KR20130107389A - Thermoelectric power generater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 열전발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 일측면에는 냉각수가 유동되는 제1튜브가 구비되고, 타측면에는 고온의 배기가스가 유동되는 제2튜브가 구비되는 열전모듈을 포함하는 차량용 열전발전장치에 있어서, 상기 열전모듈과 제2튜브 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브가 구비됨으로써, 배기가스의 온도가 급격히 낮아지더라도 배기가스의 폐열이 충분한 주행조건에서 축열재에 축적된 배기열을 통해 열전발전을 원활하게 할 수 있는 차량용 열전발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric generator for a vehicle, and more particularly, a vehicle including a thermoelectric module having a first tube having a cooling water flowing on one side thereof and a second tube having a high temperature exhaust gas flowing on the other side thereof. In the thermoelectric generator, the third tube for storing the heat storage material is provided between the thermoelectric module and the second tube, so that the waste heat of the exhaust gas accumulated in the heat storage material under sufficient running conditions even if the temperature of the exhaust gas is rapidly lowered. Through a thermoelectric generator for a vehicle that can facilitate the thermoelectric power through.
Description
본 발명은 차량용 열전발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 일측면에는 냉각수가 유동되는 제1튜브가 구비되고, 타측면에는 고온의 배기가스가 유동되는 제2튜브가 구비되는 열전모듈을 포함하는 차량용 열전발전장치에 있어서, 상기 열전모듈과 제2튜브 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브가 구비됨으로써, 배기가스의 온도가 급격히 낮아지더라도 배기가스의 폐열이 충분한 주행조건에서 축열재에 축적된 배기열을 통해 열전발전을 원활하게 할 수 있는 차량용 열전발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a thermoelectric generator for a vehicle, and more particularly, a vehicle including a thermoelectric module having a first tube having a cooling water flowing on one side thereof and a second tube having a high temperature exhaust gas flowing on the other side thereof. In the thermoelectric generator, the third tube for storing the heat storage material is provided between the thermoelectric module and the second tube, so that the waste heat of the exhaust gas accumulated in the heat storage material under sufficient running conditions even if the temperature of the exhaust gas is sharply lowered. Through a thermoelectric generator for a vehicle that can facilitate the thermoelectric power through.
열전소자(Thermoelectric Element)란 열과 전기의 상호작용으로 일어나는 각종 효과를 이용하는 소자를 총칭하는 것으로서, 온도가 높아짐에 따라 전기저항이 감소하는 부저항온도계수의 특성을 가지는 소자인 서미스터(thermistor), 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크(Seebeck) 효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에(Peltier) 효과를 이용한 소자 등이 있다.Thermoelectric Element is a generic term for elements that use various effects caused by the interaction of heat and electricity.Thermistor, temperature, which is a device with the characteristics of negative resistance temperature coefficient that decreases as the temperature increases, the electrical resistance decreases. There is a device using the Seebeck effect, a phenomenon in which electromotive force is generated by a difference, and a device using the Peltier effect, a phenomenon in which heat absorption (or generation) is caused by current.
제베크 효과(Seebeck Effect)는 두 금속 또는 반도체 사이에 온도차를 발생시키게 되면, 그 두 금속 또는 반도체를 연결하는 폐회로에 전류가 흐르게 되는 열전현상의 하나로서, 1821년 독일의 T.J. 제베크가 구리와 비스무트를 사용하여 발견한 것이다. The Seebeck effect is a thermoelectric phenomenon in which a current is caused to flow in a closed circuit connecting two metals or semiconductors when a temperature difference is generated between two metals or semiconductors. In 1821, T.J. Zebec discovered using copper and bismuth.
구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 하나의 금속봉 양끝 A, B에 온도차를 주면, A, B 사이에는 열류에 따른 기전력이 나타난다. 이 기전력은 금속의 종류에 따라 다르기 때문에, 2종류의 금속 양끝 A, B를 접합했을 때 각 금속에 나타나는 A, B 사이의 기전력에 차가 생겨 회로에 전류가 흐른다. 한쪽 금속의 중간을 절단하면, 절단된 양끝에 2종류 금속의 기전력의 차가 나타난다. 이것을 열기전력이라고 한다. 온도 측정에 사용되는 열전기쌍은 이 열기전력을 이용한 것이다.Specifically, it is as follows. If a temperature difference is applied to both ends A and B of one metal rod, an electromotive force due to the heat flow appears between A and B. Since the electromotive force varies depending on the type of metal, a difference occurs in the electromotive force between A and B appearing in each metal when two types of metal ends A and B are joined, so that a current flows in the circuit. When the middle of one metal is cut off, the difference in electromotive force between the two metals appears at the cut ends. This is called heat power. Thermocouples used for temperature measurements use this thermoelectric power.
상기 열기전력을 이용한 열전 발전은 금속 또는 반도체인 제백소자 양단에 온도차를 주는 경우, 열원부와 냉각부 사이에 전위차가 발생한다는 제백(Seebeck) 효과를 이용한 것으로서, 기계적인 구동부 없이, 열을 직접 전기로 변환할 수 있다는 특징이 있다.The thermoelectric power generation using the thermoelectric power is a Seebeck effect that a potential difference occurs between the heat source and the cooling unit when a temperature difference is applied across the Seebeck element, which is a metal or a semiconductor, and directly heats heat without a mechanical driving unit. Can be converted to.
이러한 열전발전은 에너지 생성효율이 열원부와 냉각부의 온도차에 비례하므로, 양단의 온도차가 크지 않은 경우에는 에너지 생성효율이 높지 않으며, 온도차가 큰 조건을 형성하는데 별도의 에너지가 소요될 수 있는 문제점이 있다.Since the energy generation efficiency of the thermoelectric power generation is proportional to the temperature difference between the heat source and the cooling part, energy generation efficiency is not high when the temperature difference between the both ends is not large, and there is a problem that extra energy may be required to form a condition with a large temperature difference .
한편, 일반적으로 차량의 에너지 흐름을 살펴보면, 가솔린이 가진 화학에너지는 엔진에서 연소하여 기계에너지로 변환되며, 이때의 열효율은 최대 30%정도에 불과하다. 나머지 에너지는 열의 형태로 방출되는데, 특히, 엔진으로부터 발생되는 열은 냉각수에 의해 전달되어 라디에이터를 통해 방출되며, 열을 가진 배기가스의 형태로 배출된다.On the other hand, in general, when looking at the energy flow of a vehicle, the chemical energy of gasoline is converted into mechanical energy by combustion in the engine, and the thermal efficiency at this time is only about 30%. The remaining energy is released in the form of heat, in particular, the heat generated by the engine is transferred by the cooling water, discharged through the radiator, and discharged in the form of exhausted heat.
그 중 배기가스는 가장 높은 열원을 갖는 부분으로서, 일반적인 경우에는 배기관을 통해 외부로 배출된다.Among them, the exhaust gas is the portion having the highest heat source, and in general, it is discharged to the outside through the exhaust pipe.
이러한 배기가스의 열을 이용한 열전발전 기술 중 하나로, 일본공개특허 제2006-083725호(공개일2006.03.30, 명칭 : 배기열 발전 장치)에는 고온의 배기가스와 저온의 냉각수 또는 냉매 사이에 제베크 효과를 이용하는 열전 소자를 배치함으로써 전력을 발생시키는 열전 발전 장치에 대한 기술이 개시된 바 있다.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-083725 (published on Mar. 03, 2006, entitled " exhaust heat power generation device ") discloses a technique for generating a sheave effect between high temperature exhaust gas and low temperature cooling water or refrigerant. A thermoelectric power generating device that generates electric power by disposing a thermoelectric element using a thermoelectric element is disclosed.
하지만 배기열을 이용한 열전발전 기술은 고온의 배기가스를 저온의 냉각수 등을 이용하여 온도차를 발생시키므로, 배기유량이 적은 주행조건에서는 배기온도가 급격히 낮아져 발전성능이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.However, since thermoelectric power generation technology using exhaust heat generates a temperature difference using high temperature exhaust gas using low temperature cooling water or the like, the exhaust gas temperature may rapidly decrease in driving conditions with low exhaust flow rate, thereby degrading power generation performance.
아울러 배기가스가 배기라인을 지나면서 온도가 차츰 저하되어 배기가스 후류 쪽에 위치하는 발전모듈은 내구성 문제의 발생 우려는 적어지지만, 발전성능이 저하되는 구간이 존재하므로 열전발전 모듈간 발전량 편차가 발생하는 문제점이 있다.
In addition, as the exhaust gas passes through the exhaust line, the temperature gradually decreases, and thus the power generation module located at the downstream side of the exhaust gas is less likely to cause durability problems, but there is a section in which the power generation performance is deteriorated. There is a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일측면에는 냉각수가 유동되는 제1튜브가 구비되고, 타측면에는 고온의 배기가스가 유동되는 제2튜브가 구비되는 열전모듈을 포함하는 차량용 열전발전장치에 있어서, 상기 열전모듈과 제2튜브 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브가 구비됨으로써, 배기가스의 온도가 급격히 낮아지더라도 배기가스의 폐열이 충분한 주행조건에서 축열재에 축적된 배기열을 통해 열전발전을 원활하게 할 수 있는 차량용 열전발전장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is provided with a first tube through which the coolant flows on one side, the second tube with a high temperature exhaust gas flows on the other side In the thermoelectric generator for a vehicle including a thermoelectric module, a third tube for storing the heat storage material is provided between the thermoelectric module and the second tube, so that even if the exhaust gas temperature is drastically lowered, the waste heat of the exhaust gas is sufficient in running conditions. It is to provide a thermoelectric generator for a vehicle that can facilitate the thermoelectric power generation through the exhaust heat accumulated in the heat storage material.
또한, 본 발명 목적은 축열재가 저장되는 제3튜브가 열전모듈의 일측면과 접하도록 설치됨으로써, 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 높은 온도를 유지하도록 할 수 있어 일정한 발전성능을 확보할 수 있는 차량용 열전발전장치를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is installed so that the third tube in which the heat storage material is stored in contact with one side of the thermoelectric module, it is possible to maintain a uniformly high temperature throughout the high temperature portion of the thermoelectric module to ensure a constant power generation performance for a vehicle It is to provide a thermoelectric generator.
또, 본 발명의 목적은 상기 제1튜브, 열전모듈, 제3튜브 및 제2튜브가 순차적으로 적층되되, 복수 회 적층되어 보다 많은 폐열이 회수되도록 구성함으로써, 열전 발전량을 효과적으로 증대시킬 수 있는 차량용 열전발전장치를 제공하는 것이다.
In addition, the object of the present invention is that the first tube, the thermoelectric module, the third tube and the second tube is sequentially stacked, a plurality of times is configured to be recovered more waste heat, thereby increasing the amount of thermoelectric power generation for a vehicle It is to provide a thermoelectric generator.
본 발명의 차량용 열전발전장치는 열전모듈(100); 상기 열전모듈(100)의 일측면에 구비되며, 냉각수가 유입되는 제1유입부(210) 및 배출되는 제1배출부(220)가 형성되어 내부에 냉각수가 유동되는 제1튜브(200); 상기 열전모듈(100)의 타측면에 구비되며, 배기가스가 유동되는 제2튜브(300); 상기 열전모듈(100) 및 제2튜브(300) 사이에 구비되며, 내부에 축열재가 저장되는 제3튜브(400); 상기 제2튜브(300)의 양단이 고정되어 배기가스가 연통되는 한 쌍의 제1헤더탱크(510) 및 제2헤더탱크(520); 상기 제1헤더탱크(510)에 형성되며, 배기가스가 유입되는 제2유입부(610); 및 상기 제2헤더탱크(520)에 형성되며, 배기가스가 배출되는 제2배출부(620); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The vehicle thermoelectric generator of the present invention is a
또한, 상기 제1튜브(200)는 내부에 냉각수의 유로를 조절하는 배플(230)이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 제3튜브(400)는 내부에 길이방향으로 격벽(410)이 형성되어 공간이 분리되는 채널형태의 튜브인 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 제2튜브(300)는 내부에 이너핀(330)이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 차량용 열전발전장치(1)는 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛(10)을 형성하며, 상기 열전모듈 유닛(10)이 복수 회 적층되어 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the vehicle
또, 상기 차량용 열전발전장치(1)는 높이방향으로 한 쌍의 브라켓(700)이 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 적층되어 형성되는 영역의 외측면에 밀착되어 고정수단(710)에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the vehicle
본 발명의 차량용 열전발전장치는 일측면에 냉각수가 유동되는 제1튜브가 구비되고, 타측면에 고온의 배기가스가 유동되는 제2튜브가 구비되는 열전모듈을 포함하는 차량용 열전발전장치에 있어서, 상기 열전모듈과 제2튜브 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브가 구비됨으로써, 배기가스의 온도가 급격히 낮아지더라도 배기가스의 폐열이 충분한 주행조건에서 축열재에 축적된 배기열을 통해 열전발전을 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다.In the thermoelectric generator for a vehicle of the present invention includes a thermoelectric module having a first tube is provided with a cooling water flow on one side, the second tube is provided with a high temperature exhaust gas flows on the other side, Since the third tube for storing the heat storage material is provided between the thermoelectric module and the second tube, even if the temperature of the exhaust gas is sharply lowered, the thermoelectric power is smoothly generated through the exhaust heat accumulated in the heat storage material under the sufficient driving conditions. The advantage is that it can be done.
또한, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 축열재가 저장되는 제3튜브가 열전모듈의 일측면과 접하도록 설치됨으로써, 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 높은 온도를 유지하도록 할 수 있어 일정한 발전성능을 확보할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the vehicle thermoelectric generator of the present invention is installed so that the third tube in which the heat storage material is stored in contact with one side of the thermoelectric module, it is possible to maintain a uniform high temperature throughout the high temperature portion of the thermoelectric module to ensure a constant power generation performance The advantage is that you can.
또, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 상기 제1튜브, 열전모듈, 제3튜브 및 제2튜브가 순차적으로 적층하되, 복수 회 적층시켜 보다 많은 폐열이 회수되도록 구성함으로써, 열전 발전량을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
In the vehicle thermoelectric generator of the present invention, the first tube, the thermoelectric module, the third tube, and the second tube are sequentially stacked, and are stacked multiple times to recover more waste heat, thereby effectively increasing the amount of thermoelectric power generation. Can be.
도 1은 열전모듈의 작동원리.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 차량용 열전발전장치를 나타낸 단면도.
도 5는 도 2의 차량용 열전발전장치 내부의 배기가스 흐름(a) 및 냉각수 흐름(b)을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 차량용 열전발전장치를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치의 제1튜브의 일실시예를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치 및 종래의 차량용 열전발전장치의 동작 상태를 비교하여 나타낸 그래프.1 is a working principle of the thermoelectric module.
Figure 2 is a perspective view of a vehicle thermoelectric generator according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a vehicle thermoelectric generator according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing another vehicle thermoelectric generator according to the present invention.
5 is a view showing the exhaust gas flow (a) and the coolant flow (b) inside the vehicle thermoelectric generator of FIG.
6 is a perspective view showing another vehicle thermoelectric generator according to the present invention.
Figure 7 is a perspective view showing an embodiment of a first tube of a vehicle thermoelectric generator according to the present invention.
Figure 8 is a graph showing a comparison of the operating state of the vehicle thermoelectric generator according to the present invention and the conventional vehicle thermoelectric generator.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 열전발전장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the thermoelectric generator for a vehicle of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 또 다른 차량용 열전발전장치를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 2의 차량용 열전발전장치 내부의 배기가스 흐름(a) 및 냉각수 흐름(b)을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 차량용 열전발전장치를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치의 제1튜브의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치 및 종래의 차량용 열전발전장치의 동작 상태를 비교하여 나타낸 그래프이다.
2 is a perspective view showing a vehicle thermoelectric generator according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a vehicle thermoelectric generator according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing another vehicle thermoelectric generator according to the present invention, 5 is a view showing the exhaust gas flow (a) and the coolant flow (b) inside the vehicle thermoelectric generator of Figure 2, Figure 6 is a perspective view showing another vehicle thermoelectric generator according to the present invention, Figure 7 8 is a perspective view illustrating an embodiment of a first tube of a vehicle thermoelectric generator according to the present invention, and FIG. 8 is a graph illustrating a comparison of operating states of a vehicle thermoelectric generator according to the present invention and a conventional vehicle thermoelectric generator.
본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 열전모듈(100), 제1튜브(200), 제2튜브(300), 제3튜브(400), 제1헤더탱크(510), 제2헤더탱크(520)를 포함하여 형성된다.The vehicle
상기 제1튜브(200)는 상기 열전모듈(100)의 일측면에 구비되며, 냉각수가 유입되는 제1유입부(210) 및 배출되는 제1배출부(220)가 형성되고, 내부에 냉각수가 유동되어 저온부를 형성한다.The
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1튜브(200)는 내부에 냉각수의 유로를 조절하는 배플(230)이 구비될 수 있다.As shown in FIG. 7, the
상기 제2튜브(300)는 내부에 배기가스가 유동되며, 상기 열전모듈(100)의 타측면에 구비되어 고온부를 형성한다.Exhaust gas flows inside the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2튜브(300)는 배기가스와의 전열면적을 최대화 시킬 수 있도록 내부에 이너핀(330)이 더 구비되어 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 4, the
특히, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 상기 열전모듈(100) 및 제2튜브(300) 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브(400)가 더 구비되어 상기 제2튜브(300)를 통과하는 배기가스의 배기열을 저장할 수 있도록 형성된다.In particular, the vehicle
상기 열전모듈(100)은 상기 제1튜브(200) 및 제3튜브(400) 사이에 밀착 배치되며, 내부에 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하여 형성되어 제베크 효과에 의해 전력을 발생시키게 된다. 상기 열전모듈(100)은 다수개가 하나의 층을 이루어 어레이 형태로 배치되게 된다.The
제1헤더탱크(510) 및 제2헤더탱크(520)에는 상기 제2튜브(300)의 양단이 고정되며, 상기 제1헤더탱크(510)에는 배기가스가 유입되는 제2유입부(610)가 형성되고, 상기 제2헤더탱크(520)에는 배기가스가 배출되는 제2배출부(620)가 형성됨으로써, 상기 제2유입부(610)로부터 유입된 배기가스가 상기 제2튜브(300)를 지나 상기 제2배출부(620)로 배출되는 경로를 거치게 된다.Both ends of the
이에 따라, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 저온의 냉각수가 상기 제1유입부(210)를 통해 제1튜브(200)로 유입되며, 이 때, 상기 제2튜브(300) 사이로 배기가스가 통과하게 되고, 통과하는 배기가스의 폐열이 상기 제3튜브(400)에 저장된다.Accordingly, the vehicle
이 과정에서, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 상기 제1튜브(200) 및 상기 제3튜브(400) 사이에 발생되는 양측의 온도차로 인해 전력이 발생되게 된다.In this process, the vehicle
상기 제1튜브(200)로 유입되는 냉각수는 저온 냉각수로, 라디에이터 또는 저온 라디에이터로부터 공급될 수 있으며, 상기 제1튜브(200)를 모두 순환한 다음 다시 라디에이터 또는 저온 라디에이터로 회귀될 수 있다.The cooling water introduced into the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제3튜브(400)는 압력변화에 대해 내성을 가짐으로써, 모듈을 견고하게 조립할 수 있도록 내부에 길이방향으로 격벽(410)이 형성되어 공간이 분리되는 채널형태의 튜브인 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the
이 때, 상기 제3튜브(400)는 도 4에 도시된 형태의 튜브일 수도 있으며, 본 발명의 기술내용을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변경 실시될 수 있다.At this time, the
도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400), 제2튜브(300) 순으로 적층되어 형성되는데, 서로 브레이징 되어 결합될 수도 있다.3 to 5, the vehicle
또한, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 도 2처럼 높이방향으로 "ㄷ"자 형태의 브라켓(700) 한 쌍이 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 적층되어 형성되는 영역의 외측면에 밀착되며, 브라켓(700)의 양측 단부가 너비 방향으로 연장되어 고정수단(710)에 의해 체결될 수도 있다.In addition, in the vehicle
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛(10)을 형성하며, 상기 열전모듈 유닛(10)이 복수 회 적층되어 구성될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 6, in the vehicle
이 경우, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 복수 회 적층된 열전모듈 유닛(10)을 통해 보다 많은 폐열의 회수를 할 수 있도록 구성함으로써, 열전 발전량이 효과적으로 증대될 수 있다.In this case, the vehicle
도 8의 그래프를 참고로 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)와 종래의 열전발전장치를 비교하여 설명하면,Referring to the
종래의 열전발전장치는 배기가스의 열과 냉각수를 이용한 온도차로부터 발전을 하는 방식으로, 높은 온도의 배기가스로 인해 열전발전장치의 내구성에 문제가 생길 수 있었다. 또한, 종래의 열전발전장치는 배기가스의 하류 쪽에 위치된 영역에서 배기가스의 온도가 낮아짐에 따라, 온도차가 줄어들어 발전성능이 저하될 수 있다는 문제점이 있었다.Conventional thermoelectric generators generate power from the temperature difference using heat of the exhaust gas and cooling water, and the exhaust gas of high temperature may cause problems in durability of the thermoelectric generator. In addition, the conventional thermoelectric generator has a problem that as the temperature of the exhaust gas is lowered in the region located downstream of the exhaust gas, the temperature difference is reduced to reduce the power generation performance.
다시 말해, 배기가스에만 의존하여 고온부를 형성하는 종래의 열전발전장치는 배기가스 온도가 높을 경우 모듈의 내구성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 온도가 낮을 경우 온도차가 줄어들어 발전성능이 저하될 수 있다.In other words, in the conventional thermoelectric generator, which forms only a high temperature part depending only on the exhaust gas, when the exhaust gas temperature is high, there may be a problem in the durability of the module. On the contrary, when the temperature is low, the power generation performance may be reduced by decreasing the temperature difference.
이에 반해, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 배기유량이 적은 주행조건이나, 배기가스 하류 쪽에 위치된 영역에서 고온부 및 저온부의 온도차가 줄어들더라도, 상기 제3튜브(400)에 축적된 배기열을 이용하여 고온부의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있어 발전성능을 확보할 수 있다.On the contrary, in the vehicle
또한, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 상기 제3튜브(400)에 저장된 상변화물질인 축열재가 배기가스의 상류 측에 위치된 영역의 온도가 지나치게 상승되지 않도록 완충작용을 해주어 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the vehicle
상기 제3튜브(400)에 저장된 축열재는 약 120℃이상의 고온에서 상변화 되는 온도 영역을 가지는 상변화 물질인 것이 바람직하다.
The heat storage material stored in the
도 2 및 5를 참고로 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)의 작동과정을 살펴보면, 배기가스는 상기 제2튜브(300)에 의해 형성되는 고온부를 통과하게 되며, 이 때, 상기 제3튜브(400)는 축열재를 통해 여분의 배기가스 폐열을 저장한다. 이와 동시에, 상기 제1튜브(200)에는 냉각수가 유동되어 저온부를 형성하게 된다.Looking at the operation of the vehicle
상술한 바와 같은 과정을 거쳐, 본 발명의 차량용 열전발전장치(1)는 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)로 구성된 고온부와, 제1튜브(200)로 구성된 저온부의 온도차에 의해 기전력이 발생된다.
Through the above-described process, the vehicle
이에 따라, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 상기 열전모듈과 제2튜브 사이에 축열재가 저장되는 제3튜브가 구비됨으로써, 배기가스의 온도가 급격히 낮아지더라도 배기가스의 폐열이 충분한 주행조건에서 축열재에 축적된 배기열을 통해 열전발전을 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the vehicle thermoelectric generator of the present invention is provided with a third tube for storing the heat storage material between the thermoelectric module and the second tube, so that even if the temperature of the exhaust gas is sharply lowered, the heat storage in the waste heat of the exhaust gas is sufficient heat running conditions There is an advantage that the thermoelectric power can be facilitated through the exhaust heat accumulated in the ash.
또한, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 축열재가 저장되는 제3튜브가 열전모듈의 일측면과 접하도록 설치됨으로써, 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 높은 온도를 유지하도록 할 수 있어 일정한 발전성능을 확보할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the vehicle thermoelectric generator of the present invention is installed so that the third tube in which the heat storage material is stored in contact with one side of the thermoelectric module, it is possible to maintain a uniform high temperature throughout the high temperature portion of the thermoelectric module to ensure a constant power generation performance The advantage is that you can.
또, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 상기 제1튜브, 열전모듈, 제3튜브 및 제2튜브가 순차적으로 적층되되, 복수 회 적층되어 보다 많은 폐열이 회수되도록 구성함으로써, 열전 발전량을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
In addition, the thermoelectric generator for a vehicle of the present invention is configured to sequentially stack the first tube, the thermoelectric module, the third tube and the second tube, and to stack more times to recover more waste heat, thereby effectively increasing the amount of thermoelectric power generation. Can be.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
1 : 차량용 열전발전장치
100 : 열전모듈
200 : 제1튜브
210 : 제1유입부 220 : 제2유입부
300 : 제2튜브
400 : 제3튜브
510 : 제1헤더탱크 520 : 제2헤더탱크
600 : 격벽
710 : 제2유입부 720 : 제2유입부1: vehicle thermoelectric generator
100: thermoelectric module
200: first tube
210: first inlet 220: second inlet
300: second tube
400: third tube
510: first header tank 520: second header tank
600: bulkhead
710: second inlet 720: second inlet
Claims (6)
상기 열전모듈(100)의 일측면에 구비되며, 냉각수가 유입되는 제1유입부(210) 및 배출되는 제1배출부(220)가 형성되어 내부에 냉각수가 유동되는 제1튜브(200);
상기 열전모듈(100)의 타측면에 구비되며, 배기가스가 유동되는 제2튜브(300);
상기 열전모듈(100) 및 제2튜브(300) 사이에 구비되며, 내부에 축열재가 저장되는 제3튜브(400);
상기 제2튜브(300)의 양단이 고정되어 배기가스가 연통되는 한 쌍의 제1헤더탱크(510) 및 제2헤더탱크(520);
상기 제1헤더탱크(510)에 형성되며, 배기가스가 유입되는 제2유입부(610); 및
상기 제2헤더탱크(520)에 형성되며, 배기가스가 배출되는 제2배출부(620); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
Thermoelectric module 100;
A first tube 200 provided on one side of the thermoelectric module 100 and having a first inlet 210 through which coolant is introduced and a first discharge unit 220 with which the coolant is discharged;
A second tube 300 provided on the other side of the thermoelectric module 100 and through which exhaust gas flows;
A third tube 400 provided between the thermoelectric module 100 and the second tube 300 and having a heat storage material stored therein;
A pair of first header tanks 510 and second header tanks 520 in which both ends of the second tube 300 are fixed to communicate exhaust gas;
A second inlet 610 formed in the first header tank 510 and into which exhaust gas is introduced; And
A second discharge part 620 formed in the second header tank 520 and through which exhaust gas is discharged; Vehicle thermoelectric generator characterized in that it is formed, including.
상기 제1튜브(200)는
내부에 냉각수의 유로를 조절하는 배플(230)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
The method of claim 1,
The first tube 200 is
The thermoelectric generator for a vehicle, characterized in that the baffle 230 for adjusting the flow path of the coolant therein.
상기 제3튜브(400)는
내부에 길이방향으로 격벽(410)이 형성되어 공간이 분리되는 채널형태의 튜브인 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
The method of claim 1,
The third tube 400
A thermoelectric generator for a vehicle, characterized in that the tube is formed in a channel form in which the partition wall 410 is formed in the longitudinal direction to separate the space.
상기 제2튜브(300)는
내부에 이너핀(330)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
The method of claim 1,
The second tube 300 is
The thermoelectric generator for a vehicle, characterized in that the inner pin 330 is provided therein.
상기 차량용 열전발전장치(1)는
상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛(10)을 형성하며,
상기 열전모듈 유닛(10)이 복수 회 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
The method of claim 1,
The vehicle thermoelectric generator 1
The first tube 200, the thermoelectric module 100, the third tube 400 and the second tube 300 are sequentially stacked to form one thermoelectric module unit 10,
The thermoelectric module unit 10, characterized in that the vehicle is configured by stacking a plurality of times.
상기 차량용 열전발전장치(1)는
높이방향으로 한 쌍의 브라켓(700)이 상기 제1튜브(200), 열전모듈(100), 제3튜브(400) 및 제2튜브(300)가 적층되어 형성되는 영역의 외측면에 밀착되어 고정수단(710)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.The method of claim 1,
The vehicle thermoelectric generator 1
A pair of brackets 700 in the height direction are in close contact with the outer surface of the region formed by stacking the first tube 200, the thermoelectric module 100, the third tube 400, and the second tube 300. The thermoelectric generator for a vehicle, which is fixed by the fixing means (710).
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- 2012-03-22 KR KR1020120029098A patent/KR20130107389A/en not_active Ceased
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