KR101270627B1 - Apparatus for generating thermoelectric semiconductor and recovering exhaust heat using exhaust gas heat of vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 배기가스가 배기열 회수장치로 유입되는 배기가스 유입부와, 배기열 회수장치로 유입된 배기가스를 외부로 배출하는 배기가스 토출부와, 상기 배기가스 유입부와 배기가스 토출부를 연통시키는 제1 배기가스 유로와, 상기 제1 배기가스 유로의 외면에 형성되어 내부로 냉각수가 이동되는 제1 냉각수 유로와, 상기 제1 냉각수 유로의 외면에 형성되며 냉각소자가 상기 제1 냉각수 유로의 외면과 접하는 열전모듈이 배치되는 제1 열전모듈 배치 층과, 상기 제1 열전모듈 배치 층의 외면에 형성되고, 상기 열전모듈의 가열소자와 접하도록 설치되며, 상기 배기가스 유입부와 배기가스 토출부를 연통시키는 제2 배기가스 유로와, 상기 제1 배기가스 유로와 제2 배기가스 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐도어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 열전 발전을 위한 배기가스 유로 및 배기열 회수를 위한 배기가스 유로를 각각 별도로 형성하고, 개폐 도어에 의해 선택적으로 배기가스 유로를 개폐함으로써 하나의 장치로 열전 발전 및 배기열 회수를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, an exhaust gas inlet portion through which the exhaust gas of the vehicle flows into the exhaust heat recovery apparatus, an exhaust gas discharge portion for discharging the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery apparatus to the outside, and the exhaust gas inlet portion and the exhaust gas discharge portion communicate with each other. A first exhaust gas flow path formed on the outer surface of the first exhaust gas flow path, a first coolant flow path formed on an outer surface of the first exhaust gas flow path, and having a cooling water moved therein; A first thermoelectric module arrangement layer on which a thermoelectric module is in contact with an outer surface, and an outer surface of the first thermoelectric module arrangement layer and formed to be in contact with a heating element of the thermoelectric module, wherein the exhaust gas inlet and the exhaust gas are discharged And an opening / closing door for selectively opening and closing the second exhaust gas flow passage for communicating the portion and the first exhaust gas flow passage and the second exhaust gas flow passage.
According to the present invention, an exhaust gas flow path for thermoelectric power generation and an exhaust gas flow path for exhaust heat recovery are separately formed, and both the thermoelectric power generation and exhaust heat recovery are performed by one apparatus by selectively opening and closing the exhaust gas flow path by an opening / closing door. It can work.

Description

차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치 {APPARATUS FOR GENERATING THERMOELECTRIC SEMICONDUCTOR AND RECOVERING EXHAUST HEAT USING EXHAUST GAS HEAT OF VEHICLE}Thermoelectric power generation and exhaust heat recovery system using exhaust gas of vehicle

본 발명은 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전 발전을 위한 배기가스 유로 및 배기열 회수를 위한 배기가스 유로를 각각 별도로 형성하고, 개폐 도어에 의해 선택적으로 배기가스 유로를 개폐함으로써 하나의 장치로 열전 발전 및 배기열 회수를 모두 수행할 수 있는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle, and more particularly, the exhaust gas flow path for thermoelectric power generation and the exhaust gas flow path for exhaust heat recovery are separately formed, and selectively by the opening and closing door The present invention relates to a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle capable of performing both thermoelectric power generation and exhaust heat recovery with one device by opening and closing the exhaust gas flow path.

일반적으로, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스는 그 이용가치가 없는 불필요한 열, 즉 폐열로 간주되어 대기로 버려지고 있다.In general, exhaust gas emitted from an engine of a vehicle is regarded as unnecessary heat, that is, waste heat, having no useful value, and is disposed of in the atmosphere.

그러나 엔진의 배기열은 전체 연료 소비량의 약 30%를 차지하는 막대한 양으로서, 그 이용가치가 점점 높아지고 있다.However, the engine's exhaust heat is an enormous amount, which accounts for about 30% of the total fuel consumption, and its value is increasing.

일반적인 가솔린이나 디젤 엔진의 열 정산에 의하면, 엔진 내부에 공급되는 연료는 엔진의 정상적인 출력 소비에 약 30%, 냉각 손실이 30%, 배기 손실이 약 30% 및 기타 보조기기의 구동에 약 10% 정도의 열량을 각각 소비하는 것으로 알려져 있다.According to the heat calculation of a typical gasoline or diesel engine, the fuel supplied to the engine consumes about 30% of the engine's normal power consumption, 30% of the cooling loss, about 30% of the exhaust loss, and about 10% of the driving of other auxiliary equipment. It is known to consume each degree of heat.

이러한 열량 중 배기가스에 포함된 약 30%의 열은 직접 대기중에 배출되어 버려지게 되므로, 그만큼의 열손실을 초래하여 에너지의 효율적인 운용 측면에서 커다란 문제점이 있었다.Since about 30% of the heat contained in the exhaust gas is directly discharged into the atmosphere, it causes a large amount of heat loss, thereby causing a significant problem in terms of efficient operation of energy.

그리하여 근래에는 차량의 배기가스를 이용하여 차량에 전기를 공급하는 열전 발전 장치와, 배기가스의 열을 회수하여 차량 내부를 난방하는 배기열 회수 장치 등이 널리 사용되고 있다.Thus, in recent years, thermoelectric generators for supplying electricity to vehicles using exhaust gases of vehicles, and exhaust heat recovery apparatuses for recovering heat of exhaust gases and heating the interior of vehicles are widely used.

그러나, 상기한 열전 발전 장치와 배기열 회수 장치는 같은 배기가스 라인 상에 설치되긴 하지만, 서로 별도의 장치로 구성되어 있고 각 장치들이 항상 사용되는 것이 아니므로 초기 설치 비용에 비해 그 효과가 미미한 문제점이 있었다.However, although the above-mentioned thermoelectric generator and exhaust heat recovery apparatus are installed on the same exhaust gas line, they are composed of separate apparatuses and each apparatus is not always used, so the effect is insignificant compared to the initial installation cost. there was.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열전 발전을 위한 배기가스 유로 및 배기열 회수를 위한 배기가스 유로를 각각 별도로 형성하고, 개폐 도어에 의해 선택적으로 배기가스 유로를 개폐함으로써 하나의 장치로 열전 발전 및 배기열 회수를 모두 수행할 수 있는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form an exhaust gas flow path for thermoelectric power generation and exhaust gas flow path for exhaust heat recovery separately, and selectively open and close the exhaust gas flow path by the opening and closing door It is thereby to provide a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle that can perform both thermoelectric power generation and exhaust heat recovery with one device.

상기 목적은 본 발명에 따라, 차량의 배기가스가 배기열 회수장치로 유입되는 배기가스 유입부와, 배기열 회수장치로 유입된 배기가스를 외부로 배출하는 배기가스 토출부와, 상기 배기가스 유입부와 배기가스 토출부를 연통시키는 제1 배기가스 유로와, 상기 제1 배기가스 유로의 외면에 형성되어 내부로 냉각수가 이동되는 제1 냉각수 유로와, 상기 제1 냉각수 유로의 외면에 형성되며 냉각소자가 상기 제1 냉각수 유로의 외면과 접하는 열전모듈이 배치되는 제1 열전모듈 배치 층과, 상기 제1 열전모듈 배치 층의 외면에 형성되고, 상기 열전모듈의 가열소자와 접하도록 설치되며, 상기 배기가스 유입부와 배기가스 토출부를 연통시키는 제2 배기가스 유로와, 상기 제1 배기가스 유로와 제2 배기가스 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐도어에 의해 달성된다.According to the present invention, the exhaust gas inlet for the exhaust gas of the vehicle flows into the exhaust heat recovery apparatus, an exhaust gas discharge unit for exhausting the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery apparatus to the outside, and the exhaust gas inlet and A first exhaust gas flow passage communicating the exhaust gas discharge portion, a first cooling water flow passage formed on an outer surface of the first exhaust gas flow passage, and having a cooling water moved therein, and a cooling element formed on an outer surface of the first cooling water flow passage; A first thermoelectric module arrangement layer on which a thermoelectric module is in contact with an outer surface of a first cooling water flow path, and an outer surface of the first thermoelectric module arrangement layer and formed to be in contact with a heating element of the thermoelectric module, and inflow of the exhaust gas A second exhaust gas flow path for communicating the portion and the exhaust gas discharge portion, and the opening and closing door for selectively opening and closing the first exhaust gas flow path and the second exhaust gas flow path .

또한, 상기 제2 배기가스 유로의 외면에 형성되고, 가열소자가 상기 제2 배기가스 유로의 외면과 접하는 열전모듈이 배치되는 제2 열전모듈 배치 층과, 상기 제2 열전모듈 배치 층의 외면에 형성되고, 열전모듈의 가열소자와 접하도록 설치되고 내부로 냉각수가 이동되는 제2 냉각수 유로를 더 포함할 수 있다.In addition, the second thermoelectric module arrangement layer formed on the outer surface of the second exhaust gas flow path, the heating element is disposed in contact with the outer surface of the second exhaust gas flow path, and the outer surface of the second thermoelectric module arrangement layer And a second cooling water flow path formed to be in contact with the heating element of the thermoelectric module and to move the cooling water therein.

또한, 상기 각 제1 냉각수 유로를 상호 연통시키는 제1 연통부와, 상기 각 제2 냉각수 유로를 상호 연통시키는 제2 연통부와, 상기 각 제1 냉각수 유로와 각 제2 냉각수 유로를 상호 연통시키는 제3 연통부를 더 포함할 수 있다.In addition, a first communication portion for communicating each of the first cooling water flow paths, a second communication portion for communicating each of the second cooling water flow passages, and each of the first cooling water flow passage and each second cooling water flow passage for mutual communication It may further include a third communication unit.

또한, 상기 제2 연통부에 형성되는 냉각수 유입구와, 상기 제1 연통부에 형성되는 냉각수 배출구를 더 포함하며, 냉각수는 냉각수 유입구를 통해 제2 냉각수 유로 측으로 유입되고, 제3 연통부를 통해 제1 냉각수 유로를 거쳐 냉각수 배출구로 배출될 수 있다.The apparatus may further include a cooling water inlet formed in the second communication unit and a cooling water outlet formed in the first communication unit, wherein the cooling water is introduced into the second cooling water flow path through the cooling water inlet and is connected to the first through the third communication unit. It may be discharged to the cooling water outlet via the cooling water passage.

또한, 상기 개폐도어는 배기가스 유입부와 제1 배기가스 유로 사이에 개재될 수 있다.In addition, the opening and closing door may be interposed between the exhaust gas inlet and the first exhaust gas flow path.

이에 의해, 열전 발전을 위한 배기가스 유로 및 배기열 회수를 위한 배기가스 유로를 각각 별도로 형성하고, 개폐 도어에 의해 선택적으로 배기가스 유로를 개폐함으로써 하나의 장치로 열전 발전 및 배기열 회수를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, by separately forming the exhaust gas flow path for thermoelectric power generation and the exhaust gas flow path for exhaust heat recovery, and selectively opening and closing the exhaust gas flow path by the opening and closing door, it is possible to perform both thermoelectric power generation and exhaust heat recovery with one device. It has an effect.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 배기가스 흐름도이다.
도 4c는 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 냉각수 흐름도이다.1 is a perspective view of a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle according to the present invention.
2 is a cross-sectional perspective view of a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle according to the present invention.
4a and 4b is a flow chart of the exhaust gas of the thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle according to the present invention.
Figure 4c is a flow chart of the cooling water of the thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle according to the present invention.

이를 참조하여 본 발명의 외관을 살펴보면, 내부에 공간이 형성되는 케이스(200)와, 케이스(200)의 전단 및 후단에 각각 설치되는 연결부(210)로 구성된다.Looking at the appearance of the present invention with reference to this, it is composed of a case 200 is formed inside the space, and the connecting portion 210 is installed at the front and rear ends of the case 200, respectively.

케이스(200)는 내부에 공간이 형성되는 사각 형태의 구조물로, 전단(도면의 좌측 방향) 및 후단(도면의 우측 방향)이 개방되어 있고, 내부에 격벽이 형성되어 케이스(200)의 내부 공간을 층별로 구획한다.The case 200 is a rectangular structure in which a space is formed therein, and the front end (left side of the drawing) and the rear end (right side of the drawing) are open, and a partition is formed therein so that the inner space of the case 200 is formed. Partition by layer.

그리고, 각 연결부(210)에는 배기가스 유입부(211) 및 배기가스 토출부(212)가 각각 형성되어 차량의 배기가스 파이프가 연결된다.In addition, an exhaust gas inlet 211 and an exhaust gas discharge part 212 are formed at each connection part 210 to connect the exhaust gas pipe of the vehicle.

한편, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치의 단면도로서, 이하에서는 이를 참조하여 본 발명의 내부구조에 대해 설명한다.2 and 3 are cross-sectional views of a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using exhaust gas of a vehicle according to the present invention. Hereinafter, the internal structure of the present invention will be described with reference to the drawings.

케이스(200)의 내부 공간은 수평 방향으로 형성되는 다수의 격벽에 의해 총 19개 층으로 구획된다.The inner space of the case 200 is partitioned into a total of 19 layers by a plurality of partition walls formed in the horizontal direction.

그 중, 중심에 형성된 층은 다른 층보다 높이가 높도록 형성되며, 그 이외의 층들은 동일한 높이를 갖도록 형성된다.Among them, the layer formed at the center is formed to have a higher height than the other layers, and the other layers are formed to have the same height.

본 발명의 제1 배기가스 유로(300)는 케이스(200)의 중심에 형성된 층으로서, 연결부(210)의 배기가스 유입부(211)로 유입되는 배기가스가 전단 측으로 유입되어 후단으로 배출된다.First exhaust gas flow path 300 of the present invention is a layer formed in the center of the case 200, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inlet 211 of the connecting portion 210 is introduced to the front side is discharged to the rear end.

그리고, 제1 배기가스 유로(300)의 상 하부에 형성된 층은 제1 냉각수 유로(310)로서, 내부에 냉각수가 흐르게 된다.The layer formed on the upper and lower portions of the first exhaust gas flow path 300 is the first cooling water flow path 310, and the coolant flows therein.

또한, 각 제1 냉각수 유로(310)의 상부 및 하부에 각각 형성된 층은 제1 열전모듈 배치 층(320)으로서, 내부 전 영역에 걸쳐 열전모듈(321)이 배치된다.In addition, the layers formed on the upper and lower portions of each of the first cooling water flow passages 310 are the first thermoelectric module arrangement layers 320, and the thermoelectric modules 321 are disposed over the entire inner region.

이때, 열전모듈(321)은 냉각소자가 제1 냉각수 유로(310)와 면접하도록 설치되고, 가열소자가 그 외측의 층과 면접하도록 설치된다.At this time, the thermoelectric module 321 is installed so that the cooling element is interviewed with the first cooling water flow path 310, the heating element is installed so as to interview the outer layer.

한편, 각 제1 열전모듈 배치 층(320)의 상부 및 하부에 각각 형성된 층은 제2 배기가스 유로(400)로서, 연결부(210)의 배기가스 유입부(211)로 유입되는 배기가스가 전단 측으로 유입되어 후단으로 배출된다.On the other hand, the layers formed on the upper and lower portions of each of the first thermoelectric module arrangement layer 320 is a second exhaust gas flow path 400, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inlet 211 of the connecting portion 210 is sheared It is introduced to the side and discharged to the rear end.

그리고, 각 제2 배기가스 유로(400)의 상부 및 하부에 각각 형성된 층은 제2 열전모듈 배치 층(420)으로서, 내부 전 영역에 걸쳐 열전모듈(421)이 배치된다.The layers formed on the upper and lower portions of each of the second exhaust gas flow passages 400 are the second thermoelectric module arrangement layers 420, and the thermoelectric modules 421 are disposed over the entire inner region.

이 열전모듈(421)은 가열소자가 제2 배기가스 유로(400)와 면접하도록 설치되고, 냉각소자가 그 외측의 층과 면접하도록 설치된다.The thermoelectric module 421 is installed so that the heating element is in contact with the second exhaust gas flow path 400, and the cooling element is installed so as to interview the outer layer.

또한, 각 제2 열전모듈 배치 층(420)의 상부 및 하부에 각각 형성된 층은 제2 냉각수 유로(410)로서, 내부에 냉각수가 흐르게 된다.In addition, the layers formed on the upper and lower portions of each of the second thermoelectric module arrangement layers 420 are second cooling water flow passages 410, and cooling water flows therein.

그리고, 각 제2 냉각수 유로(410)의 상부 및 하부에 각각 형성된 층은 제3 열전모듈 배치 층(540)으로서, 내부 전 영역에 걸쳐 열전모듈(541)이 배치된다.The layers formed on the upper and lower portions of each of the second cooling water flow passages 410 are the third thermoelectric module arrangement layer 540, and the thermoelectric modules 541 are disposed over the entire inner region.

이때, 열전모듈(541)은 냉각소자가 제2 냉각수 유로(410)와 면접하도록 설치되고, 가열소자가 그 외측의 층과 면접하도록 설치된다.At this time, the thermoelectric module 541 is installed so that the cooling element is interviewed with the second cooling water flow path 410, and the heating element is installed so as to interview the outer layer.

상술한 층을 제외한 상 하부 각 3개의 층은 상술한 바와 동일하게 제3 배기가스 유로(500), 열전모듈(521)이 배치되는 제4 열전모듈 배치 층(520) 및 제3 냉각수 유로(510)가 순차적으로 각각 형성된다.Each of the three upper and lower layers except for the above-described layers may have the third exhaust gas flow path 500, the fourth thermoelectric module arrangement layer 520 on which the thermoelectric module 521 is disposed, and the third cooling water flow path 510, as described above. ) Are each formed sequentially.

또한, 제1 배기가스 유로(300), 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)를 제외한 다른 층들은 그 전단 및 후단이 모두 폐쇄되도록 형성되어 있어 배기가스가 유입되는 것을 방지한다.In addition, the other layers except for the first exhaust gas flow path 300, the second exhaust gas flow path 400, and the third exhaust gas flow path 500 are formed such that both front and rear ends thereof are closed, so that the exhaust gas flows in. prevent.

한편, 제1 배기가스 유로(300)의 전단부 상하 측에는 회동가능하게 형성되는 개폐 도어(700)가 형성된다.On the other hand, the upper and lower sides of the front end portion of the first exhaust gas flow path 300 is formed an opening and closing door 700 is formed to be rotatable.

이 개폐 도어(700)는 사각 형상의 플레이트로, 제1 배기가스 유로(300)의 전단부 상하를 힌지점으로 회동되어 제1 배기가스 유로(300) 또는 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)를 선택적으로 개폐한다.The opening / closing door 700 is a rectangular plate, and is rotated to a hinge point of the front end of the first exhaust gas flow path 300 to the first exhaust gas flow path 300 or the second exhaust gas flow path 400 and the first exhaust gas flow path 300. 3 Open and close the exhaust gas flow path 500 selectively.

상기와 같이 구성되는 개폐 도어(700)에 의해 배기가스가 선택적으로 유동되는 것을 도 4a 및 도 4b를 참조하여 살펴보면, 도 4a와 같이 개폐 도어(700)가 제1 배기가스 유로(300)를 폐쇄하고 있을 경우에는 도 4a의 화살표 방향을 따라 배기가스가 유동된다.4A and 4B, the exhaust gas is selectively flowed by the opening and closing door 700 configured as described above. Referring to FIGS. 4A and 4B, the opening and closing door 700 closes the first exhaust gas flow path 300 as shown in FIG. 4A. If so, the exhaust gas flows in the direction of the arrow in Fig. 4A.

즉, 제1 배기가스 유로(300)가 폐쇄되었을 경우에는 배기가스가 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)를 통과하여 그와 면접하고 있는 각 열전모듈(321, 421, 521, 541)의 가열소자에 열을 공급하게 된다.That is, when the first exhaust gas flow path 300 is closed, each of the thermoelectric modules 321 and 421 passing through and interviewing the second exhaust gas flow path 400 and the third exhaust gas flow path 500. And heat is supplied to the heating elements 521 and 541.

상기와 같이 각 열전모듈(321, 421, 521, 541)의 가열소자에 열이 공급되고 제1 냉각수 유로(310), 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)에 의해 각 열전모듈(321, 421, 521, 541)의 냉각소자가 냉각되어 전기를 발전하게 된다.As described above, heat is supplied to the heating elements of the thermoelectric modules 321, 421, 521, and 541, and the thermoelectrics are supplied by the first cooling water flow passage 310, the second cooling water flow passage 410, and the third cooling water flow passage 510. Cooling elements of the modules 321, 421, 521, and 541 are cooled to generate electricity.

그리고, 도 4b와 같이 개폐 도어(700)가 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)를 폐쇄하고 있을 경우에는 도 4b의 화살표 방향을 따라 배기가스가 유동된다.When the opening / closing door 700 closes the second exhaust gas passage 400 and the third exhaust gas passage 500 as shown in FIG. 4B, the exhaust gas flows along the arrow direction of FIG. 4B.

즉, 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)가 폐쇄되었을 경우에는 배기가스가 제1 배기가스 유로(300)를 통과하여 그와 면접하고 있는 제1 냉각수 유로(310)에 열을 공급함으로써 그 내부에 흐르는 냉각수에 열을 공급한다.That is, when the second exhaust gas flow passage 400 and the third exhaust gas flow passage 500 are closed, the first cooling water flow passage 310 through which the exhaust gas passes through the first exhaust gas flow passage 300 and is in contact with the exhaust gas flow passage 300. The heat is supplied to the cooling water flowing therein by supplying heat thereto.

상기와 같이 열이 공급된 냉각수는 차량의 히터(미도시)로 보내지게 되어, 차량의 초기 냉 시동시에 차량의 내부를 난방하기 위해 사용되어 진다.The coolant supplied with heat is sent to a heater (not shown) of the vehicle, and used to heat the interior of the vehicle at the initial cold start of the vehicle.

한편, 본 발명에는 각 제1 냉각수 유로(310)를 상호 연통시키는 제1 연통부(600)와, 각 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)를 상호 연통시키는 제2 연통부(610)와, 각 제1 냉각수 유로(310), 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)를 상호 연통시키는 제3 연통부(620)가 설치된다.On the other hand, in the present invention, the first communication unit 600 for communicating each first cooling water flow path 310 and the second communication portion for communicating each second cooling water flow path 410 and the third cooling water flow path 510 mutually. 610 and a third communicating portion 620 which communicates with each of the first cooling water flow passage 310, the second cooling water flow passage 410, and the third cooling water flow passage 510 are provided.

제1 연통부(600)는 내부에 공간이 형성되는 사각 바 형상의 구조물로 케이스(200)의 측면에 설치되고, 제1 냉각수 유로(310)와 각각 연통되는 제1 연통공(602)이 형성되어 각 제1 냉각수 유로(310)를 상호 연통시킨다.The first communication unit 600 is a rectangular bar-shaped structure in which a space is formed therein, and is installed at a side surface of the case 200 and includes first communication holes 602 communicating with the first cooling water flow passage 310, respectively. Thus, the first cooling water flow passages 310 communicate with each other.

이때, 제1 연통부(600)의 외측에는 냉각수의 배출을 위한 냉각수 배출구(601)이 형성된다.At this time, the cooling water discharge port 601 for discharging the cooling water is formed on the outer side of the first communication unit 600.

그리고, 제2 연통부(610)는 내부에 공간이 형성되는 사각 바 형상의 구조물로 케이스(200)의 측면에 설치되고, 각 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)와 각각 연통되는 제2 연통공(612)이 형성되어 각 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)를 상호 연통시킨다.The second communication unit 610 is a rectangular bar-shaped structure having a space formed therein, and is installed at the side of the case 200, and each of the second cooling water flow passages 410 and the third cooling water flow passage 510, respectively. A second communication hole 612 communicating with each other is formed to communicate each second cooling water flow path 410 and the third cooling water flow path 510 with each other.

이때, 제2 연통부(610)의 외측에는 냉각수의 유입을 위한 냉각수 유입구(611)이 형성된다.At this time, the cooling water inlet 611 for the introduction of the cooling water is formed on the outside of the second communication unit 610.

또한, 제3 연통부(620)는 내부에 공간이 형성되는 사각 바 형상의 구조물로 케이스(200)의 측면에 설치되고, 각 제1 냉각수 유로(310), 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)와 각각 연통되는 연결구(621)가 형성되어 각 제1 냉각수 유로(310), 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)를 상호 연통시키게 된다.In addition, the third communication unit 620 is a rectangular bar-shaped structure in which a space is formed therein and is installed on the side of the case 200, and each of the first cooling water flow passage 310, the second cooling water flow passage 410, and the first communication portion 620 is formed. A connector 621 is formed to communicate with each of the three cooling water flow passages 510, so that each of the first cooling water flow passages 310, the second cooling water flow passage 410, and the third cooling water flow passage 510 communicate with each other.

도 4c는 냉각수의 흐름을 도시한 도면으로, 이를 참조하여 냉각수의 흐름을 살펴보면, 먼저 냉각수 유입구(611)을 통해 유입된 냉각수는 제2 연통부(610)을 통해 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)로 유입되어 흐르게 되고, 제3 연통부(620)를 통해 제1 냉각수 유로(310)로 이동된다.4C is a view illustrating the flow of the coolant. Referring to the flow of the coolant, reference is made to the flow of the coolant. First, the coolant introduced through the coolant inlet 611 passes through the second coolant passage 410 through the second communication unit 610. The third cooling water flow path 510 flows into the third cooling water flow path 510 and is moved to the first cooling water flow path 310 through the third communication part 620.

상기와 같이 냉각수가 제2 연통부(610)를 통해 제2 냉각수 유로(410) 및 제3 냉각수 유로(510)로 유입된 후, 제3 연통부(620)를 통해 제1 냉각수 유로(310)로 이동되어 배출되는 것은, 상대적으로 저온인 열전모듈(321, 421, 521, 541)을 배기가스보다 먼저 냉각수와 열교환시켜 냉각수와 배기가스의 온도차를 크게 함으로써 열전모듈의 발전 효율을 증대시키기 위함이다.As described above, after the coolant flows into the second cooling water flow passage 410 and the third cooling water flow passage 510 through the second communication portion 610, the first cooling water flow passage 310 through the third communication portion 620. This is because the relatively low temperature thermoelectric modules 321, 421, 521, and 541 are heat-exchanged with the cooling water before the exhaust gas to increase the temperature difference between the cooling water and the exhaust gas, thereby increasing power generation efficiency of the thermoelectric module. .

그 후, 제1 냉각수 유로(310)를 흐르는 냉각수는 제1 연통부(600)을 거쳐 냉각수 배출구(601)로 배출되게 된다.Thereafter, the cooling water flowing through the first cooling water flow passage 310 is discharged to the cooling water discharge port 601 through the first communication part 600.

상기와 같은 흐름을 갖는 냉각수는 개폐 도어(700)가 제1 배기가스 유로(300)를 폐쇄하고 있을 경우 각 열전모듈(321, 421, 521, 541)의 냉각소자를 냉각시키고, 개폐 도어(700)가 제2 배기가스 유로(400) 및 제3 배기가스 유로(500)를 폐쇄하고 있을 경우 제1 배기가스 유로(300)로부터 배기열을 흡수하여 차량의 히터로 이동함에 따라 배기열을 회수하여 차량 실내의 난방에 이용하게 된다.
The coolant having the above flow cools the cooling elements of the thermoelectric modules 321, 421, 521, and 541 when the opening / closing door 700 closes the first exhaust gas flow path 300, and opens / closes the door 700. When the second exhaust gas flow path 400 and the third exhaust gas flow path 500 are closed, the exhaust heat is absorbed from the first exhaust gas flow path 300 and moved to the heater of the vehicle, thereby recovering the exhaust heat. Will be used for heating.

상기와 같이 구성되어 작동되는 본 발명에 따른 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치는 열전 발전을 위한 제2 및 제3 배기가스 유로(400, 500) 및 배기열 회수를 위한 제1 배기가스 유로(300)를 각각 별도로 형성하고, 개폐 도어(700)에 의해 선택적으로 배기가스 유로를 개폐함으로써 하나의 장치로 열전 발전 및 배기열 회수를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.
The thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle according to the present invention configured and operated as described above may include second and third exhaust gas flow paths 400 and 500 for thermoelectric power generation and first exhaust gas for exhaust heat recovery. Each of the flow paths 300 is formed separately, and the exhaust gas flow path is selectively opened and closed by the opening / closing door 700, so that the thermoelectric power generation and the exhaust heat recovery can be performed by one device.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

100 : 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치
200 : 케이스 210 : 연결부
211 : 배기가스 유입부 212 : 배기가스 토출부
300 : 제1 배기가스 유로 310 : 제1 냉각수 유로
320 : 제1 열전모듈 배치 층 321 : 열전모듈
400 : 제2 배기가스 유로 410 : 제2 냉각수 유로
420 : 제2 열전모듈 배치 층 421 : 열전모듈
500 : 제3 배기가스 유로 510 : 제3 냉각수 유로
520 : 제4 열전모듈 배치 층 521 : 열전모듈
540 : 제3 열전모듈 배치 층 541 : 열전모듈
600 : 제1 연통부 601 : 냉각수 배출구
602 : 제1 연통공 610 : 제2 연통부
611 : 냉각수 유입구 612 : 제2 연통공
620 : 제3 연통부 621 : 연결구
700 : 개폐 도어100: thermoelectric power generation and exhaust heat recovery device using the exhaust gas of the vehicle
200: case 210: connection portion
211: exhaust gas inlet 212: exhaust gas discharge
300: first exhaust gas flow path 310: first cooling water flow path
320: first thermoelectric module arrangement layer 321: thermoelectric module
400: second exhaust gas flow path 410: second cooling water flow path
420: second thermoelectric module arrangement layer 421: thermoelectric module
500: third exhaust gas flow path 510: third cooling water flow path
520: fourth thermoelectric module arrangement layer 521: thermoelectric module
540: third thermoelectric module arrangement layer 541: thermoelectric module
600: first communication unit 601: cooling water discharge port
602: first communication hole 610: second communication unit
611: cooling water inlet 612: second communication hole
620: third communication unit 621: connector
700: opening and closing door

Claims (5)

차량의 배기가스가 배기열 회수장치로 유입되는 배기가스 유입부(211)와;
배기열 회수장치로 유입된 배기가스를 외부로 배출하는 배기가스 토출부(212)와;
상기 배기가스 유입부(211)와 배기가스 토출부(212)를 연통시키는 제1 배기가스 유로(300)와;
상기 제1 배기가스 유로(300)의 외면에 형성되어 내부로 냉각수가 이동되는 제1 냉각수 유로(310)와;
상기 제1 냉각수 유로(310)의 외면에 형성되며 냉각소자가 상기 제1 냉각수 유로(310)의 외면과 접하는 열전모듈(321)이 배치되는 제1 열전모듈 배치 층(320)과;
상기 제1 열전모듈 배치 층(320)의 외면에 형성되고, 상기 열전모듈(321)의 가열소자와 접하도록 설치되며, 상기 배기가스 유입부(211)와 배기가스 토출부(212)를 연통시키는 제2 배기가스 유로(400)와;
상기 제1 배기가스 유로(300)와 제2 배기가스 유로(400)를 선택적으로 개폐하는 개폐도어(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치.An exhaust gas inlet 211 through which the exhaust gas of the vehicle flows into the exhaust heat recovery apparatus;
An exhaust gas discharge unit 212 configured to discharge the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery device to the outside;
A first exhaust gas flow path 300 for communicating the exhaust gas inlet 211 and the exhaust gas discharge part 212;
A first coolant flow path 310 formed on an outer surface of the first exhaust gas flow path 300 and moving coolant therein;
A first thermoelectric module arrangement layer (320) formed on an outer surface of the first cooling water flow passage (310) and having a thermoelectric module (321) in contact with an outer surface of the first cooling water flow passage (310);
Is formed on the outer surface of the first thermoelectric module arrangement layer 320, is installed in contact with the heating element of the thermoelectric module 321, the exhaust gas inlet 211 and the exhaust gas discharge unit 212 to communicate A second exhaust gas flow passage 400;
Thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle, characterized in that it comprises an opening and closing door 700 for selectively opening and closing the first exhaust gas passage (300) and the second exhaust gas passage (400). 제1항에 있어서,
상기 제2 배기가스 유로(400)의 외면에 형성되고, 가열소자가 상기 제2 배기가스 유로(400)의 외면과 접하는 열전모듈(421)이 배치되는 제2 열전모듈 배치 층(420)과;
상기 제2 열전모듈 배치 층(420)의 외면에 형성되고, 열전모듈(421)의 가열소자와 접하도록 설치되고 내부로 냉각수가 이동되는 제2 냉각수 유로(410)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치.The method of claim 1,
A second thermoelectric module arrangement layer 420 formed on an outer surface of the second exhaust gas flow path 400 and in which a heating element is disposed in contact with an outer surface of the second exhaust gas flow path 400;
A second cooling water flow path 410 is formed on the outer surface of the second thermoelectric module arrangement layer 420, is installed in contact with the heating element of the thermoelectric module 421 and the coolant is moved therein. Thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle. 제2항에 있어서,
상기 각 제1 냉각수 유로(310)를 상호 연통시키는 제1 연통부(600)와;
상기 각 제2 냉각수 유로(410)를 상호 연통시키는 제2 연통부(610)와;
상기 각 제1 냉각수 유로(310)와 각 제2 냉각수 유로(410)를 상호 연통시키는 제3 연통부(620)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치.The method of claim 2,
A first communication unit 600 which communicates the first cooling water flow passages 310 with each other;
A second communication unit 610 which communicates the second cooling water flow paths 410 with each other;
And a third communication unit (620) for communicating each of the first cooling water flow passages (310) and the second cooling water flow passages (410) to each other. 제3항에 있어서,
상기 제2 연통부(610)에 형성되는 냉각수 유입구(611)와;
상기 제1 연통부(600)에 형성되는 냉각수 배출구(601)를 더 포함하며,
냉각수는 냉각수 유입구(611)를 통해 제2 냉각수 유로(410) 측으로 유입되고, 제3 연통부(620)를 통해 제1 냉각수 유로(310)를 거쳐 냉각수 배출구(601)로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치.The method of claim 3,
A cooling water inlet 611 formed in the second communicating part 610;
Further comprising a cooling water outlet 601 formed in the first communication unit 600,
Cooling water flows into the second cooling water flow path 410 through the cooling water inlet 611 and is discharged to the cooling water discharge port 601 through the first cooling water flow passage 310 through the third communication unit 620. Thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개폐도어(700)는 배기가스 유입부(211)와 제1 배기가스 유로(300) 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스를 이용한 열전 발전 및 배기열 회수 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The opening and closing door (700) is a thermoelectric power generation and exhaust heat recovery apparatus using the exhaust gas of the vehicle, characterized in that interposed between the exhaust gas inlet (211) and the first exhaust gas flow path (300).
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