JP3350705B2 - Heat transfer control thermoelectric generator - Google Patents
Heat transfer control thermoelectric generatorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排熱利用熱電発電
システムの熱電発電装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a thermoelectric generator of a thermoelectric generator utilizing waste heat.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術を図５〜図８に基づき説明す
る。図５は、熱電モジュールの原理図。図６は、熱電発
電装置の概略図。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a principle diagram of a thermoelectric module. FIG. 6 is a schematic diagram of a thermoelectric generator.
【０００３】図７は、熱電発電システムの系統図。図８
は、従来の熱電発電装置の構成を示す図である。ゼーべ
ック効果を利用して、ある形態の熱エネルギーを直接電
気エネルギーに変換する半導体熱電素子１は、図５に示
すように２種類の金属の代わりにｐ型、およびｎ型の半
導体を一対に接続したものを素子として用いている。FIG. 7 is a system diagram of a thermoelectric power generation system. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional thermoelectric generator. As shown in FIG. 5, a semiconductor thermoelectric element 1 that directly converts a certain form of thermal energy into electrical energy by utilizing the Seebeck effect uses p-type and n-type semiconductors instead of two kinds of metals. Those connected in pairs are used as elements.
【０００４】この一対の半導体熱電素子１の起電力は小
さいので、多数の対を直列にしてユニット化した熱電発
電モジュール２が用いられている。例えば、エンジン駆
動の発電機とその排ガスや、冷却水の熱を回収利用する
コージェネレーションシステムに、上記熱電発電モジュ
ール２を用いた場合は、図６に示す熱電発電装置で、エ
ンジンの排熱を価値の高い電力に変換している。[0004] Since the electromotive force of the pair of semiconductor thermoelectric elements 1 is small, a thermoelectric power generation module 2 in which a number of pairs are connected in series to form a unit is used. For example, when the thermoelectric power generation module 2 is used in a cogeneration system that recovers and uses the heat of an engine-driven power generator and its exhaust gas and cooling water, the thermoelectric generator shown in FIG. Converting to high value electricity.
【０００５】例えば、図７に示すように、ガスエンジン
４と排ガス熱交換器５の間に、この発電ユニッ卜３を設
け、加熱媒体１２に排ガスを、冷却媒体１３にジャケッ
ト水冷却水を用いて、熱エネルギーを直接電気エネルギ
ーに変換する。For example, as shown in FIG. 7, this power generation unit 3 is provided between a gas engine 4 and an exhaust gas heat exchanger 5, using exhaust gas as a heating medium 12 and jacket water cooling water as a cooling medium 13. To convert heat energy directly into electrical energy.
【０００６】従来の熱電発電装置３は、例えば、図８に
示すような構成となっている。プレー卜フィン型熱交換
器６と熱電発電モジュール２との間に絶縁材７としてセ
ラミック板を挿入し、これらの間に熱伝導性の良いイン
サート材８、例えば熱伝導グリースを塗布し、熱抵抗を
均一、かつ、可能な限り小さくすることで、各モジュー
ル単体からの出力電力を最大限に得る構造となってい
る。The conventional thermoelectric generator 3 has, for example, a configuration as shown in FIG. A ceramic plate is inserted as an insulating material 7 between the plate fin type heat exchanger 6 and the thermoelectric generation module 2, and an insert material 8 having good heat conductivity, for example, a heat conductive grease is applied between them, and a heat resistance is applied. Is made uniform and as small as possible to obtain the maximum output power from each module alone.
【０００７】この構造（従来の構造）の場合、媒体上流
側で生じるモジュールの温度差は大きく、出力電力も最
大となるが、下流側のモジュールに与えられる温度差
は、非常に小さくなってしまい、出力電力も上流側に比
べて大きく低下してしまう。このような媒体上流と下流
側で出力電力に大きな差が生じるシステムにおいては、
複数モジュールを連結した場合、総電力が低下してしま
うことがある。In this structure (conventional structure), the temperature difference between modules upstream of the medium is large and the output power is maximum, but the temperature difference applied to the module downstream is very small. Also, the output power is greatly reduced as compared with the upstream side. In such a system where the output power is greatly different between the upstream and downstream sides of the medium,
When a plurality of modules are connected, the total power may be reduced.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）従来の技術では、すべての熱電発電モジュール２
に対して熱交換器６との間の熱抵抗を、均一、かつ、可
能な限り小さくし、各モジュール単体に生じる温度差が
最大、すなわち、モジュール単体からの出力電力が最大
となるような構造としているが、この構造では、媒体上
流側の熱電モジュール２に対しては、大きな温度差が生
じ、出力電力も大きいが、その分、下流側で生じる温度
差は小さく、出力電力も低くなる。 （２）このような出力電力の高いモジュ一ルと、出力電
力の低いモジュールを連結した場合、低出力のモジュー
ルに支配され、総電力としては低下してしまうことがあ
る。The prior art has the following problems. (1) In the conventional technology, all thermoelectric power generation modules 2
A structure in which the thermal resistance between the heat exchanger 6 and the heat exchanger 6 is made uniform and as small as possible, and the temperature difference generated in each module unit is maximum, ie, the output power from the module unit is maximum. However, in this structure, a large temperature difference is generated and the output power is large with respect to the thermoelectric module 2 on the upstream side of the medium, but the temperature difference generated on the downstream side is small and the output power is reduced accordingly. (2) When such a module having a high output power is connected to a module having a low output power, the module is dominated by the module having a low output and the total power may be reduced.
【０００９】本発明は、これらの問題を解決することが
できる装置、すなわち、各モジュールの出力電力をでき
る限り均一にすることにより、複数モジュールを連結し
た場合においても、総電力の低下を抑制することが出来
る装置を提供することを目的とする。The present invention solves these problems, that is, the output power of each module is made as uniform as possible, thereby suppressing a reduction in the total power even when a plurality of modules are connected. It is an object of the present invention to provide a device capable of performing the above.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】（第１の手段） 本発明に係る熱伝達率コントロール熱電発電装置は、一
面を加熱媒体１２で加熱し、他面を冷却媒体１３で冷却
して、両端接合部に温度差を生じさせることにより、電
気出力を得る熱電発電モジュール２を複数個接続して構
成する熱電発電装置において、前記複数の熱電発電モジ
ュール各々の両端接合部に生じる温度差の偏差を小さく
するための偏差抑制手段を備え、この抑制手段は、各媒
体（１２、１３）それぞれの上流部と熱電発電モジュー
ル（２）との間に挿入された熱伝達率の低い熱抵抗体
（９）と、前記各媒体（１２、１３）それぞれの下流部
と熱電発電モジュール（２）との間に挿入された熱伝達
率の良い熱抵抗体（１９）とを有し、前記熱抵抗体
（９）の熱伝達率を、前記熱抵抗体（１９）の熱伝達率
よりも相対的に低くしてなることを特徴とする。 （第２の手段） 本発明に係る熱伝達率コントロール熱電発電装置は、一
面を加熱媒体（１２）で加熱し、他面を冷却媒体（１
３）で冷却して、両端接合部に温度差を生じさせること
により、電気出力を得る熱電発電モジュール（２）を複
数個接続して構成する熱電発電装置において、 前記複数
の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じる温度差
の偏差を小さくするための偏差抑制手段を備え、この抑
制手段は、前記各熱電発電モジュールにわたって配置さ
れて前記各媒体（１２、１３）それぞれと熱交換するプ
レー卜フィン型熱交換器（６）であって、このプレー卜
フィン型熱交換器（６）の各媒体の流れの上流側の熱交
換率を、下流側に比べて相対的に低くしたことを特徴と
する。 （第３の手段） 本発明に係る熱伝達率コントロール熱電発電装置は、一
面を加熱媒体（１２）で加熱し、他面を冷却媒体（１
３）で冷却して、両端接合部に温度差を生じさせること
により、電気出力を得る熱電発電モジュール（２）を複
数個接続して構成 する熱電発電装置において、 前記複数
の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じる温度差
の偏差を小さくするための偏差抑制手段を備え、この抑
制手段は、前記各熱電発電モジュールにわたって配置さ
れて前記各媒体（１２、１３）それぞれと熱交換するプ
レー卜フィン型熱交換器（６）であって、このプレー卜
フィン型熱交換器（６）の各媒体の流れの上流側のフィ
ンの数を、下流側のフィンの数に比べて、相対的に少な
くしたことを特徴とする （第４の手段） 本発明に係る熱伝達率コントロール熱電発電装置は、一
面を加熱媒体（１２）で加熱し、他面を冷却媒体（１
３）で冷却して、両端接合部に温度差を生じさせること
により、電気出力を得る熱電発電モジュール（２）を複
数個接続して構成する熱電発電装置において、 前記複数
の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じる温度差
の偏差を小さくするための第１、第２の偏差抑制手段を
備え、 前記第１の偏差抑制手段は、各媒体（１２、１
３）それぞれの上流部と熱電発電モジュール（２）との
間に挿入された熱伝達率の低い熱抵抗体（９）と、前記
各媒体（１２、１３）それぞれの下流部と熱電発電モジ
ュール（２）との間に挿入された熱伝達率の良い熱抵抗
体（１９）とを有し、前記熱抵抗体（９）の熱伝達率
を、前記熱抵抗体（１９）の熱伝達率よりも相対的に低
くしてなり、 前記第２の偏差抑制手段は、前記各熱電発
電モジュールにわたって配置されて前記各媒体（１２、
１３）それぞれと熱交換するプレー卜フィン型熱交換器
（６）であって、このプレー卜フィン型熱交換器（６）
の各媒体の流れの上流側の熱交換率を、下流側に比べて
相対的に低くしてなることを特徴とする。 （第５の手段） 本発明に係る熱伝達率コントロール熱電発電装置は、一
面を加熱媒体（１２）で加熱し、他面を冷却媒体（１
３）で冷却して、両端接合部に温度差を生じさせること
により、電気出力を得る熱電発電モジュール（２）を複
数個接続して構成する熱電発電装置において、 前記複数
の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じる温度差
の偏差を小さ くするための第１、第２の偏差抑制手段を
備え、 前記第１の偏差抑制手段は、各媒体（１２、１
３）それぞれの上流部と熱電発電モジュール（２）との
間に挿入された熱伝達率の低い熱抵抗体（９）と、前記
各媒体（１２、１３）それぞれの下流部と熱電発電モジ
ュール（２）との間に挿入された熱伝達率の良い熱抵抗
体（１９）とを有し、前記熱抵抗体（９）の熱伝達率
を、前記熱抵抗体（１９）の熱伝達率よりも相対的に低
くしてなり、 前記第２の偏差抑制手段は、前記各熱電発
電モジュールにわたって配置されて前記各媒体（１２、
１３）それぞれと熱交換するプレー卜フィン型熱交換器
（６）であって、このプレー卜フィン型熱交換器（６）
の各媒体の流れの上流側のフィンの数を、下流側のフィ
ンの数に比べて、相対的に少なくしたことを特徴とす
る。 [Means for Solving the Problems] (First Means) In a heat transfer coefficient control thermoelectric generator according to the present invention, one side is heated by a heating medium 12, the other side is cooled by a cooling medium 13, and both ends are joined. by producing a temperature difference section, the thermoelectric generator constituting the thermoelectric power generation module 2 to obtain an electrical output by connecting a plurality, the plurality of thermoelectric power generation Mogi
The deviation of the temperature difference generated at the joints at both ends of each
Deviation suppressing means for controlling each medium.
Upstream part of each body (12, 13) and thermoelectric generation module
(2) Thermal resistor with low heat transfer coefficient inserted between
(9) and the downstream part of each of the media (12, 13)
Transfer inserted between the thermoelectric generator module (2) and the thermoelectric generator module (2)
A thermal resistor (19) having a good rate;
The heat transfer coefficient of the heat resistor (19) is determined by the heat transfer coefficient of the heat resistor (19).
It is characterized by being relatively lower than that. (Second means) heat transfer coefficient control thermoelectric generator according to the present invention, one
The other side is heated with a heating medium (12), and the other side is cooled with a cooling medium (1).
Cooling in step 3) to create a temperature difference in the joint at both ends
With this, the thermoelectric generation module (2) that obtains the electric output is duplicated.
In thermoelectric power generating apparatus constructed by several connections, the plurality
Temperature difference at both ends of each thermoelectric power module
Deviation suppression means for reducing the deviation of
The control means is disposed over each of the thermoelectric generation modules.
To exchange heat with each of the media (12, 13).
This is a plate fin type heat exchanger (6),
Heat exchange upstream of the flow of each medium in the fin heat exchanger (6)
Exchange rate is relatively low compared to the downstream side.
I do. (Third means) heat transfer coefficient control thermoelectric generator according to the present invention, one
The other side is heated with a heating medium (12), and the other side is cooled with a cooling medium (1).
Cooling in step 3) to create a temperature difference in the joint at both ends
With this, the thermoelectric generation module (2) that obtains the electric output is duplicated.
In thermoelectric power generating apparatus constructed by several connections, the plurality
Temperature difference at both ends of each thermoelectric power module
Deviation suppression means for reducing the deviation of
The control means is disposed over each of the thermoelectric generation modules.
To exchange heat with each of the media (12, 13).
This is a plate fin type heat exchanger (6),
The upstream side of each medium flow in the fin heat exchanger (6)
The number of fins on the downstream side
Characterized in that had comb (fourth means) heat transfer coefficient control thermoelectric generator according to the present invention, one
The other side is heated with a heating medium (12), and the other side is cooled with a cooling medium (1).
Cooling in step 3) to create a temperature difference in the joint at both ends
With this, the thermoelectric generation module (2) that obtains the electric output is duplicated.
In thermoelectric power generating apparatus constructed by several connections, the plurality
Temperature difference at both ends of each thermoelectric power module
First and second deviation suppressing means for reducing the deviation of
And the first deviation suppressing means includes a medium (12, 1
3) The connection between each upstream part and the thermoelectric generation module (2)
A thermal resistor (9) having a low heat transfer coefficient interposed therebetween;
The downstream part of each medium (12, 13) and the thermoelectric generation module
(2) Thermal resistance with good heat transfer coefficient inserted between
And a heat transfer coefficient of the thermal resistor (9).
Is relatively lower than the heat transfer coefficient of the thermal resistor (19).
In other words, the second deviation suppressing means is provided for each of the thermoelectric generators.
Each of the media (12,
13) Plate-fin heat exchanger that exchanges heat with each other
(6) The plate-fin type heat exchanger (6)
The heat exchange rate on the upstream side of each medium flow
It is characterized by being relatively low. (Fifth means) heat transfer coefficient control thermoelectric generator according to the present invention, one
The other side is heated with a heating medium (12), and the other side is cooled with a cooling medium (1).
Cooling in step 3) to create a temperature difference in the joint at both ends
With this, the thermoelectric generation module (2) that obtains the electric output is duplicated.
In thermoelectric power generating apparatus constructed by several connections, the plurality
Temperature difference at both ends of each thermoelectric power module
The first, second deviation suppressing means for small Ku the deviation
And the first deviation suppressing means includes a medium (12, 1
3) The connection between each upstream part and the thermoelectric generation module (2)
A thermal resistor (9) having a low heat transfer coefficient interposed therebetween;
The downstream part of each medium (12, 13) and the thermoelectric generation module
(2) Thermal resistance with good heat transfer coefficient inserted between
And a heat transfer coefficient of the thermal resistor (9).
Is relatively lower than the heat transfer coefficient of the thermal resistor (19).
In other words, the second deviation suppressing means is provided for each of the thermoelectric generators.
Each of the media (12,
13) Plate-fin heat exchanger that exchanges heat with each other
(6) The plate-fin type heat exchanger (6)
The number of fins on the upstream side of each media flow
The feature is that it is relatively small compared to the number of
You.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図７
に示す。図１は、第１の実施の形態に係る熱電発電装置
の熱接触境界面図の説明図。図２は、第２の実施の形態
に係るフィン形状変化による熱伝達率コントロールの説
明図。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
Shown in FIG. 1 is an explanatory diagram of a thermal contact boundary view of the thermoelectric generator according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of a heat transfer coefficient control by a fin shape change according to a second embodiment.
【００１２】図３は、第２の実施の形態に係るフィンの
数の変化による熱伝達率コントロールの説明図。図４
は、本発明の熱電発電装置の構成を示す図。FIG. 3 is an explanatory diagram of heat transfer coefficient control by changing the number of fins according to the second embodiment. FIG.
1 is a diagram showing a configuration of a thermoelectric generator of the present invention.
【００１３】図５は、熱電モジュールの原理図。図６
は、熱電発電装置全体の概略図。図７は、コージェネレ
ーションシステムに熱電発電装置を適用した場合の一実
施例の系統図である。FIG. 5 is a principle diagram of the thermoelectric module. FIG.
1 is a schematic diagram of the entire thermoelectric generator. Figure 7 shows the cogeneration system
It is a system diagram of an embodiment of the application of the thermoelectric generator to Activation system.
【００１４】第１の実施の形態では、上記問題を解決す
る為、（すなわち、上流側のモジュールと下流側のモジ
ュールに生じる温度差を可能な限り均一とするため）、
図７の熱電発電装置の上流側のモジュール２とプレー卜
フィン型熱交換器６との間に、熱抵抗体９となるもの、
例えばセラミック板（電気絶縁用と比較して厚めのも
の）を挿入するとともに、下流側のモジュール２とプレ
ー卜フィン型熱交換器６との間に、熱伝達率の良いも
の、例えば銅板を、ダミーとしての熱抵抗体１９とし
て、挿入する（図１）。In the first embodiment, in order to solve the above problem (ie, to make the temperature difference between the upstream module and the downstream module as uniform as possible)
A heat resistor 9 between the module 2 on the upstream side of the thermoelectric generator of FIG. 7 and the plate fin heat exchanger 6;
For example, a ceramic plate (thicker than that for electric insulation) is inserted, and a plate having a good heat transfer coefficient, for example, a copper plate, is inserted between the downstream module 2 and the plate fin heat exchanger 6. It is inserted as a thermal resistor 19 as a dummy (FIG. 1).
【００１５】ここで上流側とは、媒体を基準として記述
する。従って、加熱媒体１２については、図１の左側
（すなわち、加熱媒体の入り口側）が上流側となり、冷
却媒体１３については、図１の右側（すなわち、冷却媒
体の入り口側）が上流側となる。Here, the upstream side is described with reference to the medium. Accordingly, for the heating medium 12, the left side of FIG. 1 (that is, the entrance side of the heating medium) is the upstream side, and for the cooling medium 13, the right side of FIG. 1 (that is, the entrance side of the cooling medium) is the upstream side. .
【００１６】ダミーとしての熱抵抗体１９は、上流側の
絶縁材である熱抵抗体９と厚さを合わせる為に、下流側
に挿入する。第１の実施の形態では、媒体上流側での熱
伝達率を故意に低下させることにより、媒体の上流での
温度変化を抑制し、下流側においても充分な温度差をモ
ジュールに与えることが可能になる。The thermal resistor 19 as a dummy is inserted on the downstream side to match the thickness with the thermal resistor 9 which is an insulating material on the upstream side. In the first embodiment, by intentionally reducing the heat transfer coefficient on the upstream side of the medium, the temperature change on the upstream side of the medium can be suppressed, and a sufficient temperature difference can be given to the module on the downstream side. become.
【００１７】したがって、媒体上流側のモジュールの出
力電力は、単体としては低下するが、下流側でのモジュ
ールの出力電力は増加し、上、下流での熱電モジュール
の出力電力差は低減されるため、複数モジュール連結時
の総電力量は向上する。 （第２の実施の形態）図２は、第２の実施の形態に係る
フィンの形状変化による熱伝達率コントロールの説明図
であり、図３は、第２の実施の形態に係るフィンの数の
変化による熱伝達率コントロールの説明図である。Accordingly, although the output power of the module on the upstream side of the medium decreases as a single unit, the output power of the module on the downstream side increases, and the output power difference between the thermoelectric modules on the upstream and downstream sides is reduced. In addition, the total electric power when a plurality of modules are connected is improved. (Second Embodiment) FIG. 2 is an explanatory view of a heat transfer coefficient control according to a fin shape change according to a second embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the number of fins according to the second embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram of heat transfer coefficient control by changing the temperature.
【００１８】フィン１１は、プレー卜フィン型熱交換器
の媒体流路にあり、熱伝達率の向上のために設けられて
いる。従って、第２の実施の形態では、上記問題を解決
する為、（すなわち、上流側のモジュールと下流側のモ
ジュールに生じる温度差を可能な限り均一とするた
め）、図２の熱電発電装置の上流側と、下流側のフィン
１１の数と形状を変化させることにより、熱伝達率のコ
ントロールを可能にしている。The fins 11 are provided in the medium flow path of the plate fin type heat exchanger, and are provided for improving the heat transfer coefficient. Therefore, in the second embodiment, in order to solve the above problem (that is, to make the temperature difference between the upstream module and the downstream module as uniform as possible), the thermoelectric generator of FIG. The heat transfer coefficient can be controlled by changing the number and shape of the fins 11 on the upstream side and the downstream side.
【００１９】すなわち、媒体上流側では温度変化が大き
いため、下流側のフィン効率が上流側を上回るように、
図３に示す通り、下流側のフィン１１ｃを上流側のフィ
ン１１ａよりも多く設けることにより、モジュールに均
−な温度差を与える。That is, since the temperature change is large on the upstream side of the medium, the fin efficiency on the downstream side is higher than that on the upstream side.
As shown in FIG. 3, by providing more downstream fins 11c than upstream fins 11a , a uniform temperature difference is given to the module.
【００２０】フィン以外の構成は、図８の従来装置の構
成と同じである。ここで上流側とは、媒体を基準として
記述する。従って、加熱媒体１２については、図２の左
側（すなわち、加熱媒体の入り口側）が上流側となり、
冷却媒体１３については、図２の右側（すなわち、冷却
媒体の入り口側）が上流側となる。The structure other than the fins is the same as the structure of the conventional apparatus shown in FIG. Here, the term “upstream” is described with reference to the medium. Therefore, as for the heating medium 12, the left side of FIG. 2 (that is, the entrance side of the heating medium) is the upstream side,
As for the cooling medium 13, the right side in FIG. 2 (that is, the inlet side of the cooling medium) is the upstream side.
【００２１】したがって、各モジュールにおける出力電
力差が低減されることになる。尚、各媒体それぞれと熱
交換するプレー卜フィン型熱交換器６による熱伝達率コ
ントロールにおいて、各媒体の流れの上流側の熱交換率
を、下流側に比べて、相対的に低くすることは、上述の
フィンの数の変化による場合の他、熱交換器の上流側と
下流側とで各媒体が流れる流路の断面積の変化、熱伝達
率の異なる異種材料の使用、フィン形状の変化等々、或
いはそれらの組合わせなどの種々の手段により達成する
ことが出来る。 （第３の実施の形態）第３の実施の形態では、上記問題
を解決する為、（すなわち、上流側のモジュールと下流
側のモジュールに生じる温度差を可能な限り均一とする
ため）、第１の実施の形態と、第２の実施の形態を併用
する。すなわち、（ａ）図８の熱電発電装置の上流側の
モジュール２とプレー卜フィン型熱交換器６との間に、
熱抵抗体９となるもの、例えばセラミック板（電気絶縁
用と比較して厚めのもの）を挿入するとともに、下流側
のモジュール２とプレー卜フィン型熱交換器６との間
に、熱伝達率の良いもの、例えば銅板を、ダミーとして
の熱抵抗体１９として、挿入するとともに、（ｂ）図８
の熱電発電装置の上流側と、下流側のフィン１１の数と
形状を変化させることにより、熱伝達率のコントロール
を可能にしている。Therefore, the output power difference between the modules is reduced. In the heat transfer coefficient control by the plate fin heat exchanger 6 that exchanges heat with each medium, it is not possible to make the heat exchange rate on the upstream side of the flow of each medium relatively lower than that on the downstream side. In addition to the above-mentioned change in the number of fins, a change in the cross-sectional area of the flow path through which each medium flows upstream and downstream of the heat exchanger, the use of dissimilar materials having different heat transfer coefficients, and a change in the fin shape It can be achieved by various means such as, etc., or a combination thereof. (Third Embodiment) In the third embodiment, in order to solve the above-mentioned problem (that is, to make the temperature difference between the upstream module and the downstream module as uniform as possible), The first embodiment and the second embodiment are used together. That is, (a) between the module 2 on the upstream side of the thermoelectric generator of FIG.
A heat resistor 9, for example, a ceramic plate (thicker than that for electrical insulation) is inserted, and the heat transfer coefficient between the downstream module 2 and the plate fin heat exchanger 6 is increased. 8 is inserted as a thermal resistor 19 as a dummy, for example, as shown in FIG.
The heat transfer coefficient can be controlled by changing the number and shape of the fins 11 on the upstream side and the downstream side of the thermoelectric generator.
【００２２】以上、説明したように、本発明装置によれ
ば、複数の熱電発電モジュール２を連結させる時、出力
電力に大きな差があり、総電力が低下してしまう場合
に、出力電力差を低減させることにより、複数モジュー
ル連結時の総電力の低下を抑制することが出来る。As described above, according to the device of the present invention, when a plurality of thermoelectric power generation modules 2 are connected, when the output power has a large difference and the total power decreases, the output power difference is reduced. By reducing the power consumption, it is possible to suppress a decrease in the total power when a plurality of modules are connected.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明装置は、複数の熱電モジュール２からの出
力電力差を低減することが出来る。 （２）そのために、複数モジュール連結時の総電力の低
下を抑制することが出来る。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) The device of the present invention can reduce a difference in output power from a plurality of thermoelectric modules 2. (2) Therefore, it is possible to suppress a decrease in total power when a plurality of modules are connected.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱伝達率コン
トロール熱電発電装置の熱接触境界面図の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a thermal contact boundary view of a heat transfer rate controlled thermoelectric generator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るフィンの形状
変化による熱伝達率コントロールの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of heat transfer coefficient control based on a change in the shape of a fin according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るフィンの数の
変化による熱伝達率コントロールの説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of heat transfer coefficient control by changing the number of fins according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の熱電発電装置の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a thermoelectric generator of the present invention.
【図５】熱電モジュールの原理図。FIG. 5 is a principle diagram of a thermoelectric module.
【図６】熱電発電装置の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a thermoelectric generator.
【図７】熱電発電システムの系統図。FIG. 7 is a system diagram of a thermoelectric power generation system.
【図８】従来の熱電発電装置の構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional thermoelectric generator.
１ …半導体熱電素子 ２ …熱電発電モジュール ３ …熱電発電装置（従来） ４ …ガスエンジン ５ …排ガス熱交換器 ６ …プレー卜フィン型熱交換器 ７ …絶縁材（セラミック板） ８ …インサート材 ９ …熱伝達率の低い熱抵抗体 １０…熱電発電装置（本発明） １１…フィン １２…加熱媒体（排ガス） １３…冷却媒体（冷却水） １９…熱伝達率の良いダミーとしての熱抵抗体（ダミー
体）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor thermoelectric element 2 ... Thermoelectric generation module 3 ... Thermoelectric generator (conventional) 4 ... Gas engine 5 ... Exhaust gas heat exchanger 6 ... Plate fin type heat exchanger 7 ... Insulation material (ceramic plate) 8 ... Insert material 9 ... Thermal resistor with low heat transfer coefficient 10. Thermoelectric generator (the present invention) 11. Fin 12. Heating medium (exhaust gas) 13. Cooling medium (cooling water) 19. Dummy)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 秀和 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−107688（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−117169（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−163773（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hidekazu Hayashi Osaka Gas Co., Ltd. 4-1-2, Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka (56) Reference JP-A-8-107688 (JP, A) JP-A-9-117169 (JP, A) JP-A-9-163773 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 11/00
Claims (5)
冷却媒体（１３）で冷却して、両端接合部に温度差を生
じさせることにより、電気出力を得る熱電発電モジュー
ル（２）を複数個接続して構成する熱電発電装置におい
て、前記複数の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じ
る温度差の偏差を小さくするための偏差抑制手段を備
え、この抑制手段は、各媒体（１２、１３）それぞれの
上流部と熱電発電モジュール（２）との間に挿入された
熱伝達率の低い熱抵抗体（９）と、前記各媒体（１２、
１３）それぞれの下流部と熱電発電モジュール（２）と
の間に挿入された熱伝達率の良い熱抵抗体（１９）とを
有し、前記熱抵抗体（９）の熱伝達率を、前記熱抵抗体
（１９）の熱伝達率よりも相対的に低くしてなることを
特徴とする 熱伝達率コントロール熱電発電装置。1. A thermoelectric power generation module (2) that obtains an electrical output by heating one side with a heating medium (12) and cooling the other side with a cooling medium (13) to generate a temperature difference at a joint at both ends. ) Are connected to each other , and the thermoelectric generation device is formed at a joint at both ends of each of the plurality of thermoelectric generation modules.
Deviation suppression means to reduce the deviation of the temperature difference
For example, this suppressing means is provided for each medium (12, 13).
Inserted between the upstream part and the thermoelectric generation module (2)
A heat resistor (9) having a low heat transfer coefficient;
13) Each downstream part and thermoelectric generation module (2)
The heat resistor (19) with a good heat transfer coefficient inserted between
The thermal resistance of the thermal resistor (9)
That the heat transfer coefficient is relatively lower than (19)
Characteristic heat transfer coefficient control thermoelectric generator.
冷却媒体（１３）で冷却して、両端接合部に温度差を生
じさせることにより、電気出力を得る熱電発電モジュー
ル（２）を複数個接続して構成する熱電発電装置におい
て、前記複数の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じ
る温度差の偏差を小さくするための偏差抑制手段を備
え、この抑制手段は、前記各熱電発電モジュールにわた
って配置されて前記各媒体（１２、１３）それぞれと熱
交換するプレー卜フィン型熱交換器（６）であって、こ
のプレー卜フィン型熱交換器（６）の各媒体の流れの上
流側の熱交換率を、下流側に比べて相対的に低くしたこ
とを特徴とする 熱伝達率コントロール熱電発電装置。2. A thermoelectric power generation module (2) that obtains an electric output by heating one surface with a heating medium (12) and cooling the other surface with a cooling medium (13) to generate a temperature difference at a joint at both ends. ) Are connected to each other , and the thermoelectric generation device is formed at a joint at both ends of each of the plurality of thermoelectric generation modules.
Deviation suppression means to reduce the deviation of the temperature difference
The suppression means is provided for each of the thermoelectric generation modules.
And each of the media (12, 13) and heat
The plate fin type heat exchanger (6) to be replaced
Of each medium in the plate fin heat exchanger (6)
The heat exchange rate on the upstream side is relatively lower than that on the downstream side.
And a heat transfer coefficient control thermoelectric generator.
冷却媒体（１３）で冷却して、両端接合部に温度差を生
じさせることにより、電気出力を得る熱電発電モジュー
ル（２）を複数個接続して構成する熱電発電装置におい
て、前記複数の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じ
る温度差の偏差を小さくするための偏差抑制手段を備
え、この抑制手段は、前記各熱電発電モジュールにわた
って配置されて前記各媒体（１２、１３）それぞれと熱
交換するプレー卜 フィン型熱交換器（６）であって、こ
のプレー卜フィン型熱交換器（６）の各媒体の流れの上
流側のフィンの数を、下流側のフィンの数に比べて、相
対的に少なくしたことを特徴とする 熱伝達率コントロー
ル熱電発電装置。3. A thermoelectric power generation module (2) that obtains an electric output by heating one surface with a heating medium (12) and cooling the other surface with a cooling medium (13) to generate a temperature difference at a joint at both ends. ) Are connected to each other , and the thermoelectric generation device is formed at a joint at both ends of each of the plurality of thermoelectric generation modules.
Deviation suppression means to reduce the deviation of the temperature difference
The suppression means is provided for each of the thermoelectric generation modules.
And each of the media (12, 13) and heat
The plate fin type heat exchanger (6) to be replaced
Of each medium in the plate fin heat exchanger (6)
Compare the number of downstream fins with the number of downstream fins.
A heat transfer controlled thermoelectric generator characterized by a reduction in heat transfer.
冷却媒体（１３）で冷却して、両端接合部に温度差を生
じさせることにより、電気出力を得る熱電発電モジュー
ル（２）を複数個接続して構成する熱電発電装置におい
て、前記複数の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じ
る温度差の偏差を小さくするための第１、第２の偏差抑
制手段を備え、 前記第１の偏差抑制手段は、各媒体（１２、１３）それ
ぞれの上流部と熱電発電モジュール（２）との間に挿入
された熱伝達率の低い熱抵抗体（９）と、前記各媒体
（１２、１３）それぞれの下流部と熱電発電モジュール
（２）との間に挿入された熱伝達率の良い熱抵抗体（１
９）とを有し、前記熱抵抗体（９）の熱伝達率を、前記
熱抵抗体（１９）の熱伝達率よりも相対的に低くしてな
り、 前記第２の偏差抑制手段は、前記各熱電発電モジュール
にわたって配置されて前記各媒体（１２、１３）それぞ
れと熱交換するプレー卜フィン型熱交換器（６）であっ
て、このプレー卜フィン型熱交換器（６）の各媒体の流
れの上流側の熱交換率を、下流側に比べて相対的に低く
してなることを特徴とする 熱伝達率コントロール熱電発
電装置。4. A thermoelectric power generation module (2) that obtains an electric output by heating one side with a heating medium (12) and cooling the other side with a cooling medium (13) to generate a temperature difference at a joint at both ends. ) Are connected to each other , and the thermoelectric generation device is formed at a joint at both ends of each of the plurality of thermoelectric generation modules.
First and second deviation suppression for reducing the deviation of the temperature difference
Control means, wherein the first deviation suppressing means comprises a medium (12, 13)
Insert between each upstream part and thermoelectric generation module (2)
Heat resistor (9) having a low heat transfer coefficient and each of the media
(12, 13) Each downstream part and thermoelectric generation module
The thermal resistor (1) having a good heat transfer coefficient inserted between
9), wherein the heat transfer coefficient of the thermal resistor (9) is
It should be relatively lower than the heat transfer coefficient of the thermal resistor (19).
Ri, the second deviation suppression means, each of thermoelectric power generation module
Each of the media (12, 13)
A plate-fin heat exchanger (6) that exchanges heat with
The flow of each medium in the plate fin heat exchanger (6)
Heat exchange rate on the upstream side is relatively lower than that on the downstream side.
A heat transfer coefficient control thermoelectric generator, comprising:
冷却媒体（１３）で冷却して、両端接合部に温度差を生
じさせることにより、電気出力を得る熱電発電モジュー
ル（２）を複数個接続して構成する熱電発電装置におい
て、 前記複数の熱電発電モジュール各々の両端接合部に生じ
る温度差の偏差を小さくするための第１、第２の偏差抑
制手段を備え、 前記第１の偏差抑制手段は、各媒体（１２、１３）それ
ぞれの上流部と熱電発電モジュール（２）との間に挿入
された熱伝達率の低い熱抵抗体（９）と、前記各媒体
（１２、１３）それぞれの下流部と熱電発電モジュール
（２）との間に挿入された熱伝達率の良い熱抵抗体（１
９）とを有し、前記熱抵抗体（９）の熱伝 達率を、前記
熱抵抗体（１９）の熱伝達率よりも相対的に低くしてな
り、 前記第２の偏差抑制手段は、前記各熱電発電モジュール
にわたって配置されて前記各媒体（１２、１３）それぞ
れと熱交換するプレー卜フィン型熱交換器（６）であっ
て、このプレー卜フィン型熱交換器（６）の各媒体の流
れの上流側のフィンの数を、下流側のフィンの数に比べ
て、相対的に少なくしたことを特徴とする熱伝達率コン
トロール熱電発電装置。 5. One side is heated with a heating medium (12), and the other side is heated.
Cool with the cooling medium (13) to create a temperature difference at the joint at both ends.
Thermoelectric power generation module
A thermoelectric generator composed of multiple units (2) connected
At the joints at both ends of each of the plurality of thermoelectric generation modules.
First and second deviation suppression for reducing the deviation of the temperature difference
Control means, wherein the first deviation suppressing means comprises a medium (12, 13)
Insert between each upstream part and thermoelectric generation module (2)
Heat resistor (9) having a low heat transfer coefficient and each of the media
(12, 13) Each downstream part and thermoelectric generation module
The thermal resistor (1) having a good heat transfer coefficient inserted between
9) and has, a heat transfer coefficient of the heat resistor (9), wherein
It should be relatively lower than the heat transfer coefficient of the thermal resistor (19).
Ri, the second deviation suppression means, each of thermoelectric power generation module
Each of the media (12, 13)
A plate-fin heat exchanger (6) that exchanges heat with
The flow of each medium in the plate fin heat exchanger (6)
Compare the number of upstream fins to the number of downstream fins.
The heat transfer coefficient
Troll thermoelectric generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245297A JP3350705B2 (en) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | Heat transfer control thermoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245297A JP3350705B2 (en) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | Heat transfer control thermoelectric generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1127969A JPH1127969A (en) | 1999-01-29 |
| JP3350705B2 true JP3350705B2 (en) | 2002-11-25 |
Family
ID=16118526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18245297A Expired - Lifetime JP3350705B2 (en) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | Heat transfer control thermoelectric generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3350705B2 (en) |
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| FR2965401B1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-09-14 | Valeo Systemes Thermiques | THERMO ELECTRIC DEVICE, IN PARTICULAR FOR GENERATING AN ELECTRICAL CURRENT IN A MOTOR VEHICLE. |
| JP6358938B2 (en) * | 2014-11-28 | 2018-07-18 | 株式会社三五 | Exhaust heat recovery device |
| JP6417949B2 (en) * | 2015-01-14 | 2018-11-07 | 株式会社デンソー | Thermoelectric generator |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP18245297A patent/JP3350705B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1127969A (en) | 1999-01-29 |
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