을 진행하기 위해 전체 형상의 1/12을 모델링하여 수치해석을 진행한다. 기존 열전 발전기는 C.C. Weng, M.J Huang, A simulation study of automotive waste heat recovery using athermoelectric power generator, International Journal of Thermal Scienes, 71 (2013) 302??309. 논문을 참조하여 모델링 한 형상이다. 기존 열전발전기 전체 형상에 대해 대칭 조건을 활용하여 해석을 진행하기 위해 전체 형상의 1/12을 모델링하여 수치해석을 진행한다.Figure 10 is a diagram comparing the thermoelectric generator of the present invention and a conventional thermoelectric generator. Referring to FIG. 10, in order to conduct analysis using symmetry conditions for the overall shape of the thermoelectric generator of the present invention, numerical analysis is performed by modeling 1/12 of the overall shape. Existing thermoelectric generators use C.C. Weng, M.J Huang, A simulation study of automotive waste heat recovery using athermoelectric power generator, International Journal of Thermal Scienes, 71 (2013) 302??309. This is a shape modeled with reference to the paper. In order to conduct analysis using symmetry conditions for the entire shape of the existing thermoelectric generator, numerical analysis is performed by modeling 1/12 of the overall shape.
이때, 해석 소프트웨어로는 ANSYS FLUENT 19 R3이 사용되고, 난류모델은 Realizable k-ε model이 사용되며, 수치해석 기법으로는 Pressure-Velocity Coupling with SIMPLEC algorithm을 사용한다.At this time, ANSYS FLUENT 19 R3 is used as the analysis software, Realizable k-ε model is used as the turbulence model, and Pressure-Velocity Coupling with SIMPLEC algorithm is used as the numerical analysis technique.
도 11은 본 발명과 기존 열전 발전기의 형상에 따른 너셀수와 레이놀즈수의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이고, 도 12는 레이놀즈수가 20,000일 때 본 발명과 기존 열전 발전기의 너셀수를 색상으로 나타내는 도면이다. 도 11과 도 12를 참조하면, 레이놀즈수(Reynolds number)가 증가할수록 본 발명의 열전 발전기와 기존 열전 발전기의 평균 너셀수(Average Nusselt number) 차이가 크게 나타난다. 그리고, 레이놀즈수에 따라 본 발명 열전 발전기의 평균 너셀수가 기존 열전 발전기의 평균 너셀수 보다 64% 내지 68% 크게 나타난다.Figure 11 is a graph schematically showing the relationship between the Nusselt number and Reynolds number according to the shape of the present invention and the existing thermoelectric generator, and Figure 12 is a diagram showing the Nusselt number of the present invention and the existing thermoelectric generator in color when the Reynolds number is 20,000. . Referring to Figures 11 and 12, as the Reynolds number increases, the difference in average Nusselt number between the thermoelectric generator of the present invention and the existing thermoelectric generator appears larger. And, depending on the Reynolds number, the average Nusselt number of the thermoelectric generator of the present invention is 64% to 68% greater than the average Nusselt number of the existing thermoelectric generator.
한편, 수학식1은 너셀수를 나타내고, 수학식2는 레이놀즈수를 나타낸 것이다.Meanwhile, Equation 1 represents the Nusselt number, and Equation 2 represents the Reynolds number.
그리고, 표1은 도 11을 참고하여 레이놀즈수가 3000, 4000, 5000일 때 평균 너셀수값을 기재한 것이다.And, with reference to Figure 11, Table 1 lists the average Nusselt number values when the Reynolds number is 3000, 4000, and 5000.
도 13은 본 발명과 기존 열전 발전기의 형상에 따른 열용량과 레이놀즈수의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 도 13을 참조하면, 레이놀즈수(Reynolds number)가 증가할수록 본 발명과 기존 열전 발전기의 열용량(Heat capacity)의 차이가 커진다. 아래의 표2는 도 13을 참고하여 레이놀즈수가 3000, 4000, 5000일 때 열용량 값을 기재한 것이다.Figure 13 is a graph schematically showing the relationship between heat capacity and Reynolds number according to the shape of the present invention and existing thermoelectric generators. Referring to FIG. 13, as the Reynolds number increases, the difference in heat capacity between the present invention and the existing thermoelectric generator increases. Table 2 below lists heat capacity values when the Reynolds number is 3000, 4000, and 5000 with reference to FIG. 13.
한편, 아래 수학식3은 열성능계수(Thermal performance factor)와 마찰계수(Darcy friction factor)에 관한 것이다.Meanwhile, Equation 3 below relates to the thermal performance factor and the Darcy friction factor.
그리고, 표3은 레이놀즈수가 3000, 4000, 5000일 때 본 발명과 기존 열전 발전기의 열성능계수를 비교한 것이다.And, Table 3 compares the thermal performance coefficients of the present invention and existing thermoelectric generators when the Reynolds number is 3000, 4000, and 5000.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
10 :
열전 발전기
100 :
공기 분배핀
101 :
공기 분배부
110 :
영역 구분판
111 :
유로 분리판
112 :
일측면의 벽면부
113 :
타측면의 벽면부
120 :
공기 유입부
121 :
공기 유입부의 일면
122 :
공기 유입부의 타면
130 :
공기 배출부
131 :
공기 배출부의 일면
132 :
공기 배출부의 타면
140 :
하부 부재
200 :
방열 핀
210 :
방열 기판
220 :
방열 분배핀
230 :
열전 소자부
300 :
공기 유로부
310 :
공기 유입 유로
320 :
공기 분배 유로
330 :
공기 배출 유로10: Thermoelectric generator
100: air distribution pin
101: air distribution unit
110: Area divider plate
111: Euro separator plate
112: Wall portion on one side
113: Wall portion on the other side
120: air inlet
121: One side of the air inlet
122: Other side of air inlet
130: air outlet
131: One side of the air outlet
132: Other side of air discharge part
140: lower member
200: heat dissipation fin
210: Heat dissipation board
220: Heat dissipation distribution pin
230: Thermoelectric element part
300: Air flow path part
310: Air inlet flow path
320: air distribution flow path
330: Air discharge path
Claims (19)
상기 방열핀의 타측면에 배치되는 열전 소자부;
상기 방열핀의 상기 일측면 방향으로 배치되며, 하부 부재와 상기 하부 부재 상에 형성되고 내부의 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부 및 상기 하부 부재의 일측면 및 타측면 각각에 형성된 벽면부를 포함하는 공기 분배핀; 및
상기 공기 방열부 및 상기 공기 분배부 사이에 배치되는 공기 유로부;를 포함하는, 열전 발전기.
an air heat dissipation portion disposed on one side of the heat dissipation fin;
a thermoelectric element portion disposed on the other side of the heat dissipation fin;
It is disposed in the direction of the one side of the heat radiation fin, a lower member, an air distribution portion formed on the lower member and dividing the internal space into at least two areas, and a wall portion formed on one side and the other side of the lower member, respectively. An air distribution pin comprising; and
A thermoelectric generator including; an air flow path portion disposed between the air heat dissipation portion and the air distribution portion.
상기 공기 분배부는, 상기 공기 분배핀의 일면에 형성된 공기 유입부 및 상기 공기 분배핀의 타면에 형성된 공기 배출부를 포함하고,
상기 공기 유입부에 유입된 공기는 상기 공기 방열부를 거쳐 상기 공기 배출부를 통해 배출되는, 열전 발전기.
According to claim 1,
The air distribution unit includes an air inlet formed on one side of the air distribution fin and an air outlet formed on the other side of the air distribution fin,
The thermoelectric generator wherein the air flowing into the air inlet passes through the air heat dissipation part and is discharged through the air discharge part.
상기 공기 방열부는,
상기 방열 핀의 타측면 방향 상에 상기 열전 소자부가 설치되는 방열 기판; 및
상기 방열핀의 일측면 방향으로 상기 방열 기판 상에 형성되는 복수의 방열 분배핀을 포함하는, 열전 발전기.
According to claim 1,
The air heat dissipation unit,
a heat dissipation substrate on which the thermoelectric element unit is installed on the other side of the heat dissipation fin; and
A thermoelectric generator comprising a plurality of heat dissipation distribution fins formed on the heat dissipation substrate in the direction of one side of the heat dissipation fin.
상기 공기 분배부는,
상기 공기 분배핀의 일면 및 타면 각각에 형성된 공기 분배판; 및
상기 공기 분배판을 연결하고 상기 공기 분배핀 내부의 공간을 둘 이상의 공간으로 구분하는 유로 분리판;을 포함하는, 열전 발전기.
According to claim 1,
The air distribution unit,
an air distribution plate formed on one side and the other side of the air distribution fin; and
A thermoelectric generator comprising a flow path separation plate that connects the air distribution plate and divides the space inside the air distribution pin into two or more spaces.
상기 공기 유로부는,
상기 열전 발전기의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입 유로;
상기 열전 발전기의 내부로부터 공기가 배출되는 공기 배출 유로; 및
상기 공기 유입 유로와 상기 공기 배출 유로를 연결하는 공기 분배 유로;를 포함하는, 열전 발전기.
According to claim 4,
The air passage part,
an air inflow path through which air flows in from the outside of the thermoelectric generator;
an air discharge passage through which air is discharged from the interior of the thermoelectric generator; and
A thermoelectric generator including; an air distribution passage connecting the air inlet passage and the air discharge passage.
상기 공기 유입부의 일면은 개방되고, 타면은 폐쇄되며,
상기 공기 배출부의 일면은 폐쇄되고, 타면은 개방된, 열전 발전기.
According to claim 1,
One side of the air inlet is open and the other side is closed,
A thermoelectric generator wherein one side of the air outlet is closed and the other side is open.
상기 공기 유입부의 일면과 상기 공기 배출부의 일면은 서로 대향되어 배치되고, 상기 공기 유입부의 타면과 상기 공기 배출부의 타면은 서로 대향되어 배치된, 열전 발전기.
According to claim 6,
One surface of the air inlet portion and one surface of the air discharge portion are disposed to face each other, and the other side of the air inlet portion and the other side of the air discharge portion are disposed to face each other.
상기 공기 유입부의 일면 및 상기 공기 분배부에 의해 이루어진 유입 영역에 유입된 공기는 상기 공기 유로부를 거쳐 상기 공기 배출부의 타면 및 상기 공기 분배부에 의해 이루어진 배출 영역으로 배출되는, 열전 발전기.
According to claim 7,
The thermoelectric generator, wherein the air flowing into the inlet area formed by one surface of the air inlet part and the air distribution part is discharged to the other surface of the air outlet part and the discharge area formed by the air distribution part through the air flow path part.
상기 공기 유입부에 유입된 공기가 공기 유로부를 통과하는 과정에서, 상기 열전 소자부는 상기 공기에 의해 가열되어 발전하는, 열전 발전기.
According to claim 1,
A thermoelectric generator in which the thermoelectric element unit is heated by the air and generates electricity while the air flowing into the air inlet part passes through the air flow path part.
상기 열전 발생기는 냉각부를 추가 포함하는, 열전 발생기.
According to claim 1,
The thermoelectric generator further includes a cooling unit.
하부 부재의 양측면 상에 벽면부를 형성하는 단계;
상기 하부 부재 상에, 상기 하부 부재와 상기 벽면부 사이의 내부 공간을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하는 공기 분배부를 형성하는 단계;
방열 기판의 타측면 상에 열전 소자부를 설치하는 단계;
상기 방열 기판의 일측면 상에 복수의 방열 분배핀을 형성하여 방열핀을 형성하는 단계; 및
상기 방열핀의 상기 일측면 방향 상에 상기 공기 분배부를 배치시킴으로써 공기 유로부를 형성하는 단계;
를 포함하는, 열전 발전기의 제조 방법.
In the method of manufacturing a thermoelectric generator according to any one of claims 1 to 10,
forming wall portions on both sides of the lower member;
forming an air distribution portion on the lower member to divide the internal space between the lower member and the wall portion into at least two regions;
Installing a thermoelectric element unit on the other side of the heat dissipation substrate;
forming a heat dissipation fin by forming a plurality of heat dissipation distribution fins on one side of the heat dissipation substrate; and
forming an air flow path portion by disposing the air distribution portion on the one side direction of the heat dissipation fin;
Including, a method of manufacturing a thermoelectric generator.
유로 분리판의 양측 말단부에 상기 일면의 공기 분배판 및 상기 타면의 공기 분배판을 포함하는 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 유로 분리판이 상기 하부 부재 및 상기 양측면의 벽면부 사이의 영역을 적어도 둘 이상의 영역으로 구분하도록, 상기 일면의 공기 분배판 및 상기 타면의 공기 분배판을 중심으로 상기 구조체를 폴딩하는 단계;를 포함하는 것인, 열전 발전기의 제조 방법.
The method of claim 11, wherein forming the air distribution unit comprises:
forming a structure including the air distribution plate on one side and the air distribution plate on the other side at both end portions of the flow path separation plate; and
Folding the structure around the air distribution plate on one side and the air distribution plate on the other side so that the flow path dividing plate divides the area between the lower member and the wall portions on both sides into at least two or more areas. A method of manufacturing a thermoelectric generator.
상기 구조체는, 상기 공기 분배판과 상기 유로 분리판이 교번하여 나타나는 구조를 포함하는, 열전 발전기의 제조 방법.
According to claim 12,
The structure includes a structure in which the air distribution plate and the flow path separation plate appear alternately.
상기 일면의 공기 분배판에 의해 상기 공기 유입부의 일면은 개방되되 타면은 폐쇄되고,
상기 타면의 공기 분배판에 의해 상기 공기 배출부의 일면은 폐쇄되되 타면은 개방되도록 상기 구조체가 폴딩되는, 열전 발전기의 제조 방법.
According to claim 12,
One side of the air inlet is open and the other side is closed by the air distribution plate on one side,
A method of manufacturing a thermoelectric generator, wherein the structure is folded so that one side of the air discharge portion is closed by the air distribution plate on the other side and the other side is open.
상기 공기 유입부의 일면과 상기 공기 배출부의 일면은 서로 대향되고, 상기 공기 유입부의 타면과 상기 공기 배출부의 타면은 서로 대향되도록 폴딩되는, 열전 발전기의 제조 방법.
According to claim 13,
A method of manufacturing a thermoelectric generator, wherein one surface of the air inlet part and one surface of the air outlet part face each other, and the other surface of the air inlet part and the other surface of the air outlet part are folded to face each other.
상기 방열 분배핀 및 상기 공기 분배부가 이루는 각도는 70° 내지 110° 인, 열전 발전기의 제조 방법.
According to claim 11,
The method of manufacturing a thermoelectric generator, wherein the angle formed by the heat dissipation distribution fin and the air distribution part is 70° to 110°.
상기 공기 유로부는 상기 공기 분배핀 및 상기 방열 분배핀에 의해 형성되는 공기 유입 유로, 공기 분배 유로, 및 공기 배출 유로를 포함하는, 열전 발전기의 제조 방법.
According to claim 11,
The air flow path portion includes an air inflow path, an air distribution path, and an air discharge path formed by the air distribution fin and the heat dissipation distribution fin.
A thermoelectric generator comprising the thermoelectric generator according to any one of claims 1 to 10.
상기 열전 발생 장치는 상기 공기 유입부에서 유입된 공기 및 상기 열전 소자부의 접촉에 의해 전기를 발생시키는 것인, 열전 발생 장치.
According to claim 18,
The thermoelectric generator is a thermoelectric generator that generates electricity by contact with the thermoelectric element unit and air introduced from the air inlet.
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