KR20060061794A - Motor vehicle with thermal electric power generation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열발전 장치를 구비하는 열발전 장치 장비 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device equipment vehicle having a thermoelectric device.
종래부터, 환경을 배려한 자동차가 생산되어 있다. 이러한 자동차로서, 예를 들어 자동차의 전기 계통을 동작시키기 위한 전력으로서, 자동차의 엔진의 구동을 기초로 하여 발전하는 발전량을 보충하기 위해, 발전 장치로서 태양광을 기초로 하여 발전을 행하고 전력의 공급을 행하는 태양 전지를 탑재하는 자동차가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌, 일본 특허 공개 제2000-253504호 공보 참조). Conventionally, the automobile which considered environment is produced. As such a vehicle, for example, as electric power for operating an electric system of an automobile, in order to compensate for the amount of power generated based on the driving of the engine of the automobile, power generation is performed on the basis of solar light as a power generation device and supply of electric power. BACKGROUND ART An automobile equipped with a solar cell that performs the operation is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-253504).
그러나, 상기 특허 문헌인 경우, 태양 전지에 있어서의 발전량은 태양(태양광)에 의존하기 때문에, 일조 시간이나 날씨 등의 상태에 따라 변동되므로, 안정된 전력의 공급을 행하기 어렵다는 문제가 있었다. However, in the case of the above-mentioned patent document, since the amount of power generation in the solar cell depends on the sun (solar light), there is a problem that it is difficult to supply stable electric power since it varies depending on conditions such as sunshine time and weather.
본 발명의 과제는 환경을 배려하면서, 보다 안정된 전력의 공급을 가능하게 하는 발전 장치를 구비하는 열발전 장치 장비 자동차를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thermoelectric device-equipped vehicle comprising a power generation device that enables more stable supply of electric power while being environmentally friendly.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태의 열발전 장치 장비 자동차는 열을 가함으로써 전자(c)를 방출하는 전자 방출 부재(2)와, 상기 전자 방출 부재 사이에서 전계를 가하여 상기 전자 방출 부재로부터 방출된 전자를 가속하는 전자 가속 부재(4)와, 상기 전자 방출 부재로부터 방출되고, 상기 전자 가속 부재에 의해 가속된 전자를 수집하는 전자 수집 부재(3)와, 상기 전자 수집 부재와 상기 전자 가속 부재를 전기적으로 절연하는 절연 부재(41)를 갖고,MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the thermoelectric-equipment apparatus motor vehicle of the 1st aspect of this invention applies the electric field between the
상기 전자 수집 부재를 부극으로 하고, 상기 전자 방출 부재를 정극으로 함으로써, 상기 전자 수집 부재로부터 전자를 이동시켜 발전을 행하는 열발전 장치(100)를 구비하는 열발전 장치 장비 자동차(200, 300)이며, The thermoelectric
상기 열발전 장치 장비 자동차의 엔진(50)의 발열을 기초로 하는 열이 전달되는 위치에 배치된 상기 열발전 장치에 의해 발전한 전기 에너지를, 상기 엔진을 구동하기 위한 구동 에너지 중 적어도 일부로서 이용하는 것을 특징으로 한다. Using electrical energy generated by the thermoelectric generator disposed at a position where heat based on the heat generation of the
본 발명의 제1 형태의 열발전 장치 장비 자동차에 따르면, 열발전 장치에 있어서 열이 가해짐으로써 전자 방출 부재로부터 방출된 전자는, 전자 가속 부재에 의해 가속되어 전자 수집 부재에 수집되기 때문에, 그 전자 수집 부재에 있어서 과잉으로 된 전자를, 전자가 부족한 전자 방출 부재로 이동시킬 때에 전기를 발생시킬 수 있다. 즉, 열발전 장치 장비 자동차는 열의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전을 행할 수 있는 열발전 장치를 구비하고 있다. According to the thermoelectric device equipment automobile of the first aspect of the present invention, since the electrons emitted from the electron emitting member are accelerated by the electron accelerating member and collected in the electron collecting member by applying heat in the thermoelectric generator, Electricity can be generated when the excess electrons in the electron collecting member are moved to the electron emitting member lacking electrons. That is, the thermoelectric generator equipment vehicle is provided with the thermoelectric generator which can generate electric power which converts energy of heat into electrical energy.
그리고, 열발전 장치 장비 자동차가 내연 기관으로서 구비하고 있는 엔진은, 그 구동을 기초로 하여 발열하기 때문에, 엔진의 주위나 엔진으로부터의 배기를 행하는 배기 계통의 주위 등은 고온이 된다. Since the engine provided by the thermoelectric generator equipment automobile as an internal combustion engine generates heat based on the driving thereof, the surroundings of the engine, the surroundings of the exhaust system that exhausts from the engine, and the like become high temperature.
따라서, 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 엔진의 주위나 배기 계통의 발열을 기초로 하는 열이 전달되는 위치에 열발전 장치를 배치함으로써, 열발전 장치에 열을 가할 수 있어 열발전 장치는 발전을 행할 수 있다. 그리고, 열발전 장치는 발전한 전력을 열발전 장치 장비 자동차에 공급하고, 그 전력의 전기 에너지를 열발전 장치 장비 자동차는 엔진을 구동하기 위한 구동 에너지 중 적어도 일부로서 이용할 수 있다. 이와 같이, 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전을 행하기 때문에, 환경을 배려한 것으로 되는 동시에, 항상 고온이 되는 부위에 열발전 장치를 배치하고 있기 때문에, 안정된 전력의 공급이 가능해진다. Therefore, in a vehicle equipped with a thermoelectric generator, by arranging the thermoelectric generator at a position where heat is transmitted based on the heat generation around the engine or the exhaust system, the thermoelectric generator can apply heat to the thermoelectric generator. I can do it. Then, the thermoelectric generator supplies the generated electric power to the thermoelectric generator equipment vehicle, and the electric energy of the electric power may be used as at least a part of driving energy for driving the engine. In this way, since electric power is generated by converting thermal energy into electric energy, consideration is given to the environment, and since a thermoelectric generator is arranged at a portion that always becomes high temperature, stable power supply is possible.
또한, 본 발명의 제2 형태의 열발전 장치 장비 자동차는 열을 가함으로써 전자(e)를 방출하는 전자 방출 부재(2)와, 상기 전자 방출 부재 사이에서 전계를 가하여 상기 전자 방출 부재로부터 방출된 전자를 가속하는 전자 가속 부재(4)와, 상기 전자 방출 부재로부터 방출되고, 상기 전자 가속 부재에 의해 가속된 전자를 수집하는 전자 수집 부재(3)와, 상기 전자 수집 부재와 상기 전자 가속 부재를 전기적으로 절연하는 절연 부재(41)를 갖고, In addition, the thermoelectric device equipment vehicle of the second aspect of the present invention is an
상기 전자 수집 부재를 부극으로 하고, 상기 전자 방출 부재를 정극으로 함으로써, 상기 전자 수집 부재로부터 전자를 이동시켜 발전을 행하는 열발전 장치(100)를 구비하는 열발전 장치 장비 자동차(200, 300)이며, The thermoelectric
상기 열발전 장치 장비 자동차의 엔진(50)의 발열을 기초로 하는 열이 전달되는 위치에 배치된 상기 열발전 장치에 의해 발전한 전기 에너지를, 상기 열발전 장치 장비 자동차의 전기 계통을 동작시키기 위한 전기 에너지 중 적어도 일부로서 이용하는 것을 특징으로 한다. The electrical energy for operating the electric system of the thermoelectric generator equipment vehicle is the electric energy generated by the thermoelectric generator disposed at the position where heat based on the heat generation of the
본 발명의 제2 형태의 열발전 장치 장비 자동차에 따르면, 열발전 장치에 있어서, 열이 가해짐으로써 전자 방출 부재로부터 방출된 전자는 전자 가속 부재에 의해 가속되어 전자 수집 부재에 수집되기 때문에, 그 전자 수집 부재에 있어서 과잉으로 된 전자를, 전자가 부족한 전자 방출 부재로 이동시킬 때에 전기를 발생시킬 수 있다. 즉, 열발전 장치 장비 자동차는 열의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전을 행할 수 있는 열발전 장치를 구비하고 있다. According to the thermoelectric device equipment automobile of the second aspect of the present invention, in the thermoelectric generator, electrons emitted from the electron emitting member by being heated are accelerated by the electron accelerating member and collected by the electron collecting member. Electricity can be generated when the excess electrons in the electron collecting member are moved to the electron emitting member lacking electrons. That is, the thermoelectric generator equipment vehicle is provided with the thermoelectric generator which can generate electric power which converts energy of heat into electrical energy.
그리고, 열발전 장치 장비 자동차가 내연 기관으로서 구비하고 있는 엔진은 그 구동을 기초로 하여 발열하기 때문에, 엔진의 주위나 엔진으로부터의 배기를 행하는 배기 계통의 주위 등은 고온이 된다. Since the engine provided by the thermoelectric generator equipment automobile as the internal combustion engine generates heat based on the driving thereof, the surroundings of the engine, the surroundings of the exhaust system for exhausting air from the engine, and the like become high temperature.
따라서, 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 엔진의 주위나 배기 계통의 발열을 기초로 하는 열이 전달되는 위치에 열발전 장치를 배치함으로써, 열발전 장치에 열을 가할 수 있어 열발전 장치는 발전을 행할 수 있다. 그리고, 열발전 장치는 발전한 전력을 열발전 장치 장비 자동차에 공급하고, 그 전력의 전기 에너지를 열발전 장치 장비 자동차는 전기 계통을 동작시키기 위한 전기 에너지 중 적어도 일부로서 이용할 수 있다. 이와 같이, 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전을 행하기 때문에, 환경을 배려한 것으로 되는 동시에, 항상 고온이 되는 부위에 열발전 장치를 배치하고 있기 때문에, 안정된 전력의 공급이 가능해진다.Therefore, in a vehicle equipped with a thermoelectric generator, by arranging the thermoelectric generator at a position where heat is transmitted based on the heat generation around the engine or the exhaust system, the thermoelectric generator can apply heat to the thermoelectric generator. I can do it. In addition, the thermoelectric generator supplies the generated electric power to the thermoelectric device equipment vehicle, and the electric energy of the electric power may be used as at least part of the electrical energy for operating the electric system. In this way, since electric power is generated by converting thermal energy into electric energy, consideration is given to the environment, and since a thermoelectric generator is arranged at a portion that always becomes high temperature, stable power supply is possible.
또, 본 발명의 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 상기 열발전 장치는 상기 엔진에 접한 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 열발전 장치가 열발전 장치 장비 자동차에 있어서 가장 고온이 되는 엔진에 접한 상태로 배치됨으로써, 보다 효율적으로 발전을 행할 수 있다. Moreover, in the thermoelectric-equipment apparatus automobile of this invention, it is preferable that the said thermoelectric generator is arrange | positioned in contact with the said engine. Since the thermoelectric generator is arranged in contact with the engine which is the highest temperature in the thermoelectric generator equipment automobile, power generation can be performed more efficiently.
또한, 본 발명의 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 상기 엔진은 로터리 엔진인 것이 바람직하다. 열발전 장치 장비 자동차의 엔진이 로터리 엔진이면, 그 엔진의 발열은 보다 고온인 동시에, 엔진이 구동할 때 진동이 적기 때문에, 열발전 장치는 보다 효율적으로 발전을 행할 수 있다. Moreover, in the thermoelectric-equipment apparatus automobile of this invention, it is preferable that the said engine is a rotary engine. Thermoelectric generator equipment If the engine of the vehicle is a rotary engine, the heat generation of the engine is higher at the same time and the vibration is less when the engine is driven, so that the thermoelectric generator can generate power more efficiently.
또한, 본 발명의 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 상기 엔진은 수소를 연료로서 연소시켜 동력을 출력하는 수소 엔진인 동시에, 물을 전기 분해하는 전기 분해 장치(60)를 구비하고, 상기 열발전 장치가 발전하는 전력을 상기 전기 분해 장치에 공급함으로써 발생하는 수소와 산소를 상기 수소 엔진에 공급하도록 해도 좋다. 열발전 장치 장비 자동차의 엔진이 수소를 연료로서 연소시켜 동력을 출력하는 수소 엔진이며, 열발전 장치 장비 자동차가 물을 전기 분해하는 전기 분해 장치를 구비하면, 열발전 장치가 발전하는 전력을 전기 분해 장치에 공급함으로써 발생하는 수소와 산소를 수소 엔진에 공급할 수 있다. 따라서, 열발전 장치 장비 자동차는 열발전 장치가 발전한 전력을 이용하여, 전기 분해 장치가 물을 전기 분해함으로써 얻어지는 수소와 산소를 엔진의 연료로서 사용할 수 있어 효율이 좋은 에너지 변환을 행할 수 있다. Further, in the thermoelectric device equipment automobile of the present invention, the engine is a hydrogen engine that burns hydrogen as fuel and outputs power, and is equipped with an
또한, 본 발명의 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 상기 전자 방출 부재는 도전성 기판(21)에, 대략 수직으로 복수의 카본 나노튜브(22)가 심어 설치되어 이루어지는 전극(20)인 것이 바람직하다. 열발전 장치 장비 자동차의 열발전 장치가 전자 방출 부재로서, 도전성 기판에 대략 수직으로 복수의 카본 나노튜브가 심어 설치되어 이루어지는 전극을 이용하는 경우, 도전성 기판에 심어 설치된 복수의 카본 나노튜브는 배향성 좋게 나열되어 있으므로, 거의 모든 카본 나노튜브의 길이 방향으로 전계를 가하는 것이 가능해지고, 전계가 카본 나노튜브의 선단부에 집중하여 거기에 전자가 국소적으로 집중한다. 그에 의해 저항치가 낮고, 전류가 쉽게 흐르게 되고, 카본 나노튜브의 선단부로부터 고효율로 전자를 방출할 수 있으므로, 전자의 방출 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 에너지 변환 효율을 높일 수 있다. Moreover, in the thermoelectric-equipment apparatus automobile of this invention, it is preferable that the said electron emission member is the
도1은 본 발명에 관한 열발전 장치 장비 자동차의 엔진의 주변을 도시하는 설명도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the periphery of the engine of the thermoelectric-equipment apparatus automobile which concerns on this invention.
도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 열발전 장치 장비 자동차의 엔진의 주변을 도시하는 블록도이다. Fig. 2 is a block diagram showing the periphery of the engine of the thermoelectric generator equipment automobile according to the first embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 열발전 장치의 개략 구성을 도시하는 종단면도이다. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a thermal power generator according to the first embodiment of the present invention.
도4는 전자 방출 부재로서의 전극을 도시하는 설명도이며, 도4의 (a)는 한 쪽 면에 카본 나노튜브가 배치된 전극이며, 도4의 (b)는 양쪽의 면에 카본 나노튜브가 관통하도록 배치된 전극이다. Fig. 4 is an explanatory view showing an electrode as an electron emission member, and Fig. 4 (a) is an electrode in which carbon nanotubes are arranged on one side, and Fig. 4 (b) shows carbon nanotubes on both sides. It is an electrode arranged to penetrate.
도5는 도4의 (b)의 카본 나노튜브 함유 부재의 이용에 대한 설명도이다. FIG. 5 is an explanatory view of the use of the carbon nanotube-containing member of FIG. 4 (b). FIG.
도6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 열발전 장치 장비 자동차의 엔진의 주변을 도시하는 블록도이다. Fig. 6 is a block diagram showing the periphery of the engine of the thermoelectric generator equipment automobile according to the second embodiment of the present invention.
도7은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 열발전 장치의 개략 구성을 도시 하는 종단면도이다. 7 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a thermoelectric generator according to a second embodiment of the present invention.
도8은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 열발전 장치와 전기 분해 장치를, 열발전 장치와 전기 분해 장치를 조합시킨 수소 발생 장치로서 설명하는 제1 변형예를 도시하는 단면도이다. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a first modification in which the thermoelectric generator and the electrolysis device included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention are described as a hydrogen generator in which the thermoelectric generator and the electrolysis device are combined.
도9는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제2 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 9 is a sectional view showing a second modification of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle with the thermoelectric generator according to the present invention.
도10은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제3 변형예를 도시하는 단면도이다. 10 is a cross-sectional view showing a third modified example of the hydrogen generating device (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도11은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제4 변형예를 도시하는 단면도이다. 11 is a cross-sectional view showing a fourth modified example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle with the thermoelectric generator according to the present invention.
도12는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제5 변형예를 도시하는 단면도이다. 12 is a cross-sectional view showing a fifth modified example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도13은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제6 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 13 is a cross-sectional view showing a sixth modification example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도14는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제7 변형예를 도시하는 단면도이다. 14 is a cross-sectional view showing a seventh modified example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
도15는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제8 변형예를 도시하는 단면도이다. 15 is a cross-sectional view showing an eighth modified example of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device) included in the vehicle with the thermoelectric generator according to the present invention.
도16은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제9 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 16 is a sectional view showing a ninth modification example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도17은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제10 변형예를 도시하는 단면도이다. 17 is a cross-sectional view showing a tenth modified example of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
도18은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제11 변형예를 도시하는 단면도이다. 18 is a cross-sectional view showing an eleventh modified example of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
도19는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제12 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 19 is a sectional view showing a twelfth modification of the hydrogen generating device (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도20은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제13 변형예를 도시하는 단면도이다. 20 is a sectional view showing a thirteenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
도21은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제14 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 21 is a cross-sectional view showing a fourteenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도22는 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제15 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 22 is a sectional view showing a fifteenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
도23은 교류 전원의 전압 주기 및 그 전압 주기에 대응하는 발전 전류를 도시하는 설명도이다. 23 is an explanatory diagram showing a voltage cycle of an AC power supply and a generated current corresponding to the voltage cycle.
도24는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제15 변형예에 있어서의 열발전 현상의 설명도이다. 24 is an explanatory diagram of a thermoelectric phenomenon in the fifteenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device).
도25는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제15 변형예에 있어서의 열발전 현상의 설명도이다. 25 is an explanatory diagram of a thermoelectric phenomenon in the fifteenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device).
도26은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제16 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 26 is a sectional view showing a sixteenth modification of the hydrogen generating device (thermoelectric device and electrolysis device) included in the vehicle equipped with the thermoelectric generator according to the present invention.
도27은 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 수소 발생 장치(열발전 장치와 전기 분해 장치)의 제17 변형예를 도시하는 단면도이다. Fig. 27 is a sectional view showing a seventeenth modification of the hydrogen generator (thermoelectric generator and electrolysis device) included in the vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도1 내지 도27을 기초로 하여 설명한다. Embodiments of the present invention will be described below with reference to Figs.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
도1은, 본 발명에 관한 열발전 장치 장비 자동차에 있어서의 내연 기관인 엔진의 주변을 도시하는 설명도이며, 도2는 그 엔진의 주변을 도시하는 블록도이다. 1 is an explanatory diagram showing the periphery of an engine which is an internal combustion engine in the thermoelectric generator equipment automobile according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the periphery of the engine.
도1, 도2에 도시된 바와 같이, 열발전 장치 장비 자동차(200)는 열발전 장치 장비 자동차(200)의 도시하지 않은 차륜 구동부에 동력을 출력하는 엔진(50)과, 엔진(50)의 외벽면에 부착 설치되는 열발전 장치(100)와, 열발전 장치(100)가 발전한 전력에 의해 물의 전기 분해를 행하는 전기 분해 장치(60)와, 열발전 장치 장비 자동차(200)의 도시하지 않은 전기 계통을 동작시키기 위한 전력을 저장하는 축전지(5)와, 엔진(50)으로 연소시키는 연료인 수소가 저장되어 있는 수소 저장부(70)와, 수소를 연소시키기 위한 산소가 저장되어 있는 산소 저장부(80)와, 엔진 내에서 발생한 물을 정제하는 물기름 분리 장치(90) 등을 구비하고 있다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the thermoelectric device-equipped
엔진(50)은, 예를 들어 로터리 엔진이며, 특히 수소를 연소시켜 동력을 출력하는 수소 엔진이다. The
엔진(50)은 수소 저장부(70)와 산소 저장부(80)로부터 각각 엔진 내부에 공급되어 충전된 수소와 산소에 플러그(51)가 점화되고, 수소를 연소함으로써 구동하여 동력을 출력한다. 플러그(51)는 축전지(5)로부터 전기가 공급됨으로써 점화를 행한다. The
엔진(50)이 출력하는 동력은, 도시하지 않은 차륜 구동부와, 모터(55)에 전달된다. 도시하지 않은 차륜 구동부는, 도시하지 않은 차축이나 차륜을 구동함으로써 열발전 장치 장비 자동차(200)를 주행시킨다. Power output from the
모터(55)는, 도시하지 않은 발전기에 구비되어 있고, 모터(55)가 엔진(50)의 동력을 기초로 하여 회전함으로써 발전을 행하고, 발전한 전력을 축전지(5)에 축전(충전)한다. The
또한, 엔진(50) 내에서 수소가 연소하였을 때에, 물(H2O)이 발생한다.In addition, when hydrogen is burned in the
(2H2 + O2 → 2H2O)(2H 2 + O 2 → 2H 2 O)
이 발생한 물은, 후술하는 물기름 분리 장치(90)에 이송된다. 그리고, 물은 그 물에 혼합한 엔진 오일 등을 분리하여 정제된 후, 후술하는 전기 분해 장치(60)의 반응 용기(61)에 이송된다. The generated water is transferred to the
열발전 장치(100)는 가열되고, 온도가 높을수록 발전 효율이 오르는 발전 장치이고, 엔진(50)에 접한 상태로 배치되어 엔진(50)이 수소를 연소함으로써 발열하는 열을 이용하여 발전을 행한다. The
여기서, 엔진(50)은 로터리 엔진이기 때문에, 일반적으로 그 발열은 보다 높은 것으로 된다. 예를 들어, 엔진(50)의 내부는 1000 내지 3000 ℃에까지 도달하고, 그 엔진(50)의 외부(외벽면)는 100 내지 300 ℃에 도달한다. 이와 같이, 엔진(50)은 열발전 장치(100)가 발전을 행하기 위한 충분한 온도로 발열한다. Here, since the
도3에 도시된 바와 같이, 열발전 장치(100)는 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 배치되고, 가열되어 온도 상승하면 내부의 전자(e)를 방출하는 전자 방출 부재(2)[전극(20)]와, 이 전자 방출 부재(2)로부터 방출된 전자(e)를 수집하는 전자 수집 부재(3)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 3, the
또한, 전자 수집 부재(3)의 전자 방출 부재(2)측과 반대의 면에 이격하여 전자 가속 부재(4)가 배치되어 있고, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4)는, 각각 전계 발생 전원으로서의 축전지(5)에 접속되어 있다. Moreover, the
진공 용기(1)는 내부 공간을 갖는 외부 프레임 부재(11)와, 이 외부 프레임 부재(11)의 일면에 마련되는 열전도성 부재(12)를 갖고, 내부 공간이 진공 상태로 유지되어 있다. 외부 프레임 부재(11)는 단열성 및 절연성 재료에 의해 구성되고, 열전도성 부재(12)는 열전도율이 높은 물질 등에 의해 구성되어 있다. The vacuum container 1 has an
열발전 장치(100)는, 이 열전도성 부재(12)를 엔진(50)의 외벽면에 접촉시켜 부착 설치되어 있다. The
전자 방출 부재(2)는 전계 중에 있어서 전자(e)를 방출하는 것이다. 전자 방출 부재(2)로서 구체적으로는, 도4의 (a)에 도시되는 바와 같은 도전성 기판(21)에 복수의 카본 나노튜브(22 …)가 대략 수직으로 심어 설치된 전극(20)을 이용한다. The
이 전자를 방출하는 현상은, 일반적으로 전계 방출이라고 불리는 현상이며, 고체 표면에 강한 전계가 가해지면, 전자를 고체 내에 폐쇄되어 있는 표면의 포텐셜 장벽이 낮으면서 얇아지고, 전자가 터널 효과에 의해 진공 속으로 방출되는 현 상이다. 특히, 곡률 반경이 작은 물질이 전계 중에 적재되면, 곡률 반경이 작고 뾰족한 영역에 전하가 집중하여 전자의 방출이 용이해진다. 이는, 전하의 선단 집중 현상이라 불리는 방전 공학에서는 잘 알려져 있었던 현상이다. 특히, 다이아몬드 구조(diamond structure)의 물질은 부성 전자 친화력(Negative Electron Affinity)이 있고, 전도 전자가 용이하게 방출되는 성질을 갖는다. The phenomenon of emitting electrons is generally called field emission. When a strong electric field is applied to the surface of the solid, the potential barrier on the surface where the electron is closed in the solid becomes low and the electron is vacuumed by the tunnel effect. It is a phenomenon released into the stomach. In particular, when a material having a small radius of curvature is loaded in an electric field, charges are concentrated in a region having a small radius of curvature to facilitate the emission of electrons. This is a phenomenon well known in discharge engineering called the tip concentration phenomenon of charge. In particular, the material of the diamond structure (diamond structure) has a negative electron affinity (Negative Electron Affinity), and has the property that the conduction electrons are easily released.
이러한 다이아몬드 구조적 물질에는 카본 나노튜브(22)와 같이, 주로 탄소 원자로 구성되는 것을 예로 들 수 있다. 이 카본 나노튜브(22)는 직경이 작고 가는 물질이기 때문에 전하의 선단 집중 현상에 의해 카본 나노튜브(22) 내의 전자는 쿨롱력에 의해 가장 플러스 전위에 가까운 영역에 집중한다. 여기서, 카본 나노튜브(22)에 가해지는 전계가 전자 방출의 임계치보다도 큰 경우에는, 카본 나노튜브(22)의 곡률 반경이 작은 선단부에 집중한 전자의 일부가 공간으로 방출된다. 또한, 이 카본 나노튜브(22)는 직경이 수 나노미터의 매우 가는 튜브 형상 물질이며, 약한 전계에서도 전자의 방출이 일어난다. Examples of such diamond structural materials include carbon atoms mainly composed of carbon atoms, such as
특히, 엔진(50)이 발열한 열에 의한 전자 방출 부재(2)[전극(20)]의 열에너지의 상승에 수반하여, 카본 나노튜브(22)의 전자의 운동 에너지가 증가되어 있기 때문에, 운동 에너지를 충분히 가진 전자(e)가 진공 용기(1) 내로 방출된다. In particular, since the kinetic energy of the electrons of the
또한, 전자 방출 부재(2)로서 도4의 (b)에 도시되는 바와 같은 도전성 기판(21)의 양면측에 복수의 카본 나노튜브(22 …)가, 대략 수직으로 노출되는 전극(20a)을 이용해도 좋다. 이 전극(20a)은 도전성 기판(21)을 관통하도록 복수의 카본 나노튜브(22 …)가 배향성 좋게 배치되어 있는 것이다. Further, as the
카본 나노튜브(22)의 전자 방출량은 카본 나노튜브(22)의 온도에 비례하여 지수 함수적으로 증가한다. 따라서, 카본 나노튜브(22)로부터 다량으로 전자를 방출시키기 위해서는, 도5에 도시한 바와 같이 열원(H)을 이용하여 카본 나노튜브(22)의 온도를 상승시킴으로써 카본 나노튜브(22)의 내부의 전자가 갖는 에너지를 증가시킬 필요가 있다. 카본 나노튜브(22) 속을 열은 매우 고속으로 전도하기 때문에, 열원(H)으로부터의 열에너지가 도전성 기판(21)을 통해 간접적으로 카본 나노튜브(22)에 전해지는 경우보다도, 카본 나노튜브(22)에 직접적으로 열이 전도되는 경우 쪽이 전자 방출의 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 전자 방출 부재(2)로서의 최적의 구조는, 도4의 (b)에 도시한 바와 같이 전극[도전성 기판(21)]을 관통하도록 그 전극의 양면에 카본 나노튜브(22)가 노출되는 구조이다. The electron emission amount of the
도5에 도시한 바와 같이, 도전성 기판(21)의 양면으로 돌출하여 배치되는 카본 나노튜브(22)의 한 쪽의 단부측을 열원(H)에 의해 직접적으로 가열하고, 전자 수집 부재(3)가 배치되는 측의 면에 노출되어 배치된 카본 나노튜브(22)의 다른 쪽의 단부로부터 전자(e)를 방출하는 경우, 열에너지가 효율적으로 전자(e)의 운동 에너지로 변환된다. 카본 나노튜브(22)의 선단부(다른 쪽의 단부)로부터 전자(e)를 지속적으로 방출하기 위해서는, 도전성 기판(21) 등을 경유하여 전자(e)를 카본 나노튜브(22)에 공급할 필요가 있다. 공급되는 전자(e)는 카본 나노튜브(22)로부터 방출된 전자(e)가 전자 수집 부재(3)나 부하 저항 등을 경유하여 전자 방출 부재(2)[도전성 기판(21)]에 다시 귀환한 것이다. 도5에 도시한 전자 방출과 전자 공급이 지속적으로 반복되면, 전자(e)는 순환하게 되어 소비되지 않는다. 이 전자 (e)가 부하 저항을 통과할 때에 전자(e)의 운동 에너지가 열에너지로서 외부로 방출되지만, 이 방출 에너지에 상당하는 열에너지는 열원(H)으로부터 공급되기 때문에, 에너지의 보존측은 성립한다. As shown in Fig. 5, one end side of the
예를 들어, 열원으로서 자동차의 엔진으로부터 발생하는 열에너지나, 소각로에 있어서 먼지 등이 연소될 때에 발생하는 열에너지 등, 배열의 에너지를 유효하게 이용할 수 있다. 이와 같은 배열의 에너지를 유효하게 이용하는 기술은, 지속적으로 지구 환경을 보유 지지하기 위해서는 필요한 기술이다. For example, an array of energy such as heat energy generated from an engine of an automobile and heat energy generated when dust or the like is burned in an incinerator can be effectively used as a heat source. The technology which effectively uses the energy of such an arrangement is a technique required in order to maintain the global environment continuously.
전자 수집 부재(3)는 진공 용기(1) 내에서 전자 가속 부재(4)를 향하여 비상하는 전자(e)를 흡수하여 수집하는 부재이다. 전자 수집 부재(3)는 도전성 물질에 의해 구성되어 있고, 예를 들어 금, 은, 니켈 등의 전기 저항이 낮은 금속이 바람직하다. 또한, 전자 수집 부재(3)는 도전성 유기 화합물로 구성해도 좋다. 도전성의 유기 화합물에 의해 구성함으로써, 예를 들어 금속 등에 비해, 박막화, 경량화, 가공성, 고융점화 등을 도모할 수 있다. The
또, 전자 수집 부재(3)는 투명한 도전성 물질을 이용하는 것도 가능하다. 투명 혹은 반투명의 도전성 물질을 이용함으로써, 투명감이 있는 디자인성이 우수한 열발전 장치를 제공할 수 있다. In addition, the
전자 가속 부재(4)는 전자 수집 부재(3)와 마찬가지인 도전성 물질로 구성되어 있다. 전자 가속 부재(4)는 진공 용기(1)의 외부 프레임 부재(11)와 일체화하여 설치되고, 상기 전자 가속 부재(4)의 주위는 절연 부재(41)로 덮어지고, 축전지(5)를 제외하는 각 부와 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4)와는 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4) 사이에서 소비되는 전력량은 거의 영으로 되어 있다. The
이러한 열발전 장치(100)에 있어서, 전자 수집 부재(3)가 수집한 전자(e)에 의해 정상 상태보다도 전자(e)가 늘어나 전자 과잉 상태가 되는 동시에, 전자 방출 부재(2)가 전자(e)를 방출함으로써, 전자(e)가 부족한 상태가 된 경우에 전자 방출 부재(2)를 플러스 부재(정극)로 하고, 전자 수집 부재(3)를 마이너스 부재(부극)로 하여, 양쪽 부재 사이에 전기적인 부하인 부하 저항 등을 전기적으로 접속하면, 전자 수집 부재(3)에 수집되고, 과잉으로 된 전자(e)는 부하 저항을 경유하여 이동하고, 전자(e)가 부족한 전자 방출 부재(2)로 복귀한다. 이 전자(e)의 순환 현상에 의해 전기 에너지를 얻을 수 있게 된다. In the
축전지(5)는 열발전 장치 장비 자동차(200)의 도시하지 않은 전기 계통을 동작시키기 위한 전력을 저장하는 직류 전압 발생 장치이다. The
축전지(5)는 플러스 단자(5a)와 마이너스 단자(5b)를 구비하고 있고, 열발전 장치(100)의 전자 가속 부재(4)에는 플러스 단자(5a)가 접속되고, 또한 전자 방출 부재(2)에는 마이너스 단자(5b)가 접속된다. 이에 의해, 전자 가속 부재(4)로부터 전자 방출 부재(2)를 향하는 전기력선(전계)이 생긴다. The
전기 분해 장치(60)는 수소 발생조(61a)와 산소 발생조(61b)를 갖고, 내부에 물이 저류되는 반응 용기(61)와, 수소 발생조(61a)에 삽입된 음극(62)과, 산소 발생조(61b)에 삽입된 양극(63) 등에 의해 구성되어 있다. 음극(62)과 양극(63)으로서는, 예를 들어 탄소 막대를 이용할 수 있다. The
반응 용기(61)에 있어서, 수소 발생조(61a)와 산소 발생조(61b)와는 상부측을 격절하는 동시에 하부측이 연통하도록, 격벽(66)에 의해 구획되어 있다. In the
즉, 반응 용기(61)에 저류되는 물은 수소 발생조(61a)와 산소 발생조(61b)로 왕래가 가능하고, 수소 발생조(61a)와 산소 발생조(61b)에서 발생한 수소를 산소는 각각의 조의 상부에 저장되도록 되어 있다. That is, the water stored in the
음극(62)은 열발전 장치(100)의 전자 수집 부재(3)에 접속되어 있고, 양극(63)은 열발전 장치(100)의 전자 방출 부재(2)에 접속되어 있다. The
즉, 열발전 장치(100)에 있어서 발전이 행해지면 전자(e)를 수집하고, 전자(e)를 지나치게 갖는 전자 수집 부재(3)로부터 음극(62)에 전자(e)가 공급된다. 그리고, 음극(62)의 표면에 있어서, 수학식 (1)의 반응이 일어나 수소(H2)가 발생한다. That is, when power generation is performed in the
4H+ + 4e- → 2H2 … (1)4H++ 4e- → 2H2 … (One)
또한, 양극(63)의 표면에 있어서는, 수학식 (2)의 반응이 일어나 산소(O2)가 발생한다. 그리고, 전자(e)가 전자 방출 부재(2)에 이송된다. In addition, on the surface of the
또, 수학식 (2)는 식 (2'), 식(2'')로 별도로 기재되는 경우도 있다. In addition, Equation (2) may be described separately by Equation (2 ') and Equation (2' ').
4OH- → O2 + 2H2O + 4e- … (2)4OH - → O 2 + 2H 2 O + 4e - ... (2)
[2H2O → O2 + 4H+ + 4e- … (2')][2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - ... (2')]
[2O2 - → O2 + 4e- … (2'')][2O 2 - → O 2 + 4e - ... (2'')]
이와 같이, 전기 분해 장치(60)에 있어서, 수학식 (3)에 나타내는 물의 전기 분해가 행해진다. In this way, in the
2H2O → 2H2 + O2 … (3)2H2O → 2H2 + O2 … (3)
그리고, 수소 발생조(61a)에서 발생한 수소는 수소 저장부(70)에, 산소 발생조(61b)에서 발생한 산소는 산소 저장부(80)에, 각각 이송되어 저장된다. The hydrogen generated in the
또, 반응 용기(61)에 저류되는 물에는 물의 전기 분해를 촉진하도록, 예를 들어 수산화나트륨(NaOH)이 용해되어 있다. Further, for example, sodium hydroxide (NaOH) is dissolved in the water stored in the
수소 저장부(70)나 산소 저장부(80)는, 각각 수소와 산소를 저장하는 저장부이며, 예를 들어 수소 봄베나 산소 봄베, 수소 탱크나 산소 탱크이다. 또, 수소 저장부(70)는 수소 흡장 합금에 의해 구성되는 저장부인 것이 바람직하다. The
물기름 분리 장치(90)는 엔진(50) 내에서 발생하고, 엔진 오일이 혼합한 물을 정제하여 전기 분해 장치(60)의 반응 용기(61)에 이송하는 장치이다. The water
물기름 분리 장치(90)는, 예를 들어 엔진(50)의 배기구측에 구비되어 있고, 엔진(50)의 배기에 포함되는 물(수증기)을 수집한다. 그리고, 하층인 물층의 상층에 저장된 엔진 오일 등의 유분을 제거하는 등으로 하여, 물에 혼합한 엔진 오일이 분리되어 물은 정제된다. The
다음에, 본 발명에 관한 열발전 장치 장비 자동차(200)의 구동 동작에 대해 설명한다. Next, a driving operation of the thermoelectric
우선, 수소 저장부(70)와 산소 저장부(80)로부터, 각각 수소와 산소가 엔진(50)의 내부에 공급되어 충전되는 동시에, 축전지(5)로부터의 전력의 공급에 수반하여 플러그(51)가 점화됨으로써, 엔진(50) 내부에서 수소를 연소시켜 엔진(50)을 구동시킨다. First, hydrogen and oxygen are supplied and charged from the
엔진(50)의 구동에 수반하여 출력되는 동력은, 도시하지 않은 차륜 구동부와, 모터(55)에 전달된다. 그리고, 도시하지 않은 차륜 구동부가, 도시하지 않은 차축이나 차륜을 구동함으로써 열발전 장치 장비 자동차(200)를 주행시킨다. 또한, 모터(55)는 엔진(50)의 동력을 기초로 하여 회전함으로써 발전을 행하고, 발전한 전력을 축전지(5)에 축전한다. Power output with the driving of the
여기서, 열발전 장치(100)에 있어서, 전자 방출 부재(2)에는 축전지(5)의 마이너스 단자(5b)가 접속되고, 전자 가속 부재(4)에는 축전지(5)의 플러스 단자(5a)가 접속되어 있다. 그리고, 축전지(5)에 의해 기전력이 가해지면, 전자 방출 부재(2)의 표면에 전자(e)가 이동하여 전자 방출 부재(2)는 마이너스의 전하에 대전한다. 한편, 전자 가속 부재(4)의 표면에는 플러스 구멍이 이동함으로써, 전자 가속 부재(4)는 플러스의 전하에 대전한다. 이에 의해, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4) 사이에 전계가 발생한다. Here, in the
이 상태에서, 구동한 엔진(50)이 발열하는 열이 열전도성 부재(12)를 통해 진공 용기(1) 내에 전도되면, 전자 방출 부재(2)의 표면[전극(20)의 카본 나노튜브(22 …)]에는 열에너지를 받아 운동 에너지가 증가된 전자(e)가 발생한다. 여기서, 진공 용기(1)의 외부 프레임 부재(11)는 단열성을 갖기 때문에, 내부에 전도한 열이 외부로 다시 전도하여 손실되어 버리는 것이 방지된다. In this state, when heat generated by the driven
이어서, 엔진(50)의 발열에 의해 더 가열되고, 전자(e)의 운동 에너지가 더욱 커지면, 전자(e)는 전자 방출 부재(2)[전극(20)]의 카본 나노튜브(22)의 선단부로부터 내부 공간으로 방출된다. Subsequently, when heated further by the heat generation of the
방출된 전자(e)는 전계에 의해 가속되고, 전자 가속 부재(4)를 향해 비상한다. 그러나, 전자 가속 부재(4)는 전자 방출 부재(2)와 절연되어 있기 때문에, 전자(e)는 전자 가속 부재(4)에는 도달할 수 없고, 그 사이에 배치된 전자 수집 부재(3)에 충돌하여, 그래서 흡수 및 수집된다. 여기서, 전자 방출 부재(2)와 전자 수집 부재(3) 사이의 내부 공간은 진공으로 되어 있기 때문에, 비상하는 전자(e)는 기체 분자 등에 충돌하지 않고 이동할 수 있어 에너지 손실을 저감할 수 있다. The emitted electrons e are accelerated by the electric field and fly toward the
또, 전자(e)가 전자 방출 부재(2)로부터 내부 공간으로 방출될 때는, 전자(e)가 속해 있는 물질이 구성하는 에너지 갭을 뛰어넘는 만큼의 에너지를 전자(e)가 갖고 있을 필요가 있다. 즉, 전자 방출 부재(2)는 방출하는 전자(e)에 그 물질로부터 공간에 비상하는 만큼의 에너지를 부여해야만 한다. 즉, 전자(e)가 내부 공간으로 방출되면, 전자 방출 부재(2)는 전자(e)에 부여된 에너지를 잃게 된다. 따라서, 전자 방출 부재(2)가 에너지를 약간이지만 잃음으로써, 예를 들어 전자 방출 부재(2)의 온도가 저하된다. 그로 인해, 잃은 에너지를 보충하지 않으면 전자(e)를 내부 공간으로 방출을 계속할 수 없다. 그래서, 열발전 장치(100)는 이 잃어버린 에너지를 열전도성 부재(12)를 통해 외부로부터 전달되는 엔진(50)이 발열하는 열로 보충함으로써 전자 방출 부재(2)로부터의 전자 방출을 지속하는 구성으 로 되어 있다. 즉, 이 열발전 장치(100)는 엔진(50)이 발하는 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 지속적인 발전을 가능하게 한 것이다. In addition, when the electron e is emitted from the
또한, 여기서 전자 가속 부재(4)가 소비하는 전력을 고찰한다. 전자(e)를 가속하여 비상시키기 위해서는 전자 가속 부재(4)에 플러스의 전압을 가할 필요가 있고, 그로 인해 축전지(5)에 의한 기전력이 필요해진다. 전자 가속 부재(4)는 전자(e)를 가속시키기 위해서만 이용되므로, 전자 가속 부재(4)에 전자(e)가 충돌하는 일은 없다. 즉, 축전지(5)는 전자(e)를 가속시키기 위한 전계를 발생시켜 전자(e)에 쿨롱의 정전기력을 작용시키는 것뿐이므로, 전자 가속 부재(4)에 축전지(5)로부터 공급되는 전력은 거의 영과 같다. 따라서, 축전지(5)가 전자(e)를 가속하기 위해 소비하는 전력은 거의 영과 같다. 즉, 열발전 장치(100)가 발전을 행할 때에, 소비되는 전력은 거의 영이기 때문에, 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 효율이 높고, 이 열발전 장치(100)는 매우 실용성이 높다고 말할 수 있다. In addition, the electric power consumed by the
그리고, 전자 수집 부재(3)는 수집한 전자(e)에 의해 정상 상태보다도 전자(e)가 늘어나 전자 과잉 상태가 되고, 전자 수집 부재(3)는 마이너스 전위에 대전하고, 전지의 부극과 같은 상태가 된다. 한편, 전자 방출 부재(2)는 전자가 방출되었으므로, 전자(e)가 부족한 상태가 되고, 전자 방출 부재(1)는 정전위에 대전하여 전지의 정극과 같은 상태가 된다.Then, the
이 상태에서, 전자 방출 부재(2)를 플러스 부재(정극)로 하고, 전자 수집 부재(3)를 마이너스 부재(부극)로 하고, 양쪽 부재 사이에 전기적인 부하인 부하 저항으로서의 전기 분해 장치(60)를 전기적으로 접속하면, 전자 수집 부재(3)에 수집 되어 과잉으로 된 전자(e)는 전기 분해 장치(60)를 경유하여 이동하고, 전자(e)가 부족한 전자 방출 부재(2)로 복귀한다. 이 전자(e)의 순환 현상으로서, 열발전 장치(100)는 발전을 행함으로써, 전기 분해 장치(60)는 전력을 얻어 물의 전기 분해를 행할 수 있게 된다. In this state, the electron-emitting
그리고, 전기 분해 장치(60)가 물의 전기 분해를 행하여 발생한 수소와 산소는, 각각 수소 저장부(70)와, 산소 저장부(80)에 이송되어 저장된다. 그리고, 엔진(50)의 연료로서 사용된다. The hydrogen and oxygen generated by the
또한, 엔진(50) 내부에 있어서, 수소의 연소에 의해 발생한 물은 물기름 분리 장치(90)에 있어서 정제된 후, 전기 분해 장치(60)의 반응 용기(61)에 이송된다. 즉, 수소의 연소에 의해 발생한 물은 두 번째 전기 분해가 행해져 연료로서의 수소나 산소로서 재활용된다. In the
이와 같이, 열발전 장치(100)는 전자(e)를 발생시키기 위한 열에너지원으로서, 열발전 장치 장착 자동차(200)의 내연 기관인 엔진(50)이 구동됨으로써 발열하는 배열을 이용함으로써, 그 엔진(50)이 발하는 배열의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전할 수 있다. 따라서, 열발전 장치(100)는 엔진(50)이 발하는 배열의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전한 전력을 열발전 장치 장착 자동차(200)에 안정적으로 공급할 수 있다. As described above, the
특히, 열발전 장치(100)는 전자(e)를 비상시켜 취출할 때 전계를 생기게 하기 위해 축전지(5)로부터 공급되는 전력은 거의 영과 같으므로, 발전을 위한 에너지 손실은 거의 없다. In particular, since the power supplied from the
즉, 열발전 장치(100)는 발전을 위한 에너지 손실은 거의 없는 동시에, 열발전 장치 장착 자동차(200)를 주행시키기 위해 구동하는 엔진(50)이 발하는 배열을 이용하여 발전할 수 있으므로, 바람직하게 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 에너지 변환 효율이 양호한 발전을 행할 수 있다. That is, since the
또한, 열발전 장치(100)는 엔진(50)이 발열한 열을 전력으로 변환하기 때문에, 에너지 보존의 법칙으로부터 엔진(50)의 온도를 저하한다. 즉, 열발전 장치(100)는 엔진(50)이 필요 이상의 고온이 되지 않도록 유지하는 라디에이터의 기능도 갖게 된다. In addition, since the
또한, 특히 전자 방출 부재(2)로서 도전성 기판(21)에 대략 수직으로 복수의 카본 나노튜브(22)가 심어 설치되어 이루어지는 전극(20)을 이용함으로써, 거의 모든 카본 나노튜브(22 …)의 길이 방향이 대략 평행하게 나열되어 있고, 거의 모든 카본 나노튜브의 길이 방향으로 전계를 가할 수 있게 된다. 따라서, 전계가 카본 나노튜브(22)의 선단부에 집중하고, 거기에 전자(e)가 국소적으로 집중하기 때문에, 고효율적으로 전자(e)를 방출할 수 있게 되고, 또한 에너지 변환 효율을 높일 수 있다. In particular, by using the
또한, 본 발명의 열발전 장치(100)에 이용되는 재료에는, 특수한 재료(입수가 곤란한 물질이나 제조 비용의 이러한 물질)는 필요로 하지 않고, 구조는 간단하기 때문에, 그 제조 비용은 저렴하고 보급성이 있다고 할 수 있다. In addition, the material used for the
이와 같이, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 엔진(50)에 부착 설치된 열발전 장치(100)를 구비하고 있기 때문에, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 열발전 장치 장착 자동차(200)가 주행하기 때문에 구동하는 엔진(50)이 발열하는 배열을 이용하여 열발전 장치(100)가 발전한 전력의 공급을 받을 수 있다. As described above, since the
즉, 열발전 장치 장착 자동차(200)가 주행할 때에 발열하는 엔진(50)의 배열은 안정적으로 열발전 장치(100)에 전도된다. 그리고, 그 열발전 장치(100)는 그 배열의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전한 전력을 열발전 장치 장착 자동차(200)에 안정적으로 공급할 수 있다. That is, the arrangement of the
그리고, 열발전 장치(100)가 발전한 전력을 이용하여 열발전 장치 장착 자동차(200)는 전기 분해 장치(60)가 물을 전기 분해함으로써 얻어지는 수소와 산소를 엔진(50)의 연료로서 사용할 수 있다. Then, using the electric power generated by the
따라서, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 엔진(50)이 발열하는 배열을 이용하여 발전한 전력을 열발전 장치 장착 자동차(200)에 안정적으로 공급하는 열발전 장치(100)를 구비하고 있다고 할 수 있다. Therefore, the thermoelectric device-mounted
특히, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 열발전 장치(100)가 발전한 전력을 이용하여, 전기 분해 장치(60)가 물을 전기 분해함으로써 얻어지는 수소와 산소를 엔진(50)의 연료로서 사용하는 것이 가능하기 때문에, 효율이 좋은 에너지 변환을 행할 수 있다. 즉, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 열발전 장치(100)에 의해 발전한 전기 에너지를, 엔진(50)을 구동하기 위한 구동 에너지의 적어도 일부로서, 발생시킨 수소와 산소를 이용할 수 있다.In particular, the
또, 열발전 장치 장착 자동차(200)는 엔진(50) 내부에 있어서, 수소의 연소에 의해 발생한 물을 정제하고, 전기 분해 장치(60)의 반응 용기(61)에 이송할 수 있으므로, 수소의 연소에 의해 발생한 물을 다시 전기 분해하고, 연료로서의 수소나 산소로서 재활용할 수 있다. 따라서, 물을 소위 연료로서 유효 활용할 수 있다. In addition, since the
[제2 실시 형태]Second Embodiment
다음에, 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차의 제2 실시 형태를, 도6 및 도7을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a second embodiment of a vehicle with a thermoelectric generator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment, and only another part is demonstrated.
도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 열발전 장치 장비 자동차(300)는 열발전 장치 장비 자동차(300)의 도시하지 않은 차륜 구동부에 동력을 출력하는 엔진(50)과, 엔진(50)의 외벽면에 부착 설치되는 열발전 장치(100)와, 열발전 장치(100)에 전계를 발생시키는 전계 발생 전원(500)과, 열발전 장치(100)가 발전한 전력을 저장하는 축전지(5)와, 축전지(5)에 저장한 전력을 이용하여 물의 전기 분해를 행하는 전기 분해 장치(60)와, 엔진(50)으로 연소시키는 연료인 수소가 저장되어 있는 수소 저장부(70)와, 수소를 연소시키기 위한 산소가 저장되어 있는 산소 저장부(80)와, 엔진 내에서 발생한 물을 정제하는 물기름 분리 장치(90) 등을 구비하고 있다. As shown in FIGS. 6 and 7, the thermoelectric generator-equipped
엔진(50)이 출력하는 동력은, 도시하지 않은 차륜 구동부와, 모터(55)에 전달된다. 그 모터(55)는, 도시하지 않은 발전기에 구비되어 있고, 모터(55)가 엔진(50)의 동력을 기초로 하여 회전함으로써 발전을 행하고, 발전한 전력을 축전지(5)나 전계 발생 전원(500)에 축전(충전)한다. Power output from the
열발전 장치(100)에 있어서의 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4)는, 각 각 후술하는 전계 발생 전원(500)에 접속되어 있다. The
전계 발생 전원(500)은 직류 전압 발생 장치이고, 플러스 단자(500a)와 마이너스 단자(500b)를 구비한다. 전자 가속 부재(4)에는 플러스 단자(500a)가 접속되고, 또한 전자 방출 부재(5)에는 마이너스 단자(500b)가 접속된다. 이에 의해, 전자 가속 부재(4)로부터 전자 방출 부재(2)를 향하는 전기력선(전계)이 생긴다. The electric field generating
이 전자 가속 부재(4)는 절연 부재(41)로 덮여져 전계 발생 전원(500)을 제외하는 각 부와 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4)와는 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 전자 방출 부재(2)와 전자 가속 부재(4) 사이에서 소비되는 전력량은 거의 영으로 되어 있다. 즉, 전계 발생 전원(500)이 전자(e)를 가속시키기 위해 전계를 발생시키고, 전자(e)에 쿨롱의 정전기력을 작용시킴으로써 소비되는 전력은 거의 영과 같다. The
축전지(5)는 열발전 장치 장비 자동차(300)의 도시하지 않은 전기 계통을 동작시키기 위한 전력을 저장하는 직류 전압 발생 장치이다. The
축전지(5)는, 예를 들어 납 축전지이며, 전지 용기와, 전지 용기 저류되는 전해액으로서의 희류산(H2SO4)과, 마이너스 전극으로서의 납(Pb) 막대와, 플러스 전극으로서의 산화연(PbO2) 막대 등에 의해 구성되어 있다. The
축전지(5)의 마이너스 전극은 전기 분해 장치(60)의 음극(62)에 접속되어 있고, 축전지(5)의 플러스 전극은 전기 분해 장치(60)의 양극(63)에 접속되어 있다. The negative electrode of the
축전지(5)가 전기 분해 장치(60)에 있어서 물의 전기 분해를 행하기 위해 전 력을 공급할 때, 축전지(5)의 마이너스 전극과, 축전지(5)의 플러스 전극은, 각각 식 (4)와, 식 (5)의 반응을 일으켜 방전을 행한다. When the
Pb + SO4 2 - → PbSO4 + 2e- … (4) Pb + SO 4 2 - → PbSO 4 + 2e - ... (4)
PbO2 + 4H+ + SO4 2 → 2e- → PbSO4 + 2H2O … (5)PbO 2 + 4H + + SO 4 2 → 2e -
그리고, 축전지(5)가 방전하는 전력에 의해, 제1 실시 형태와 같이 전기 분해 장치(60)는 물의 전기 분해를 행하여 수소와 산소를 발생한다.The
또, 축전지(5)의 축전량(충전량)을 넘는 경우에는 열발전 장치(100)로부터 직접 전기 분해 장치(60)에 전력의 공급을 행해도 좋다. In addition, when the electrical storage amount (charge amount) of the
또한, 열발전 장치(100)에 있어서의 전자 수집 부재(3)는 축전지(5)의 마이너스 전극에 접속되어 있고, 전자 방출 부재(2)는 축전지(5)의 플러스 전극에 접속되어 있고, 열발전 장치(100)가 발전한 전력을 축전지(5)에 축전(충전)할 수 있게 되어 있다. In addition, the
또, 축전지(5)에 충전할 때에는 축전지(5)의 마이너스 전극과 플러스 전극에 있어서, 상술의 방전시와는 반대의 반응을 일으킴으로써, 축전지(5)에 충전이 행해진다. When the
이와 같이, 열발전 장치 장착 자동차(300)는 엔진(50)에 부착 설치된 열발전 장치(100)를 구비하고 있기 때문에, 열발전 장치 장착 자동차(300)는 열발전 장치 장착 자동차(300)가 주행하기 때문에 구동하는 엔진(50)이 발열하는 배열을 이용하 여 열발전 장치(100)가 발전한 전력을 축전지(5)에 축전(충전)할 수 있다.As described above, since the
즉, 열발전 장치 장착 자동차(300)를 주행할 때에 발열하는 엔진(50)의 배열은 안정적으로 열발전 장치(100)에 전도된다. 그리고, 그 열발전 장치(100)는 그 배열의 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전한 전력을 열발전 장치 장착 자동차(300)에 안정적으로 공급할 수 있다. That is, the arrangement of the
그리고, 열발전 장치(100)가 발전하고, 축전지(5)에 충전한 전력을 이용하여 열발전 장치 장비 자동차(300)의 도시하지 않은 전기 계통을 동작시킬 수 있다. 즉, 열발전 장치 장착 자동차(300)는 열발전 장치(100)에 의해 발전한 전기 에너지를 열발전 장치 장비 자동차(300)의 전기 계통을 동작시키기 위한 전기 에너지 중 적어도 일부로서 이용할 수 있다. Then, the
특히, 열발전 장치 장착 자동차(300)는 축전지(5)에 충전한 전력을 이용하여 전기 분해 장치(60)를 동작시켜, 전기 분해 장치(60)가 물을 전기 분해함으로써 수소와 산소를 엔진(50)의 연료로서 사용할 수 있다. In particular, the
다음에, 본 발명에 관한 열발전 장치 장착 자동차에 구비되는 열발전 장치(100)와 전기 분해 장치(60)의 변형예를, 도8 내지 도27을 기초로 하여 설명하다. Next, modification examples of the
또, 이하의 변형예에 있어서는 열발전 장치와 전기 분해 장치에 대해, 열발전 장치와 전기 분해 장치를 조합시킨 수소 발생 장치로서 설명한다. In addition, in the following modification, a thermoelectric generator and an electrolysis apparatus are demonstrated as a hydrogen generator which combined the thermoelectric generator and the electrolysis apparatus.
[제1 변형예][First Modification]
도8에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000)는 열발전 장치(1100)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 8, the
열발전 장치(1100)는 열발전 용기(1018)와, 열발전 용기(1018) 내에 배치되고, 가열되어 온도 상승하면 내부의 전자(e)를 방출하는 전자 방출 부재로서의 전자 방출 전극(1005)과, 이 전자 방출 전극(1005)으로부터 방출된 전자(e)를 수집하는 전자 수집 부재로서의 전자 수집 전극(1004)을 구비하고 있다. 전자 방출 전극(1005)과 전자 수집 전극(1004)과는 대향하는 면이 접합하여 구비되어 있다. The
또한, 전자 수집 전극(1004)의 전자 방출 전극(1005)측과 반대의 면에 이격하여 전자 가속 부재로서의 정전계 인가 정전극(1002)이 배치되고, 전자 방출 전극(1005)의 전자 수집 전극(1004)측과 반대의 면에 이격하여 정전계 인가 부전극(1003)이 배치되어 있다. 정전계 인가 정전극(1002)과 정전계 인가 부전극(1003)은 전계 발생 전원으로서의 정전계 발생 전원(1001)에 접속되어 있다. 정전계 인가 정전극(1002)은 정전계 발생 전원(1001)의 플러스 단자에, 정전계 인가 부전극(1003)은 정전계 발생 전원(1001)의 마이너스 단자에 각각 접속되어 있다. Further, the electrostatic field applying
그리고, 열발전 용기(1018) 내에는 절연 부재(1017)가 충전되어 있다. The insulating
열발전 용기(1018)는 내부 공간을 갖는 외부 프레임 부재(1018a)와, 이 외부 프레임 부재(1018a)의 일면에 마련되는 열전도성 부재(1018b)를 갖고 있다. 외부 프레임 부재(1018a)는 단열성 및 절연성 재료에 의해 구성되고, 열전도성 부재(1018b)는 열전도율이 높은 물질 등에 의해 구성되어 있다. The
열발전 장치(1100)는, 이 열전도성 부재(1018b)를 열원이 되는 엔진(50)의 외벽면에 접촉시켜 부착 설치되어 있다. The
전자 방출 전극(1005)은 전계 중에 있어서 전자(e)를 방출하는 것이다. 전 자 방출 전극(1005)으로서는, 도4의 (a)에 도시된 바와 같은 도전성 기판(21)에 복수의 카본 나노튜브(22 …)가 대략 수직으로 심어 설치된 전극(20) 등을 이용할 수 있다. The
전자 수집 전극(1004)은 열발전 용기(1018) 내에서 전자 방출 전극(1005)이 방출된 전자(e)를 흡수하여 수집하는 부재이다. 전자 수집 전극(1004)은 도전성 물질에 의해 구성되어 있고, 예를 들어 금, 은, 니켈 등의 전기 저항이 낮은 금속이 바람직하다. 또한, 전자 수집 전극(1004)은 도전성 유기 화합물로 구성해도 좋다. 도전성의 유기 화합물에 의해 구성함으로써, 예를 들어 금속 등에 비해 박막화, 경량화, 가공성, 고융점화 등을 도모할 수 있다. The
전기 분해 장치(1200)는, 예를 들어 물 등의 수소 이온 함유 용액(1006)을 저류하는 전기 분해 용기(1007)와, 전기 분해 용기(1007) 내에 배치되는 양극인 음이온 수집 전극(1009)과, 전기 분해 용기(1007) 내에 배치되는 음극인 양이온 수집 전극(1012)과, 음이온 수집 전극(1009)에서 발생한 산소 등의 기체를 수집하는 기체 수집기(1008)와, 양이온 수집 전극(1012)에서 발생한 수소 가스를 수집하는 수소 가스 수집기(1015)와, 일단부에 음이온 수집 단자(1011)가 마련되고, 타단부가 음이온 수집 전극(1009)에 접속하는 음이온 수집 도선(1010)과, 일단부에 양이온 수집 단자(1014)가 마련되고, 타단부가 양이온 수집 전극(1012)에 접속하는 양이온 수집 도선(1013) 등에 의해 구성되어 있다. The
음이온 수집 전극(1009)과 양이온 수집 전극(1012)으로서는, 예를 들어 탄소 막대를 이용할 수 있다. As the
그리고, 열발전 장치(1100)의 전자 수집 전극(1004)과, 전기 분해 장치(1200)의 양이온 수집 단자(1014)가 전하 중화 도선(1016a)을 통해 접속되어 있다. 또한, 열발전 장치(1100)의 전자 방출 전극(1005)과, 전기 분해 장치(1200)의 음이온 수집 단자(1011)가 전하 중화 도선(1016b)을 통해 접속되어 있다. The
이러한 수소 발생 장치(1000)에 있어서, 열발전 장치(1100)에 있어서의 정전계 발생 전원(1001)을 이용하여 정전계 인가 정전극(1002)과 정전계 인가 부전극(1003) 사이에 전압을 가함으로써 발생하는 정전계에 의한 정전 유도 현상에 의해, 전자 방출 전극(1005)의 표면[정전계 인가 정전극(1002)측]에 전자(e)가 이동한다. In the
그리고, 엔진(50)이 발열한 열에너지가 열전도성 부재(1018b)를 통해 전자 방출 전극(1005)에 전도되면, 전자 방출 전극(1005)에 존재하는 전자(e)가 열에너지를 얻음으로써 전계 드리프트를 일으키고, 전자(e)는 전자 수집 전극(1004)으로 이동한다. 즉, 전자 방출 전극(1005)은 전자(e)를 방출한다. 그리고, 전자 수집 전극(1004)은 방출된 전자(e)를 수집하고, 수집한 전자(e)에 의해 음전하에 대전한다. 한편, 전자 방출 전극(1005)은 정전하에 대전한다. Then, when the heat energy generated by the
여기서, 전자 수집 전극(1004)과 양이온 수집 전극(1012)은 전하 중화 도선(1016a)을 통해 접속되어 있기 때문에, 전자 수집 전극(1004)으로부터 전자(e)가 전하 중화 도선(1016a)을 통해 양이온 수집 전극(1012)에 공급된다. 그리고, 양이온 수집 전극(1012)의 표면에 있어서, 수소 이온 함유 용액 중의 수소 이온(H+)과 전자(e)가 반응하여 수소 가스가 발생한다. 발생한 수소 가스는 수소 가스 수집기(1015)에 의해 수집되어 소정의 저장부에 이송된다. Here, since the
또한, 수소 이온 함유 용액 중의 음이온(예를 들어, 산소 이온 O2 -)이 전자(e)를 음이온 수집 전극(1009)에 공급하도록 반응하고, 음이온 수집 전극(1009)의 표면에 있어서, 그 음이온을 기초로 하는 기체(예를 들어, 산소 가스)가 발생한다. 발생한 기체는 기체 수집기(1008)에 의해 수집되어 소정의 저장부에 이송된다. 그리고, 전자 방출 전극(1005)과 음이온 수집 전극(1009)은 전하 중화 도선(1016b)을 통해 접속되어 있기 때문에, 음이온 수집 전극(1009)에 공급된 전자(e)는 전하 중화 도선(1016b)을 통해 전자 방출 전극(1005)에 공급된다. Further, the hydrogen ion containing solution is an anion (e.g., oxygen ions O 2 -) in the surface of the electron (e) the negative ion collecting electrode
이와 같이, 열발전 장치(1100)와 전기 분해 장치(1200)를, 전하 중화 도선(1016a, 1016b)을 통해 전기적으로 접속함으로써, 전자 수집 전극(1004)이 수집한 전자(e)를 양이온 수집 전극(1012)에 공급하고, 또한 음이온 수집 전극(1009)에 공급된 전자(e)를 전자 방출 전극(1005)에 공급할 수 있다. 즉, 열발전 장치(1100)와 전기 분해 장치(1200)를 전기적으로 중화할 수 있다. In this way, the
그리고, 발전 장치(1100)와 전기 분해 장치(1200)를 전기적으로 중화하는 과정에서, 전기 분해 장치(1200)의 양이온 수집 전극(1012)에 있어서, 수소 가스를 발생할 수 있다. 즉, 수소 발생 장치(1000)는 수소 가스를 발생시킬 수 있다. In the process of electrically neutralizing the
이와 같이, 수소 발생 장치(1000)는 엔진(50)의 발열을 기초로 하여, 열발전 장치(1100)가 발전[전자(e)의 발생 및 공급]을 행하고, 열발전 장치(1100)가 발전한 전력에 의해, 전기 분해 장치(1200)가 수소 가스를 발생시킬 수 있다. As described above, in the
즉, 수소 발생 장치(1000)는 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. That is, since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다. Therefore, even if the
또, 전자 방출 전극(1005)으로서, 전자가 과잉으로 되는 N형 반도체로 이루어지는 전극을 배치하고, 전자 수집 전극(1004)으로서, 전자가 부족한 P형 반도체로 이루어지는 전극을 배치해도 좋다. 또, 이들 반도체는 실리콘에 의해 구성되는 것과는 한정되지 않고, 카본 나노튜브에 의해 구성되는 것이라도 좋다. As the
[제2 변형예]Second Modification
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제2 변형예를, 도9를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a second modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as a 1st modified example, and only another part is demonstrated.
도9에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000a)는 열발전 장치(1100a)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 9, the
열발전 장치(1100a)에 있어서, 전자 수집 전극(1004)과 전자 방출 전극(1005) 사이에는 절연 부재(1017a)가 구비되어 있다. In the
절연 부재(1017a)는 전자 방출 전극(1005)으로부터 전자 수집 전극(1004)에 도달한 전자가, 다시 전자 방출 전극(1005)으로 복귀되어 버리는 내부 방전(내부 단락)을 방지한다. The insulating
또, 절연 부재(1017a)는 매우 얇은 절연재이기 때문에, 전자 방출 전극(1005)으로부터 전자 수집 전극(1004)을 향하는 전자는 터널 효과에 의해 통과하도 록 되어 있다. In addition, since the insulating
이러한 수소 발생 장치(1000a)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)으로부터 방출된 전자(e)는 절연 부재(1017a)를 통과하여 전자 수집 전극(1004)에 도달하는 것이 가능하기 때문에, 수소 발생 장치(1000a)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있다. 그리고, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. In such a
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000a)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제3 변형예][Third Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제3 변형예를, 도10을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a third modified example of the hydrogen generator including the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd modification, and only another part is demonstrated.
도10에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000b)는 열발전 장치(1100b)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 10, the
열발전 장치(1100b)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)은 정전하 인가 부전극(1003)과 전기적으로 접합하고 있다. 그로 인해, 정전계 발생 전원(1001)이 정전계 인가 정전극(1002)과 정전계 인가 부전극(1003) 사이에 만드는 전계가 강해지기 때문에, 전자의 방출이 일어나기 쉽다. In the
이러한 수소 발생 장치(1000b)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진 (50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000b)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제4 변형예]Fourth Modification
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제4 변형예를, 도11을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a fourth modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd modification, and only another part is demonstrated.
도11에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000c)는 열발전 장치(1100c)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 11, the
열발전 장치(1100c)에 있어서, 전자 수집 전극(1004)은 정전하 인가 정전극(1002)과 전기적으로 접합하고 있다. 그로 인해, 정전계 발생 전원(1001)이 정전계 인가 정전극(1002)과 정전계 인가 부전극(1003) 사이에 만드는 전계가 강해지기 때문에, 전자의 방출이 일어나기 쉽다. In the
이러한 수소 발생 장치(1000c)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000c)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제5 변형예][Fifth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제5 변형예를, 도12를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a fifth modified example of the hydrogen generator including the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd modification, and only another part is demonstrated.
도12에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000d)는 열발전 장치(1100d)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 12, the
열발전 장치(1000d)에 있어서, 정전하 인가 정전극(1002)은 광 투과성을 갖는 재료(예를 들어, 광 투과성을 갖는 도전성 수지)에 의해 구성되어 있다. 또한, 절연 부재(1017)도 광 투과성을 갖는 절연 재료로 구성되어 있다. In the
이러한 구성의 수소 발생 장치(1000d)이면, 태양광 등의 빛 에너지를 기초로 하는 열에너지를 전자 방출 전극(1005)에 전달하기 쉽다. In the
이러한 수소 발생 장치(1000d)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000d)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제6 변형예][Sixth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제6 변형예를, 도13을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a sixth modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd modification, and only another part is demonstrated.
도13에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000e)는 열발전 장치(1100e)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 13, the
열발전 장치(1100e)에 있어서, 전자 수집 전극(1004)은 주전자 수집 전극(1004a)과 부전자 수집 전극(1004b)으로 이루어진다. In the
이러한 구성의 수소 발생 장치(1000e)이면, 주전자 수집 전극(1004a)에 있어서 수집하여 끊어지지 않은 전자(e)를 부전자 수집 전극(1004b)에 의해 수집할 수 있으므로, 효율적으로 전자(e)의 수집을 행할 수 있다. In the
또, 주전자 수집 전극(1004a)은, 예를 들어 P형 반도체를 부전자 수집 전극(1004b)은, 예를 들어 도전성의 물질(금속)을 이용할 수 있다. In addition, the
이러한 수소 발생 장치(1000c)도 수소 발생 장치(1000)와 마찬가지로, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000e)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제7 변형예][Seventh Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제7 변형예를, 도14를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a seventh modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd modification, and only another part is demonstrated.
도14에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000f)는 열발전 장치(1100f)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 14, the
열발전 장치(1100f)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)은 정전계 인가 부전극(1003)과 전기적으로 접합하고 있다. 또, 전자 방출 전극(1005)의 전자 수집 전극 (1004)측에는 선단부(1020a)에 카본 나노튜브를 수용하는 대략 원뿔 형상의 캐소드(1020)가 배치되어 있다. In the
캐소드(1020), 예를 들어 실리콘에 불순물을 토핑하여 도전성으로 한 물질에 의해 구성되어 있다. 또한, 선단부(1020a)는 도전성 물질에 카본 나노튜브가 매립된 것이고, 캐소드(1020)에 전기적으로 결합하고 있다. The
또한, 전자 수집 전극(1004)과 캐소드(1020) 사이에는 보조 정전계 인가 정전극(1021)이 배치되어 있고, 보조 정전계 인가 정전극(1021)은 보조 정전계 발생 전원(1001a)의 플러스 단자에 접속되어 있다. 보조 정전계 발생 전원(1001a)의 마이너스 단자는 정전계 인가 부전극(1003)에 접속되어 있다. Further, an auxiliary electrostatic field applying
또, 보조 정전계 인가 정전극(1021)에는 캐소드(1020)의 선단부(1020a)에 대응하는 위치에 개구부(1021a)가 형성되어 있다. In addition, an
이러한 구성의 수소 발생 장치(1000f)이면, 전자 방출 전극(1005)이 방출하는 전자(e) 외에 캐소드(1020)의 선단부(1020a)의 카본 나노튜브가 방출되는 전자(e)가, 그 선단부(1020a)로부터 집중적으로 전자 수집 전극(1004)을 향해 방출되기 때문에, 효율적으로 전자(e)의 방출을 행할 수 있다. In the
또한, 보조 정전계 인가 정전극(1021)에 의한 정전 유도 현상에 의해, 낮은 정전계 인가 전압이라도 전자(e)가 방출되기 쉽게 되어 있다. Further, due to the electrostatic induction phenomenon caused by the auxiliary electrostatic field applying
또, 보조 정전계 인가 정전극(1021)은 절연 부재(1017a)에서 덮여져 있기 때문에, 보조 정전계 인가 정전극(1021)에 도달하는 전자는 거의 없다. In addition, since the auxiliary electrostatic field applying
이러한 수소 발생 장치(1000f)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000f)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
또, 수소 발생 장치(1000f)인 경우, 캐소드(1020)의 선단부(1020a)에 카본 나노튜브가 수용되어 있기 때문에, 전자 방출 전극(1005)은 카본 나노튜브가 심어 설치된 전극이 아니라, 도전성 물질에 의해 구성되는 전극이어도 좋다. In the case of the
[제8 변형예][Eighth modified example]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제8 변형예를, 도15를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1,제2, 제7 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, an eighth modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd, and 7th modification, and only another part is demonstrated.
도15에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000g)는 열발전 장치(1100g), 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 15, the
도15에 도시된 바와 같이, 열발전 장치(1100g)는 전자 수집 전극(1004)과 캐소드(1020) 사이에, 전자 방출 공간인 내부 공간(1022)을 형성한 것이다. 또, 내부 공간(1022)은 진공 상태로 유지되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 캐소드(1020)의 선단부(1020a)로부터 방출된 전자(e)는 내부 공간(1022)을 비상하여 전자 수집 전극(1004)에 도달한다. As shown in Fig. 15, the
이러한 수소 발생 장치(1000g)도 수소 발생 장치(1000, 1000f)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000g)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제9 변형예]Ninth Modification
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제9 변형예를, 도16을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2, 제7, 제8 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a ninth modification of the hydrogen generating device comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd, 7th, and 8th modified examples, and only another part is demonstrated.
도16에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000h)는 열발전 장치(1100h), 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 16, the
도16에 도시된 바와 같이, 열발전 장치(1100h) 및 전자 수집 전극(1004)과 캐소드(1020) 사이에 내부 공간(1022)을 형성한 것이다. 그리고, 그 내부 공간(1022)의 내벽면에 있어서, 전자 방출 전극(1005)의 근방에까지 전자 수집 전극(1004)을 연장한 것이다. 따라서, 내부 공간(1022)을 비상힐 때에 산란한 전자(e)를 전자 수집 전극(1004)은 효율적으로 수집할 수 있다. As shown in FIG. 16, an
또, 전자 수집 전극(1004)의 연장부는 충분히 얇게 형성되어 있기 때문에, 보조 정전계 인가 정전극(1021)을 기초로 하여 발생하는 전계는 캐소드(1020)의 선단부(1020a)의 카본 나노튜브에 도달하고, 선단부(1020a)로부터 전자는 양호하게 방출된다. In addition, since the extension portion of the
이러한 수소 발생 장치(1000h)도 수소 발생 장치(1000, 1000f, 1000g)와 같이 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000h)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제10 변형예][Tenth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제10 변형예를, 도17을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a tenth modified example of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as a 1st modified example, and only another part is demonstrated.
도17에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000i)는 열발전 장치(1100i)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 17, the hydrogen generator 1000i includes a
열발전 장치(1100i)에 있어서, 전자 수집 전극(1004)과 전자 방출 전극(1005) 사이에는 내부 공간(1022)이 형성되어 있다. 또, 내부 공간(1022)은 진공 상태로 유지되어 있는 것이 바람직하다. In the
특히, 금속 등으로 구성되는 열전도성 부재(1018b)를 통해 전도되는 열이, 열전도성 부재(1018b)의 가까이 배치된 전자 방출 전극(1005)에 전도되기 때문에, 전자가 양호하게 방출된다. In particular, since the heat conducted through the thermally
이러한 수소 발생 장치(1000i)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)으로부터 방출된 전자(e)는 내부 공간(1022)을 비상하여 전자 수집 전극(1004)에 도달하는 것이 가능하기 때문에, 수소 발생 장치(1000i)도 수소 발생 장치(1000)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있다. 그리고, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. In such a hydrogen generator 1000i, since the electron e emitted from the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000i)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the hydrogen generator 1000i of such a structure is provided in the motor vehicle equipped with a thermoelectric generator, it is possible to generate heat and generate and supply hydrogen.
특히, 정전계 발생 전원(1001)에 접속되는 정전계 인가 정전극(1002)과 정전계 인가 부전극(1003)은 전자 수집 전극(1004)이나 전자 방출 전극(1005) 등으로 이루어지는 회로와 완전하게 분리되어 있고, 정전계 발생 전원(1001)으로부터 흐르는 전류는 그 회로측에는 흐르지 않기 때문에, 정전계 발생 전원(1001)의 소비 전력은 거의 영이 되어 이상적인 발전이 가능해진다. In particular, the electrostatic field applying
[제11 변형예][Eleventh Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제(11) 변형예를, 도18을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제10 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, the 11th modified example of the hydrogen generation apparatus which consists of a thermoelectric generator and an electrolysis apparatus is demonstrated based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 10th modification, and only another part is demonstrated.
도18에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000j)는 열발전 장치(1100j)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 18, the
열발전 장치(1100j)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)은 정전계 인가 부전극(1003)과 열적으로 접합하고 있다. In the
그리고, 열원으로부터의 열은 열전도성 부재(1018b)를 통해 정전계 인가 부전극(1003)에 전도되고, 또한 전자 방출 전극(1005)에 전도된다. 이와 같이, 전자 방출 전극(1005)은 열전도성 부재(1018b)와 열적으로 결합하고 있기 때문에, 전자 방출 전극(1005)으로부터의 전자의 방출 효율은 향상된다. Then, heat from the heat source is conducted to the electrostatic field applying sub-electrode 1003 through the heat
이러한 수소 발생 장치(1000j)도 수소 발생 장치(1000, 1000i)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000j)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제12 변형예][Twelfth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제12의 변형예를, 도19를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제10의 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a twelfth modification of the hydrogen generating device comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 10th modification, and only another part is demonstrated.
도19에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000k)는 열발전 장치(1100k)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 19, the
열발전 장치(1100k)에 있어서, 정전계 인가 부전극(1003)은 전기 분해 장치(1200)의 음이온 수집 단자(1011)와 전하 중화 도선(1016b)을 통해 접속되어 있다. 즉, 정전계 인가 부전극(1003)은 음이온 수집 전극(1009)과 접속되어 있다. 그리고, 정전계 인가 부전극(1003)과 전자 방출 전극(1005)과는 열적으로 접합하고 있다. In the
그리고, 열원으로부터의 열은 열전도성 부재(1018b)를 통해 정전계 인가 부전극(1003)에 전도되고, 또한 전자 방출 전극(1005)에 전도된다. 이와 같이, 전자 방출 전극(1005)은 열전도성 부재(1018b)와 열적으로 결합하고 있기 때문에, 전자 방출 전극(1005)으로부터의 전자의 방출 효율은 향상된다. Then, heat from the heat source is conducted to the electrostatic field applying sub-electrode 1003 through the heat
또, 전자 방출 전극(1005)이 카본 나노튜브인 경우에는, 직접적으로 전기적 결합을 행하고 있지 않기 때문에, 정전계 인가 부전극(1003)으로부터 발전 출력을 취출하도록 한다. In the case where the
또한, 열발전 장치(1100k)에 있어서, 전자 수집 전극(1004)과 전자 방출 전극(1005) 사이에는 내부 공간(1022)이 형성되어 있다. 또, 내부 공간(1022)은 진공 상태로 유지되어 있는 것이 바람직하다. In the
이러한 수소 발생 장치(1000k)에 있어서, 전자 방출 전극(1005)으로부터 방출된 전자(e)는 내부 공간(1022)을 비상하여 전자 수집 전극(1004)에 도달할 수 있으므로, 수소 발생 장치(1000k)도 수소 발생 장치(1000, 1000i)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있다. 그리고, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다.In the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000k)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제13 변형예][Thirteenth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제13 변형예를, 도20을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a thirteenth modification of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as a 1st modified example, and only another part is demonstrated.
도20에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(10001)는 열발전 장치(11001)와 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 20, the hydrogen generator 10001 includes a thermoelectric generator 11001 and an
도20에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(10001)는 도8에 도시되는 수소 발생 장치(1000)에 있어서의 전하 중화 도선(101)에 실리콘을 주재료로 한 태양 전지 (1080)가 배치된 것이다. As shown in FIG. 20, in the hydrogen generating apparatus 10001, a
태양 전지(1080)의 플러스 단자는 열발전 장치(11001)의 전자 수집 전극(1004)에, 태양 전지(1080)의 마이너스 단자는 전기 분해 장치(1200)의 양이온 수집 전극(1012)에 각각 접속되어 있다. 그리고, 태양 전지(1080)는 열발전 장치 장착 자동차의 본네트 등, 태양광이 조사되기 쉬운 위치에 배치되어 있다. 이 태양 전지(1080)에 있어서 발생되는 전력은 열발전 장치(11001)에 있어서 발전된 전력과 함께, 전기 분해 장치(1200)에 공급된다. The positive terminal of the
이 방식을 채용하면, 낮은 전압의 실리콘제 태양 전지(1080)를 이용해도, 고전압의 출력이 얻어진다. 즉, 실리콘제 태양 전지(1080)로부터 취출하는 것이 가능한 전류라도 고전압화에 의해 전력으로서 큰 출력을 취출할 수 있다. By adopting this method, even when the
또, 전자 방출 전극(1005)에는 음전하의 캐리어를 대부분 포함하는 반도체이거나 N형 특성의 카본 나노튜브를 이용하는 것도 가능하고, 전자 수집 전극(1004)에는 도전성 부재를 이용할 수도 있고, 그에 의해 발전 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the
이러한 수소 발생 장치(10001)에 있어서, 열발전 장치(11001)에 있어서 발전된 전력과 함께, 태양 전지(1080)에 있어서 발생된 전력은 전기 분해 장치(1200)에 공급된다. 그리고, 수소 발생 장치(10001)도 수소 발생 장치(1000)와 마찬가지로, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. In such a hydrogen generating device 10001, the electric power generated in the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(10001)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the hydrogen generating apparatus 10001 of such a structure is provided in the motor vehicle equipped with a thermoelectric generator, it is possible to generate heat and generate and supply hydrogen.
[제14 변형예][Modification 14]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제14 변형예를 도21을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제2, 제13 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a fourteenth modification of the hydrogen generating device comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 2nd, 13th modification, and only another part is demonstrated.
도21에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000m)는 열발전 장치(1100m)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 21, the
도21에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000m)는 도9에 도시되는 수소 발생 장치(1000a)에 있어서의 전하 중화 도선(1016a)에 실리콘을 주성분으로 하는 태양 전지(1080)가 배치된 것이다. As shown in FIG. 21, in the
태양 전지(1080)의 플러스 단자는 열발전 장치(1100m)의 전자 수집 전극(1004)에 태양 전지(1080)의 마이너스 단자는 전기 분해 장치(1200)의 양이온 수집 전극(1012)에 각각 접속되어 있다. 그리고, 태양 전지(1080)는 열발전 장치 장착 자동차의 본네트 등, 태양광이 조사되기 쉬운 위치에 배치되어 있다. 이 태양 전지(1080)에 있어서 발생되는 전력은 열발전 장치(1100m)에서 발전된 전력과 함께, 전기 분해 장치(1200)에 공급된다. The positive terminal of the
도21에 도시되는 수소 발생 장치(1000m)에 있어서는, 전자 수집 전극(1004)과 전자 방출 전극(1005) 사이에 얇은 절연 부재(1017a)가 배치되어 있다. In the
절연 부재(1017a)의 두께는 수나노미터로부터 수백 나노미터이며, 전계의 작용에 의해 전자 방출 전극(1005)으로부터 전자가 터널 현상으로 전자 수집 전극(1004)을 향할 수 있다. The thickness of the insulating
또, 이와 같이 절연 부재(1017a)를 배치함으로써, 전자 수집 전극으로서 P형 반도체를 이용하고, 전자 방출 전극으로서 N형 반도체를 이용하는 것이 가능해진다. Moreover, by arrange | positioning the insulating
이러한 수소 발생 장치(1000m)에 있어서, 열발전 장치(1100m)에 있어서 발전된 전력과 함께, 태양 전지(1080)에 있어서 발생된 전력은 전기 분해 장치(1200)에 공급된다. 그리고, 수소 발생 장치(1000m)도 수소 발생 장치(1000, 10001)와 같이, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. In such a
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000m)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제15 변형예]15th Modification
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제15 변형예를, 도22 내지 도25를 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제12 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a fifteenth modification of the hydrogen generator comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIGS. 22 to 25. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 12th modified example, and only another part is demonstrated.
도22에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000n)는 열발전 장치(1100n)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 22, the
도22에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000n)는 도19에 도시되는 수소 발생 장치(1000k)에 있어서의 직류 전원인 정전계 발생 전원(1001)을 교류 전원(1001b)으로 한 것이다. As shown in Fig. 22, the
교류 전원(1001b)은, 도23에 도시된 바와 같이 전압(V)이 주기적으로 플러스 또는 마이너스로 변화하는 전원이다. 도23의 상단에 도시한 바와 같이, 교류 전원(1001b)의 전압(V)이 플러스인 기간을 플러스의 반사이클(positive half-cycle)이라 하고, 마이너스인 기간을 마이너스의 반사이클(negative half-cycle)이라 한다. The
이러한 교류 전원(1001b)을 기초로 하는 전계의 작용에 의해, 전자 방출 부재(1005)로부터 방출되는 전자가 이동함으로써 발생하는 전류(I)의 전류치를 도23의 하단에 도시한다. The current value of the current I generated by the movement of the electrons emitted from the
도23의 하단에 도시된 바와 같이, 전류(I)는 교류 전원(1001b)의 전압(V)이 플러스의 반사이클의 기간에만 흐르고, 마이너스의 반사이클의 기간에는 흐르지 않는다. 플러스의 반사이클의 기간에만 전류가 흐르고, 마이너스의 반사이클에는 전류가 흐르지 않는 현상은 2극 진공관의 다이오드 특성과 마찬가지의 현상이다. As shown in the lower part of Fig. 23, the current I flows only in the period of the positive half cycle of the voltage V of the
플러스의 반사이클의 기간에 있어서 발생하는 열발전 현상에 대해, 도24를 기초로 하여 설명하고, 마이너스의 반사이클의 기간에 있어서 발생하는 열발전 현상에 대해, 도25를 기초로 하여 설명한다. The thermal power generation phenomenon occurring in the positive half cycle period will be described with reference to FIG. 24, and the thermal power generation phenomenon occurring in the negative half cycle period will be described based on FIG.
도24에 도시되는 열발전 장치(1100n)[수소 발생 장치(1000n)]에 있어서의, 교류 전원(1001b)의 플러스의 반사이클 기간에 있어서는, 전자 가속 부재의 정전계 인가 정전극(1002)에 플러스의 전압이 인가되기 때문에, 전자 방출 부재의 전자 방출 전극(1005)으로부터 전자가 방출되어 전자 수집 전극(1004)에 전자가 흡수되게 됨으로써 전류가 흐른다. 그리고, 전기 분해 장치(1200)에 있어서, 물이 전기 분해되게 됨으로써 수소가 발생한다. 그러나, 방출된 전자의 일부가 절연 부재(1017)에 충돌하고, 거기에 트랩되어 부착되는 경우도 있다. 이 부착되어 버린 전 자는 전자의 전계 방출을 방해하는 작용을 갖는다. In the positive half-cycle period of the
이어서, 도25에 도시되는 열발전 장치(1100n)[수소 발생 장치(1000n)]에 있어서의, 교류 전원(1001b)의 마이너스의 반사이클에 있어서는 전자 가속 부재의 정전계 인가 정전극(1002)에 마이너스의 전압이 인가되기 때문에, 절연 부재(1017)에 부착되어 있는 전자에는 마이너스의 전계에 의한 반발력이 작용한다. 그 마이너스의 전계에 의한 반발력에 의해 부착되어 있었던 전자는 쫓아 보내어짐으로써, 그 전자는 이동하게 되어 절연 부재(1017)로부터 일소된다. 그리고, 다음 플러스의 반사이클에는 부착된 전자에 의한 전계 방출로의 방해가 없어지고, 전계에 의한 전자 방출이 양호하게 행해지게 되어 열에너지가 수소 발생을 위한 에너지원으로서 효율적으로 이용된다. Subsequently, in the negative half cycle of the
또, 교류 전원(1001b)의 주파수가 낮은 경우에는, 마이너스의 반사이클의 기간은 길어지고, 전자 방출이 정지하는 기간이 길어지기 때문에, 에너지 변환 효율은 저하한다. 그로 인해, 에너지 변환 효율을 향상시키기 위해서는, 교류 전원(1001b)의 주파수를 높게 설정할 필요가 있다. 단, 교류 전원(1001b)의 주파수가 너무 높으면 방출된 전자가 전자 수집 전극(1004)에 도달하기 전에 마이너스 전계에 의해 반발되어 전자 방출 전극(1005)으로 휘어져 버리므로, 적절하게 높은 주파수로서 수키로ㆍ헬츠 정도의 주파수가 바람직하다. 이러한 주파수치이면, 효율적으로 수소를 발생시킬 수 있게 된다. In addition, when the frequency of the
이러한 수소 발생 장치(1000n)도 수소 발생 장치(1000)와 마찬가지로, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000n)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
[제16 변형예][Thirteenth Modification]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제16 변형예를, 도26을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제12의 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a sixteenth modification of the hydrogen generation device comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 12th modified example, and only another part is demonstrated.
도26에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(10000)는 열발전 장치(11000)와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 26, the
도22에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(10000)는 도19에 도시되는 수소 발생 장치(1000k)에 있어서의 전자 수집 전극(1004)의 전자 방출 전극(1005)측의 면에 형광재(1090)가 배치된 것이다. As shown in FIG. 22, the
이 형광재(1090)는 전자가 충돌하였을 때에 발광하는(예를 들어, 여기광의 발광) 성질을 갖는 부재이다. This
또한, 열발전 장치(11000)[수소 발생 장치(10000)]에 있어서의, 정전하 인가 정전극(1002)과 전자 수집 전극(1004)은 광 투과성을 갖는 재료(예를 들어, 광 투과성을 갖는 도전성 수지)에 의해 구성되어 있다. 또한, 절연 부재(1017)도 광 투과성을 갖는 절연 재료(예를 들어, 이산화 실리콘)로 구성되어 있다. In addition, in the thermoelectric generator 11000 (the hydrogen generator 10000), the electrostatic charge applying
열발전 장치(11000)[수소 발생 장치(10000)]에 있어서, 전자 방출 전극(1005)으로부터 방출된 전자는 정전계 인가 정전극(1002)에 가해진 전압에 의해 발 생하는 전계에 의해 가속되어 전자 수집 전극(1004)을 향한다. 그 전자 수집 전극(1004)의 전방면에는 형광재(1090)가 배치되어 있고, 내부 공간(1022)의 진공 중을 비상하여 온 전자는 형광재(1090)에 충돌한다. 형광재(1090)에 전자가 충돌한 것을 기초로 하는 에너지에 의해, 형광재(1090)는 빛을 발한다. 형광재(1090)가 발광한 빛은 광 투과성을 갖는 전자 수집 전극(1004)과 정전하 인가 정전극(1002)과 절연 부재(1017)를 투과하여 외부에 출력된다. In the thermoelectric generator 11000 (hydrogen generator 10000), electrons emitted from the
이 발광에 기여한 전자는 형광재(1090)를 통해 전자 수집 전극(1004)에 흡수되어 전기 분해 장치(1200)에 전기(전류)로서 이송되고, 물을 전기 분해하여 수소를 발생시킨다. The electrons contributing to the light emission are absorbed by the
또, 전자 수집 전극(1004)에 흡수된 전자를, 예를 들어 부하 캐패시터에 축적하고, 그 부하 캐패시터에 축적된 전자를 전기 에너지로서 이용하도록 해도 좋다. In addition, electrons absorbed by the
이와 같이, 수소 발생 장치(10000)[열발전 장치(11000)]는 전기를 발생시켜, 수소를 발생시키면서 빛을 발광할 수 있으므로, 열발전 장치(11000) 부분에 있어서 출력된 발광광을, 광 섬유 등을 통해 차 내에 인입하여 차 내의 조명으로서 이용하는 것이 가능하기 때문에, 토탈ㆍ시스템으로서 매우 효율이 좋은 에너지 절약화 장치가 되어 있다. 또, 열발전 장치(11000)를 열발전 장치 장비 자동차 이외로 적용하면, 여러 가지 부위 및 용도에 있어서 발전한 전기와, 발광한 빛을 이용할 수 있다. As described above, since the hydrogen generating device 10000 (thermoelectric device 11000) can generate electricity and emit light while generating hydrogen, light emitted from the portion of the thermal
이러한 수소 발생 장치(10000)도 수소 발생 장치(1000)와 마찬가지로, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Since the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(10000)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
또, 리차드슨ㆍ다슈만의 법칙에 의해, 전자 방출 전극(1005)으로부터 진공 중에 방출되는 전자의 수는 절대 온도에 비례하여 지수 함수적으로 증가한다. 따라서, 열원의 온도가 비교적 낮은 경우에는, 본 발명의 열발전 장치에 의해 발생한 전기를 전자 방출 전극(1005)(카본 나노튜브)의 온도 상승 때문에 사용함으로써, 다량의 전자를 방출시키도록 하여 발전을 행하는 것도 가능하다. In addition, according to Richardson Dashman's law, the number of electrons emitted from the
[제17 변형예][Variation 17]
다음에, 열발전 장치와 전기 분해 장치로 이루어지는 수소 발생 장치의 제17 변형예를, 도27을 기초로 하여 설명한다. 또, 제1, 제16 변형예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여, 다른 부분에 대해서만 설명한다. Next, a seventeenth modification of the hydrogen generating device comprising the thermoelectric generator and the electrolysis device will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st, 16th modified example, and only another part is demonstrated.
도27에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000p)는, 열발전 장치1100p와, 전기 분해 장치(1200)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 27, the
도27에 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(1000p)는 도26에 도시되는 수소 발생 장치(10000)에 있어서의 직류 전원인 정전계 발생 전원(1001)을 교류 전원(1001b)으로 한 것이다. As shown in Fig. 27, the
이러한 수소 발생 장치(1000p)도 수소 발생 장치(1000)나 수소 발생 장치(1000n)와 마찬가지로, 수소 가스를 발생시킬 수 있으므로, 그 발생한 수소 가스를 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)의 연료로서 공급할 수 있다. Like the
따라서, 이러한 구성의 수소 발생 장치(1000p)라도 열발전 장치 장착 자동차에 구비함으로써, 열발전 및 수소의 발생 및 공급을 행할 수 있다.Therefore, even if the
또, 이상의 실시 형태에 있어서는, 열발전 장치(100)는 엔진(50)의 외벽면에 부착 설치된다고 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니라, 열발전 장치(100)는 보다 고온이 되는 엔진(50) 내부에 가깝고, 엔진(50)의 내벽면에 접하도록 혹은 열발전 장치(100)의 열전도성 부재(12)를 엔진(50)의 내벽면으로서 배치하도록 해도 좋다. In addition, in the above embodiment, although the
또한, 열발전 장치(100)는 직접 엔진(50)에 배치되지 않아도 좋고, 엔진(50)의 근방 등의 고온이 되는 부위에 배치되어도 좋다. In addition, the
또한, 열발전 장치(100)는 열발전 장치 장착 자동차의 고온이 되는 부위에 배치되면 발전을 행할 수 있으므로, 열발전 장치 장착 자동차의 배기 계통, 예를 들어 열발전 장치 장착 자동차의 배기통이나 본네트의 이면 등에 배치되어도 좋다. In addition, since the
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 열발전 장치 장착 자동차의 엔진(50)은 로터리 엔진으로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니라, 엔진(50)은 피스톤이 실린더 내를 왕복 운동하는 구조의 피스톤 엔진, 레시프로 엔진이라도 좋고, 또한 그 밖의 구조를 갖는 엔진이라도 좋다. In addition, in this embodiment, although the
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 열발전 장치 장착 자동차는 수소를 연소시켜 동력을 출력하는 수소 엔진을 구비하는 수소 자동차를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니라, 열발전 장치 장착 자동차는 전기 분해 장치에 의해 발생되는 수소와 산소를 원료에 전기를 만들어내는 연료 전지와, 그 전기에 의해 구동하는 전기 모터를 구비하는 전기 자동차, 또는 엔진의 구동과 전기 모터의 구동을 병용하는 하이브릿드 자동차 등이라도 좋다. In addition, in the present embodiment, a vehicle equipped with a thermoelectric generator has been described as an example of a hydrogen vehicle having a hydrogen engine that outputs power by burning hydrogen, but the present invention is not limited thereto, A fuel cell that generates electricity from hydrogen and oxygen generated by an electrolysis device, and an electric vehicle having an electric motor driven by the electricity, or a hybrid using a drive of an engine and a drive of an electric motor. It may be a car.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 수소 발생 장치로서 도8 내지 도27에 도시되는 17 패턴의 구조(구성), 변형예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니라, 그 구조 및 구성은 적절하게 변경 가능하다. 또, 여기서 말하는 변형예와는, 본 발명 및 본 실시 형태에 포함되는 범위 내에서 구조 및 구성에 대한 변형 및 변경을 행한 별도의 실시 형태의 것이다. In addition, in this embodiment, although the structure (constitution) and modification of 17 patterns shown in FIGS. 8-27 were demonstrated as a hydrogen generating apparatus, this invention is not limited to this, The structure and structure are appropriately you can change it. Moreover, the modified example here is another embodiment which modified and changed the structure and a structure within the range contained in this invention and this embodiment.
또한, 기타 구체적인 세부 구조 등에 대해서도 적절하게 변경 가능한 것은 물론이다.In addition, of course, it can change suitably also about other specific detailed structures.
본 발명의 열발전 장치 장비 자동차에 있어서, 고온이 되는 부위, 예를 들어 엔진의 주위나 배기 계통이나 본네트 등의 엔진의 발열을 기초로 하는 열이 전달되는 위치에 배치된 열발전 장치는 그 발열하는 열의 열에너지를 이용하여 발전을 행할 수 있다. 그리고, 열발전 장치는 발전한 전력을 열발전 장치 장비 자동차에 공급하고, 그 전력의 전기 에너지를 열발전 장치 장비 자동차는 엔진을 구동하기 위한 구동 에너지 중 적어도 일부로서 이용할 수 있다. In the thermoelectric generator equipment vehicle of the present invention, a thermoelectric generator disposed at a position where a high temperature is generated, for example, around a engine or at a position where heat is transmitted based on the heat generation of an engine such as an exhaust system or a bonnet, is generated. Power generation can be performed using the heat energy of heat. Then, the thermoelectric generator supplies the generated electric power to the thermoelectric generator equipment vehicle, and the electric energy of the electric power may be used as at least a part of driving energy for driving the engine.
이와 같이, 고온이 되는 부위를 갖는 자동차에 열에너지를 전기 에너지로 변환하여 발전을 행하는 열발전 장치를 구비하여 발전을 행하는 것은 유효하다. 따라서, 열발전 장치 장비 자동차는 열발전 장치에 의해 안정한 전력의 공급을 받을 수 있다. In this way, it is effective to include a thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy to generate electricity in a vehicle having a high temperature portion to generate electricity. Thus, the thermoelectric device vehicle can be supplied with a stable electric power by the thermoelectric device.
즉, 열원으로서 자동차의 엔진으로부터 발생하는 열에너지인 배열의 에너지를 유효하게 열발전 장치 장비 자동차의 구동 에너지로서 이용할 수 있다. 이와 같은 배열의 에너지를 유효하게 이용하는 기술은, 지속적으로 지구 환경을 보유 지지하기 위해서는 필요한 기술이다. That is, the energy of the arrangement | positioning which is the heat energy which arises from the engine of a motor vehicle as a heat source can be utilized effectively as a drive energy of the thermo-electric apparatus equipment automobile. The technology which effectively uses the energy of such an arrangement is a technique required in order to maintain the global environment continuously.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020067001066A KR20060061794A (en) | 2006-01-17 | 2003-07-18 | Motor vehicle with thermal electric power generation apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100771011B1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-29 | 장우기 | Rotary engine capable of producing hydrogen and electric power generator therewith |
US20230126754A1 (en) * | 2020-05-01 | 2023-04-27 | Nicoldsystem Co., Ltd. | Container and automobile |
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2003
- 2003-07-18 KR KR1020067001066A patent/KR20060061794A/en not_active Application Discontinuation
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KR100771011B1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-29 | 장우기 | Rotary engine capable of producing hydrogen and electric power generator therewith |
US20230126754A1 (en) * | 2020-05-01 | 2023-04-27 | Nicoldsystem Co., Ltd. | Container and automobile |
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