KR101265145B1 - 차량용 열전 발전기 - Google Patents

차량용 열전 발전기 Download PDF

Info

Publication number
KR101265145B1
KR101265145B1 KR20110141320A KR20110141320A KR101265145B1 KR 101265145 B1 KR101265145 B1 KR 101265145B1 KR 20110141320 A KR20110141320 A KR 20110141320A KR 20110141320 A KR20110141320 A KR 20110141320A KR 101265145 B1 KR101265145 B1 KR 101265145B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coolant
cooling water
thermoelectric
passage
adjacent
Prior art date
Application number
KR20110141320A
Other languages
English (en)
Inventor
안호찬
선종호
서호철
장성욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
세종공업 주식회사
기아자동차주식회사
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 현대자동차주식회사, 세종공업 주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR20110141320A priority Critical patent/KR101265145B1/ko
Priority to JP2012255872A priority patent/JP6139865B2/ja
Priority to US13/688,971 priority patent/US9115619B2/en
Priority to CN201210533383.XA priority patent/CN103178753B/zh
Priority to DE102012112861.8A priority patent/DE102012112861B4/de
Application granted granted Critical
Publication of KR101265145B1 publication Critical patent/KR101265145B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N3/00Generators in which thermal or kinetic energy is converted into electrical energy by ionisation of a fluid and removal of the charge therefrom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

열전현상을 이용하여 엔진의 배기가스의 열에너지를 전기에너지로 변환하는 차량용 열전발전기가 개시된다. 차량용 열전발전기는, 내부로 고온의 배기가스가 통과하며 상기 배기가스와 열교환하여 가열되는 배기관, 그리고 상기 배기관 외주면에 소정 간격으로 장착되며 상기 배기관에 의해 가열되는 다수 쌍의 열전달판을 구비하는 고온부; P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 다수 쌍의 열전달판 사이에 개재되어 열전현상을 이용하여 전기를 발생하며 서로 전기적으로 연결되는 다수 쌍의 열전모듈; 그리고 상기 다수 쌍의 열전모듈 사이에 개재되며 내부로 흐르는 냉각수에 의해 상기 다수 쌍의 열전모듈의 내측면들을 냉각시키는 저온부;를 포함한다. 상기 다수의 열전모듈은 상기 열전달판에 의해 가열되는 외측면들과 상기 저온부에 의해 냉각되는 내측면들 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생한다. 열전효율이 향상되며 작은 크기의 차량용 열전발전기를 실현할 수 있다.

Description

차량용 열전 발전기{Thermoelectric generator of vehicle}
본 발명은 열전 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 배기가스의 열기를 이용하여 발전하는 차량용 열전 발전기에 관한 것이다.
열전소자는, 소자 양단의 온도차를 전기로 변환함으로써 열에너지를 전기에너지로 변환하거나 소자에 전기를 흐르게 함으로써 소자 양단에 온도차를 일으켜 전기에너지를 열에너지로 변환하는 열전현상을 이용하는 소자를 말한다. 이러한 열전소자는 소규모 냉각장치, 소규모 가열장치, 또는 소규모 발전장치에 이용된다.
열전소자가 소규모 발전장치에 이용되는 것을 열전발전장치 또는 열전발전기라고 부른다. 이러한 열전발전기는 주로 무전통신기의 전원공급장치, 우주선의 전력공급장치, 핵잠수함의 동력공급장치, 그리고 차량의 배기시스템에 설치되는 열전발전기에 사용된다.
도 1은 차량의 열전발전기를 보여주는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 차량의 배기시스템에 설치되는 열전발전기(10)는 고온의 배기가스가 지나가는 6각형의 배기열 회수장치(40), 상기 배기열 회수장치(40) 외측에 설치되며 내부로 냉각수가 지나가는 상기 냉각장치(30), 그리고 상기 배기열 회수장치(40)의 외측과 상기 냉각장치(30) 내측에 접촉하여 양단의 온도차이에 의해 전기를 발생시키는 상기 다수의 열전모듈(20)을 포함한다.
상기 배기열 회수장치(40) 내부에는 고온의 배기가스가 흐르면서 열에너지가 상기 열전모듈(20)로 전달된다. 상기 냉각장치(30) 내부에는 냉각수가 흐르는 냉각 파이프(32)가 형성되어 상기 배기열 회수장치(40)와 접촉되는 상기 열전모듈(20)의 내측과 상기 냉각장치(30)와 접촉되는 상기 열전모듈(20)의 외측 사이의 온도차이를 증가시킨다. 이와 같이 상기 열전모듈(20)의 내측과 외측의 온도차이를 크게 함으로써 자동차의 배기시스템에 설치되는 열전발전기의 효율을 증가시키게 된다.
열전발전기에서 많은 전기를 생산하기 위해서는, 즉 열전발전 효율을 높이기 위해서는 배기가스의 열에너지가 상기 열전모듈에 효율적으로 전달되어야 한다. 그러나 상기한 종래의 차량용 열전발전기에서는, 배기가스의 열에너지가 고온부로 충분히 전달되지 않아 배기가스의 열에너지 회수 능력이 떨어지고 따라서 열전발전기의 열전효율이 저하되는 문제를 안고 있다.
또한, 종래의 차량용 열전발전기는 냉각장치(30)가 많은 면적을 차지함에도 열교환 면적이 작아 열전달율이 낮아 크기에 비하여 열전발전효율이 낮은 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로, 작고 열전발전 효율이 향상되는 차량용 열전발전기를 제공하는 것이다.
본 발명은 내부로 고온의 배기가스가 통과하며 상기 배기가스와 열교환하여 가열되는 배기관, 그리고 상기 배기관 외주면에 소정 간격으로 장착되며 상기 배기관에 의해 가열되는 다수 쌍의 열전달판을 구비하는 고온부; P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 다수 쌍의 열전달판 사이에 개재되어 열전현상을 이용하여 전기를 발생하며 서로 전기적으로 연결되는 다수 쌍의 열전모듈; 그리고 상기 다수 쌍의 열전모듈 사이에 개재되며 내부로 흐르는 냉각수에 의해 상기 다수 쌍의 열전모듈의 내측면들을 냉각시키는 저온부;를 포함하며, 상기 다수의 열전모듈은 상기 열전달판에 의해 가열되는 외측면들과 상기 저온부에 의해 냉각되는 내측면들 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생하는 차량용 열전발전기를 제공한다.
상기 저온부는, 상기 다수 쌍의 열전모듈 사이에 개재되며 내부로 상기 냉각수가 흐르고, 일면 일측에 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구가 형성되고 타면 일측에 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 형성되는 환형의 다수의 냉각수 통로; 그리고 상기 다수의 냉각수 통로 중 인접한 냉각수 통로의 상기 냉각수 유입구와 인접한 다른 냉각수 통로의 상기 냉각수 배출구를 연결하는 냉각수 통로 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 연결부는 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 배출구의 외주면에 장착되는 호스; 그리고 상기 호스를 가압하는 클램프;를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구와 인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구를 용접하여 이루어질 수 있다.
상기 냉각수 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구에 형성되는 왼나사; 인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구에 형성되는 오른나사; 그리고 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 배출구를 나사결합에 의해 연결하는 연결너트;를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구보다 큰 직경의 인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구 사이에 개재되는 압입 실링을 포함할 수 있다
상기 냉각수 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구와 인접한 다른 냉각수 통로의 냉각수 배출구를 연결하는 피팅 유니온을 포함할 수 있다.
본 발명의 차량용 열전발전기에 따르면, 배기가스가 열전모듈과 접촉하는 면적이 큼에도 전체 열전발전기의 크기는 작은 효과가 있다.
또한, 구조가 간단하고 부품수가 적어 제조비용이 감소되며 생산성이 향상된다.
본 발명의 차량용 열전발전기는 그 크기가 작아 차량 패키징에 장착이 용이하며 다양한 차량에 적용될 수 있다.
고온부와 열전모듈 사이에 열교환 메쉬가 설치되어 배기가스와의 접촉면적을 증가시킴으로써 배기가스의 열에너지가 열전모듈로 더욱 효율적으로 전달될 뿐 아니라 이를 통과하는 배기가스의 소음도 감소되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 열전발전기를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기의 고온부, 열전모듈, 그리고 저온부의 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A' 선에 따라 취한 단면도로서 고온부, 열전모듈, 그리고 저온부의 결합된 상태를 보여준다.
도 5는 도 2의 A-A' 선에 따라 취한 단면도로서, 저온부 내부를 유동하는 냉각수의 흐름을 보여준다.
도 6은 도 2의 B-B' 선에 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기의 냉각수 통로 연결부의 다양한 예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기의 고온부, 열전모듈, 그리고 저온부의 분해사시도이다. 도 4는 도 2의 A-A' 선에 따라 취한 단면도로서 고온부, 열전모듈, 그리고 저온부의 결합된 상태를 보여준다. 도 5는 도 2의 A-A' 선에 따라 취한 단면도로서, 저온부 내부를 유동하는 냉각수의 흐름을 보여준다. 도 6은 도 2의 B-B' 선에 따라 취한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기의 냉각수 통로 연결부의 다양한 예를 보여주는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기(100)는 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스와 열교환하여 가열되는 고온부(110), 엔진의 냉각 시스템에 의해 순환되는 냉각수가 흐르며 상기 고온부(110) 외측에 설치되는 저온부(120), 그리고 상기 고온부(110)와 상기 저온부(120)에 개재되어 상기 고온부(110)와 상기 저온부(120) 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생시키는 열전모듈(130)을 포함한다.
상기 고온부(110)는 내부로 고온의 상기 배기가스가 통과하는 동안 가열되는 배기관(112)과 상기 배기관 외주면에 소정의 간격으로 설치되는 도넛 형상의 다수 쌍의 열전달판(114)을 포함한다.
상기 열전달판(114)의 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이, 내주면에 길이 방향으로 연장되며 상기 배기관(112)의 외주면에 접촉되는 플랜지(115)와 일측에 형성되는 개구부(113)를 가진다. 상기 플랜지(115)는 상기 배기관(112)을 통하여 배기가스의 열에너지를 상기 열전달판(114)으로 전달한다.
상기 배기관(112)은 중공 원통형상을 가지며 내부를 흐르는 고온의 배기가스에 의해 가열된다. 이렇게 가열된 상기 배기관(112)은 그 외주면에 설치되는 상기 열전달판(114)을 가열한다. 상기 배기관(112) 내부에는 상기 배기가스가 바이패스되는 바이패스관(117)이 설치된다. 상기 바이패스관(117)의 말단에는 엔진의 부하에 따라 상기 배기가스를 바이패스시키기 위해 상기 바이패스관(117) 말단을 개폐하는 바이패스 밸브(116)가 장착된다. 상기 바이패스 밸브(116)는 스프링(118)에 의해 상기 바이패스관(117)에 탄성적으로 지지된다. 상기 바이패스관(117)의 상류에는 상기 바이패스 밸브(116)이 폐쇄되는 경우 상기 배기가스가 유동하는 다수의 배기홀(도시하지 않음)이 형성된다.
상기 바이패스관(117)의 외주면과 상기 배기관(112)의 내주면 사이에는 열교환 메쉬(111)가 개재된다. 상기 열교환 메쉬(111)는 상기 고온의 배기가스와 열교환하여 상기 배기가스의 열에너지는 흡수하여 상기 배기관(112)으로 전달한다. 즉, 상기 열교환 메쉬(111)에 의해 상기 배기가스의 열에너지는 상기 배기관(112)으로 효율적으로 전달된다.
차량이 고속으로 운행할 때, 즉, 엔진의 부하가 증가되면 상기 배기관이 과열될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 엔진의 고부하시 상기 바이패스 밸브(116)는 개방되어 상기 고온의 배기가스는 상기 바이패스관(117)을 통하여 대부분 배기되어 상기 바이패스관(117)과 상기 배기관(112) 사이를 흐르는 배기가스의 양이 조절된다.
상기 고온부(110)의 상기 다수 쌍의 열전달판(114)의 사이에는 상기 저온부(120)가 위치된다. 상기 저온부(120)는 상기 다수 쌍의 열전달판(114) 사이에 개재되는 다수의 환형의 냉각수 통로(122)와 상기 다수의 환형 냉각수 통로(122)를 180도 마다 교대로 연결하는 다수의 냉각수 통로 연결부(124)를 포함한다.
상기 다수의 냉각수 통로(122) 각각은, 도 3에 도시한 바와 같이, 일면 일측에 형성되어 엔진의 냉각시스템(도시하지 않음)에 의해 순환되는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(121)와 상기 냉각수 유입구(121)와 반대면에 대각선 방향으로 형성되어 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(123)를 가진다. 상기 다수의 냉각수 통로(122)는 하나의 냉각수 통로(122)의 상기 냉각수 유입구(121)와 다른 하나의 냉각수 통로(122)의 냉각수 배출구(123)를 상기 냉각수 통로 연결부(124)를 이용하여 길이방향으로 연결하는 방식으로 서로 연결된다. 즉, 인접한 세 개의 냉각수 통로(122)는, 먼저 인접한 두 개의 냉각수 통로(122)가 각각의 냉각수 배출구(123)와 냉각수 유입구(121)가 같은 방향으로 위치된 상태에서 상기 냉각수 통로 연결부(124)에 의해 길이방향으로 연결된다. 아직 연결되지 않은 다른 냉각수 통로(122)는 이미 연결된 냉각수 통로(122)의 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)와는 180도 회전된 상태, 즉 냉각수 통로(122)의 중심선에 반대편에서 상기 냉각수 통로 연결부(124)에 의해 연결된다. 이렇게 연결된 냉각수 통로(122)는 도 4와 5에 도시된다.
상기한 바와 같이 냉각수 통로(122)가 연결되면, 도 5에서 볼 수 있듯이, 냉각수는 배기관(112)의 중심선을 따라 지그재그 형태로 유동한다. 상기 냉각수 유입구(121)와 상기 냉각수 배출구(123)를 연결하는 방식은 다양하며, 그 예가 도 7에 도시된다.
도 7의 (A)는 호스에 의한 연결방식을 보여준다. 도 6의 (A)는 상기 냉각수 통로(122)의 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)를 호스에 삽입하고 상기 호스의 외주면을 클램프로 고정하는 방식이다.
도 7의 (B)는 용접에 의한 냉각수 통로 연결 방식을 보여준다. 이 방식에 의하면, 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)는 그 직경이 상이하여 냉각수 유입구(또는 냉각수 배출구)가 냉각수 배출구(또는 냉각수 유입구) 안으로 삽입되고 이 둘 사이를 용접함으로써 두 개의 냉각수 통로(122)를 연결한다.
도 7의 (C)는 나사에 의한 냉각수 통로 연결방식을 보여준다. 이 방식에 의하면, 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)의 외주면에는 각각 다른 방향의 나사가 형성된다. 예를 들면, 냉각수 유입구(121)의 외주면에 오른 나사가 형성되면 냉각수 배출구(123)의 외주면에는 왼나사가 형성된다. 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)의 외주면은 너트에 의해 결합된다. 너트에는 왼나사와 오른나사가 모두 형성되어 너트를 회전시키는 것만으로도 상기 냉각수 유입구(121)와 상기 냉각수 배출구(123)이 결합된다.
도 7의 (D)는 실링에 의한 냉각수 통로 연결방식을 보여준다. 이 방식에서는, 냉각수 유입구(121)와 냉각수 배출구(123)의 직경이 상이하다. 냉각수 유입구(121)가 냉각수 배출구(123)보다 직경이 작거나 그 반대가 된다. 냉각수 유입구(또는 냉각수 배출구)가 냉각수 배출구(또는 냉각수 유입구) 안으로 삽입되고 그 사이에 하나 또는 그 이상의 압입 실링이 압입됨으로써 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 배출구가 연결된다.
마지막으로, 도 7의 (E)는 피팅 유니온에 의한 냉각수 통로 연결방식을 보여준다. 이 경우, 냉각수 유입구와 냉각수 배출구는 피팅 유니온을 이용하여 간단하게 연결될 수 있다.
상기 열전모듈(130)은 P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 일측이 개방된 개구부(132)를 가지는 환형의 형상으로 제작된다. 한 쌍의 열전모듈(130)은 상기 저온부(120)의 하나의 냉각수 통로(122)의 양측면에 부착되며 그 외측면에는 상기 한 쌍의 열전달판(114)이 위치된다. 다수의 열전모듈(130)은 서로 전기적으로 연결된 상태에서 차량의 배터리(도시하지 않음)에 전기적으로 연결된다.
상기 다수의 열전모듈(130)의 외측면들은 상기 다수 쌍의 열전달판(114)의 내측면과 접촉된다. 이렇게 설치됨으로써, 상기 열전모듈(130)의 외측면들은 상기 다수의 열전달판(114)에 의해 가열되고 외측면들은 상기 다수의 냉각수 통로(122)에 의해 냉각된다. 따라서, 상기 열전모듈(130)의 양측면에 온도차가 발생되고 이 온도차에 의해 상기 다수의 열전모듈(130) 내부에서는 열전현상이 발생되어 전기가 생산된다. 이렇게 생산된 전기는 상기 다수의 열전모듈(130)과 전기적으로 연결되는 상기 배터리를 충전한다.
위에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기(100)의 작용을 설명한다.
엔진이 구동되면, 엔진에서 배기가스가 배출되어 상기 배기관(112)의 내부로 흐르고 이때 상기 바이패스 밸브(116)는 상기 바이패스관(114)을 폐쇄한다. 한편, 엔진의 냉각시스템(도시하지 않음)에 의해 순환되는 냉각수는 최외곽에 위치한 냉각수 통로(122)의 상기 냉각수 유입구(121)로 유입되어 그 내부를 유동하며 상기 냉각수 통로 연결부(124)에 의해 연결된 다른 상기 냉각수 통로(122)를 유동한다.
상기 배기가스는 상기 배기관(112)의 내부를 유동하면서 상기 배기관(112)과 열교환하여 상기 배기관(112)은 가열된다. 상기 배기관(112)의 외주면에 설치되는 상기 열전단판(114)은 상기 가열된 배기관(112)에 의해 가열되고 상기 가열된 열전달판(114)에 의해 상기 배기가스의 열에너지는 상기 다수의 열전모듈(130)로 전달되어 상기 다수의 열전모듈(130)의 외측면이 가열된다.
한편, 상기 냉각수 유입구(121)로 유입된 상기 냉각수는 상기 냉각수 통로 연결부(124)에 의해 연결된 다수의 냉각수 통로(122)를 유동한다. 상기 유동하는 냉각수에 의해 상기 다수의 열전모듈(130)의 내측면은 냉각된다.
이와 같이 되어, 상기 배기관(112)의 외주면에 소정 간격으로 배열된 상기 다수의 열전모듈(130)의 양측면 사이에는 온도차가 발생된다. 상기 온도차에 의해 상기 다수의 열전모듈(130) 내부에서는 전기가 발생된다. 상기 다수의 열전모듈(130)에 의해 생산된 전기는 상기 다수의 열전모듈(130)에 전기적으로 연결되는 상기 배터리를 충전한다.
차량의 속도가 증가되면, 즉, 엔진의 부하가 증가되면, 상기 바이패스 밸브(116)가 상기 스프링(118)의 탄성력을 이기면서 상기 바이패스관(117)을 개방한다. 상기 바이패스관(117)이 개방됨으로써 상기 배기가스의 대부분은 상기 바이패스관(117)을 통하여 배기되고 나머지는 상기 바이패스관(117)과 상기 배기관(112) 사이를 유동한다. 상기 바이패스관(117)과 상기 배기관(112) 사이에 개재되는 상기 열교환 메쉬(111)는 상기 배기가스와 열교환하여 상기 배기관(112)을 가열하게 되고 이후의 작용은 상기 바이패스 밸브(116)가 폐쇄되는 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명의 차량용 열전발전기에 따르면 그 구조가 간단하고 부품수가 적어 제조비용이 감소되며 생산성이 향상된다. 차량에 장착이 용이하고 다양한 차량에 적용이 가능하다.
100: 열전발전기 110: 고온부
112: 배기관 113: 개구부
114: 열전도판 116: 바이패스 밸브
118: 스프링 117: 바이패스관
120: 저온부 121: 냉각수 유입구
122: 냉각수 통로 123: 냉각수 배출구
124: 냉각수 통로 연결부 130: 열전모듈

Claims (7)

  1. 내부로 고온의 배기가스가 통과하며 상기 배기가스와 열교환하여 가열되는 배기관, 그리고 상기 배기관 외주면에 소정 간격으로 장착되며 상기 배기관에 의해 가열되는 다수 쌍의 열전달판을 구비하는 고온부;
    P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 다수 쌍의 열전달판 사이에 개재되어 열전현상을 이용하여 전기를 발생하며 서로 전기적으로 연결되는 다수 쌍의 열전모듈; 그리고
    상기 다수 쌍의 열전모듈 사이에 개재되며 내부로 흐르는 냉각수에 의해 상기 다수 쌍의 열전모듈의 내측면들을 냉각시키는 저온부;를 포함하며,
    상기 저온부는,
    상기 다수 쌍의 열전모듈 사이에 개재되며 내부로 상기 냉각수가 흐르고, 일면 일측에 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구가 형성되고 타면 일측에 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 형성되는 환형의 다수의 냉각수 통로 및
    상기 다수의 냉각수 통로 중 인접한 냉각수 통로의 상기 냉각수 유입구와 인접한 다른 냉각수 통로의 상기 냉각수 배출구를 연결하는 냉각수 통로 연결부를 포함하여 이루어지고,
    상기 다수 쌍의 열전모듈은 상기 열전달판에 의해 가열되는 외측면들과 상기 저온부에 의해 냉각되는 내측면들 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생하는 차량용 열전발전기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 통로 연결부는
    상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 배출구의 외주면에 장착되는 호스; 그리고
    상기 호스를 가압하는 클램프;를 포함하는 차량용 열전발전기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 통로 연결부는
    인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구와 인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구를 용접하여 이루어지는 차량용 열전발전기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 통로 연결부는
    인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구에 형성되는 왼나사;
    인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구에 형성되는 오른나사; 그리고
    상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 배출구를 나사결합에 의해 연결하는 연결너트;를 포함하는 차량용 열전발전기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 통로 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구보다 큰 직경의 인접한 다른 하나의 냉각수 통로의 냉각수 배출구 사이에 개재되는 압입 실링을 포함하는 차량용 열전발전기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 통로 연결부는 인접한 하나의 냉각수 통로의 냉각수 유입구와 인접한 다른 냉각수 통로의 냉각수 배출구를 연결하는 피팅 유니온을 포함하는 차량용 열전발전기.
KR20110141320A 2011-12-23 2011-12-23 차량용 열전 발전기 KR101265145B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110141320A KR101265145B1 (ko) 2011-12-23 2011-12-23 차량용 열전 발전기
JP2012255872A JP6139865B2 (ja) 2011-12-23 2012-11-22 車両用熱電発電機
US13/688,971 US9115619B2 (en) 2011-12-23 2012-11-29 Thermoelectric generator of vehicle
CN201210533383.XA CN103178753B (zh) 2011-12-23 2012-12-11 车辆的热电发电机
DE102012112861.8A DE102012112861B4 (de) 2011-12-23 2012-12-21 Thermoelektrischer Generator für ein Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110141320A KR101265145B1 (ko) 2011-12-23 2011-12-23 차량용 열전 발전기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101265145B1 true KR101265145B1 (ko) 2013-05-24

Family

ID=48575771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20110141320A KR101265145B1 (ko) 2011-12-23 2011-12-23 차량용 열전 발전기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9115619B2 (ko)
JP (1) JP6139865B2 (ko)
KR (1) KR101265145B1 (ko)
CN (1) CN103178753B (ko)
DE (1) DE102012112861B4 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046646A (ko) 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 열전소자 모듈 장치
KR20160046645A (ko) 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 유연열전소자 모듈 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8183456B1 (en) * 2002-05-23 2012-05-22 Jon Murray Schroeder Thermoelectric device with make-before-break high frequency converter
CN103758617B (zh) * 2014-02-10 2016-01-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种车用热电发电装置
FR3027735B1 (fr) * 2014-10-24 2016-12-30 Valeo Systemes Thermiques Element, ensemble et module thermo electrique, notamment destines a generer un courant electrique dans un vehicule automobile.
JP6472855B1 (ja) * 2017-09-16 2019-02-20 株式会社隆起工業 配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585174Y2 (ja) * 1979-10-08 1983-01-28 株式会社ボッシュオートモーティブ システム 車両用空気調和装置の冷媒配管構造
JPS5962221U (ja) * 1982-10-18 1984-04-24 株式会社クボタ 熱交換器付きマフラ−
JPS59131688U (ja) * 1983-02-22 1984-09-04 トヨタ自動車株式会社 パイプ接続用ゴムホ−スのプロテクタ装置
JPS62188388A (ja) 1986-02-14 1987-08-17 Komatsu Ltd 熱電発電装置
JPH0417894Y2 (ko) * 1986-10-07 1992-04-21
JP3524487B2 (ja) * 2000-10-25 2004-05-10 レッキス工業株式会社 薄肉管継手
KR100386472B1 (ko) 2000-11-16 2003-06-02 한국에너지기술연구원 자동차배열을 이용한 열전발전장치
JP4082090B2 (ja) * 2002-05-23 2008-04-30 トヨタ自動車株式会社 排熱発電装置
JP4030478B2 (ja) * 2003-07-29 2008-01-09 株式会社デンソー 冷凍サイクル用配管継手
JP4305252B2 (ja) * 2004-04-02 2009-07-29 株式会社デンソー 排熱回収装置
JP2006002704A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
JP4285438B2 (ja) 2005-05-09 2009-06-24 トヨタ自動車株式会社 熱発電装置
JP2008177301A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
JP2009033806A (ja) 2007-07-24 2009-02-12 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
JP5108462B2 (ja) * 2007-11-07 2012-12-26 国立大学法人 東京大学 熱回収装置
DE102008023937A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Abgaswärme
JP2011079032A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Hitachi Ltd 溶接用治具、溶接構造物、溶接方法及び溶接用治具の除去方法
CN102142798A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 陈翔 发动机排气管温差发电的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046646A (ko) 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 열전소자 모듈 장치
KR20160046645A (ko) 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 유연열전소자 모듈 장치
US9741917B2 (en) 2014-10-21 2017-08-22 Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation Thermoelectric module apparatus
US10056537B2 (en) 2014-10-21 2018-08-21 Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation Flexible thermoelectric module apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US9115619B2 (en) 2015-08-25
CN103178753B (zh) 2016-12-21
DE102012112861B4 (de) 2021-10-07
CN103178753A (zh) 2013-06-26
US20130160434A1 (en) 2013-06-27
JP2013133822A (ja) 2013-07-08
JP6139865B2 (ja) 2017-05-31
DE102012112861A1 (de) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101327732B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101340848B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101327735B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101265145B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101340846B1 (ko) 차량용 열전 발전기
JP6157908B2 (ja) 自動車用積層型熱電発電装置
KR20120042997A (ko) 관다발들을 포함하는 열전기 장치
JP6011485B2 (ja) 熱電発電装置
KR101401065B1 (ko) 차량용 열전 발전기
JP2006314180A (ja) 熱発電装置
KR101421953B1 (ko) 자동차용 적층형 열전발전장치
KR101791898B1 (ko) 중앙 냉각채널 형 열전발전 시스템
CN109921689A (zh) 一种串并联式换热结构及热伏发电装置
KR20110083415A (ko) 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템
KR101712354B1 (ko) 고효율 열전발전 시스템
KR101340849B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101327730B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101327731B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101327733B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR101746443B1 (ko) 차량용 열전 발전기
KR20160048671A (ko) 특히 자동차에서 전류를 발생시키도록 구성된 열전 소자, 조립체 및 모듈

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: 20180427

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 7