KR102290906B1 - 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치 - Google Patents

형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치는, 열원의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출된 유체가 흐르는 유출관, 유출관을 통해 유출된 유체를 냉각시키는 방열 모듈, 및 방열 모듈에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치로서, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 상기 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하는 것이다.

Description

형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치 {WASTE HEAT ENERGY RECOVERY APPARATUS USING SHAPE MEMORY ALLOY, REFRIGERANT CIRCULATION SYSTEM OF AIR CONDITIONER EQUIPPED WITH THE SAME AND COOLING APPARATUS FOR ENGINE EQUIPPED WITH THE SAME}
본 발명은 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치로서, 보다 구체적으로는 폐열을 통해 가열된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 팽창시키고, 냉각된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 압축시키며, 이러한 형상기억합금 스프링의 팽창 및 압축에 의해 영구 자석을 권선에 대하여 이동시킴으로써 유도기전력을 발생시키는, 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치에 관한 것이다.
현대 사회에 들어서 화석 연료 고갈, 지구 온난화의 심화 등의 문제들이 대두된 이래로 세계는 기존 에너지 생산 시스템에 회의를 느끼기 시작하였다. 그래서 학계를 비롯하여 기업 및 국가들은 지속 가능하며 환경 오염을 일으키지 않는 신재생 에너지에 대한 관심을 가지기 시작하였다.
또한, 다른 방향으로는, 현 사회에서 버려지는 에너지, 특히 폐열에너지를 활용하는 것에 대하여 연구가 시작되고 있다.
이러한 연구와 관련된 종래 기술(한국공개특허 제10-2014-0080883호 참조)로는, 온도에 따라 형상기억합금이 수축 및 팽창하는 것을 이용하여, 형상기억합금과 연결되 랙 및 피니언을 구동시키고, 피니언의 회전축에 연결된 터빈이 전기를 발생시키고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술은 에너지 회수장치의 설치 규모가 크고, 열원으로 배기가스를 이용한다는 점에서 적용 범위가 상당히 한정적이며, 설치가 까다롭고 설치 비용이 많이 들게 된다. 또한, 설치 비용이 많이 들게 되어 에너지 회수에 경제성이 떨어지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 에너지 회수장치의 규모가 작으며, 적용 범위가 넓고, 경제성이 있는, 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 폐열을 통해 가열된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 팽창시키고, 냉각된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 압축시키며, 이러한 형상기억합금 스프링의 팽창 및 압축에 의해 영구 자석을 권선에 대하여 이동시킴으로써 유도기전력을 발생시키는, 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치는, 열원의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출된 유체가 흐르는 유출관, 유출관을 통해 유출된 유체를 냉각시키는 방열 모듈, 및 방열 모듈에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치로서, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 상기 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템은, 증발기, 압축기 및 팽창밸브를 연결하며, 압축기와 팽창밸브 사이의 열원 부분을 포함하는 냉매관, 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진, 및 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 응축기를 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템으로서, 열엔진은, 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 응축기로 향하는 유체가 흐르는 유출관, 및 응축기에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하고, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하고, 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치된 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 엔진용 냉각 장치는, 엔진 및 물펌프를 연결하며, 엔진과 물펌프 사이의 열원 부분을 포함하는 냉각수관, 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진, 및 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 방열기를 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 엔진용 냉각 장치로서, 열엔진은, 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 방열기로 향하는 유체가 흐르는 유출관, 및 응축기에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하고, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하고, 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 폐열을 통해 가열된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 팽창시키고, 냉각된 유체에 의해 형상기억합금 스프링을 압축시키며, 이러한 형상기억합금 스프링의 팽창 및 압축에 의해 영구 자석을 권선에 대하여 이동시킴으로써 유도기전력을 발생시키는, 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치, 이를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템 및 이를 구비한 엔진용 냉각 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 열원에 적용된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2 는 에너지 생성 모듈에서, 형상기억합금 스프링이 팽창하기 전의 초기 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 은 에너지 생성 모듈에서, 열원의 열을 통해 가열된 유체에 의해 형상기억합금 스프링이 팽창하여 영구 자석이 전진하고, 동시에 가열 후 유체가 외부로 유출되는 팽창 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 는 에너지 생성 모듈에서, 유입된 냉각 유체에 의해 형상기억합금 스프링이 수축하여 영구 자석이 후퇴하고, 제 2 단방향 밸브가 폐쇄되어 유체가 외부로 유출되지 않는 수축 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 는 방열 모듈의 평면도이다.
도 6 은 방열핀의 정면도이다.
도 7 은 외부권선에 연결된 컨버터의 회로도이다.
도 8 은 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 적용된 에어컨의 냉매 순환 시스템의 개념도이다.
도 9 는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 적용된 엔진용 냉각 장치의 개념도이다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1 내지 7 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 열원에 적용된 상태를 나타낸 사시도이다. 도 2 는 에너지 생성 모듈에서, 형상기억합금 스프링이 팽창하기 전의 초기 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 은 에너지 생성 모듈에서, 열원의 열을 통해 가열된 유체에 의해 형상기억합금 스프링이 팽창하여 영구 자석이 전진하고, 동시에 가열 후 유체가 외부로 유출되는 팽창 상태를 나타낸 도면이다. 도 4 는 에너지 생성 모듈에서, 유입된 냉각 유체에 의해 형상기억합금 스프링이 수축하여 영구 자석이 후퇴하고, 제 2 단방향 밸브가 폐쇄되어 유체가 외부로 유출되지 않는 수축 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 는 방열 모듈의 평면도이다. 도 6 은 방열핀의 정면도이다. 도 7 은 외부권선에 연결된 컨버터의 회로도이다.
도 1 내지 7 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치(220)는, 열전달체(180), 에너지 생성 모듈(200), 유출관(90), 방열 모듈(170), 유입관(100) 및 컨버터(190)를 포함한다.
열전달체(180)는 열원(210)의 열을 에너지 생성 모듈(200)로 전달하는 물체 내지 모듈이다.
열전달체(180)가 열원(210)으로부터 열을 받기 위해서, 열전달체(180)의 일단부는 열원(210)에 접할 수 있으며, 이럴 경우 열원(210)의 열은 열전달체(180)에 전도, 복사 및 대류 형태로 전달될 수 있다.
또는, 열전달체(180)는 열원(210)에 접하지는 않은 채로 열원(210)의 주변에 위치할 수도 있으며, 이럴 경우 열원(210)의 열은 복사 및 대류 형태로 열전달체(180)에 전달될 수 있다.
또한, 열전달체(180)의 타단부는 후술하는 에너지 생성 모듈(200)에 접하거나 삽입될 수 있으며, 그에 따라 열원(210)의 열은 열전달체(180)를 통해 에너지 생성 모듈(200)에 전달될 수 있다.
이러한 열전달체(180)로는 히트파이프(heat pipe)가 있을 수 있다. 히트파이프는 열전도율과 상전이의 원리를 병합하여 효율적으로 두 고체의 계면 간에 열을 전달하는 열교환기이다.
또한, 히트파이프는 무보수 밀폐형이고, 소형이며, 열전도도가 알루미늄의 100배 이상 빠르다.
이러한 히트파이프의 일단부는 열원(210)에 접할 수 있고, 타단부는 에너지 생성 모듈(200)에 삽입될 수 있으며, 그에 따라 열원(210)의 열은 히트파이프를 통해 에너지 생성 모듈(200)에 전달될 수 있다.
한편, 열원(210)은 에너지 생성 모듈(200)이 에너지를 생성하기 위해 필요한 열을 제공하는 소스이다.
본 발명의 열원(210)은 폐열(에너지의 생산 또는 소비 과정에서 사용되지 못하고 버려지는 열)을 제공하는 열원(210)일 수 있다. 이렇게 폐열을 이용하게 됨에 따라 에너지 낭비를 방지할 수 있고, 발전 설비의 발전량을 줄일 수 있어 자원 낭비를 막고, 환경오염을 줄일 수 있다.
열원(210)의 형태로는, LED 조명기구의 방열장치, 가열된 에어컨의 냉매, 가열된 엔진의 냉각수 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
물론, 폐열뿐만 아니라 다른 형태의 열도 열원(210)으로 이용될 수 있다.
에너지 생성 모듈(200)은 열전달체(180)로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 모듈이다.
이러한 에너지 생성 모듈(200)은, 튜브(10), 형상기억합금 스프링(20), 제 1 단방향 밸브(30), 제 2 단방향 밸브(60), 영구 자석(40), 바이어스 스프링(50) 및 외부권선(80)을 포함한다.
튜브(10)는 중공 형상으로서, 에너지 생성 모듈(200)의 구성들을 수용하고 있으며, 형상기억합금 스프링(20)을 가열 및 냉각시키는 유체가 충전될 수 있다.
즉, 튜브(10)는 열전달체(180)가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 구조를 지닐 수 있다.
한편, 유체는 물 또는 부동액일 수 있으나, 다른 형태의 유체가 사용될 수도 있다.
또한, 튜브(10)는 PC(Polycarbonate) 재질일 수 있으나, 다른 재질이 사용될 수도 있다.
형상기억합금 스프링(20)은 중공에 수용되며, 열로 인해 팽창되면서 영구 자석(40)을 밀고, 그 결과 외부권선(80)에서 유도기전력이 발생되도록 하는 스프링이다.
구체적으로, 형상기억합금 스프링(20)은 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 스프링이다.
이렇게 형상기억합금 스프링(20)이 팽창하면서 주변에 위치한 영구 자석(40)은 밀리게 되고, 그에 따라 외부권선(80)에 대한 영구 자석(40)의 위치가 변화되어 외부권선(80)에는 유도기전력이 발생할 수 있다.
한편, 형상기억합금 스프링(20)의 재료인 형상기억합금 중에서도 Ti-Ni계 합금은 SME(Shape Memory Effect)와 PE(Pseudoelastic Effect) 특성이 우수할 뿐만 아니라, 강도, 연성, 내식성, 내마멸성, 내피로성, 생체 접합성, 성형성 및 가공성도 우수하다,
아울러, Ti-Ni계 합금은 고온과 저온 간에 30℃ 정도의 작은 온도차에서도 발전이 가능하여, 에너지 생성 모듈(200)을 소형으로 제작이 가능하고, 다양한 기기에 적용이 가능하다.
또한, Ti-Ni계 합금을 코일스프링 형태로 형상기억소자를 만들게 되면 큰 스트로크가 발생하므로 형상회복에 의한 변위를 크게 증대시킬 수 있으며, 제작이 용이하다는 장점이 있다.
따라서, 형상기억합금 스프링의 형상기억합금은 Ti-Ni계 합금일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
추가적으로, Ti-Ni계 형상기억합금에 있어서, 가열하여 오스테나이트가 시작되는 온도를 As, 끝나는 온도를 Af 라 하며 이 상승구간 변화에서 강한 힘이 발생하고, 냉각 시에 마르텐사이트가 시작되는 온도를 Ms, 끝나는 온도를 Mf 라 하며 이 하강구간에서는 상대적으로 약한 힘이 발생할 수 있다.
LED 조명용에 적용할 Ti-Ni계 압축 코일스프링은 LED조명의 고온의 방열온도와 방열장치를 통과한 저온의 온도를 고려할 때, As는 55 ~ 60℃의 범위, Af는 75 ~ 80℃의 범위, Ms는 55 ~ 60℃의 범위, Mf는 35 ~ 40℃의 범위가 적절한 범위일 수 있다.
제 1 단방향 밸브(30)는 한방향으로만 유체를 이동시키는 밸브로서, 팽창되는 형상기억합금 스프링(20)에 의해 밀려서 전진하고, 이 과정에서 영구 자석(40)을 전진시키고, 중공에 수용된 유체를 튜브(10)의 타단으로 밀어내는 밸브이다.
이러한 제 1 단방향 밸브(30)는 튜브(10) 내에서 형상기억합금 스프링(20)의 앞쪽에 위치할 수 있으므로, 형상기억합금 스프링(20)이 팽창할 때 밀리면서 전진할 수 있다.
구체적으로, 제 1 단방향 밸브(30)는, 형상기억합금 스프링(20)의 팽창 시에, 밀리면서 영구 자석(40)을 전진시키고, 동시에 가열 후의 유체를 튜브(10)의 타단으로 밀어낼 수 있다.
또한, 제 1 단방향 밸브(30)는, 형상기억합금 스프링(20)의 수축 시에, 후술하는 바이어스 스프링(50)에 의해 후퇴하고, 이 때 개방되어 튜브(10) 내에서 유체가 타단으로 유동이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 제 1 단방향 밸브(30)는 실리콘 재질의 실리콘 밸브일 수 있다.
제 2 단방향 밸브(60)는 한방향으로만 유체를 이동시키는 밸브로서, 튜브(10) 내의 유체가 외부로 유출되는 것을 제어하는 밸브이다.
이러한 제 2 단방향 밸브(60)는 튜브(10)의 타단, 즉 유체가 유출되는 쪽에 위치하면서 개폐되어 유체를 외부로 유출시키거나 유체를 튜브(10) 내에 수용되도록 할 수 있다.
구체적으로, 제 2 단방향 밸브(60)는, 형상기억합금 스프링(20)의 팽창 시에, 제 1 단방향 밸브(30)에 의해 밀린 가열 후의 유체에 의해 개방되어 가열 후의 유체가 튜브(10)로부터 유출되도록 할 수 있다.
또한, 제 2 단방향 밸브(60)는, 형상기억합금 스프링(20)의 수축 시에, 폐쇄되어 튜브(10) 내의 유체가 외부로 유출되지 않도록 할 수 있다.
한편, 제 2 단방향 밸브(60)는 실리콘 재질의 실리콘 밸브일 수 있다.
영구 자석(40)은 전후진(왕복운동)함으로써 후술하는 외부권선(80)에 유도기전력이 발생하도록 하는 자석이다.
이러한 영구 자석(40)은 튜브(10) 내에서 제 1 단방향 밸브(30)의 앞쪽에 위치할 수 있고, 경우에 따라서는 제 1 단방향 밸브(30)와 접할 수 있다. 따라서, 팽창하는 형상기억합금 스프링(20)이 제 1 단방향 밸브(30)를 밀면, 밀리는 제 1 단방향 밸브(30)도 영구 자석(40)을 밀 수 있다.
즉, 영구 자석(40)은 형상기억합금 스프링(20)의 팽창에 의해 전진할 수 있고, 그에 따라 외부권선(80)으로부터 멀어지게 되어, 외부권선(80)에는 유도기전력이 발생할 수 있다.
바이어스 스프링(50)은 형상기억합금 스프링(20)이 압축된 후 영구 자석(40)을 후진시키는 스프링이다.
바이어스 스프링(50)은 튜브(10) 내에서 영구 자석(40)의 앞쪽에 위치할 수 있고, 형상기억합금 스프링(20)이 팽창할 때 전진하는 영구 자석(40)에 의해 수축되나, 형상기억합금 스프링(20)이 수축할 때는 팽창하면서 영구 자석(40)을 후진시키고, 동시에 후진되는 영구 자석(40)에 의해 제 1 단방향 밸브(30)도 후진될 수 있다.
이렇게, 바이어스 스프링(50)에 의해 후진하는 영구 자석(40)은 외부권선(80)에 가까워지게 되어, 외부권선(80)에는 유도기전력이 발생할 수 있다.
외부권선(80)은 튜브(10)의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석(40)의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 코일이다.
전술한 바와 같이, 형상기억합금 스프링(20)의 팽창에 의해 영구 자석(40)은 전진하면서 외부권선(80)으로부터 멀어질 수 있고, 또한 형상기억합금 스프링(20)은 수축하고 바이어스 스프링(50)은 팽창하는 것에 의해 영구 자석(40)은 후퇴하여 외부권선(80)에 가까워질 수 있다.
이러한 외부권선(80)에 대한 영구 자석(40)의 위치 변화를 통해, 외부권선(80)에는 자기장의 변화가 생기고, 그 결과 외부권선(80)에는 유도기전력이 발생할 수 있다.
또한, 외부권선(80)은 튜브(10)에 바로 감겨있을 수도 있으나, 경우에 따라서는 튜브(10)의 외측에 링 형상의 페라이트 코어(70)가 끼워지고, 이 페라이트 코어(70)에 외부권선(80)이 감겨있을 수도 있다.
유출관(90)은 에너지 생성 모듈(200)로부터 유출된 유체가 흐르는 관으로서, 유출된 유체를 방열 모듈(170)로 안내하는 관이다.
튜브(10)의 타단에는 유출관(90)이 연결될 수 있으며, 형상기억합금 스프링(20)이 팽창하여 제 1 단방항 밸브 및 영구 자석(40)은 전진하고, 동시에 전진하는 제 1 단방향 밸브(30) 및 영구 자석(40)에 의해 유체는 튜브(10)의 타단으로 이동할 수 있다.
이러한 유체의 이동에 의해 제 2 단방향 밸브(60)는 개방되고, 그에 따라 유체는 외부로 유출되며, 유출된 유체는 유출관(90)을 흐르면서 방열 모듈(170)로 이동할 수 있다.
방열 모듈(170)은 유출관(90)을 통해 유출된 유체를 냉각시키는 모듈이다.
전술한 바와 같이, 형상기억합금 스프링(20)을 팽창시키기 위해 열원(210)의 열을 이용한다면, 팽창된 형상기억합금 스프링(20)을 수축시키기 위해서 가열된 유체를 방열 모듈(170)을 통해 냉각시켜 냉각된 유체(즉, 가열 전 유체)를 형상기억합금 스프링(20)이 있는 튜브(10)로 공급할 필요가 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명은 가열된 유체를 냉각시키기 위해서 방열 모듈(170)을 포함할 수 있다.
방열 모듈(170)은 방열관(160) 및 방열핀(150)을 포함할 수 있다.
방열관(160)은 일단이 유출관(90)과 연결되고, 타단은 후술하는 유입관(100)과 연결되며, 그에 따라 유출관(90)으로부터 가열된 유체를 받은 후에 냉각된 유체를 유입관(100)으로 보내는 관일 수 있다.
한편, 방열의 효과를 높이기 위해 방열관(160)은 구리파이프로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 열전도율이 높은 다른 소재를 사용할 수 있다.
방열핀(150)은 방열관(160)과 함께, 가열된 유체의 열을 외부로 방열하는 구성이다.
이러한 방열핀(150)은 유출관(90)과 연결된 방열관(160)의 부분이 삽입되는 제 1 관통공(110) 및 유입관(100)과 연결된 방열관(160)의 부분이 삽입되는 제 2 관통공(120)을 포함할 수 있다.
즉, 방열관(160)은 U자 형상일 수 있으며, U자 형상인 방열관(160)의 일부분은 방열핀(150)의 제 1 관통공(110)에 삽입될 수 있고, 나머지 일부분은 방열핀(150)의 제 2 관통공(120)에 삽입될 수 있다.
또한, 방열핀(150)의 경우, 제 1 관통공(110)과 제 2 관통공(120) 사이의 방열핀(150)의 일부분은 제거된 형상일 수 있다. 이렇게, 제 1 관통공(110)과 제 2 관통공(120) 사이가 제거됨으로써, 제 1 관통공(110)을 지나는 유출관(90) 내지 유출관(90)과 연결된 방열관(160)의 부분과, 제 2 관통공(120)을 지나는 유입관(100) 내지 유입관(100)과 연결된 방열관(160)의 부분 사이에 열교환이 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 방열 모듈(170)에 의해 냉각 중이거나 냉각된 유체에 열이 전달되지 않아 냉각 효율을 높일 수 있다.
한편, 제거된 형상을 가지는 방열핀(150)의 일 형태를 보면, 방열핀(150)은 전체적으로 사각판 형상일 수 있고, 수직방향을 따라 방열핀(150) 상에 소정 개수의 제 1 관통공(110)과 제 2 관통공(120)이 형성될 수 있다.
또한, 제 1 관통공(110)과 제 2 관통공(120) 사이에는 제거된 부분이 존재할 수 있으며, 제거된 부분은 파인 부분(130) 및 파인 부분(130) 위에 구멍 부분(140)을 포함할 수 있다.
유입관(100)은 방열 모듈(170)에 의해 냉각된 후, 다시 상기 에너지 생성 모듈(200)로 유입되는 유체가 흐르는 관이다.
가열된 유체가 방열 모듈(170)에 의해 냉각된 후, 냉각된 유체는 방열 모듈(170)에서 유입관(100)으로 흐르며, 유입관(100)의 유체는 에너지 생성 모듈(200)로 유입되어 튜브(10) 내의 유체 온도를 낮출 수 있다.
즉, 냉각된 유체가 유입관(100)을 통해 튜브(10) 내로 유입됨으로 인해서 형상기억합금 스프링(20)은 수축될 수 있다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 밀폐된 경로를 통해 유체를 순환시키는 수냉식 방열로서, 방열성능이 우수하여 유체에 요구되는 온도를 정확하게 유지시킬 수 있다.
컨버터(190)는 외부권선(80)에 연결되어 에너지 생성 모듈(200)이 생성하는 교류를 직류로 변환하여 외부 기기에 공급하는 장비이다.
전기를 사용하여 작동하는 외부 기기를 작동시키기 위해서 외부 기기에 직류를 공급해야 하나, 에너지 생성 모듈(200)이 생성한 전류는 교류이다.
따라서, 에너지 생성 모듈(200)이 생성한 교류를 직류로 변환하여 외부 기기에 공급해야 하며, 이를 위채 컨버터(190)를 이용하여 생성된 교류를 직류로 변환할 수 있다.
이렇게 변환된 직류는 LED 조명기구를 포함하는 많은 전기 기기에 공급되어 전기 기기가 사용하는 전력량을 절약할 수 있다.
일 형태로, 에너지 생성 모듈(200)의 영구 자석(40)이 왕복운동을 하면 외부권선(80)에 교류전기가 발생하고, 컨버터(190)는 생성된 교류전기를 브릿지 다이오드를 통해 정류하고 이 에너지를 커패시터에 저장할 수 있다.
커패시터에 충전된 전기에너지는 승압 스위칭 회로에 의해 LED 전원공급장치의 출력에 인가될 수 있으며, 전원공급장치에서는 인가된 전력만큼 전력이 줄어들어 소비전력이 감소할 수 있다.
특히, LED 조명기구의 경우, LED 조명기구의 방열장치가 열원(210)이 되어, LED 조명기구의 방열장치가 버리는 폐열을 이용하여 에너지 생성 모듈(200)이 전기를 생성한 후에, 생성된 전기를 LED 조명기구가 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치(220)의 구성을 살펴보았다.
이하, 다시 도 1 내지 4 를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치(220)가 에너지를 생성하는 과정을 살펴본다.
도 1 및 2 를 참조하여, 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치(220)의 초기 상태를 보면, 외부로부터 아직 열이 전달되지 않은 상태이며, 튜브 내에는 유체가 충전되어 있다.
튜브(10) 내에는 유체가 차 있으며, 또한 튜브(10)의 일단에 형성된 삽입구를 통해 열전달체(180)가 삽입되어 있고, 튜브(10)의 일단부로부터 튜브(10) 내에는 형상기억합금 스프링(20), 제 1 단방향 밸브(30), 영구 자석(40), 바이어스 스프링(50) 및 제 2 단방향 밸브(60)가 위치할 수 있다.
도 1 및 3 을 참조하여, 형상기억합금 스프링(20)의 팽창 상태를 보면, 열원(210)의 열이 열전달체(180)를 통해 튜브(10) 내의 유체에 전달될 수 있고, 그에 따라 유체의 온도는 올라갈 수 있다.
유체의 온도가 올라감에 따라 형상기억합금 스프링(20)은 팽창할 수 있고, 이러한 팽창에 의해 제 1 단방향 밸브(30) 및 영구 자석(40)은 전진하면서 바이어스 스프링(50)을 압축시키고, 유체를 튜브(10)의 타단으로 이동시킬 수 있다.
이러한 유체의 이동에 따라 제 2 단방향 밸브(60)는 개방되어 가열된 유체는 유출되어 유출관(90)을 통해 방열 모듈(170)로 이동할 수 있다. 동시에, 튜브로부터 가열된 유체가 유출되므로 튜브로 냉각된 유체가 유입되기 시작할 수 있다.
한편, 이 과정에서 영구 자석(40)은 전진하여 외부권선(80)으로부터 멀어지므로 외부권선(80)에 자기장의 변화가 생겨 유도기전력이 발생할 수 있다.
또한, 컨버터(190)는 발생한 교류를 직류로 변환하여 외부 기기에 제공할 수 있다.
도 1 및 4 를 참조하여, 형상기억합금 스프링(20)의 수축 상태를 보면, 방열 모듈(170)로 이동한 유체는 냉각되어 유입관(100)을 흐르게 되고, 냉각된 유체(또는 가열 전 유체)는 유입관(100)을 통해 튜브(10) 내로 유입될 수 있다.
냉각된 유체의 유입으로 튜브(10) 내의 유체의 온도는 내려가고, 그에 따라 형상기억합금 스프링(20)은 수축할 수 있다.
형상기억합금 스프링(20)이 수축하고, 그에 따라 압축력이 제거된 바이어스 스프링(50)은 팽창할 수 있고, 이러한 팽창에 의해 제 1 단방향 밸브(30) 및 영구 자석(40)은 후퇴할 수 있다.
이 때, 제 1 단방향 밸브(30)는 개방되어 유채는 튜브(10)의 타단으로 이동할 수 있고, 또한 제 2 단방향 밸브(60)는 폐쇄되어 튜브(10) 내의 유체는 외부로 유출되지 않을 수 있다.
한편, 이 과정에서 영구 자석(40)은 후퇴하여 외부권선(80)으로부터 가까워지므로 외부권선(80)에 자기장의 변화가 생겨 유도기전력이 발생할 수 있다.
또한, 컨버터(190)는 발생한 교류를 직류로 변환하여 외부 기기에 제공할 수 있다.
이후, 다시 열전달체(180)에 의해 열이 튜브(10) 내의 유체에 전달되어 형상기억합금 스프링(20)이 팽창하면서 외부권선(80)에 유도기전력이 발생하며, 방열 모듈(170)에 의해 냉각된 유체가 튜브(10) 내로 유입되어 형상기억합금 스프링(20)이 수축하면서 외부권선(80)에 유도기전력이 발생하는 일련의 과정에 반복될 수 있다.
앞에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치(220)는 다양한 장비 내지 장치에 적용되어 폐열을 사용가능한 에너지로 전환시킬 수 있다.
이하, 도 8 및 9 를 참조하여, 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치가 다양한 장비 내지 장치에 적용된 사례를 살펴본다. 도 8 은 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 적용된 에어컨의 냉매 순환 시스템의 개념도이다. 도 9 는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치가 적용된 엔진용 냉각 장치의 개념도이다.
도 8 을 참조하면, 에어컨의 냉매 순환 시스템에 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 적용한 것으로서, 증발기 및 압축기를 거친 고온 고압의 냉매가 가지는 열을 열원으로 이용하는 것이다.
이러한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템은, 증발기, 압축기 및 팽창밸브를 연결하며, 압축기와 팽창밸브 사이의 열원 부분을 포함하는 냉매관, 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진, 및 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 응축기를 포함할 수 있다.
즉, 기존의 에어컨 순환 시스템에서, 방열 모듈로 사용되는 응축기를 분리하고, 압축기와 팽창 밸브를 냉매관으로 바로 연결한 형태일 수 있다.
또한, 열엔진은, 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 응축기로 향하는 유체가 흐르는 유출관, 및 응축기에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함할 수 있다.
또한, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함할 수 있다.
즉, 열엔진은 전술한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치(220)와 동일 내지 유사하며, 열엔진의 에너지 생성 모듈은 전술한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치(220)의 에너지 생성 모듈과 동일할 수 있다.
아울러, 냉매관의 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치되어, 많은 양의 폐열에너지를 회수하여 유용한 에너지를 생성할 수 있다.
일 형태로서, 압축기와 팽창 밸브 사이의 열원 부분인 냉매관은 지그재그 형상일 수 있으며, 지그재그 형상인 부분에서, 돌출된 부분으로부터 나온 냉매의 열을 열원의 열로 사용할 수 있다.
이러한 지그재그 형상인 부분에는 열엔진이 설치될 수 있고, 이 열엔진에 응축기가 연결되어 방열 모듈의 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 열원은 에어컨의 증발기 및 압축기를 통과한 고온 고압의 냉매일 수 있으며, 열전달체의 일단은 전술한 지그재그 형상인 부분에 접할 수 있고 타단은 열엔진에 연결될 수 있다.
또한, 유입관 및 유출관은 응축기에 연결될 수 있고, 유출관을 나온 가열된 유체는 응축기에서 냉각되어 유입관을 통해 다시 에너지 생성 모듈로 유입될 수 있다.
추가적으로, 열원 부분인 냉매가 지나는 냉매관에는 복수개의 열전달체가 접할 수 있는바, 기존 에어컨 순환 시스템에는 복수개의 열엔진이 설치될 수 있으며, 그 결과 많은 양의 에너지가 생성될 수 있다(도 8(b) 의 A 참조).
도 9 를 참조하면, 엔진용 냉각 장치에 형상기억합금을 이용한 폐열에너시 회수장치를 적용한 것으로서, 운송 수단의 엔진을 냉각시키고 가열된 냉각수가 가지는 열을 열원으로 이용하는 것이다.
한편, 운송 수단에는 차량이 있을 수 있으나, 엔진을 이용한다면 다른 형태의 운송 수단도 포함할 수 있다.
이러한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 엔진용 냉각 장치는, 엔진 및 물펌프를 연결하며, 엔진과 물펌프 사이의 열원 부분을 포함하는 냉각수관, 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진, 및 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 방열기(예를 들어, 라디에이터)를 포함할 수 있다.
또한, 열엔진은, 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 전달하는 열전달체, 열전달체로부터 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈, 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 방열기로 향하는 유체가 흐르는 유출관, 응축기에 의해 냉각된 후, 다시 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함할 수 있다.
또한, 에너지 생성 모듈은, 열전달체가 전달하는 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브, 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 열에 의해 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 중공으로 유입되어 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링, 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석, 형상기억합금 스프링이 압축된 후 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링, 및 튜브의 외측에 감겨 있으며, 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함할 수 있다.
즉, 열엔진은 전술한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치(220)와 동일 내지 유사하며, 열엔진의 에너지 생성 모듈은 전술한 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치(220)의 에너지 생성 모듈과 동일할 수 있다.
아울러, 냉각수관의 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치되어, 많은 양의 폐열에너지를 회수하여 유용한 에너지를 생성할 수 있다.
일 형태로서, 엔진과 물펌프 사이의 열원 부분인 냉각수관은 지그재그 형상일 수 있으며, 지그재그 형상인 부분에서, 돌출된 부분으로부터 나온 냉각수의 열을 열원의 열로 사용할 수 있다.
이러한 지그재그 형상인 부분에는 열엔진이 설치될 수 있고, 이 열엔진에 방열기가 연결되어 방열 모듈의 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 열원은 엔진을 통과한 고온의 냉각수일 수 있으며, 열전달체의 일단은 전술한 지그재그 형상인 부분에 접할 수 있고 타단은 열엔진에 연결될 수 있다.
또한, 유입관 및 유출관은 방열기에 연결될 수 있고, 유출관을 나온 가열된 유체는 방열기에서 냉각되어 유입관을 통해 다시 에너지 생성 모듈로 유입될 수 있다.
추가적으로, 열원 부분인 냉각수가 지나는 냉각수관에는 복수개의 열전달체가 접할 수 있는바, 기존 엔진용 냉각장치에는 복수개의 열엔진이 설치될 수 있으므로, 그 결과 많은 양의 에너지기 생성될 수 있다(도 9(b) 의 B 참조).
살펴본 바와 같이, 발생하는 열이 매우 많은 에어컨의 실외기나 차량용 냉각장치에는 열엔진 내지 에너지 생성 모듈을 필요한 수만큼 병렬로 구성할 수 있으므로 적은 공간에서도 많은 에너지를 회수할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 튜브 20: 형상기억합금 스프링
30: 제 1 단방향 밸브 40: 영구 자석
50: 바이어스 스프링 60: 제 2 단방향 밸브
70: 페라이트 코어 80: 외부권선
90: 유출관 100: 유입관
110: 제 1 관통공 120: 제 2 관통공
130: 파인 부분 140: 구멍 부분
150: 방열핀 160: 방열관
170: 방열 모듈 180: 열전달체
190: 컨버터 200: 에너지 생성 모듈
210: 열원 220: 폐열에너지 회수장치

Claims (8)

  1. 열원의 열을 전달하는 열전달체;
    상기 열전달체로부터 상기 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈;
    상기 에너지 생성 모듈로부터 유출된 유체가 흐르는 유출관;
    상기 유출관을 통해 유출된 유체를 냉각시키는 방열 모듈; 및
    상기 방열 모듈에 의해 냉각된 후, 다시 상기 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치로서,
    상기 에너지 생성 모듈은,
    상기 열전달체가 전달하는 상기 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브;
    상기 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 상기 열에 의해 상기 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 상기 중공으로 유입되어 상기 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링;
    상기 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석;
    상기 형상기억합금 스프링이 압축된 후 상기 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링; 및
    상기 튜브의 외측에 감겨 있으며, 상기 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하는 것이고,
    상기 형상기억합금 스프링의 팽창 시에, 밀리면서 상기 영구 자석을 전진시키고, 동시에 상기 가열 후의 유체를 상기 타단으로 밀어내고,
    상기 형상기억합금 스프링의 수축 시에, 상기 바이어스 스프링에 의해 후퇴하고, 개방되어 상기 튜브 내에서 유체가 상기 타단으로 유동이 가능하도록 하는 제 1 단방향 밸브; 및
    상기 형상기억합금 스프링의 팽창 시에, 상기 제 1 단방향 밸브에 의해 밀린 상기 가열 후의 유체에 의해 개방되어 상기 가열 후의 유체가 상기 튜브로부터 유출되도록 하고,
    상기 형상기억합금 스프링의 수축 시에, 폐쇄되어 상기 튜브 내의 유체가 외부로 유출되지 않도록 하는 제 2 단방향 밸브를 더 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부권선에 연결되어 상기 에너지 생성 모듈이 생성하는 교류를 직류로 변환하여 외부 기기에 공급하는 컨버터를 더 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 모듈은 방열관 및 방열핀을 포함하고,
    상기 방열관은 일단이 상기 유출관과 연결되고, 타단은 상기 유입관과 연결되며,
    상기 방열핀은,
    상기 유출관과 연결된 상기 방열관의 부분이 삽입되는 제 1 관통공; 및
    상기 유입관과 연결된 상기 방열관의 부분이 삽입되는 제 2 관통공을 포함하고,
    상기 제 1 관통공과 제 2 관통공 사이의 상기 방열핀의 일부분은 제거된 형상인 것인 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상기억합금 스프링의 재료인 형상기억합금은 Ti-Ni계 합금인 것인 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열원은 LED 조명기구의 방열장치인 것인 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치.
  7. 증발기, 압축기 및 팽창밸브를 연결하며, 상기 압축기와 팽창밸브 사이의 열원 부분을 포함하는 냉매관;
    상기 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진; 및
    상기 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 응축기를 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템으로서,
    상기 열엔진은,
    상기 열원 부분을 유동하는 냉매의 열을 전달하는 열전달체;
    상기 열전달체로부터 상기 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈;
    상기 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 상기 응축기로 향하는 유체가 흐르는 유출관; 및
    상기 응축기에 의해 냉각된 후, 다시 상기 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하고,
    상기 에너지 생성 모듈은,
    상기 열전달체가 전달하는 상기 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브;
    상기 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 상기 열에 의해 상기 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 상기 중공으로 유입되어 상기 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링;
    상기 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석;
    상기 형상기억합금 스프링이 압축된 후 상기 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링; 및
    상기 튜브의 외측에 감겨 있으며, 상기 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하고,
    상기 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치된 것인 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 에어컨의 냉매 순환 시스템.
  8. 엔진 및 물펌프를 연결하며, 상기 엔진과 물펌프 사이의 열원 부분을 포함하는 냉각수관;
    상기 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 이용하여 에너지를 생성하는 열엔진; 및
    상기 열엔진으로부터 나오는 유체를 냉각시키는 방열기를 포함하는 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 엔진용 냉각 장치로서,
    상기 열엔진은,
    상기 열원 부분을 유동하는 냉각수의 열을 전달하는 열전달체;
    상기 열전달체로부터 상기 열을 전달받아 에너지를 생성하는 에너지 생성 모듈;
    상기 에너지 생성 모듈로부터 유출되어 상기 방열기로 향하는 유체가 흐르는 유출관; 및
    응축기에 의해 냉각된 후, 다시 상기 에너지 생성 모듈로 유입되는 유체가 흐르는 유입관을 포함하고,
    상기 에너지 생성 모듈은,
    상기 열전달체가 전달하는 상기 열에 의해 가열되는 유체를 수용하는 중공이 형성되며, 일단에서 가열 전의 유체가 유입되고, 타단에서 가열 후의 유체가 유출되는 튜브;
    상기 중공에 수용되며, 형상기억합금으로 만들어져서, 상기 열에 의해 상기 중공 내의 유체의 온도가 올라가면 팽창하고, 냉각된 유체가 상기 중공으로 유입되어 상기 중공 내의 유체의 온도가 내려가면 수축되는 형상기억합금 스프링;
    상기 형상기억합금 스프링의 팽창에 의해 전진하는 영구 자석;
    상기 형상기억합금 스프링이 압축된 후 상기 영구 자석을 후진시키는 바이어스 스프링; 및
    상기 튜브의 외측에 감겨 있으며, 상기 영구 자석의 전후진에 의해 유도기전력이 발생하는 외부권선을 포함하고,
    상기 열원 부분에 복수개의 열엔진이 설치된 것인 형상기억합금을 이용한 폐열에너지 회수장치를 구비한 엔진용 냉각 장치.
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