KR101195531B1 - Piezo stack with thermoelectric device - Google Patents

Piezo stack with thermoelectric device Download PDF

Info

Publication number
KR101195531B1
KR101195531B1 KR1020110024570A KR20110024570A KR101195531B1 KR 101195531 B1 KR101195531 B1 KR 101195531B1 KR 1020110024570 A KR1020110024570 A KR 1020110024570A KR 20110024570 A KR20110024570 A KR 20110024570A KR 101195531 B1 KR101195531 B1 KR 101195531B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezo
injector
thermoelectric element
injector body
thermoelectric
Prior art date
Application number
KR1020110024570A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120106455A (en
Inventor
이진욱
김민식
이광성
이중협
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020110024570A priority Critical patent/KR101195531B1/en
Publication of KR20120106455A publication Critical patent/KR20120106455A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101195531B1 publication Critical patent/KR101195531B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/248—Temperature sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 열전소자를 구비한 피에조 인젝터에 관한 것이다. 상기 피에조 인젝터는 인젝터 몸체; 상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 상기 인젝터 몸체 내부에 배치되는 피에조 엑츄에이터; 및 상기 인젝터 몸체의 외측 면 일 측에 형성되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일시예에 따르면, 피에조 인젝터는 인젝터 몸체; 상기 인젝터 몸체 내부에 상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 배치되는 피에조 엑츄에이터; 상기 피에조 엑츄에이터의 측면에 형성되는 적어도 두 개의 금속 막대; 및 상기 적어도 두 개의 금속 막대 각각의 일 측에 형성되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 피에조 인젝터는 피에조 인젝터 작동에 의한 온도 상승을 억제하여 항온 유지를 할 수 있다.The present invention relates to a piezo injector having a thermoelectric element. The piezo injector includes an injector body; A piezo actuator disposed inside the injector body along an axial direction of the injector body; And a thermoelectric element formed on one side of an outer surface of the injector body.
According to yet another embodiment of the present invention, a piezo injector comprises: an injector body; A piezo actuator disposed in the injector body along an axial direction of the injector body; At least two metal rods formed on the side of the piezo actuator; And a thermoelectric element formed at one side of each of the at least two metal bars. The piezo injector using the thermoelectric device according to the present invention can maintain a constant temperature by suppressing the temperature rise caused by the piezo injector operation.

Description

열전소자를 구비한 피에조 인젝터{PIEZO STACK WITH THERMOELECTRIC DEVICE}Piezo injector with thermoelectric element {PIEZO STACK WITH THERMOELECTRIC DEVICE}

본 발명의 실시예들은 피에조 인젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항온 유지 기능을 갖는 피에조 인젝터에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a piezo injector, and more particularly, to a piezo injector having a constant temperature holding function.

종래의 커먼레일(Common Rail) 엔진 시스템에서는 솔레노이드 인젝터가 (solenoid injector) 주로 사용되어 왔으나 점점 피에조 인젝터(piezo injector)의 사용이 증가하고 있다.In the conventional common rail engine system, solenoid injectors have been mainly used, but the use of piezo injectors is increasing.

피에조 인젝터에서 사용되는 피에조 엑츄에이터(piezo actuator)는 100~300개의 얇은 세라믹 소자들이 적층된 하나의 피에조 스택(piezo stack) 으로 형성되며, 세라믹 소자 사이에는 양극과 음극의 금속전극이 연결되어 전기적으로는 병렬회로로 구성되며 피에조 스택에 전압이 가해지면 각각의 세라믹 소자는 팽창하게 된다.The piezo actuator used in the piezo injector is formed as a single piezo stack in which 100 to 300 thin ceramic elements are stacked, and a metal electrode of the anode and the cathode is connected electrically between the ceramic elements. It consists of a parallel circuit and each ceramic element expands when a voltage is applied to the piezo stack.

도 1을 참조하면, 피에조 인젝터(100)의 간략한 작동과정은 다음과 같다. 전원이 피에조 엑츄에이터(110)에 가해지면 피에조 스택의 상하방향의 길이가 증가하여 압력 조정부(120)를 작동 시키고, 압력 조정부(120)의 동작에 의해 니들 밸브(130)가 열리면 어큐뮬레이터(140)내의 연료가 분사된다.Referring to Figure 1, the brief operation of the piezo injector 100 is as follows. When power is applied to the piezo actuator 110, the length of the piezo stack in the vertical direction is increased to operate the pressure adjusting unit 120. When the needle valve 130 is opened by the operation of the pressure adjusting unit 120, the accumulator 140 is stored in the accumulator 140. Fuel is injected

피에조 엑츄에이터(110)는 반응시간이 빠르고 미세 제어가 가능하기 때문에 연료의 분사량과 분사시기를 세밀하게 제어할 수 있고, 배기가스와 연료 소비량 등을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.The piezo actuator 110 can control the injection amount and injection time of the fuel finely because the reaction time is fast and fine control, and has the advantage of improving the exhaust gas and fuel consumption.

하지만, 피에조 엑츄에이터(110)의 온도가 상승하면 이러한 작동특성이 매우 저하되는 단점이 있다. 따라서, 피에조 엑츄에이터(110)가 정상적으로 작동하는 온도가 유지될 수 있도록 최적 온도를 유지할 필요가 있으며, 또한 사용되는 연료의 온도변화가 큰 경우 실제 연료분사에 지대한 영향을 미치게 때문에 항온유지가 필요하다.However, when the temperature of the piezo actuator 110 rises, this operating characteristic is very low. Therefore, it is necessary to maintain the optimum temperature so that the temperature in which the piezo actuator 110 operates normally, and the constant temperature maintenance is necessary because the temperature change of the used fuel has a great influence on the actual fuel injection.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 항온 유지를 위해 열전소자를 이용한 피에조 인젝터의 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to propose a piezo injector using a thermoelectric element for maintaining a constant temperature.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 피에조 인젝터에 있어서, 인젝터 몸체; 상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 상기 인젝터 몸체 내부에 배치되는 피에조 엑츄에이터; 및 상기 인젝터 몸체의 외측 면 일 측에 형성되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, Piezo injector, Injector body; A piezo actuator disposed inside the injector body along an axial direction of the injector body; And a thermoelectric element formed at one side of an outer surface of the injector body.

여기서, 상기 피에조 엑츄에이터에 전기 공급을 위해 연결되는 적어도 두 개의 케이블; 및 상기 케이블에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하되, 상기 피에조 엑츄에이터는 상기 피에조 엑츄에이터와 상기 인젝터 몸체의 내경 사이에 형성되는 링형 공간상에서 상기 전원부에 의해 교번적으로 공급되는 전원에 의해 팽창 및 수축 운동을 하는 것을 특징으로 한다.Here, at least two cables connected for supplying electricity to the piezo actuator; And a power supply unit for supplying power to the cable, wherein the piezo actuator is expanded and contracted by power alternately supplied by the power supply unit in a ring-shaped space formed between the piezo actuator and the inner diameter of the injector body. Characterized in that.

또한, 상기 열전소자의 표면과 상기 인젝터 몸체의 외측 면 사이에 형성되는 흡열판; 상기 흡열판과 대향하는 상기 열전소자의 표면상에 형성되는 발열판; 및 상기 열전소자에 전원을 공급하는 열전소자 전원제어부를 더 포함하되, 상기 열전소자 전원제어부로부터 상기 열전소자에 공급되는 전원에 의해 상기 흡열판에서 열을 흡수하며, 상기 흡수된 열이 상기 발열판을 통해 발산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat absorbing plate is formed between the surface of the thermoelectric element and the outer surface of the injector body; A heat generating plate formed on a surface of the thermoelectric element facing the heat absorbing plate; And a thermoelectric element power control unit for supplying power to the thermoelectric element, wherein the thermoelectric element power control unit absorbs heat from the heat absorbing plate by the power supplied from the thermoelectric element power control unit to the thermoelectric element, and the absorbed heat forms the heating plate. It is characterized by being emitted through.

상기 인젝터 몸체의 내부 또는 상기 열전소자의 주변에 설치되는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a temperature sensor installed inside the injector body or around the thermoelectric element.

상기 열전소자 전원 제어부는 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 이용하여 상기 열전소자에 공급하는 전압/전류의 크기를 조절할 수 있다.The thermoelectric power control unit may adjust the magnitude of the voltage / current supplied to the thermoelectric device by using the temperature measured by the temperature sensor.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 피에조 인젝터에 있어서, 인젝터 몸체; 상기 인젝터 몸체 내부에 상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 배치되는 피에조 엑츄에이터; 상기 피에조 엑츄에이터의 측면에 형성되는 적어도 두 개의 금속 막대; 및 상기 적어도 두 개의 금속 막대 각각의 일 측에 형성되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, a piezo injector, comprising: an injector body; A piezo actuator disposed in the injector body along an axial direction of the injector body; At least two metal rods formed on the side of the piezo actuator; And a thermoelectric element formed on one side of each of the at least two metal rods.

본 발명에 따른 열전소자를 이용한 피에조 인젝터는 피에조 인젝터 작동에 의한 온도 상승을 억제하여 항온 유지를 할 수 있다.The piezo injector using the thermoelectric device according to the present invention can maintain a constant temperature by suppressing the temperature rise caused by the piezo injector operation.

또한, 열전소자를 통해 피에조 인젝터에 열을 공급함으로써 연료의 온도를 높여 차량의 시동을 용이하게 할 수 있다.In addition, by supplying heat to the piezo injector through the thermoelectric element it is possible to increase the temperature of the fuel to facilitate the starting of the vehicle.

도 1은 종래의 피에조 인젝터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 열전소자의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 구비한 피에조 인젝터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 피에조 인젝터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 평면도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 사시도를 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional piezo injector.
2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a general thermoelectric device.
3 is a cross-sectional view of a piezo injector having a thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a piezo injector using a thermoelectric device according to another exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a piezo actuator having a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
6 is a plan view illustrating a piezo actuator having a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a perspective view of a piezo actuator having a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

피에조 인젝터의 정상적인 작동을 위해서는 항온이 유지되는 것이 중요하며, 본 발명에서는 피에조 인젝터의 항온유지를 위해 열전소자를 이용하므로 열전소자에 대해 우선 설명하도록 한다.It is important to maintain a constant temperature for the normal operation of the piezo injector, and in the present invention, a thermoelectric device is used for maintaining the constant temperature of the piezo injector.

열전소자는 열전재료의 열전현상을 이용하며 전원의 공급만으로 냉각, 가열, 항온 및 발전을 동시에 이룰 수 있는 소자를 의미한다. 여기서 열전 현상(Thermoelectric effect)이란 열 에너지와 전기 에너지가 상호작용하는 효과를 총칭하는 현상으로서 온도 차에 의해 기전력이 생겨서 전류가 흐르는 제베크 효과(seebeck effect) 및 전류가 흐르면 온도 차를 발생하는 펠티에 효과(peltier effect)가 이에 해당한다.The thermoelectric element refers to a device that uses the thermoelectric phenomenon of the thermoelectric material and can simultaneously achieve cooling, heating, constant temperature, and power generation by only supplying power. Here, the thermoelectric effect is a general term for the effect of the interaction between thermal energy and electrical energy. The electromotive force is generated by the temperature difference, and the Peltier generates a temperature difference when the current flows. This is the peltier effect.

여기서, 제베크 효과는 두 종류의 금속을 고리모양으로 연결하고, 한쪽 접점을 고온, 다른 쪽을 저온으로 했을 때 그 회로에 전류가 생기는 현상을 의미하며 펠티에 효과는 두 종류의 금속을 접속하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 열전현상을 의미한다.Here, the Seebeck effect refers to a phenomenon in which a current is generated in a circuit when two kinds of metals are connected in a ring shape and one contact is made high temperature and the other is made low temperature, and the Peltier effect is connected to two kinds of metals. Refers to thermoelectric phenomena where heat is generated or absorbed at the junction of the two metals.

펠티에 효과에서 두 종류의 금속 대신 전기 전도 방식이 다른 비스무트(Bi), 텔루튬(Te) 등 반도체를 사용하면 효율성 높은 흡열 발열 작용을 하는 펠티에 소자를 얻을 수 있으며 펠티에 소자는 전류 방향에 따라 흡열, 발열의 전환이 가능하고 전류량에 따라 흡열, 발열량을 조절할 수 있다.In the Peltier effect, semiconductors such as bismuth (Bi) and tellurium (Te), which have different electrical conduction methods, instead of the two metals, can be used to obtain efficient Peltier devices that have an endothermic exothermic effect. It is possible to switch the heat generation and control the heat absorption and heat generation according to the amount of current.

도 2는 일반적인 열전소자의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a general thermoelectric device.

도 2를 참조하면 통상의 열전소자(200)는 n형 열전 반도체(201)와 p형 열전 반도체(203)가 금속층(211)에 의해 전기적으로 연결되며, 여기에 전류가 가해지면, 흡열판(213)에서는 흡열이 발열판(215)에서는 방열이 일어난다. 이 경우 상술한 바와 같이 전류의 방향에 의해 흡열과 발열의 위치는 변경될 수 있다.Referring to FIG. 2, in the conventional thermoelectric element 200, an n-type thermoelectric semiconductor 201 and a p-type thermoelectric semiconductor 203 are electrically connected by a metal layer 211, and when a current is applied thereto, a heat absorbing plate ( In 213, heat absorption occurs in the heat generating plate 215. In this case, as described above, the positions of the endothermic and the heat generation may be changed by the direction of the current.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 구비한 피에조 인젝터의 단면도를 도시한 도면이다.3 is a cross-sectional view of a piezo injector having a thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 피에조 인젝터(300)는 인젝터 몸체(301), 인젝터 몸체(301) 내부에 인젝터 몸체(301)의 축 방향을 따라 배치되는 피에조 엑츄에이터(311), 피에조 엑츄에이터(311)와 인젝터 몸체(301)의 내경 사이에 형성되는 링형 공간(317), 피에조 엑츄에이터(311)에 전원 공급을 위해 연결되는 케이블(313,314), 케이블에 전원을 공급하는 피에조 엑츄에이터 전원부(미도시), 인젝터 몸체(301) 내부에서 피에조 엑츄에이터(311)와 연결되는 압력 조정부(321), 압력 조정부(321)와 연결되며 압력 조정부(321)의 압력에 따라 인젝터 몸체(301)의 축방향을 따라 움직이는 니들 밸브(323), 인젝터 몸체(301)의 외측 면 일 측에 형성되고 전원 공급에 의해 흡열 또는 발열반응을 일으키는 열전소자(331), 열전소자(331)에 전원을 공급하는 열전소자 전원 제어부(미도시) 를 포함하고 있다.Referring to FIG. 3, the piezo injector 300 includes an injector body 301, a piezo actuator 311 disposed in the axial direction of the injector body 301, and a piezo actuator 311 and an injector inside the injector body 301. Ring-shaped space 317 formed between the inner diameter of the body 301, the cable (313,314) connected to supply power to the piezo actuator 311, the piezo actuator power supply (not shown) for supplying power to the cable, the injector body ( The pressure regulator 321 connected to the piezo actuator 311 and the pressure regulator 321 inside the 301 and the needle valve 323 moving along the axial direction of the injector body 301 according to the pressure of the pressure regulator 321. ), A thermoelectric element power control unit (not shown) formed on one side of the outer surface of the injector body 301 and supplying power to the thermoelectric element 331 and the thermoelectric element 331 which cause an endothermic or exothermic reaction by power supply. It is included.

피에조 엑츄에이터 전원부는 교번적으로 피에조 엑츄에이터(311)에 전원을 공급하며 피에조 엑츄에이터(311)를 구성하는 피에조 소자는 전원이 공급될 때마다 팽창을 한다. 즉 전원이 공급될 때는 팽창, 전원이 공급되지 않을 때는 수축 하는 운동을 반복하게 된다. 이러한 반복 운동으로 인해 피에조 엑츄에이터(311)의 주변 온도가 향상될 수 있으며, 이러한 온도 상승은 전원에 의한 정확한 응답성을 요구하는 피에조 엑츄에이터(311)의 작동을 저하시킬 수 있다.The piezo actuator power supply unit alternately supplies power to the piezo actuator 311 and the piezo elements constituting the piezo actuator 311 expand each time power is supplied. In other words, when power is supplied, the expansion and contraction movements are repeated when no power is supplied. Due to this repetitive motion, the ambient temperature of the piezo actuator 311 may be improved, and such temperature rise may reduce the operation of the piezo actuator 311 requiring accurate response by the power source.

따라서, 이러한 온도 상승을 막기 위해 열전 소자 전원 제어부는 열전소자(331)에 전원을 공급하며 열전소자(331)와 인젝터 몸체(301)의 외측 면 사이에 형성되며, 열전소자의 흡열반응 면에 밀착된 흡열판(333)에서는 열을 흡수하여 냉각이 일어나게 되고, 열전소자(309)의 발열반응 면에 밀착된 발열판(335)에서는 흡수된 열을 발산하게 된다. 이에 따라, 피에조 인젝터(300)의 내부 온도를 저하시킬 수 있으며, 피에조 엑츄에이터(303)가 정상적으로 작동하도록 할 수 있다.Therefore, in order to prevent such a temperature rise, the thermoelectric element power control unit supplies power to the thermoelectric element 331 and is formed between the thermoelectric element 331 and the outer surface of the injector body 301 and closely adheres to the endothermic reaction surface of the thermoelectric element. The heat absorbing plate 333 absorbs heat to cause cooling, and the heat absorbing plate 335 in close contact with the heat generating reaction surface of the thermoelectric element 309 emits absorbed heat. Accordingly, the internal temperature of the piezo injector 300 may be lowered, and the piezo actuator 303 may operate normally.

이때, 흡열판(333) 및 발열판(335)은 흡열판(333)에서 흡수한 열을 발열판(335)을 통해 외부로 신속하게 방출할 수 있도록 열전도가 높은 예를 들어 은, 구리. 알루미늄과 같은 재질로 만들어질 수 있으며, 축적된 열을 더욱 빨리 외부로 발산시키기 위해 표면적이 넓은 형상으로 이루어질 수 있다.In this case, the heat absorbing plate 333 and the heat generating plate 335 is, for example, silver, copper having high thermal conductivity so that the heat absorbed by the heat absorbing plate 333 can be quickly released to the outside through the heat generating plate 335. It may be made of a material such as aluminum, and may have a large surface area to dissipate accumulated heat to the outside more quickly.

또한, 피에조 인젝터(300)는 인젝터 몸체(301)의 내부 또는 열전소자(331)의 주변에 온도 센서(341)를 더 포함할 수 있으며, 온도 센서(341)는 인젝터 몸체(301) 내부 또는 열전소자(331)의 온도를 측정하며, 측정된 온도는 열전소자 전원 제어부에 전달될 수 있다.In addition, the piezo injector 300 may further include a temperature sensor 341 inside the injector body 301 or around the thermoelectric element 331, and the temperature sensor 341 may include the inside of the injector body 301 or thermoelectric. The temperature of the device 331 is measured, and the measured temperature may be transmitted to the thermoelectric power control unit.

측정된 온도를 전달받은 열전소자 전원 제어부는 측정된 온도에 따라 열전소자(331)에 공급되는 전압/전류의 크기를 조절함으로써 흡열량 및 발열량을 조절하며, 피에조 인젝터(300) 내부의 온도가 일정 수준을 유지하도록 제어할 수 있다.The thermoelectric power control unit receiving the measured temperature adjusts the heat absorbing amount and heat generation amount by adjusting the voltage / current supplied to the thermoelectric element 331 according to the measured temperature, and the temperature inside the piezo injector 300 is constant. Can be controlled to maintain the level.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전 소자 전원 제어부는 전류 방향을 반대로 공급하여, 흡열판(333)이 발열판으로서의 역할을 하도록 할 수 있으며 따라서 흡열판(333)을 통해 열이 방출되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 겨울철 링형 공간(317)에 채워져 있는 연료의 낮은 온도로 인하여 시동이 걸리지 않는 경우 열전 소자 전원 제어부(333)에서 전류 방향을 반대로 공급하여 흡열판(333)을 통해 피에조 인젝터(300)내부에 열을 공급함으로써 연료의 온도를 높여 시동이 용이하게 걸리도록 할 수 있을 것이다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the thermoelectric element power control unit may reversely supply the current direction, so that the heat absorbing plate 333 may serve as a heat generating plate, and thus heat may be emitted through the heat absorbing plate 333. have. For example, when the engine is not started due to the low temperature of the fuel filled in the ring-shaped space 317 in winter, the piezoelectric injector 300 is supplied through the heat absorbing plate 333 by supplying the current direction reversely from the thermoelectric power control unit 333. By supplying heat to the inside, the temperature of the fuel may be increased to facilitate starting.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 피에조 인젝터의 단면도, 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 단면도, 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 평면도, 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열전소자가 결합된 피에조 엑츄에이터의 사시도를 도시한 도면이다.4 is a cross-sectional view of a piezo injector using a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of a piezo actuator coupled to a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention, and FIG. A top view of a piezo actuator coupled to a thermoelectric element according to another embodiment of FIG. 7 is a view showing a perspective view of a piezo actuator coupled to a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 피에조 인젝터(400)는 인젝터 몸체(401), 인젝터 몸체(401) 내부에 인젝터 몸체(401)의 축 방향을 따라 배치되는 피에조 엑츄에이터(411), 피에조 엑츄에이터(411)와 인젝터 몸체(401)의 내경 사이에 형성되는 링형 공간(417), 피에조 엑츄에이터(411)에 전원 공급을 위해 피에조 엑츄에이터(411)의 측면에 제공된 적어도 두 개의 금속 막대 (413,414) 두 개의 금속 막대(413,414)에 전원을 공급하는 피에조 엑츄에이터 전원부(미도시), 인젝터 몸체(401) 내부에서 피에조 엑츄에이터(411)와 연결되는 압력 조정부(421), 압력 조정부(421)와 연결되며 압력 조정부(421)의 압력에 따라 인젝터 몸체(401)의 축 방향을 따라 움직이는 니들 밸브(423), 금속 막대(413,414)의 일 측에 형성되고 전원 공급에 의해 흡열 또는 발열반응을 일으키는 열전소자(431)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 4, the piezo injector 400 includes an injector body 401, a piezo actuator 411 disposed in the axial direction of the injector body 401, and a piezo actuator 411 and an injector. Ring-shaped space 417 formed between the inner diameter of the body 401, at least two metal bars 413,414 provided on the side of the piezo actuator 411 for powering the piezo actuator 411 Two metal bars 413,414 Piezo actuator power supply (not shown) for supplying power to the pressure in the injector body 401 is connected to the piezo actuator 411, the pressure adjusting unit 421, the pressure adjusting unit 421 and the pressure of the pressure adjusting unit 421 Accordingly, the needle valve 423 moving along the axial direction of the injector body 401 is formed on one side of the metal rods 413 and 414 and includes a thermoelectric element 431 which generates an endothermic or exothermic reaction by power supply.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 피에조 엑츄에이터(411)는 피에조 세라믹 층(501)과 전극층(503)을 포함하며, 피에조 세라믹 층(501)과 전극 층(503)은 한 층의 상부에 다른 한 층이 위치되도록 교호적으로 배열되어 피에조 스택(511)을 형성한다. 전기적 접촉부를 형성하기 위해 전극층(503a, 503b)은 피에조 스택(511)의 측면에 제공된 적어도 두 개의 금속 막대(413,414)에 교호적으로 접속될 수 있다.5 to 7, the piezo actuator 411 includes a piezo ceramic layer 501 and an electrode layer 503, and the piezo ceramic layer 501 and the electrode layer 503 are disposed on top of one layer. The layers are alternately arranged to form a piezo stack 511. The electrode layers 503a and 503b may be alternately connected to at least two metal bars 413 and 414 provided on the side of the piezo stack 511 to form electrical contacts.

두 개의 금속 막대(413,414)은 피에조 엑츄에이터 전원부(415)로부터 전원을 공급받으며, 피에조 스택(511)은 두 개의 금속 막대(413, 414)의 축 방향을 따라 팽창하거나 수축하게 된다.The two metal bars 413 and 414 are supplied with power from the piezo actuator power supply unit 415, and the piezo stack 511 is expanded or contracted along the axial direction of the two metal bars 413 and 414.

두 개의 금속 막대(413,414)의 일 측에 형성된 열전소자(431)는 두 개의 금속 막대(413,414)로부터 직접 전원을 공급받을 수 있으며, 따라서 피에조 엑츄에이터 전원부의 교번적인 전원 공급에 따라 열전소자(431)의 작동도 교번적으로 작동할 수 있다. 다시 말하면, 전원 공급에 의한 피에조 스택(511)의 팽창 시 열전소자(431)의 흡열판(433)에서 피에조 스택(511)의 열을 흡수할 수 있다.The thermoelectric element 431 formed at one side of the two metal rods 413 and 414 may be directly supplied with power from the two metal rods 413 and 414. Therefore, the thermoelectric element 431 may be provided according to the alternating power supply of the piezo actuator power supply unit. The operation of can also work alternately. In other words, when the piezo stack 511 is expanded by the power supply, the heat absorbing plate 433 of the thermoelectric element 431 may absorb the heat of the piezo stack 511.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 열전소자(431)에 별도의 열전소자 전원 제어부(미도시)가 연결될 수 있으며, 이 경우 열전소자 전원 제어부로부터의 전원 공급에 의해 열전소자의 작동이 제어될 수 있을 것이다.According to another embodiment of the present invention, a separate thermoelectric power control unit (not shown) may be connected to the thermoelectric element 431, in which case the operation of the thermoelectric element may be controlled by supplying power from the thermoelectric power control unit. Could be.

또한, 피에조 인젝터(400)는 인젝터 몸체(401)의 내부 또는 열전소자(431)의 주변에 온도 센서(441)를 더 포함할 수 있으며, 온도 센서(441)에 의해 인젝터 몸체(401) 내부 또는 열전소자(431)의 온도를 측정하며, 측정된 온도는 열전소자 전원 제어부에 전달될 수 있다. 따라서 열전소자 전원 제어부는 측정된 온도를 이용하여 피에조 인젝터(400)의 내부 온도가 일정 온도를 유지하도록 열전소자(431)의 작동을 제어할 수 있다.In addition, the piezo injector 400 may further include a temperature sensor 441 in the injector body 401 or in the periphery of the thermoelectric element 431, and in the injector body 401 by the temperature sensor 441. The temperature of the thermoelectric element 431 is measured, and the measured temperature may be transmitted to the thermoelectric power control unit. Therefore, the thermoelectric power control unit may control the operation of the thermoelectric element 431 such that the internal temperature of the piezo injector 400 maintains a constant temperature by using the measured temperature.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전 소자 전원 제어부는 전류 방향을 반대로 공급하여, 흡열판(433)에서 열이 방출되도록 할 수 있을 것이다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, the thermoelectric element power control unit may supply the current direction in reverse, so that heat is emitted from the heat absorbing plate 433.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

100: 피에조 인젝터 110: 피에조 엑츄에이터
120: 압력 조정부 130: 니들 밸브
140: 어큐뮬레이터
200: 열전소자 201: n형 열전 반도체
203: p형 열전 반도체 211: 금속층
213: 흡열판 215: 발열판
300: 피에조 인젝터 301: 인젝터 몸체
311: 피에조 엑츄에이터 313, 314: 케이블
317: 링형 공간 321: 압력 조정부
323: 니들 밸브 331: 열전소자
333: 흡열판 335: 발열판
341: 온도 센서
400: 피에조 인젝터 401: 인젝터 몸체
411: 피에조 엑츄에이터 413, 414: 케이블
417: 링형 공간 421: 압력 조정부
423: 니들 밸브 431: 열전소자
433: 흡열판 435: 발열판
441: 온도 센서100: piezo injector 110: piezo actuator
120: pressure regulator 130: needle valve
140: accumulator
200: thermoelectric element 201: n-type thermoelectric semiconductor
203: p-type thermoelectric semiconductor 211: metal layer
213: heat absorbing plate 215: heating plate
300: piezo injector 301: injector body
311: piezo actuators 313, 314: cable
317: ring-shaped space 321: pressure regulator
323: needle valve 331: thermoelectric element
333: heat absorbing plate 335: heating plate
341: temperature sensor
400: piezo injector 401: injector body
411: piezo actuators 413, 414: cable
417: ring-shaped space 421: pressure regulator
423: needle valve 431: thermoelectric element
433: heat absorbing plate 435: heating plate
441: temperature sensor

Claims (11)

피에조 인젝터에 있어서,
인젝터 몸체(301);
상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 상기 인젝터 몸체 내부에 배치되는 피에조 엑츄에이터(311);
상기 인젝터 몸체의 외측 면 일 측에 형성되는 열전소자(331);
상기 열전소자에 전원을 공급하는 열전소자 전원 제어부;
상기 열전소자의 표면과 상기 인젝터 몸체의 외측 면 사이에 형성되는 흡열판(333); 및
상기 흡열판과 대향하는 상기 열전소자의 표면상에 형성되는 발열판(335)을 포함하되,
상기 열전소자 전원 제어부는 상기 열전소자에 공급하는 전류의 크기 및 전류의 방향 중 하나를 조절하여 상기 인젝터 몸체 내부의 온도를 일정 수준으로 유지하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.In piezo injectors,
Injector body 301;
A piezo actuator 311 disposed inside the injector body along an axial direction of the injector body;
A thermoelectric element 331 formed on one side of an outer surface of the injector body;
A thermoelectric power control unit for supplying power to the thermoelectric device;
A heat absorbing plate 333 formed between a surface of the thermoelectric element and an outer surface of the injector body; And
It includes a heating plate 335 formed on the surface of the thermoelectric element facing the heat absorbing plate,
The thermoelectric power control unit is a piezo injector, characterized in that to maintain the temperature of the inside of the injector body by adjusting one of the magnitude of the current supplied to the thermoelectric element and the direction of the current. 제1항에 있어서,
상기 피에조 엑츄에이터에 전기 공급을 위해 연결되는 적어도 두 개의 케이블; 및
상기 케이블에 전원을 공급하는 전원부
를 더 포함하되,
상기 피에조 엑츄에이터는 상기 피에조 엑츄에이터와 상기 인젝터 몸체의 내경 사이에 형성되는 링형 공간상에서 상기 전원부에 의해 교번적으로 공급되는 전원에 의해 팽창 및 수축 운동을 하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 1,
At least two cables connected to the piezo actuator for electrical supply; And
Power supply unit for supplying power to the cable
Further comprising:
The piezo actuator is a piezo injector, characterized in that the expansion and contraction movement by the power supplied alternately by the power supply in a ring-shaped space formed between the inner diameter of the piezo actuator and the injector body. 삭제delete 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,
상기 인젝터 몸체의 내부 또는 상기 열전소자의 주변에 설치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 1,
Piezo injector further comprises a temperature sensor installed in the injector body or the periphery of the thermoelectric element. 제4항에 있어서,
상기 열전소자 전원 제어부는 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 이용하여 상기 열전소자에 공급하는 전압/전류의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 4, wherein
The thermoelectric power control unit is a piezo injector, characterized in that for controlling the magnitude of the voltage / current supplied to the thermoelectric element by using the temperature measured from the temperature sensor. 피에조 인젝터에 있어서,
인젝터 몸체(401);
상기 인젝터 몸체 내부에 상기 인젝터 몸체의 축 방향을 따라 배치되는 피에조 엑츄에이터(411);
상기 피에조 엑츄에이터의 측면에 형성되는 적어도 두 개의 금속 막대(413,414);
상기 적어도 두 개의 금속 막대 각각의 일 측에 형성되는 열전소자(431);
상기 열전소자에 전원을 공급하는 열전소자 전원 제어부;
상기 열전소자는 상기 열전소자의 표면과 상기 인젝터 몸체의 외측 면 사이에 형성되는 흡열판(433); 및
상기 흡열판과 대향하는 상기 열전소자의 표면상에 형성되는 발열판(435)을 포함하되,
상기 열전소자 전원 제어부는 상기 열전소자에 공급하는 전류의 크기 및 전류의 방향 중 하나를 조절하여 상기 인젝터 몸체 내부의 온도를 일정 수준으로 유지하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.In piezo injectors,
Injector body 401;
A piezo actuator 411 disposed inside the injector body along an axial direction of the injector body;
At least two metal rods (413, 414) formed on the side of the piezo actuator;
A thermoelectric element 431 formed on one side of each of the at least two metal bars;
A thermoelectric power control unit for supplying power to the thermoelectric device;
The thermoelectric element may include a heat absorbing plate 433 formed between a surface of the thermoelectric element and an outer surface of the injector body; And
It includes a heat generating plate 435 formed on the surface of the thermoelectric element facing the heat absorbing plate,
The thermoelectric power control unit is a piezo injector, characterized in that to maintain the temperature of the inside of the injector body by adjusting one of the magnitude of the current supplied to the thermoelectric element and the direction of the current. 제6항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 금속 막대에 각각 전원을 공급하는 전원부;
를 더 포함하되,
상기 피에조 엑츄에이터는 상기 전원부로부터 교번적으로 공급되는 전원에 의해 상기 두 개의 금속 막대의 축 방향을 따라 팽창 및 수축 운동을 하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 6,
A power supply unit supplying power to each of the at least two metal bars;
Further comprising:
The piezo actuator is a piezo injector, characterized in that the expansion and contraction movement along the axial direction of the two metal bars by the power supplied alternately from the power supply. 삭제delete 삭제delete 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 has been abandoned due to the setting registration fee. 제7항에 있어서,
상기 인젝터 몸체의 내부 또는 상기 열전소자의 주변에 설치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 7, wherein
Piezo injector further comprises a temperature sensor installed in the injector body or the periphery of the thermoelectric element. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 제10항에 있어서,
상기 열전소자 전원 제어부는 상기 온도 센서로부터 측정된 온도를 이용하여 상기 열전소자에 공급하는 전류의 크기 및 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 피에조 인젝터.The method of claim 10,
The thermoelectric power control unit is a piezo injector, characterized in that for controlling the magnitude and direction of the current supplied to the thermoelectric element using the temperature measured from the temperature sensor.
KR1020110024570A 2011-03-18 2011-03-18 Piezo stack with thermoelectric device KR101195531B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110024570A KR101195531B1 (en) 2011-03-18 2011-03-18 Piezo stack with thermoelectric device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110024570A KR101195531B1 (en) 2011-03-18 2011-03-18 Piezo stack with thermoelectric device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120106455A KR20120106455A (en) 2012-09-26
KR101195531B1 true KR101195531B1 (en) 2012-10-30

Family

ID=47113162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110024570A KR101195531B1 (en) 2011-03-18 2011-03-18 Piezo stack with thermoelectric device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101195531B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101340888B1 (en) * 2012-10-30 2013-12-13 숭실대학교산학협력단 Piezo injector with direct driven type
GB2572753A (en) * 2018-04-04 2019-10-16 Rolls Royce Plc A fuel system for an internal combustion engine, an internal combustion engine and a method of operating a fuel system for an internal combustion engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002532658A (en) 1998-12-11 2002-10-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Piezoelectric actuator
JP2004150276A (en) 2002-10-28 2004-05-27 Denso Corp Injector and injector cooling system
JP3791190B2 (en) * 1998-06-30 2006-06-28 いすゞ自動車株式会社 Common rail fuel injection system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3791190B2 (en) * 1998-06-30 2006-06-28 いすゞ自動車株式会社 Common rail fuel injection system
JP2002532658A (en) 1998-12-11 2002-10-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Piezoelectric actuator
JP2004150276A (en) 2002-10-28 2004-05-27 Denso Corp Injector and injector cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120106455A (en) 2012-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100258155A1 (en) Thermoelectric element
US8373057B2 (en) Thermoelectric element
US20130014516A1 (en) Thermoelectric module
KR101195531B1 (en) Piezo stack with thermoelectric device
KR20130033865A (en) Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module
US9748228B2 (en) Structure and method for cooling three-dimensional integrated circuits
JP2014514749A (en) Thermoelectric device
JP2006073633A (en) Thermoelectric conversion device and its manufacturing method
US20180145241A1 (en) Integrated circuit with cooling array
KR101536355B1 (en) Cooling roll for the crown control of roll
KR102120273B1 (en) Thermoelectric module and thermoelectric generator
KR20130073554A (en) Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module
US20120279544A1 (en) Thermoelectric module
JP2008300626A (en) Near field light power generation element and near field light power generator
US11008920B2 (en) Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion module system
KR101046130B1 (en) Thermoelectric element
JP2011187669A (en) Heat transfer structure of power generation unit
KR20160005588A (en) temperature sensor
US9728701B2 (en) Thermoelectric generation apparatus
KR101411437B1 (en) Thermoelectric Device, Array, Module, Generating Apparatus, Thermal Sensor, Peltier Apparatus and the Method thereof
JP2014116476A (en) Cooling/heating device
US20170213952A1 (en) Power generator for vehicle
KR102710240B1 (en) Wireless device and operating method thereof
JP2024049784A (en) Thermoelectric power generating device
JP2013243303A (en) Power generator and power generation method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161018

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181017

Year of fee payment: 7