WO2011030976A1 - 열전 냉각 발전 장치 - Google Patents

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WO2011030976A1
WO2011030976A1 PCT/KR2010/000749 KR2010000749W WO2011030976A1 WO 2011030976 A1 WO2011030976 A1 WO 2011030976A1 KR 2010000749 W KR2010000749 W KR 2010000749W WO 2011030976 A1 WO2011030976 A1 WO 2011030976A1
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thermoelectric
thermoelectric element
cooling
pipe
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김시호
박순서
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충북대학교 산학협력단
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    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • thermoelectric power generation apparatus and more particularly, to a thermoelectric power generation apparatus for performing thermoelectric power generation and efficient cooling water cooling from cooling water heated in an engine of an automobile.
  • the radiator connected to the existing automobile engine by the coolant pipe is a heat exchanger that cools the heated coolant in the engine and maintains the surrounding components such as the engine at an appropriate temperature.
  • the radiator effectively removes the heat generated by the operation of the engine and improves the performance and life of the engine. It serves to maintain.
  • Figure 1 shows a structure of a radiator device connected to a coolant pipe to the engine of a conventional vehicle, a structure that is supplied to the engine after circulating and cooling the high temperature coolant heated in the radiator.
  • Such a conventional car radiator simply has a function for cooling the coolant, and has an inefficient structure that generates 30% of the total energy loss of the vehicle from an energy point of view.
  • thermoelectric elements that generate thermoelectric power by using high-temperature waste heat (exhaust waste heat) from automobiles to improve energy efficiency.
  • thermoelectric element is an electromotive force-based material that is created by electrons moving from a high place to a low place when a temperature difference occurs on both sides of the device, thereby obtaining electrical energy by applying high-temperature exhaust waste heat from an automobile to the thermoelectric device.
  • thermoelectric generator 2 and 3 show the structure of a conventional thermoelectric generator using waste heat of exhaust.
  • thermoelectric elements 2 is a method of General Motors Corporation (GM), in which a large amount of thermoelectric elements are directly attached to the outer wall of the exhaust port by changing the shape of the vehicle exhaust port.
  • GM General Motors Corporation
  • FIG. 3 is a method of BMW (Bayerische Motoren Werke AG), which primarily heats oil using heat from an exhaust port, circulates in a polyhedron, circulates, and stacks a layer with a thermoelectric element below.
  • BMW Billayerische Motoren Werke AG
  • thermoelectric power generation method applied to a conventional vehicle uses exhaust heat of exhaust gas, and circulates and cools the cooling water to cool the low temperature part of the thermoelectric element.
  • the weight inevitably increases.
  • the present invention has been devised in view of the above, and, apart from the conventional method of generating electric power by using the exhaust waste heat of the automobile, without using a radiator using the waste heat of the high temperature cooling water generated in the engine of the automobile
  • a thermoelectric cooling power generation device capable of cooling the cooling water and at the same time generating power, in particular, it effectively cools the heat transferred from the high temperature portion to the low temperature portion of the thermoelectric element, thereby improving the thermoelectric element generation efficiency and the cooling efficiency of the cooling water. Its purpose is to provide a cooling generator.
  • another embodiment provided by the present invention is a rectangular heat generating block in which a coolant pipe in which a coolant for circulating coolant is circulated is buried, and heat from the coolant in contact with one surface of the heat generating block is used as a heat source of a high temperature part.
  • thermoelectric power generation apparatus can be applied to the structure of a variety of thermoelectric power generation apparatus according to the vehicle structure.
  • thermoelectric cooling power generator according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the present invention provides various embodiments of a method of cooling and generating cooling water using a thermoelectric element and a heat pipe without using a radiator.
  • thermoelectric element is a device using an electromotive force generated by electrons move from a high place to a low place when a temperature difference occurs between both sides of the device.
  • a surface having a high temperature from the heat is defined as a high temperature portion of the thermoelectric element, and heat transmitted from the high temperature portion is discharged to a low temperature heat source to define a surface having a low temperature as a low temperature portion of the thermoelectric element.
  • thermoelectric element in order to increase the power generation efficiency of the thermoelectric element, there are two major researches on the method side for increasing the temperature difference between the high and low temperature portions of the thermoelectric element.
  • the first is to transfer a larger amount of heat effectively to the high temperature portion of the thermoelectric element, and the second is to effectively cool the heat transferred from the high temperature portion of the thermoelectric element to the low temperature portion. That is, the low temperature portion of the thermoelectric element should effectively cool the heat transferred from the high temperature portion.
  • thermoelectric element since it is limited to increase the temperature of the high temperature heat source emitted from the coolant discharged from the engine, in the present invention, by effectively extracting the heat transferred to the low temperature portion of the thermoelectric element by the second method to lower the temperature of the low temperature portion of the thermoelectric element
  • the heat pipe which has the advantage of effectively transferring heat, is incorporated in the low temperature part of the thermoelectric element.
  • the coolant pipe 10 is connected to the coolant outlet 20a of the engine 20, one side of which is discharged from the high temperature coolant heated by the engine 20, and the other side circulates the coolant pipe 10 while
  • This is a tube connected to the coolant inlet 20b of the engine where the low temperature coolant released through the heat transfer to the engine side, and is bent in a grid shape or a jig zag connected to each other on the same plane to allow the coolant circulation.
  • the structure occupies a predetermined area.
  • thermoelectric element 11 a plurality of rectangular parallelepiped heat generating blocks 14 for increasing the heat transfer area of the thermoelectric element 11 with the high temperature portion 11a of the thermoelectric element 11 are arranged to be adjacent to each other in parallel with each other. .
  • the thermoelectric element 11 used in the present invention has a thin plate shape and has a high temperature portion 11a that receives heat from a high temperature heat source on one surface and a low temperature portion 11b that radiates heat to a low temperature heat source on the opposite side of the high temperature portion 11a. ) And electrons and holes in the n-type power generator and the p-type power generator, respectively, during the heat transfer from the high temperature portion 11a to the low temperature portion 11b due to the temperature difference at both ends. A device capable of generating power by moving to 11b). As described above, the larger the temperature difference between both ends, the higher the power generation efficiency.
  • the present invention lowers the temperature of the low temperature portion (11b) of the thermoelectric element 11 to increase the temperature difference with the high temperature portion (11a) to increase the power generation efficiency to effectively remove the heat of the low temperature portion (11b) of the thermoelectric element (11)
  • the heat pipe 12 is provided.
  • the endothermic block 15 is made of a metal material having high thermal conductivity so that heat from the low temperature portion 11b of the thermoelectric element can be quickly transferred to the heat pipe inlet portion 12a.
  • the condensate of the heat generating part 12c is applied to the gravity part by the heat input part 12a.
  • the heat pipe 12 is formed in an “L” shape bent such that an angle between the heat input part 12a and the heat generating part 12c is approximately 90 ° with respect to the heat insulating part 12b.
  • the position of the lowermost end of the heat sink 13 to which the heat generating part 12c of 12 is connected is at least equal to or higher than the position of the heat absorbing block 15 to which the heat input part 12a is connected. The position is set higher than the position of the heat input part 12a.
  • the present invention provides a pair of cooling water pipes 10 and thermoelectric elements 11 in order to increase power generation efficiency by cooling a larger amount of cooling water while reducing the installation space of the thermoelectric cooling power generation device. It is installed symmetrically with each other up and down center.
  • the thermoelectric cooling power generation apparatus of the first embodiment of the present invention includes a pair of coolant pipes 10 connected by a coolant line at a position proximate to the engine 20 installed inside the vehicle.
  • the thermoelectric element 11 is stacked on both sides of the heat absorbing block 915 having the heat input part 12a embedded therein, and the heat dissipation plate 12c of the heat pipe 12 is connected to the side surfaces of the stacked components. (13) is installed higher than the heat absorbing block 15, the heat input portion 12a of the cooling water pipe (10, or invention block 15), the thermoelectric element 11 and the heat pipe for efficient heat transfer between the components Alternatively, the heat absorbing block 14 is installed in a state in which the outer surfaces are in contact with each other.
  • thermoelectric element 11 on the surface of the coolant pipe 10 through which the high temperature coolant generated in the engine circulates, part of the waste heat of the coolant, which accounts for 30% of the total energy loss of the conventional vehicle, may be utilized for power generation.
  • the heat pipe 12 in the low temperature portion 11b of the thermoelectric element, more heat can be removed as compared to a radiator through heat exchange with external air, and thus the cooling efficiency of the cooling water can be increased.
  • the heat pipe 12 penetrates the heat absorbing block 15 and is filled with a heat input part 12a inside the heat absorbing block 15, and the size of the heat input part 12a is limited to its length. It can change without putting.
  • the length of the heat insulating part 12b that transfers the heat of the identification part 12a to the heat generating part is not limited to the length in the other embodiment of the present invention, and according to the position of the thermoelectric element 11 or the heat sink 13. Its shape or length can change.
  • the heat generating unit 12c is a portion for transferring heat to the heat sink 13, and its size and shape may be changed according to the size of the heat sink 13. In order to transfer heat to the heat sink 13 smoothly, the length of the heat generating part 12c may be increased or shortened.
  • thermoelectric cooling power generation apparatus 7 to 8 are exploded and combined perspective views showing a thermoelectric cooling power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the heat dissipation plate 13 may be installed in the cooling water pipe 10, the thermoelectric element 11, and the heat pipe 12. Installed together.
  • the cooling water pipe 10 is connected to the cooling water discharge port 20a of the engine 20, one end of which is discharged from the high temperature cooling water heated by the engine 20, and the other end of which the heat is discharged through heat transfer to the outside. It consists of a tube connected to the cooling water inlet (20b) of the engine that the low-temperature cooling water flows into the engine 20 side.
  • the cooling water pipe 10 is installed to be embedded in a rectangular heat generating block 14 of a rectangular parallelepiped shape.
  • the heat generating block 14 is made of a metal material having a high thermal conductivity with a solid solid structure, and a hole is formed therein so that the cooling water pipe 10 may be embedded.
  • the heat generating block 14, the thermoelectric element 11, and the heat absorbing block 15 which have the same area are installed so that they may be stacked up and down in surface contact with each other in order, and this laminated body is directly underneath the heat sink 13
  • the first embodiment it is possible to reduce the installation area than the structure installed on the side as in the first embodiment.
  • thermoelectric cooling power generation apparatus in the plurality of plates stacked up and down the heat sink 13, the size of a few plates stacked on the bottom thereof is reduced to about 1/2 so that the bottom is stepped.
  • the heat generating block 14, the thermoelectric element 11, and the heat absorbing block 15 are also designed to be approximately half the size of the heat sink 13, and are installed below the stepped portion of the heat sink 13. It is desirable to.
  • the heat pipe 12 is installed so that the heat input portion 12a is embedded in the heat absorbing block 15 and the heat generating portion 12c penetrates the heat sink 13, the heat sink 13 is higher than the heat absorbing block 15. And the position of the heat generating portion 12c of the heat pipe 12 is set higher than the position of the heat input portion 12a, so that the condensate of the heat generating portion 12c can be better returned to the heat input portion 12a by gravity. It becomes possible.
  • thermoelectric cooling power generator 9 to 10 are an exploded perspective view and a combined perspective view showing a thermoelectric cooling power generator according to a third embodiment of the present invention.
  • the linear bottom pipe 12 installation structure also allows the condensate of the heat generating portion 12c of the heat pipe 12 to be better returned to the heat input portion 12a by gravity to the heat generating portion 12c.
  • Is positioned higher than the position of the heat input part 12a, that is, the heat absorbing block 15 to which the heat absorbing block 15 to which the heat input part 12a of the heat pipe 12 is connected is connected to the heat generating part 12c.
  • the heat pipe 12 is connected to the heat sink 13 and the heat absorbing block 15 to penetrate in the vertical direction.
  • thermoelectric elements 11 are respectively provided on both the left and right sides of the heating block 14 in which the coolant pipe 10 in which the coolant is circulated is embedded, and the outermost layer is the bottom pipe.
  • the heat absorption block 15 in which the heat input part 12a of 12 is embedded is provided, respectively.
  • the heat absorption block 15 (heat pipe 12)-the thermoelectric element 11-the heat generation block 14, and the cooling pipe 10 ))-Thermoelectric element 11-The structure in which the heat absorbing block 15 and the heat pipe 12 are stacked in this order is installed directly under the heat sink 13.
  • each thermoelectric cooling power generation unit 16 generates thermoelectric power individually and simultaneously cools the cooling water.

Abstract

본 발명은 열전 모듈(Thermoelectric module)의 제벡(Seebeck) 효과를 이용한 열전 소자와 히트 파이프를 이용하여 자동차 엔진에서 가열된 냉각수로부터 열전 발전 및 효율적인 냉각수 냉각을 하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 자동차 엔진에서 가열된 냉각수로부터 발생하는 고온의 폐열을 이용하여 전기를 발생시키기 위해 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자를 이용하고, 열전 소자의 발전 효율과 냉각수의 냉각 효율을 높이기 위해 열전 소자의 고온부에서 저온부측으로 전달된 열을 효과적으로 냉각시키는 구조로 히트 파이프를 열전소자의 저온부측에 접목시켰다. 상기 히트 파이프는 일반적인 열전도체보다 그 열전도성이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 이와 같이, 본 발명은 차량의 엔진에서 가열된 냉각수의 폐열을 이용하여 종래 라디에이터 없이도 냉각수의 냉각이 가능하며 발전 또한 가능한 냉각 발전 장치를 제공한다.

Description

열전 냉각 발전 장치
본 발명은 열전 냉각 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진에서 가열된 냉각수로부터 열전 발전 및 효율적인 냉각수 냉각을 하기 위한 열전 발전 장치에 관한 것이다.
기존의 자동차 엔진에 냉각수관으로 연결된 라디에이터는 엔진에서 가열된 냉각수를 냉각하여 엔진 등 주변 구성들을 적정 온도로 유지 시키는 열 교환기로써 엔진의 가동에 의해 발생하는 열을 효과적으로 빼내 주어 엔진의 성능 및 수명을 유지 시켜주는 역할을 한다.
도1은 기존의 자동차의 엔진에 냉각수관으로 연결된 라디에이터 장치의 구조를 보여주는 것으로, 엔진에서 가열된 고온의 냉각수를 라디에이터에서 순환시켜 냉각한 후에 이를 다시 엔진으로 공급하는 구조이다.
이와 같은 종래의 자동차 라디에이터는 단순히 냉각수를 냉각시켜 주기 위한 기능만을 가지고 있으며, 에너지 관점에서는 자동차 전체 에너지 손실의 30%가 발생되는 비효율적인 구조로 되어 있다.
또한, 최근에 에너지 효율을 높이기 위해 자동차로부터 나오는 고온의 폐열(배기 폐열)을 이용하여 열전 발전시키는 열전 소자로부터 재생산되는 에너지를 자동차의 새로운 동력원으로 이용하려는 노력이 HEV시장에서 연구 중이다.
열전 소자는 소자의 양쪽에 온도차이가 발생하면 온도가 높은 곳에서 낮은 쪽으로 전자가 이동하여 만들어지는 기전력을 이용한 물질로써 열전 소자에 자동차로부터 나오는 고온의 배기 폐열을 인가하여 전기 에너지를 얻는다.
도 2와 도 3은 종래 배기 폐열을 이용한 열전 발전 장치의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 GM(General Motors Corporation)의 방식으로서, 자동차 배기구의 모양을 변경하여 많은 양의 열전 소자를 직접 배기구의 외벽에 붙이는 방법이다.
도 3은 BMW(Bayerische Motoren Werke AG)의 방식으로서, 배기구의 열을 이용하여 일차적으로 오일을 가열한 후, 다면체에 넣어 순환 시키고, 아래에 열전 소자를 붙여 층으로 쌓는 방식이다.
이와 같은, 종래의 자동차에 적용된 열전 발전 방식은 배기 가스의 배기 열을 이용한 방식으로써 열전 소자의 저온부를 냉각 해주기 위해 냉각수를 순환하여 냉각하는 방식은 냉각 순환을 위한 터빈의 에너지 소모가 발생하고 자동차의 중량도 필연적으로 증가되는 문제점 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존에 자동차의 배기 폐열을 이용함으로써 전력을 생산했던 방식과는 별개로, 자동차의 엔진에서 발생하는 고온의 냉각수의 폐열을 이용하여 라디에이터 없이도 냉각수의 냉각이 가능함과 동시에 발전이 가능한 열전 냉각 발전 장치를 제공하는 것으로, 특히 열전 소자의 고온부에서 저온부로 전달된 열을 효과적으로 냉각시켜서 열전 소자의 발전 효율과 냉각수의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 열전 냉각 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 열전 냉각 발전 장치의 일 에는 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관과, 상기 냉각수관의 표면에 설치되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자와, 입열부가 상기 열전 소자 저온부측에 위치하고 발열부가 방열판에 연결되어 상기 열전 소자의 저온부의 열을 상기 방열판으로 전달하는 히트 파이프를 포함하여, 발전과 동시에 냉각수를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 히트 파이프는 입열부의 응축액이 중력에 의해 발열부로 잘 귀환할 수 있도록 상기 발열부의 위치가 입열부보다 높게 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 제공하는 다른 실시예는 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관이 매립된 장방형의 발열 블록과, 상기 발열 블록의 일면과 면 접촉되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자와, 내부에 히트 파이프의 입열부가 매립되어 상기 열전 소자의 저온부와 면 접촉되어 상기 열전 소자 저온부를 냉각시키는 흡열 블록과, 상기 히트 파이프의 발열부와 연결되어 상기 히트 파이프의 입열부로부터 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열판을 포함하여, 발전과 동시에 냉각수를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 제공하는 또 다른 실시예는 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관이 매립된 발열 블록과, 상기 발열 블록과 면 접촉되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자와, 내부에 히트 파이프의 입열부가 매립되어 상기 열전소자의 저온부와 면 접촉되어 상기 열전 소자의 저온부를 냉각시키는 흡열 블록이 적층된 열전 냉각 유니트가 다수 개로 이루어져, 다수의 열전 냉각 유니트는 각각 서로 오와 열을 맞춘 상태로 나란하게 설치된 것으로, 상기 각 흡열 블록에 연결된 히트 파이프의 발열부는 방열판과 연결되어 상기 열전 소자 저온부의 열을 상기 방열판으로 개별적으로 전달하여 발전 및 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 열전 냉각 발전 장치는 다음과 같은 장점이 있다.
종래의 라디에이터의 경우 차량의 엔진에서 발생되는 고온의 냉각수를 단순히 냉각하는 기능만을 하였지만, 본 발명은 이러한 냉각수를 냉각함과 동시에 발전까지 가능한 복합적인 효과를 갖게 되는 이점이 있다.
특히, 냉각수의 열을 방열판으로 전달하기 위한 열전도체로 히트 파이프를 적용함으로써 냉각수의 열이 히트 파이프를 통해 방열판으로 원활하게 전달되어 종래 라디에이터를 사용하였을 때 보다 냉각 효율이 현저히 향상된 이점이 있다.
또한, 이러한 히트 파이프를 열전 소자의 저온부측에 설치함으로써 열전소자의 저온부로부터 많은 양의 열을 회수함으로서 열전소자의 고온부와 저온부의 온도 차이가 크게 발생하여 발전 효율 역시 향상되는 이점이 있다.
또한, 에너지의 효율 측면에서 자동차 전체 에너지 손실의 30%에 해당하는 냉각수의 폐열의 일부를 전기에너지로 전환시킬 수 있어, 이를 최근 개발되고 있는 하이브리드 자동차 또는 순수 전기 자동차의 새로운 동력원으로 활용함으로써 친환경적인 자동차를 구현할 수 있는 이점이 있다.
그리고 본 발명에서 제시하는 여러 형태의 실시예로 자동차 구조에 맞게 다양한 열전 냉각 발전 장치의 구조를 적용할 수 있다.
도 1은 종래 자동차 라디에이터 장치의 구조를 나타내는 개략도
도 2는 배기구 외벽에 열전 소자를 배치한 종래 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 개략도(GM 방식)
도 3은 촉매제를 이용해 열전 소자를 가열한 종래 열전 발전 장치의 구조를 나타내는 개략도(BMW 방식)
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 사시도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 결합 사시도
도 6은 본 발명의 각 실시예에 적용도는 히트 파이프의 구조를 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 사시도
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 결합 사시도
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 사시도
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 결합 사시도
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 사시도
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 결합 사시도
본 발명에서는 엔진에서 발생하는 냉각수를 라디에이터 없이 열전 소자 및 히트 파이프를 이용한 냉각수의 냉각 및 발전할 수 있는 방법을 여러 가지 실시예로 제시한다.
열전 소자는 열에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 소자로써 열전 소자를 사용할 경우 라디에이터를 이용한 냉각 방식보다 냉각 효율을 높일 수 있고, 버려지는 자동차 전체 에너지 30%에 해당하는 냉각수의 폐열의 일부에 대한 발전이 가능하다.
이와 같은 열전 소자는 소자의 양쪽에 온도차이가 발생하면 온도가 높은 곳에서 낮은 쪽으로 전자가 이동하여 만들어지는 기전력을 이용한 소자로서, 본 발명에서는 온도 차이가 발생하는 열전 소자의 양쪽 면 중 고온의 열원으로부터 열을 받아 온도가 높은 면을 열전 소자의 고온부로 정의를 하고, 이 고온부에서 전달된 열을 저온의 열원으로 방출하여 온도가 낮은 면을 열전 소자의 저온부로 정의를 하기로 한다.
이때, 열전 소자의 발전 효율을 높이기 위해 열전소자의 고온부와 저온부의 온도 차를 크게 하기 위한 방법적인 측면에서의 연구는 크게 두 가지가 있다. 첫째는 보다 많은 양의 열을 효과적으로 열전 소자의 고온부에 전달하는 것이고, 둘째는 열전 소자의 고온부에서 저온부로 이동된 열을 효과적으로 냉각하는 방법이다. 즉 열전 소자 저온부는 고온부에서 전달되는 열을 효과적으로 냉각시켜주어야 한다.
여기서, 엔진으로부터 배출되는 냉각수에서 방출되는 고온의 열원의 온도를 크게 하는 것은 한계가 있으므로, 본 발명에서는 상기 두 번째 방법으로 열전 소자의 저온부로 전달된 열을 효과적으로 빼내어 열전 소자의 저온부의 온도를 낮추기 위한 방법으로 열을 효과적으로 전달하는 장점을 가지고 있는 히트 파이프를 열전 소자의 저온부에 접목시킨 것이다.
이와 같이, 히트 파이프를 열전 소자의 저온부에 접목시키게 되면 열전 소자의 저온부에서 방출되는 열로 인해 히트 파이프의 입열부가 가열되고, 계속해서 히트 파이프 내부의 작동액이 이 열을 흡수해 증기가 되며, 이 증기의 흐름은 히트 파이프의 단열부를 지나서 히트 파이프의 발열부로 빠르게 이동하게 된다.
상기 발열부로 이동한 증기는 밖으로 열을 방열판으로 방출함과 동시에 열을 빼앗기게 되어 다시 원래의 작동액으로 응축된다.
이렇게 응축된 작동액은 모세관현상에 의한 모관력 또는 중력에 의해 입열부로 이동하게 되며, 다시 이 사이클을 진행하게 된다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 및 결합 사시도이다.
도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 열전 냉각 발전 장치는 자동차 엔진으로부터 배출되는 냉각수가 순환되는 냉각수관(10)과, 이 냉각수관(10)을 순환하는 냉각수로부터 방출되는 열을 그 고온부(11a)의 열원으로 하여 열전 발전을 하는 열전 소자(11)와, 이 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 열을 냉각시키기 위한 히트 파이프(12)와, 이 히트 파이프(12)의 발열부(12c)에서 방출되는 고온의 열을 대기로 방출하는 방열판(13)으로 이루어지는 구성이다.
냉각수관(10)은 엔진(20)으로부터 배출되는 고온의 냉각수가 순환되어 열전 소자(11)의 고온부(11a)로 열을 전달하고, 열교환에 의해 냉각된 냉각수를 다시 엔진(20)으로 공급하는 역할을 한다.
이를 위해, 냉각수관(10)은 일측이 엔진(20)에서 가열된 고온의 냉각수가 배출되는 엔진(20)의 냉각수 배출구(20a)와 연결되고, 타측이 냉각수관(10)을 순환하면서 외부와의 열전달을 통해 열이 방출된 저온의 냉각수가 엔진측으로 유입되는 엔진의 냉각수 유입구(20b)와 연결되는 관으로, 냉각수 순환이 가능하도록 동일 평면상에 서로 연통된 격자 형상 또는 지그 재그로 굴곡진 형상으로 소정 면적을 차지하는 구조이다.
또한, 냉각수관(10)의 관로상에는 열전 소자(11)의 고온부(11a)와의 전열 면적을 증가시키기 위한 직육면체 형상의 다수의 발열 블록(14)이 서로 인접하게 오와 열을 맞추어 나란하게 설치된다.
그리고 발열 블록(14)은 열전 소자(11)의 고온부(11a)로 보다 많은 열을 전달하기 위해 열전도성이 높은 재질로 이루어지고, 그 내부에 냉각수가 순환될 수 있도록 내부가 빈 중공의 구조를 갖는다.
본 발명에서 사용되는 열전 소자(11)는 얇은 판 형상으로 일면에 고온의 열원으로부터 열을 전달받는 고온부(11a)와 이 고온부(11a)의 반대 면에 저온의 열원으로 열을 방출하는 저온부(11b)가 형성되어, 이 양단에서의 온도차에 의해 고온부(11a)에서 저온부(11b)로 열 이동시에 n형 발전소자와 p형 발전소자에서 각각 전자와 홀(hole)이 고온부(11a)에서 저온부(11b)로 이동하므로써 발전이 가능한 소자로, 앞서 서술한 바와 같이 양단의 온도차가 클수록 발전 효율이 높아진다.
본 발명에서는 이 열전 소자 고온부(11a)의 열원으로 엔진으로부터 배출되는 고온의 냉각수를 이용하는 것을 특징으로 하는 것으로, 이를 위해 열전 소자(11)는 열전 소자(11)의 고온부(11a)를 형성하는 면이 냉각수관(10)의 외면에 접촉되게 설치된다.
이때, 보다 많은 발전을 위해 다수의 열전 소자(11)를 설치하되, 각 열전 소자(11)가 냉각수로부터 보다 효과적인 열을 전달받기 위해 냉각수관(10)의 관로상에 설치된 다수의 발열 블록(14)과 일대일 매칭된 상태에서 서로 면 접촉되게 동일 평면에 설치된다.
이와 같이, 다수의 열전 소자(11)는 고온의 냉각수가 순환되는 발열 블록(14)과 면 접촉된 상태에서, 각 열전 소자(11)의 고온부(11a)에서 냉각수의 폐열을 전달받아 이 열을 저온부(11b)로 전달하면서 개별적으로 발전을 하게 된다.
여기서, 본 발명은 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 온도를 낮추어 고온부(11a)와의 온도차를 크게 하여 발전 효율을 높이기 위해 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 열을 효과적으로 제거하기 위한 히트 파이프(12)가 구비된다.
이러한 히트 파이프는, 도6에 도시된 바와 같이, 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 열로 인해 가열되는 입열부(12a)와, 외부로 열을 방출하는 방열판(13)으로 열을 전달하는 발열부(12c) 및 입열부(12a)와 발열부(12c) 사이의 구간을 구성하는 단열부(12b)로 이루어진다.
히트 파이프(12)를 이용한 열전달 과정을 통한 열전 발전과 냉각수의 냉각 과정을 좀 더 상세히 살펴보면, 자동차 엔진 가동시에 엔진으로부터 발생하는 고온의 냉각수에서 전달되는 열이 열전 소자(11)의 고온부(11a)에서 저온부(11b)로 이동되면서 열전 발전을 함과 동시에, 열전 소자(11)의 저온부911b)로 이동된 열은 히트 파이프 입열부(12a)에 있는 작동액이 열을 흡수해 증기가 되고, 이 증기의 흐름은 히트 파이프 단열부(12b)를 지나서 히트 파이프 발열부(12c)로 이동하게 된다. 히트 파이프(12)의 발열부(12b)로 이동한 증기는 방열판(13)으로 열을 방출함과 동시에 열을 빼앗기게 되어 다시 원래의 작동액으로 응축된 후, 이 응축된 작동액은 중력 및 모관력에 의해 입열부(12a)로 다시 이동하게 된다. 입열부(12a)로 다시 이동된 응축된 작동액은 상술한 사이클 과정을 반복적으로 이루면서 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 열을 방열판(13)으로 전달하게 된다.
본 발명의 제1실시예에서는 다수의 열전 소자(11)가 동일 평면상에 가로 및 세로로 다수 배치되어 있는 구조여서, 이 다수의 열전 소자(11)의 저온부(11b)로부터 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 다수의 히트 파이프(12)가 필요하다.
이때, 열전 소자(11)와의 전열 면적을 증가시키기 위해서 다수의 히트 파이프 입열부(12a)는 상기 다수의 열전 소자(11)가 배치된 면적과 동일한 면적을 갖는 직육면체 형상의 흡열 블록(15)에 매립되게 설치된다.
이를 위해, 흡열 블록(15)은 속이 꽉 찬 중실 구조로 그 내부에 각 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 관통하는 구멍(15a)이 좌우 일렬로 나란하게 다수 형성된다.
그리고 이 흡열 블록(15)은 열전 소자 저온부(11b)의 열을 히트 파이프 입열부(12a)로 신속하게 전달할 수 있도록 열전도성이 높은 금속재질로 이루어진다.
또한, 상기 흡열 블록(15)은 다수의 열전 소자(11)의 저온부(11b)와 일체로 면 접촉되게 설치되어 각 열전 소자(11)의 저온부(11b)를 빠르게 냉각시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 히트 파이프(12)의 발열부(12c)는 상하로 적층된 다수의 방열판(13)을 관통되게 설치된다.
한편, 입열부(12a)가 흡열 블록(15)에 연결되고 발열부(12c)가 방열판(13)에 연결된 히트 파이프(12)는 발열부(12c)의 응축액이 입열부(12a)로 중력에 의해 보다 잘 귀환할 수 있도록 설치된다.
이를 위하여, 히트 파이프(12)는 단열부(12b)를 중심으로 입열부(12a)와 발열부(12c)가 이루는 각도가 대략 90°가 되도록 굽어진 “L"자 형상으로 이루어지고, 히트 파이프(12)의 발열부(12c)가 연결되는 방열판(13)의 최하단의 위치를 입열부(12a)가 연결된 흡열 블록(15)의 위치보다 최소한 같거나 높게 배치함으로써 히트 파이프 발열부(12c)의 위치가 입열부(12a)의 위치보다 높게 설치되게 된다.
한편, 본 발명은 열전 냉각 발전 장치의 설치 공간을 줄이면서 보다 많은 양의 냉각수를 냉각시킴으로써 발전 효율을 높이기 위해, 한 쌍을 이루는 냉각수관(10)과 열전 소자(11)를 상기 히트 파이프(12)를 중심으로 상하 서로 대칭되게 설치된다.
다시 말해, 히트 파이프 입열부(12a)가 매립된 흡열 블록(15)의 상부에 냉각수관(10)과 열전 소자(11)가 배치되고, 이와 별도로 상기 흡열 블록(15)의 하부에도 열전 소자(11)와 냉각수관(10)이 배치되어, 전체적으로 냉각수관(10, 또는 발열 블록(14))-열전 소자(11)-흡열 블록(15)-열전 소자(11)-냉각수관(10, 또는 발열 블록(14)) 순서로 적층되게 설치된다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예의 열전 냉각 발전 장치는 자동차 내부에 설치된 엔진(20)에 근접된 위치에 냉각수 라인에 의해 연결된 한 쌍의 냉각수관(10)이 사이에 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 매립된 흡열 블록915)을 중심으로 그 양면에 열전 소자(11)가 적층된 구조로, 이 적층된 구성물들의 측면에는 히트 파이프(12)의 발열부(12c)가 연결된 방열판(13)이 흡열 블록(15)보다 높게 설치되는 구조로, 각 구성들간의 효율적인 열전달을 위해 냉각수관(10, 또는 발명 블록(15)), 열전소자(11) 및 히트 파이프의 입열부(12a 또는 흡열 블록(14))은 각각 서로 외면이 접촉된 상태로 적층 설치한다.
이와 같이, 엔진에서 발생하는 고온의 냉각수가 순환하는 냉각수관(10)의 표면에 열전 소자(11)를 배치함으로써 종래 자동차 전체 에너지 손실의 30%를 차지하는 냉각수의 폐열의 일부를 발전에 활용할 수 있고, 열전 소자의 저온부(11b)에 히트 파이프(12)를 배치함으로써 종래 단순히 외부 공기와 열교환을 통한 라디에이터에 비하여 보다 많은 열을 제거할 수 있어 냉각수의 냉각 효율이 증가될 수 있는 것이다.
도5에서 볼 수 있듯이 히트 파이프(12)는 흡열 블록(15)을 관통해 흡열 블록(15)의 내부에 입열부(12a)가 매립되며, 이 입열부(12a)의 크기는 그 길이에 제한을 두지 않고 변할 수 있다.
상기 입별부(12a)의 열을 발열부로 전달하는 단열부(12b)의 길이는 본 발명의 다른 실시예에서도 마찬가지로 그 길이에 제한을 두기 않으며 열전 소자(11)나 방열판(13)의 위치에 따라 그 모양이나 길이가 변할 수 있다.
발열부(12c)는 열을 방열판(13)으로 전달하는 부분으로 방열판(13)의 크기에 따라 그 크기와 모양의 변경이 가능하다. 방열판(13)으로 열을 원활하게 전달해 주기 위해 발열부(12c)의 길이를 늘이거나 줄일 수도 있다.
본 발명에 적용되는 모든 실시예 중 히트 파이프의 수는 적용될 열전 소자의 개수 및 방열판의 크기에 따라 변경이 가능하다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 및 결합 사시도이다.
본 발명의 제2실시예는 제1실시예와는 달리 열전 냉각 발전 장치의 설치 면적을 줄이기 위해 방열판(13)을 냉각수관(10), 열전 소자(11), 히트 파이프(12)의 설치 공간에 함께 설치한 것이다.
즉, 제1실시예에서는 격자형으로 구성된 냉각수관(10)의 관로상에 다수의 발열 블록(14)을 설치하는 구성이었으나, 도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제2실시예에서는 냉각수관(10)을 발열 블록(14)에 매립 설치하고, 이 발열 블록(14) 하부에 적층되는 열전 소자(11)와 히트 파이프(12)를 방열판(13)의 직하부에 설치함으로서 열전 냉각 발전 장치의 설치 공간을 줄일 수 있게 되는 것이다.
이를 위해, 냉각수관(10)은 일단이 엔진(20)에서 가열된 고온의 냉각수가 배출되는 엔진(20)의 냉각수 배출구(20a)와 연결되고, 타단이 외부와의 열전달을 통해 열이 방출된 저온의 냉각수가 엔진(20)측으로 유입되는 엔진의 냉각수 유입구(20b)와 연결되는 하나의 관으로 이루어진다.
이러한 냉각수관(10)은 직육면체 형상의 장방형의 발열 블록(14)에 매립되게 설치된다.
이때, 발열 블록(14)은 속이 꽉찬 중실 구조로 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어지며, 냉각수관(10)이 관통하여 매립될 수 있게 그 내부에 구멍이 형성되어 있다.
열전 소자(11)는 상기 발열 블록(14)과 동일한 면적으로 갖는 판 형상으로, 열전 소자(11)의 고온부(11a)가 발열 블록(14)의 하면에 접촉되게 설치된다.
또한, 열전 소자(11)의 저온부(11b)에는 히트 파이프(12)가 매립된 흡열 블록(15)이 설치되는데, 이 흡열 블록(15)은 제1실시예에서 설명된 흡열 블록과 그 구조 및 작용은 동일하나, 그 면적에 있어서 상기 발열 블록(14)과 동일한 면적을 갖는 점에서만 다르다.
이와 같이, 동일한 면적을 갖는 발열 블록(14), 열전 소자(11) 및 흡열 블록(15)은 각 순서대로 서로 면 접촉된 상태에서 상하 적층되게 설치되고, 이 적층체가 방열판(13)의 직하부에 설치됨으로써 제1실시예에서 같이 측면에 설치되는 구조보다 설치 면적을 줄일 수 있게 되는 것이다.
이와 관련하여, 열전 냉각 발전 장치의 설치 면적을 더 효율적으로 줄이기 위해, 방열판(13)을 상하 적층된 다수의 판에서 그 하부에 적층된 몇 개의 판의 크기를 대략 1/2로 줄여서 하부를 단차지도록 구성하고, 발열 블록(14), 열전 소자(11) 및 흡열 블록(15) 면적 역시 방열판(13)의 크기의 대략 1/2의 크기로 설계하여, 방열판(13)의 단차진 하부에 설치하는 것이 바람직하다.
이때, 히트 파이프(12)는 입열부(12a)가 흡열 블록(15)에 매립되고 발열부(12c)가 방열판(13)을 관통하게 설치되는데, 방열판(13)이 흡열 블록(15)보다 상부에 설치되어 있어 히트 파이프(12)의 발열부(12c)의 위치가 입열부(12a)의 위치보다 높게 설치되므로 발열부(12c)의 응축액이 입열부(12a)로 중력에 의해 보다 잘 귀환할 수 있게 된다.
한편, 제1실시예와 마찬가지로 발열 블록(14)과 열전 소자(11)는 한 쌍을 이루어 흡열 블록(15)을 중심으로 상하 서로 대칭되게 설치되어, 흡열 블록(15)을 중심으로 양 방향에서 발전과 냉각수 냉각이 각각 이루어져 적은 공간에서 보다 많은 발전관 냉각수의 냉각이 이루어질 수 있다.
도9 내지 도10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 사시도 및 결합사시도이다.
본 발명의 제3실시예는 상기 제2실시예의 변형예로, 히트 파이프는 굽어진 것이 아닌 직선형의 히프 파이프를 사용한 것이다.
상기 직선형의 히프 파이프(12) 설치 구조 역시 히트 파이프(12)의 발열부(12c)의 응축액이 입열부(12a)로 중력에 의해 보다 잘 귀환할 수 있게 히트 파이프(12)의 발열부(12c)의 위치가 입열부(12a)의 위치보다 높게 설치되는 구조로, 즉 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 연결된 흡열 블록(15)이 발열부(12c)가 연결되는 방열판(13)의 직하부에 설치되며, 히트 파이프(12)는 방열판(13)과 흡열 블록(15)을 상하 방향으로 관통되게 연결된다.
또한, 발열 블록(14), 열전 소자(11), 흡열 블록(15)은 제2실시예와 같이 상하 적층되는 구조가 아니라 좌우 방향으로 적층되는 구조이다.
보다 상세하게, 가운데에 냉각수가 순환하는 냉각수관(10)이 매립된 발열 블록(14)을 중심으로 좌우 양 측에 열전 소자(11)가 각각 설치되고, 가장 바깥층인 최외곽층에는 히프 파이프(12)의 입열부(12a)가 매립된 흡열 블록(15)이 각각 설치되는 구조로, 흡열 블록(15, 히트 파이프(12))-열전 소자(11)-발열 블록(14, 냉각관(10))-열전 소자(11)- 흡열 블록(15, 히트 파이프(12))의 순서로 적층된 구조물이 방열판(13)의 직하부에 설치되는 구조이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 열전 냉각 발전 장치를 나타내는 분해 및 결합 사시도이다.
본 발명의 제4실시예는 발전 효율 및 냉각수 냉각 효율을 배가시키기 위해 달리 제1실시예와는 달리 복수 개의 열전 소자(11)를 하나의 방열판(13)으로 방열하는 것이 아니라 단수 개의 열전 소자(11) 각각을 방열하기 위한 장치를 나타낸 것이다.
즉, 발열 블록(14), 열전 소자(11), 흡열 블록(15) 및 방열판(13)이 한 세트로 구성되는 다수의 열전 냉각 발전 유니트가 각각 서로 오와 열을 맞춘 상태로 동일 평면상에 나란하게 설치되어 개별적으로 발전 및 냉각수의 냉각이 이루어져 발전 효율 및 냉각 효율을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.
보다 상세하게, 냉각수관(10)의 관로상에 설치된 발열 블록(14)과, 이 발열 블록(14)과 면 접촉되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부(11a)의 열원으로 하여 발전을 하는 열전 소자(11)와, 내부에 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 매립되어 상기 열전 소자(11)의 저온부(11b)와 면 접촉되는 흡열 블록(15)과 상기 흡열 블록(15)에 연결된 히트 파이프(12)의 발열부(12c)가 연결되어 상기 열전 소자 저온부(11a)의 열을 방출하는 방열판(13)이 순서대로 적층된 하나의 세트를 구성하는 열전 냉각 발전 유니트(16)가 다수 개 구성되어, 동일 평면상에 가로 및 세로로 서로 이웃하게 일렬로 배치된다.
이와 같이, 다수의 열전 냉각 발전 유니트(16)가 개별적으로 배치됨으로서 각 열전 냉각 발전 유니트(16)는 개별적으로 열전 발전을 함과 동시에 냉각수를 냉각이 이루어진다.
이때, 다수의 냉각 발전 유니트(16)는 서로 횡방향(좌우 방향)으로 배치되며, 방열판(13), 발열 블록(14), 열전 소자(11) 및 흡열 블록(15)이 각 순서대로 상하 적층되어, 히트 파이프(12)의 발열부(12c)가 연결된 방열판(13)의 위치가 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 연결된 흡열 블록(14)의 위치 보다 높게 설치됨으로써 발열부(12c)의 응축액이 입열부(12a)로 중력에 의해 보다 잘 귀환할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 각 실시예에서는 라디에이터 없이 종래에 라디에이터로 냉각수를 공급하는 냉각수관에 열전 소자를 적용하여, 냉각수관을 흐르는 냉각수로부터 열을 받는 구조로 설명을 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 종래의 라디에이터의 방열 부분에 열전 소자와 히트 파이프를 설치하여 열전 발전 및 냉각수를 냉각할 수 있는 구성도 포함됨은 물론이다.
다시 말해, 본 발명은 자동차의 엔진 냉각수로부터 발생되는 열을 열전 소자의 고온 열원으로 이용함과 동시에, 열전 소자의 저온 열원으로 히트 파이프를 이용한 모든 기술 사상은 본 발명에 포함될 것이다.
또한, 히프 파이프의 형상은 흡열 블록, 열전 소자, 발열 블록의 배치 관계에 따라 직선형 또는 굽은형 등 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있는 것으로, 히트 파이프의 발열부의 위치가 히프 파이프의 입열부의 위치보다 높게 설치될 수 있다면 반드시 그 형상에 한정되는 것은 아니다.

Claims (10)

  1. 자동차 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관(10);
    상기 냉각수관(10)의 표면에 설치되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부(11a)의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자(11); 및
    입열부(12a)가 상기 열전 소자(11) 저온부(11b)측에 위치하고 발열부(12c)가 방열판(13)에 연결되어 상기 열전 소자(11)의 저온부(11b)의 열을 상기 방열판(13)으로 전달하는 히트 파이프(12)를 포함하여, 발전과 동시에 냉각수를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히프 파이프(12)는 발열부(12c)의 위치가 입열부(12a)의 위치보다 높게 설치된 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항 있어서,
    상기 냉각수관(10)과 열전 소자(11)는 한 쌍을 이루어 상기 히트 파이프(12)를 중심으로 상하 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉각수관(10)의 관로상에는 상기 열전 소자(11)와의 전열 면적을 높이기 위해 상기 열전 소자(11)와 면 접촉하는 중공의 발열 블록(14)이 냉각수관(10)과 서로 연통되어 냉각수가 순환되는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열전 소자(11)와 상기 발열 블록(14)은 각각 다수개가 설치되어 서로 면 접촉한 상태로 오와 열을 맞추어 나란하게 설치된 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열전 소자 저온부(12a)에는 상기 다수의 열전소자(11)와 일체로 면 접촉하는 중실의 흡열 블록(15)이 설치되고, 상기 흡열 블록(15)에는 그 길이 방향으로 긴 구멍(15a)이 다수 개가 형성되어, 상기 각 구멍(15a)에는 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  7. 자동차 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관(10)이 매립된 장방형의 발열 블록(14);
    상기 발열 블록(14)의 일면과 면 접촉되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부(11a0의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자(11) 열전 소자(11);
    내부에 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 매립되어 상기 열전 소자(11)의 저온부(11b)와 면 접촉되어 상기 열전 소자 저온부(11b)를 냉각시키는 흡열 블록(14); 및
    상기 히트 파이프(12)의 발열부(12c)와 연결되어 상기 히트 파이프(12)의 입열부(12a)로부터 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열판(13)을 포함하여, 발전과 동시에 냉각수를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열 블록(14)과 열전 소자(11)는 한 쌍을 이루어 상기 흡열 블록(15)을 중심으로 상하 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 발열 블록(14), 열전 소자(11) 및 흡열 블록(15)은 상기 방열판(13)의 직하부에 배치되는 것으로, 상기 발열 블록(14)으로 중심으로 좌우 양측에 열전 소자(11)가 각각 적층되고, 상기 열전 소자(11)의 좌우 양측인 최외곽층에는 흡열 블록(15)이 각각 적층되며, 상기 히프 파이프(12)는 직선형으로 상기 흡열 블록(15)과 방열판(13)을 상하 방향으로 관통되게 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
  10. 자동차 엔진을 냉각시키는 냉각수가 순환되는 냉각수관(10)의 관로상에 설치된 발열 블록(14)과, 상기 발열 블록(14)과 면 접촉되어 상기 냉각수로부터 나오는 열을 고온부(11a)의 열원으로 하여 전기를 발생시키는 제벡(Seeback) 효과를 이용한 열전 소자(11) 열전 소자(11)와, 내부에 히트 파이프(12)의 입열부(12a)가 매립되어 상기 열전 소자(11)의 저온부(11b)와 면 접촉되어 상기 열전 소자(11)의 저온부(11b)를 냉각시키는 흡열 블록(15)과, 상기 흡열 블록(15)에 연결된 히트 파이프(12)의 발열부(12c)가 연결되어 상기 열전 소자 저온부(11a)의 열을 방출하는 방열판(13)이 순서대로 적층된 하나의 세트를 구성하는 열전 냉각 발전 유니트(16)가 다수 구성되며,
    상기 다수의 열전 냉각 발전 유니트(16)는 각각 서로 오와 열을 맞춘 상태로 나란하게 설치되어 개별적으로 발전 및 냉각수의 냉각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전 냉각 발전 장치.
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