WO2016182119A1 - 연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈 및 이 열전모듈을 이용하여 가스연소열의 일부를 led램프 구동전원으로 전환한 가스난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 주변공기를 데우는 가스난방장치에 있어서, 그 가스 연소열의 일부를 열전소자를 사용하여 전기로 변환함에 있어서 열전소자에 대한 저온측 열교환 효과를 증진하기 위하여 저온측 흡열블록 내에 연료가스 또는 연료가스 공급관이 통과하도록 하여 연료가스의 냉열로 하여금 열전소자의 저온측 열교환 효율을 높이도록 한 것이다.

Description

연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈 및 이 열전모듈을 이용하여 가스연소열의 일부를 LED램프 구동전원으로 전환한 가스난방장치

본 발명은 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 주변을 데우는 가스난방장치에 관한 것이며, 특히 그 가스 연소열의 일부를 열전소자(제백소자)를 사용하여 전기로 바꿈에 있어서 저온의 연료가스를 열전소자의 저온측 열교환(흡열매체)로 활용함으로써 열교환효율(발전효율)을 간단하고 효과적으로 높일 수 있는 난방장치에 관한 것이다. 본 발명에 있어서 열전소자에 의해 생산된 전기는 가스난방기의 주변에 장착된 장식용, 조명용 또는 안전용 LED램프를 밝히는 용도로 사용될 수 있다.

제백효과(Seebeck Effect)는 전도체에 외부로부터 인가되는 전류가 흐르지 않아도 그 전도체 내에 에너지(열)의 흐름에 의해 전압의 차이(기전력)가 생기는 원리, 즉 열이 전기로 변환되는 열전효과를 말한다. 서로 다른 도체금속의 양 끝단을 연결하여 폐회로를 만들고 이 전도체의 양 끝단에 온도의 차이를 둘 때 그 온도차이가 기전력의 원인이 된다. 한편 이와는 달리 서로 다른 두 도체 금속의 양쪽 끝을 용접하여 폐회로를 만들고 이 회로에 전류를 흘릴 경우 양 접합부 단부의 온도가 서로 달라지게 되는 펠티어효과도 제백효과와 함께 대표적인 열전효과이다. 제백효과도 펠티어효과도 다같이 열과 전기 상호간의 변환현상으로서 제백효과의 대표적인 산업상 적용예로는 도체 사이의 기전력의 크기를 측정하여 그 도체 양단의 온도차를 추산할 수 있는 열전쌍(열전센서)을 들 수 있으며, 후자의 예로는 차량 배터리를 이용한 차량용 냉난방 공조장치, 차량 좌석 히팅장치 또는 차량용 소형 냉장고 등을 들 수 있다.

본 발명은 겨울철 실내 또는 실외에서 LNG 또는 LPG와 같은 액화천연가스 또는 액화석유가스를 연소시켜 그 연소열로 직접 주변을 데우는 가스난방기에 있어서, 열전소자(제백소자)를 이용하여 연소열의 일부를 적극적으로 취출하여 그 온도를 저온으로 변환하는 과정을 통해 제백효과에 의해 전기를 생성하고 그 전기로 하여금 가스난방기의 주변에 장착된 장식용, 조명용 또는 안전용 LED 램프를 밝힐 수 있도록 하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 있어서 사용된 발전용 열전소자는 공지의 제백소자이다.

종래 연소열 또는 그 폐열을 제백효과에 의해 전기로 변환시키는 것과 관련한 발명으로는 도 9에 도시한 것과 같은 국내 등록특허 제10-0712960호에 따른 발전기능을 가진 히터가 있다. 이 기술은 난로와 히터 가동시 소모해 버리는 폐열을 이용하여 발전을 하여 재활용함으로써 궁극적으로 연소에너지의 효율을 높이는 것에 목적을 둔 것인데, 난로나 히터 등의 상부에 열을 흡수하여 집열하는 집열판을 구성하고, 집열판과 방열을 하는 방열판과의 중간에 발전용 열전소자를 결합하여 난로 등의 폐열의 일부를 전기로 변환시키고 나머지 열은 방열판을 통하여 방열하게 함으로서 난방의 기능을 그대로 유지하면서 발전기능을 가지게 한 장치에 관한 것이다. 이 기술을 좀 더 구체적으로 살펴보면 히터의 윗면 또는 측면에 집열판(20)을 두고 열전소자(10), 방열블록(30-1), 방열판(30), 냉각팬(40)의 순서로 구성하여 열전소자(10)가 양단간의 온도 차이를 유도하여 직류전기를 발생하고 이 직류전기를 직류전원 제어장치(50)를 통하여 안정된 전압의 전기로서 공급할 수 있게 하는 열전소자(10)를 이용한 발전기능을 가진 히터를 제시하고 있다.

이 국내 등록특허 제10-0712960호에 따른 발전기능을 가진 히터는 난로나 히터와 같은 난방기에 있어서 폐열을 이용하는 것이지만 폐열 역시 연소열의 일부이기 때문에 결국 연소열을 이용하여 전기를 일으키는 제백효과를 이용하는 점에서는 이건 발명과 같은 범주에 속하는 기술이라고 말할 수 있다.

그렇지만 본원 발명은 후상술하는 것으로부터 잘 알 수 있듯이, 단순히 연소시의 열효율(연소효율)을 제고하기 위한 기술이 아니라 연소 폐열이 아닌 연소 초기의 연소열을 적극적으로 직접 취출하여 이를 전기에너지로 변환하는 기술이고, 열의 전기로의 변환효율, 특히 방열블록이나 방열판 및 냉각팬 등과 같이 일반적으로 외부로 돌출되게 장착되는 방열(열교환) 촉진요소를 사용하지 않고도 효율적으로 기전력을 크게 얻을 수 있는 온도차이 극대화 기술이다. 따라서 본 발명은 제백소자에 대한 효율적 열교환 구조에 관한 기술이라는 점에서 다르고, 특히 저온의 연료가스 자체를 제백소자에 대한 저온측 흡열매체로 활용함으로써 종래 방열판이나 그 외부에 장착되었던 냉각팬을 생략할 수 있는 점에서 전술한 국내 등록특허 제10-0712960호와 다르다.

또한 종래 난방장치에 있어서 연소열을 전기로 변환시키는 것과 관련한 또다른 발명으로는 도 10에 도시한 것과 같은 일본 공개특허 제2001-296036호에 따른 난방장치가 있다. 이 기술은 연소열에 의해 열교환된 열매체(예컨대 물)를 방열수단(예컨대 라디에이터)으로 순환시켜 난방을 하는 난방장치에 있어서, 열매(물)에 대한 순환펌프 가동용 전지의 불필요한 소비를 줄이고 초기 열매(물)의 온도상승을 빠르게 꾀하기 위한 것을 목적으로 하는 기술이다. 이 기술은 연료 가스와 공기와의 산화반응에 의해 열을 발생시키는 연소가열장치(9)에 의해 열매(2)를 가열하여 이를 방열수단(17)에 형성된 열매 통로(19) 내에서 순환시키는 난방장치에 있어서, 열전 변환부(12)의 발생전압에 따라 제어장치(7)의 전원을 열전변환부(12)와 배터리부(13)로 구분하는 한편 장치의 동작 개시로부터 소정 시간 제어장치(7)를 전지(13)의 전원만으로 구동하도록 한 것이다.

또한 도 11에 도시한 것처럼 일본 공개특허 제2001-90962호 따른 난방장치도 이와 유사하게 모터펌프의 구동원으로서 열전소자의 열기전력을 이용하는 종래 난방장치에 있어서, 연소기의 출력의 변화와 외부온도의 변화, 또는 발열부에서 부하 변경 등에 따라 안정된 동작을 할 수 없는 기존 난방기의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 연소열을 발생하는 발열부(23)와, 발열부(23)에서 발생한 열량을 방열하는 방열부(24)와, 발열부와 방열부 사이를 순환하는 열매를 양자간에서 순환시키는 순환펌프 (16)를 구비하고, 이 순환펌프의 모터(17)에 열전소자(19)에서 발생한 열기전력을 속도제어수단(22)을 통해 공급하도록 하여, 열전소자(19)가 발생하는 열기전력의 대소에 관계없이 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 하여 작동이 안정되도록 하는 난방장치를 개시하고 있다.

전술한 두 건의 일본 공개특허기술은 다같이 열매(물)를 방열부로 순환시키는 난방장치에 있어서 열매를 순환시키기 위한 펌프 구동전원으로 연소열의 일부가 열기전력에 의해 전환되어 얻어진 전기를 사용하는 기술이 개시되어 있으나, 이들 기술에 있어서는 단지 열매(예컨대 물)를 방열부로 순환시키는 모터의 구동전원으로서의 전력을 유효하고 안정적으로 확보하기 위한 기술에 관한 것으로서, 열매의 순환이나 그 순환을 위한 모터펌프와 같은 수단을 구비함이 없이 가스연소시의 연소 복사열을 직접 사람이 쪼여 난방기 주변을 직접적으로 난방하는 이건 발명과는 그 난방장치의 기본 조건 내지 구성이 다르며, 특히 연료연소 초기의 일부 연소열을 적극적으로 직접 취출하여 이를 전기에너지로 변환함에 있어서의 발전효율, 즉 효율적으로 기전력을 크게 얻을 수 있도록 하기 위해 연료가스의 저열원(냉열)을 이용하는 것을 특징으로 하는 본원발명과는 그 발명의 포인트가 다르다.

또한 일본특허 JP5367918호에서는 버너 연소열에 의해 집열부가 가열되고 집열부를 갖는 휴대버너측 히트 패널을 개입시켜 열전변환소자의 고온단자가 가열되며, 버너의 가스 공급에 의한 액체가스의 기화열에 의해 액체가스 및 가스봄베가 냉각되어 열전변환소자의 저온단자가 냉각되고,열전변환 소자의 고온단자와 저온단자 사이에 소정의 온도차에 의해 발전이 수행되는 가스기구를 개시하고 있다. 이 기술은 고온단자와 저온단자의 온도차에 의해 발전하는 열전변환소자를 구비한 점에서는 유사하지만 흡열블록을 별도의 방열판이 아닌 연료가스 공급라인에 의해 수행하도록 한 쌍의 중실체 또는 중공체로 형성한 구조가 아니며 난방기에 관한 기술이 아니어서 연료가스의 공급라인을 저온측 열교환수단으로 활용한 이건 발명과는 다르다.

제백효과에 의한 열전소자의 기전력은 그 열전소자의 양단에 접하는 온도차이가 크면 클수록 커지므로 열전소자의 양단에 각각 작용하거나 접해지는 두 열원(고열원, 저열원)간의 온도차가 크면 클수록 기전력 생성에 유리하다. 본 발명은 저온측단자의 온도를 낮추기 위해 종래 흔히 상온의 공기 중으로 방열하기 위하여 사용되고 있던 방열핀이나 냉각팬과 같은 외적 돌출구성을 채택하지 않고 상온보다 훨씬 낮은 온도인 저온의 연료가스로 하여금 직접 연소열을 흡수하게 하는 극히 간단하고 효율 좋은 내적 열교환구조에 의해 제백소자의 높은 기전력을 얻을 수 있도록 한 것이며, 특히 그 구체적 구성에 있어서 연료가스가 공급되는 통로인 연료가스공급라인 자체를 제백소자의 저온측 단자에 대한 열교환 수단으로 적극 활용한 것이다. 통상 선상으로 구비되는 연료가스공급라인은 그 형상의 가변성 및 외부와 접촉하는 표면확대가 용이하여 제백소자의 저온측 단자에 대한 결합 내지 접촉의 설계자유도가 높은 이점이 있다.

한편 가스 난방장치처럼 열원으로서 가스를 사용하는 난방장치에 있어서는 그 사용 안전을 고려하여 현재 국내 법규로는 외부 전기를 가스 난방창치에 인가하여 사용하지 못하도록 규제되고 있다. 이러한 이유로 가스연소 난방장치에 있어서 소량의 전기가 필요한 소정의 경우에 이건 발명이나 전술한 종래기술에서처럼 열전효과를 이용하여 자체적으로 전기를 만들어 사용하는 방법이 가장 유익하고 바람직하다.

이건 발명은 가스연소열을 직접 주위에 쐬여 주위를 난방하는 방식의 가스연소 복사난방장치이기 때문에 복사열에 직접 노출되는 난방기의 일부 프레임 등이 과열되기 쉬워 자칫 난방기 주변에서 둘러서서 열을 쐬던 사람들의 손이나 얼굴, 팔 등이 과열된 프레임에 닿을 경우 순간적으로 화상을 입기 쉽다. 또한 본 발명에 따른 가스난방장치를 야간에 조명이 없는 장소 특히 실외에서 사용한 후 가스를 잠궈 더 이상 연소를 하지 않는 경우에 가스연소불꽃으로 인한 불빛마저 없어지게 되어 난방기 주변이 갑자기 어두워지는 경우 프레임의 과열온도는 전술한 바와 같은 화상의 위험을 더욱 높인다.

또한 가스연소열이 직접 주위로 방사되어 주위를 난방하는 방식의 가스연소 복사난방장치를 구성함에 있어서, 가스의 연소불꽃이 직접 사람에게 닿지 않도록 하는 한편 복사열이 골고루 분산되도록 하고 또한 난방장치의 디자인적 효과를 높이기 위하여, 하부에서 연소노즐 둘레를 감싼 상태에서 그 상부로 세로방향으로 수직하게 길게 뻗은 소정 직경과 높이의 강화유리관(연소관)을 사용하는 가스난방장치를 구성하는 경우에 그 강화유리관 자체 및/또는 그 강화유리관을 수직하게 세우기 위해 강화유리관 둘레에 세로길이 방향으로 뻗는 복수개의 지지프레임에 대하여 전술한 바와 같은 화상으로부터의 안전을 도모하기 위하여 소정의 위치, 예컨대 지지프레임 상에 그 세로길이 방향을 따라 접근금지 내지 안전주의를 표시하는 의미 또는 디자인적인 용도의 저전력 LED 램프를 부가할 경우 이런 용도의 LED램프를 효율적으로 구동할 수 있는 열전소자가 개발된다면 그 유용성은 크다.

본 발명은 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 직접 주변을 데우는 가스난방장치에 있어서, 그 가스 연소열의 일부를 열전소자로 하여금 제백효과에 의해 전기로 전환할 때 종래와 같은 부피가 크고 중량이 많이 나가는 방열핀이나 방열블록 또는 냉각팬을 전혀 사용하지 않고 그 가스난방장치의 연료가스 자체를 열전소자에 대한 저온측 흡열매체로 삼아 컴팩트하고 효율좋은 열전모듈을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 직접 주변을 데우는 가스난방장치에 있어서, 사람들이 그 가스난방장치의 과열된 외부 프레임 등에 신체가 접촉됨으로 인해 입게 되는 화상을 방지할 수 있는 시각적 경고수단 겸용 장식용 조명수단으로서의 LED 램프를 사용하며, 이 LED램프의 구동전력이 전술한 열전모듈을 사용하여 얻은 전기인 것을 특징으로 하는 가스난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따라, 청구항 1에 규정된 것처럼,

연료가스 공급관과;

내부에 상기 연료가스 공급관을 밀착하여 수용하기 위한 길이방향 홈이 형성된 한 쌍의 중실체이거나 또는 내부에 연료가스가 통과하는 통로가 형성된 중공체인 흡열블록과:

저온측 제1면과 고온측 제2면을 구비하고 저온측 제1면이 상기 흡열블록의 외주면에 접하는 적어도 하나의 열전소자와; 그리고,

상기 고온측 제2면에 접하며 상기 연료가스 공급관을 통해 공급되는 연료가 연소되어 생기는 연소열을 흡수하여 이 흡수한 열을 상기 고온측 제2면을 통해 상기 열전소자에 전달하는 집열금속;을 포함하며,

상기 열전소자에 전달된 연소열을 그 열전소자의 저온측 제1면을 통해 상기 흡열블록 내의 저온의 연료가스와 열교환함으로써 저온측 제1면과 고온측 제2면 사이의 온도차를 유도하여 상기 열전소자의 기전력을 얻는 것을 특징으로 하는, 연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈에 의해 이루어진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적은, 본 발명의 또다른 일 특징에 따라, 청구항 2에 규정된 것처럼,

청구항 1에 있어서, 상기 흡열블록이 그 내부에 연료가스가 통과하는 통로가 형성된 중공체인 경우에, 상기 통로 내에는 그 통로를 통과하는 연료가스와의 접촉면적을 크게 하기 위한 표면확장수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈에 의해 이루어진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적은, 본 발명의 또다른 일 특징에 따라, 청구항 3에 규정된 것처럼,

가스공급원과:

적어도 하나의 점화노즐과;

상기 가스공급원과 점화노즐 사이를 연결하는 연료가스 공급관과;

청구항 1에서 규정한 열전모듈과; 그리고

상기 열전모듈에 의해 생산된 전기로 구동되는 적어도 하나의 LED램프;

를 포함하는, 가스연소열의 일부를 LED램프 구동전원으로 전환한 가스난방장치에 의해 이루어진다.

본 발명의 전술한 바와 같은 목적은, 본 발명의 또다른 일 특징에 따라, 청구항 4에 규정된 것처럼,

청구항 3에 있어서,

상기 가스난방장치는 하단이 상기 점화노즐의 둘레를 둘러싸며 몸체가 상기 점화노즐의 상부로 수직하게 뻗은 강화유리 연소관과;

상기 강화유리 연소관을 수직하게 뻗을 수 있도록 그 연소관의 둘레에 세워진 복수개의 연소관 지지프레임; 을 더 포함하며,

상기 LED램프는 상기 연소관 지지프레임 상에 장착된 것을 특징으로 하는 가스난방장치에 의해 이루어진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적은, 본 발명의 또다른 일 특징에 따라, 청구항 5에 규정된 것처럼,

청구항 4에 있어서, 상기 열전모듈은 상기 점화노즐보다 더 낮은 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 가스난방장치에 의해 이루어진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적은, 본 발명의 또다른 일 특징에 따라, 청구항 6에 규정된 것처럼,

청구항 3에 있어서,

상기 점화노즐은 복수개로서, 그 점화노즐 중의 일부는 상기 열전모듈에 의해 기전력을 얻기 위한 집열금속 가열용 점화노즐이고, 상기 점화노즐 중의 다른 일부는 난방용 연소를 위한 난방점화노즐이며, 이들 집열금속 가열용 점화노즐과 난방점화노즐의 조작놉은 각각 별개로 구비되어 각각 독립적으로 조작될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스난방장치에 의해 이루어진다.

본 발명은 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 직접 주변을 데우는 가스난방장치에 있어서, 그 가스 연소열의 일부를 열전소자로 하여금 제백효과에 의해 전기로 전환할 때 종래와 같이 외부로 돌출되는 부피가 크고 중량이 많이 나가는 방열핀이나 방열블록 또는 냉각팬을 전혀 사용하지 않고 그 가스난방장치의 저온의 연료가스 자체를 열전소자에 대한 저온측 열교환(흡열)매체로 삼음으로써 전체적으로 난방장치가 컴팩트하고 효율좋은 열전모듈을 얻을 수 있다. 이로 인해 종래 가스난방장치에 그 가스 연소열의 일부를 전기로 전환하기 위한 열전소자를 부가함에 있어서 장치 전체의 컴팩트화를 꾀할 수 있어 가스난방장치의 설계 자유도를 크게 높일 수 있으며, 점화노즐을 통해 공급되는 연료는 가온된 상태로 공급됨으로써 연소효율이 좋아진다.

본 발명은 또한 LNG 또는 LPG가 연소할 때 발생하는 복사열로 직접 주변을 데우는 가스난방장치에 있어서, 사람들이 그 가스난방장치의 과열된 외부 프레임 등에 신체가 접촉됨으로 인해 입게 되는 화상을 방지할 수 있는 시각적 경고수단 겸용 장식용 조명수단으로서의 LED 램프를 사용하되 그 구동전원을 외부전원을 사용하지 않고 가스난방장치의 가스 연소열을 전기로 전환하는 본 발명 고유의 열전모듈을 사용함으로써 그 LED 램프의 구동효율이 좋아지고 난방장치의 야간사용시의 안전성과 디자인적인 가치를 높일 수 있다.

그 밖의 본 발명의 또다른 이점과 효과는 아래에서 도면을 참조한 본 발명을 실시하기 위한 구체적 내용의 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 열전모듈의 제1실시예를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 열전모듈 제1실시예의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 열전모듈의 제1실시예에 있어서 집열금속을 열전소자의 고온측 제2면에 밀착하여 고정하기 위한 체결판의 집열금속에 대한 결합을 도시한 분해사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 열전모듈의 제1실시예가 점화박스 내에 컴팩트하게 내장된 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 열전모듈의 제1실시예가 점화박스 내에 컴팩트하게 내장된 상태를 도시한 평면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 열전모듈의 제2실시예를 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6에 도시한 본 발명에 따른 열전모듈의 제2실시예의 Ⅶ-Ⅶ 방향 단면도이다.

도 8은 도 1 내지 도 5에 도시된 열전모듈과 LED램프가 사용된 본 발명에 따른 가스난방장치의 정면도이다.

도 9는 국내 등록특허 제10-0712960호에 개시된 발전기능을 가진 히터의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 10은 일본 공개특허 제2001-296036호에 개시된 난방장치의 단면도이다.

도 11은 일본 공개특허 제2001-90962호에 개시된 난방장치의 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 열전모듈(100)의 제1실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열전모듈 제1실시예의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열전모듈의 제1실시예에 있어서 집열금속(40)을 열전소자(36)의 고온측 제2면(34)에 밀착하여 고정하기 위한 체결판(60)의 집열금속(40)에 대한 결합을 도시한 분해사시도이다.

이들 도면에 의해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 열전모듈(100)은 연료가스 공급관(10)과, 내부에 상기 연료가스 공급관(10)을 밀착하여 수용하기 위한 길이방향 홈(22)(24)이 형성된 한 쌍의 중실체 흡열블록(26)(28)과, 저온측 제1면(32)과 고온측 제2면(34)을 구비하고 저온측 제1면(32)이 상기 흡열블록의 외주면(29)에 접하는 적어도 하나의 열전소자(36)와, 그리고 상기 고온측 제2면(34)에 접하며 상기 연료가스 공급관(10)을 통해 공급되는 연료가 연소되어 생기는 연소열을 흡수하여 이 흡수한 열을 상기 고온측 제2면(34) - 저온측 제1면(32) - 흡열블록의 외주면(29) - 연료가스 공급관(10) - 연료가스 공급관(10) 내의 연료가스로 전달하기 위한 집열금속(40)을 포함한다.

상기 집열금속(40)은, 도 2 및 도 3에 의해 잘 알 수 있듯이, 전체적으로 단면 기역자 형상의 금속판재로서, 전술한 열전소자의 고온측 제2면(34)에 접하기 위한 수직의 베이스부(42)와 점화노즐(55 : 도 4, 5)로부터 점화되어 나오는 연소불꽃에 직접 닿아 가열되는 가열부(44)로 구성되며, 열전도성이 우수한 금속, 예컨대 구리로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 집열금속(40)의 이러한 형상은 한정적으로 해석되어서는 안되며 도시하지 않았지만 점화노즐(55)로부터 점화되어 나오는 연소불꽃에 닿아 가열된 열을 열전소자(36)의 고온측 제2면(34)에 맞닿아 전도열로서 열전소자에 전달하기 위한 형상과 구조라면 다른 구조와 형상이어도 본 발명 범위 내의 것으로 이해되어야 한다.

전술한 한 쌍의 흡열블록(26)(28)을 그 내부가 채워진 중실구조로 하는 것이바람직한 까닭은 이 흡열블록이 열전소자(36)의 저온측 제1면(32)을 통하여 전해 받은 열을 전도에 의해 연료가스 공급관(10)으로 전달함에 있어서 전열효율을 좋게 하기 위함이며, 한 쌍의 흡열블록(26)(28)의 각 내부에 형성된 길이방향 홈(22)(24)은 연료가스 공급관(10)의 외부에 밀착되게 꼭 들어맞는 형상을 이룸으로써 이 또한 접촉면적을 넓혀 전도에 의한 열전달효율을 높일 수 있다. 이러한 이유로 연료가스 공급관(10)의 외주면과 이 외주면이 맞닿는 흡열블록(26)(28)의 각 내부에 형성된 길이방향 홈(22)(24) 사이에는 이들 양자 상호간의 접착력을 크게 하거나 또는 이들 상호간의 비접촉면적을 줄이기 위하여 소정의 겔상의 접착 충진재를 그 접촉면상에 도포(충진)한 상태에서 볼트(50)에 의해 결합됨으로써 본 발명에 따른 열전모듈(100)이 이루어진다.

도 1 및 도 2에서 연료가스 공급관(10)의 일단(12)은 가스공급원(예컨대 LNG 봄베 : 도 8의 도면부호 150)에 연결되고 타단(14)은 점화밸브관(도 5의 도면부호 18) 에 연결된다.

도 4는 본 발명에 따른 열전모듈(100)의 제1실시예가 점화박스(70) 내에 컴팩트하게 내장된 상태를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 열전모듈(100)의 제1실시예가 점화박스 내에 컴팩트하게 내장된 상태를 도시한 평면도이다.

이들 도면을 통해 알 수 있는 것은 본 발명에 따른 열전모듈(100)에는 종래와 같은 상온의 외부공기에 대하여 방열을 촉진하기 위한 방열핀이나 냉각팬과 같은 외부돌출요소가 구비되지 않으며 단지 연료가스 공급관(10)만을 내장하는 형태와 구조의 납작한 흡열블록(26)(28)만 구비되면 족하여 그 부피와 면적이 작기 때문에 이러한 열전모듈(100)이 장착되는 점화박스(70)의 구성이 간단하고 컴팩트해진다.

또한 이들 도면에서 알 수 있듯이 본 발명에서 상기 열전모듈(100)은 점화노즐(55)보다 더 낮은 위치에 장착되도록 하는 것이 열전모듈(100)이 점화노즐로부터의 직접적인 복사열을 받지 않도록 하는 한편 집열금속(40)을 통해서만 전도열을 전달받도록 할 수 있는 점에서 유리하다.

도 6은 본 발명에 따른 열전모듈의 제2실시예를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 본 발명에 따른 열전모듈의 제2실시예의 Ⅶ-Ⅶ선에 따라 종방향으로 자른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바로부터 잘 알 수 있듯이, 이 제2실시예에서는 연료가스 공급관(10)을 내부에 수용하여 서로 마주 접하는 한 쌍의 중실체 흡열블록(26)(28)을 구비하는 제1실시예와는 달리 내부에 연료가스가 통과하는 통로(90)가 형성된 중공체 흡열블록(92)을 사용하고 이러한 흡열블록(92)의 양단 개구(93)에 가스공급관(10)을 기밀하게 체결함으로써 흡열블록(92) 자체를 연료가스가 통과하는 도관의 일부가 되도록 구성한 것이다. 이 실시예에 있어서는 오로지 통로(90)의 내부에만 다양한 형상의 표면확장수단(95)이 더 설치됨으로써 컴팩프한 구조로 열교환 효율을 더욱 촉진할 수 있고, 흡열블록(92)의 두께와 무게를 더욱 줄일 수 있으며 연료가스 공급관(10)과의 연결부(93)에서의 기밀성 확보가 쉽고, 제1실시예보다 부품수가 줄어 제조 및 조립이 용이한 이점이 있다. 이 흡열블록(92)도 열전도율이 좋은 금속(예컨대 구리 등)으로 성형할 경우 저온의 연료가스 자체를 열전소자(36)의 저온측 흡열매체로 삼는 본 발명의 특징과 이점을 더욱 살릴 수 있다.

도 8은 전술한 도 1 내지 도 5에 도시된 열전모듈(100)과 LED램프(80)가 사용된 본 발명에 따른 가스난방장치의 정면도이다.

이 도면에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 가스난방장치는, 가스공급원(150)과

적어도 하나의 점화노즐(55 : 도 5)과 상기 가스공급원과 점화노즐 사이를 연결하는 연료가스 공급관(10)과, 상기 청구항 1에서 규정한 열전모듈과(100)과, 그리고상기 열전모듈에 의해 생산된 전기로 구동되는 적어도 하나의 LED램프(80)를 포함하는, 가스연소열의 일부를 LED램프의 구동전원으로 전환한 가스난방장치이다.

이 실시예에서 하단이 상기 점화노즐(55)의 둘레를 둘러싸며 몸체가 상기 점화노즐의 상부로 수직하게 뻗은 강화유리 연소관(75)과, 상기 강화유리 연소관을 수직하게 뻗을 수 있도록 그 연소관의 둘레에(예컨대 네 모서리에) 세워진 복수개의 연소관 지지프레임(77)을 더 포함할 수 있으며, 상기 LED램프(80)는 상기 연소관 지지프레임(77) 상에 길이방향으로 소정 간격을 두어 다수개 장착될 수 있다.

이러한 LED램프(80)는 전술한 도 1 내지 도 7에 도시한 열전모듈(100)에 의해 발전된 전기를 사용하여 구동되는 것이다. 본 발명은 LNG 또는 LPG와 같은 액화천연가스 또는 액화석유가스 연료가 연소할 때 발생하는 복사열로 주변을 데우는 가스난방장치에서 그 가스 연소열의 일부를 열전소자(제백소자)(36)를 사용하여 전기로 바꿈에 있어서 저온의 연료가스를 열전소자(36)의 저온측 열교환(흡열매체)로 활용함으로써 열교환효율(발전효율)을 간단하고 효과적으로 높일 수 있는 난방장치를 완성할 수 있다.

전술한 실시예들에 있어서는 단일의 점화박스(70)를 사용한 것을 도시하고 설명하였지만 복수의 점화박스 또는 영역을 구획할 수 있는 점화박스를 사용하는 예, 구체적으로 점화노즐 중의 일부는 상기 열전모듈(100)에 의해 기전력을 얻기 위한 집열금속 가열용 점화노즐부로 구성하고, 상기 점화노즐 중의 다른 일부는 난방용 연소를 위한 난방점화노즐부로 구성하며, 이들 집열금속 가열용 점화노즐부와 난방점화노즐부의 조작 놉(knob) 및/또는 그 연료가스 공급관 라인을 각각 별개로 구비하여 이들을 별도의 점화박스 또는 서로 구분될 수 영역으로 구획하여 각각 독립적으로 조작될 수 있도록 구성할 수도 있다. 이는 난방과 LED 조명을 분리하여 운전할 필요가 있을 때, 예컨대 야간에 본 발명에 따른 가스난방장치를 사용하는 경우에 이른 봄이나 늦 가을과 같이 주변 기온에 따라 자주 그 난방기로서의 온 오프를 반복하여 전환하거나 난방 불꽃의 크기를 자주 줄이는 경우에도 여전히 LED조명을 밝혀두는 것이 좋은 경우 등이다.

본 발명을 이상과 같은 도면과 설명에 의해 기술하였지만 본 발명은 이러한 첨부 도면 및 문언적 기술에만 국한되는 것은 아니며 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위로 해석될 수 기술구성은 모두 본 발명의 범위로 이해되어야 한다.

Claims (6)

1. 연료가스 공급관(10)과;

   내부에 상기 연료가스 공급관을 밀착하여 수용하기 위한 길이방향 홈(22)(24)이 형성된 한 쌍의 중실체 흡열블록(26)(28)이거나 또는 내부에 연료가스가 통과하는 통로(90)가 형성된 중공체인 흡열블록(92)과:

   저온측 제1면(32)과 고온측 제2면(34)을 구비하고 저온측 제1면(32)이 상기 흡열블록의 외주면(29)에 접하는 적어도 하나의 열전소자(36)와; 그리고,

   상기 고온측 제2면(34)에 접하며 상기 연료가스 공급관을 통해 공급되는 연료가 연소되어 생기는 연소열을 흡수하여 이 흡수한 열을 상기 고온측 제2면(34)을 통해 상기 열전소자에 전달하는 집열금속(40);을 포함하며,

   상기 열전소자(36)에 전달된 연소열을 그 열전소자의 저온측 제1면(32)을 통해 상기 흡열블록(26, 28 또는 92) 내의 저온의 연료가스와 열교환함으로써 저온측 제1면(32)과 고온측 제2면(34) 사이의 온도차를 유도하여 상기 열전소자(36)의 기전력을 얻는 것을 특징으로 하는, 연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈(100)
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 흡열블록(92)이 그 내부에 연료가스가 통과하는 통로(90)가 형성된 중공체인 경우에, 상기 통로 내에는 그 통로를 통과하는 연료가스와의 접촉면적을 크게 하기 위한 표면확장수단(95)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 연료가스를 흡열매체로 활용한 열전모듈
3. 가스공급원(150)과:

   적어도 하나의 점화노즐(55)과;

   상기 가스공급원과 점화노즐 사이를 연결하는 연료가스 공급관(10)과;

   상기 청구항 1에서 규정한 열전모듈(100)과; 그리고

   상기 열전모듈에 의해 생산된 전기로 구동되는 적어도 하나의 LED램프(80);

   를 포함하는, 가스연소열의 일부를 LED램프 구동전원으로 전환한 가스난방장치
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 가스난방장치는 하단이 상기 점화노즐의 둘레를 둘러싸며 몸체가 상기 점화노즐의 상부로 수직하게 뻗은 강화유리연소관(75)과;

   상기 강화유리연소관을 수직하게 뻗을 수 있도록 그 연소관의 둘레에 세워진 복수개의 연소관 지지프레임(77); 을 더 포함하며,

   상기 LED램프(80)는 상기 연소관 지지프레임(77) 상에 장착된 것을 특징으로 하는 가스난방장치
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 열전모듈(100)은 상기 점화노즐(55)보다 더 낮은 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 가스난방장치
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 점화노즐은 복수개로서, 그 점화노즐 중의 일부는 상기 열전모듈에 의해 기전력을 얻기 위한 집열금속 가열용 점화노즐이고, 상기 점화노즐 중의 다른 일부는 난방용 연소를 위한 난방점화노즐이며, 이들 집열금속 가열용 점화노즐과 난방점화노즐의 조작놉은 각각 별개로 구비되어 각각 독립적으로 조작될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스난방장치

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