KR101676882B1 - Thermoelectric element module for vehicles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 배기가스에 포함된 열을 회수하여 발전하는 차량용 열전 발전장치에 관한 것으로, 대각선 방향으로 입,출구(11, 12)가 형성되며 배기가스가 통과하도록 그 내부에 중공부(13)가 형성된 케이싱(10)과; 상기 케이싱(10) 내에 대각선으로 설치되는 베이스 튜브(20)와; 상기 베이스 튜브(20)의 상하면에 각각 설치되며 다수의 핀이 형성된 흡열핀부(30A, 30B)와; 상기 케이싱(10)의 외부면에 흡열판(41)이 접촉되도록 설치되는 다수의 발전모듈(40)과; 상기 발전모듈(40)의 방열판(42)과 접촉되도록 설치되는 히트싱크(50)로 구성된 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 배기열을 효과적으로 회수함으로써 발전 효율이 향상되고, 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있으며, 또한 케이싱 내부에서의 배기가스의 흐름을 균일하게 분포시킴으로써 발전모듈의 사용 수명을 연장할 수 있다.The present invention relates to a thermoelectric generator for a vehicle for recovering heat contained in an exhaust gas of a vehicle and generating electricity. The thermoelectric generator is provided with inlet and outlet ports (11, 12) in diagonal directions and a hollow portion A casing 10 formed with a casing 10; A base tube (20) diagonally installed in the casing (10); Absorbing fin portions 30A and 30B formed on upper and lower surfaces of the base tube 20 and having a plurality of fins; A plurality of power generation modules 40 installed in contact with the heat absorbing plate 41 on an outer surface of the casing 10; And a heat sink (50) installed to be in contact with the heat sink (42) of the power generation module (40).
According to the present invention, by effectively recovering the exhaust heat by the above-described structure, the power generation efficiency can be improved, the pressure loss of the exhaust gas can be minimized, and the exhaust gas flow inside the casing can be uniformly distributed, Can be extended.

Description

차량용 열전발전장치{THERMOELECTRIC ELEMENT MODULE FOR VEHICLES}{THERMOELECTRIC ELEMENT MODULE FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 열전발전장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 차량의 배기가스에 포함된 열을 회수하여 이 배기열에 의해 발전을 이루는 열전발전장치에 있어서 배기열의 회수 효율을 향상시키는 동시에 발전모듈에서 균일하게 발전할 수 있도록 하는 유로가 개선된 차량용 열전발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a thermoelectric generator for a vehicle, and more particularly, to a thermoelectric generator for recovering heat contained in exhaust gas of a vehicle and generating electricity by the heat of exhaust, And more particularly, to a vehicular thermoelectric generator in which the flow path is uniformly developed.

근래에는 차량의 배기구를 통해 배출되는 배기가스에 포함된 열을 회수하여 전기를 발생시키고, 이렇게 발생된 전기를 차량 내에서 다시 사용할 수 있도록 함으로써 차량의 에너지 이용을 더욱 효과적으로 하는 배기열을 이용한 발전장치들이 개발되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] In recent years, power generation devices using exhaust heat that more efficiently use the energy of a vehicle by generating electricity by collecting heat contained in exhaust gas discharged through an exhaust port of a vehicle and using the generated electricity again in the vehicle Is being developed.

이와 같은 목적의 종래기술로는 일본 공개특허공보 제1992-40863호(열전발전장치)가 알려져 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 1992-40863 (thermoelectric generator) is known as a conventional technology for this purpose.

상기 문헌에 개시된 열전발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 그 내부에 코러게이트 형상의 탄성부재가 내장되며 양쪽 끝단에 각각 유입구와 유출구가 구비된 사각 형상의 흡열구조체(200)와, 상기 흡열구조체(200)의 상하부에 각각 위치되며 상하면에 각각 고온 열원으로부터 열을 흡수하는 흡열단면과 저온 열원에 열을 방출하는 방열판(300)과 접촉하는 방열단면을 가지며 그 사이에는 다수의 P-N 열전소자가 배열된 열전 발전모듈(100)로 구성되는데, 이때 흡열구조체(200)의 상하면에는 열전 발전모듈(100)의 흡열단면이 접촉되는 구조이다.As shown in FIG. 1, the thermoelectric generator disclosed in the above document includes a rectangular heat absorbing structure 200 having a corrugated elastic member embedded therein and having an inlet and an outlet at both ends thereof, A heat absorbing end face that is located on each of upper and lower portions of the heat sink 200, a heat absorbing end face that absorbs heat from the high temperature heat source, and a heat dissipating end face that contacts the heat sink 300 that emits heat to the low temperature heat source, The endothermic end face of the thermoelectric module 100 is in contact with the top and bottom surfaces of the heat absorbing structure 200. [

이러한 구조의 열전발전장치의 흡열구조체(200)의 내부에는 그 길이 방향을 따라 일정 간격으로 다수의 코러게이트 형상의 탄성부재가 설치되어 있어 차량으로부터 배출되는 고온의 배기가스가 흡열구조체(200)의 길이 방향을 따라 흐르면서 가로로 설치된 코러게이트 형상의 탄성부재를 거치면서 열교환되고, 이에 의해 흡열구조체(200)의 상하면에 각각 접촉되어 설치된 열전 발전모듈(100)의 흡열단면이 가열되어 열전 발전모듈(100)의 흡열단면과 방열단면 사이에 온도차가 생기게 됨으로써 전기가 발생된다.In the heat absorbing structure 200 of the thermoelectric generator having such a structure, a plurality of corrugated elastic members are provided at regular intervals along the longitudinal direction of the heat absorbing structure 200, so that the high temperature exhaust gas discharged from the vehicle is absorbed by the heat absorbing structure 200 The endothermic end face of the thermoelectric module 100, which is in contact with the upper and lower surfaces of the heat absorbing structure 200, is heated while passing through the elastic member of the corrugated shape transversely disposed along the longitudinal direction, 100) and a heat dissipation end face, so that electricity is generated.

그러나 상기와 같은 구조의 열전 발전장치는 흡열구조체(200)의 길이방향을 따라 설치된 코러게이트 형상의 탄성부재를 차례로 거치면서 열교환되기 때문에 흡열구조체(200) 내부의 상류측에서의 배기가스 온도와 하류측에서의 배기가스 온도가 상당히 다르게 되고, 이에 따라 흡열구조체(200)의 상류측과 접촉하는 발전모듈(100)의 발전성능과 하류측과 접촉하는 발전모듈(100)의 발전성능은 다를 수밖에 없다. 즉 흡열구조체(200)의 상류측과 접촉하는 발전모듈(100)에 비해 하류측과 접촉하는 발전모듈(100)의 열교환 효율이 현저하게 낮게 되고 이로 인해 전체적으로 발전효율이 저하된다는 문제점이 있다.However, since the thermoelectric generator having the above structure is heat-exchanged while sequentially passing through the elastic member of the corrugated shape along the longitudinal direction of the heat absorbing structure 200, the temperature of the exhaust gas at the upstream side in the heat absorbing structure 200 and the temperature of the exhaust gas at the downstream side The power generation performance of the power generation module 100 in contact with the upstream side of the heat absorbing structure 200 and the power generation performance of the power generation module 100 in contact with the downstream side are inevitably different from each other. That is, the heat exchange efficiency of the power generation module 100 contacting the downstream side compared with the power generation module 100 contacting the upstream side of the heat absorbing structure 200 is significantly lowered, thereby lowering the overall power generation efficiency.

이에 더하여 상류측에 접촉 설치된 발전모듈은 계속적으로 고온의 배기가스와 접촉되기 때문에 하류측과 접촉되는 발전모듈에 비해 상대적으로 수명이 짧다는 문제가 있으며, 또한 배기가스가 흡열구조체(200)의 하우징 내에 설치된 다수의 코러게이트형 탄성부재를 차례로 거치면서 흐르도록 유로가 형성되어 있기 때문에 배기가스의 압력저하도 크다는 문제점이 있다.
In addition, since the power generation module in contact with the upstream side continuously contacts the exhaust gas at high temperature, there is a problem in that the lifetime is relatively shorter than that of the power generation module in contact with the downstream side. There is a problem in that the pressure drop of the exhaust gas is also large because the flow path is formed so as to flow while sequentially passing through the plurality of corrugated elastic members provided in the casing.

본 발명은 상기와 같은 종래의 배기열을 이용한 열전 발전장치가 가지는 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 본 발명은 차량용 열전발전장치에 있어서 고온부와 접촉되는 발전모듈의 온도가 균일하게 유지되도록 함으로써 발전 성능을 향상시키는 것과 동시에 발전모듈의 사용 수명을 연장할 수 있도록 하는 차량용 열전발전장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention relates to a thermoelectric generator for a vehicle, which is capable of uniformly maintaining a temperature of a power generation module in contact with a high temperature portion, And to prolong the useful life of the power generation module. The present invention also provides a thermoelectric generator for a vehicle.

상기와 같은 본 발명의 목적은 차량용 열전 발전장치를 대각선 방향으로 입,출구가 형성되며 배기가스가 통과하도록 그 내부에 중공부가 형성된 케이싱과; 상기 케이스 내에 대각선으로 설치되는 베이스 튜브와; 상기 베이스 튜브의 상하면에 각각 설치되며 다수의 핀이 형성된 흡열핀부와; 상기 케이싱의 외부면에 흡열판이 접촉되도록 설치되는 다수의 발전모듈과; 상기 발전모듈의 방열판과 접촉되도록 설치되는 히트싱크로 구성하는 것에 의해 달성된다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric generator for a vehicle, comprising: a casing having an inlet and an outlet formed in a diagonal direction, A base tube diagonally installed in the case; A heat absorbing fin formed on the upper and lower surfaces of the base tube and having a plurality of fins; A plurality of power generation modules installed on the outer surface of the casing so as to be in contact with the heat absorbing plate; And a heat sink provided so as to be in contact with a heat sink of the power generation module.

본 발명의 사용으로 열전 발전장치의 케이싱 내부를 통과하는 배기가스가 비교적 짧은 길이의 흡열핀부와 접촉되면서 열교환이 이루어지기 되기 때문에 배기가스의 압력손실을 줄일 수 있으며, 또한 흡열핀부가 케이싱 내부에 밀집되어 배열되기 때문에 열교환 면적이 커져 결과적으로 발전효율이 향상된다.The use of the present invention can reduce the pressure loss of the exhaust gas because the exhaust gas passing through the inside of the casing of the thermoelectric generator is brought into contact with the heat absorbing fin portion having a relatively short length to perform heat exchange, So that the heat exchange area is increased, and as a result, the power generation efficiency is improved.

또한 본 발명은 배기가스가 균일하게 분포되면서 흐르도록 구성되어 있어 발전효율이 향상됨과 동시에 발전모듈의 사용 수명이 연장된다.Further, the present invention is configured such that exhaust gas is uniformly distributed and flows, so that power generation efficiency is improved and the service life of the power generation module is extended.

또한 본 발명은 발전모듈의 방열부 측에 그 내부에 냉각수가 흐르는 히트싱크가 구비되어 있어 발전모듈의 양단에서의 온도차가 커져 발전효율이 높아진다.
Further, the present invention is provided with a heat sink on the heat dissipation side of the power generation module, through which cooling water flows, thereby increasing the temperature difference between both ends of the power generation module, thereby increasing the power generation efficiency.

도 1은 종래의 열전발전장치의 예를 보인 분리된 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치의 예를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리된 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 케이스의 분리된 사시도,
조 5(a, b)는 본 발명에 따른 흡열판의 예를 보인 부분확대도,
도 6(a)은 종래의 열전발전장치의 배기가스 흐름예를 보인 단면도,
도 6(b)은 본 발명에 따른 차량용 열전발전장치의 배기가스 흐름예를 보인 단면도,
도 7(a, b)은 종래 및 본 발명의 열전발전장치에 있어서의 입,출구측의 온도차를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 열전모듈의 예를 보인 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing an example of a conventional thermoelectric generator,
2 is a perspective view showing an example of a thermoelectric generator for a vehicle according to the present invention,
Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2,
Figure 4 is an exploded perspective view of a case according to the present invention,
5 (a) and (b) are partially enlarged views showing an example of a heat absorbing plate according to the present invention,
6 (a) is a sectional view showing an example of an exhaust gas flow of a conventional thermoelectric generator,
6 (b) is a sectional view showing an example of an exhaust gas flow of a thermoelectric generator for a vehicle according to the present invention,
7 (a) and (b) are graphs showing the temperature difference between the inlet and outlet sides of the conventional and the thermoelectric generator of the present invention,
8 is a perspective view showing an example of a thermoelectric module according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 차량의 배기구에 설치되어 배기가스에 포함된 열을 열교환에 의해 취득하여 이 취득된 열을 이용하여 전기를 발생시키는 열전 발전장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 그 내부에 중공부(13)가 형성된 케이싱(10)과; 상기 케이스(10) 내에 설치되는 베이스 튜브(20)와; 상기 베이스 튜브(20)의 상하면에 설치되는 흡열핀부(30A, 30B)와; 상기 케이싱(10)의 외부면에 설치되는 다수의 발전모듈(40)과; 상기 발전모듈(40)과 접촉 설치되는 히트싱크(50)가 포함되는 구성이다.
The present invention relates to a thermoelectric generator provided in an exhaust port of a vehicle for obtaining heat by heat exchange and generating electricity using the heat thus obtained. A casing 10 in which a hollow portion 13 is formed as shown in FIG. 3; A base tube (20) installed in the case (10); Absorbing fin portions 30A and 30B provided on the upper and lower surfaces of the base tube 20; A plurality of power generation modules 40 installed on an outer surface of the casing 10; And a heat sink 50 in contact with the power generation module 40.

케이싱(10)은 차량으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 통로를 형성하는 구성으로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 직사각형상의 함체 형상을 가지며, 그 내부에는 중공부(13)가 형성된다. 그리고 이 중공부(13)의 양단에는 서로 연통되는 입,출구(11, 12)가 각각 구비되며 이 입,출구(11, 12)에 배기가스 유입 파이프와 유출 파이프가 각각 연결된다.The casing 10 has a configuration for forming a passage through which the exhaust gas discharged from the vehicle passes, and has a rectangular enclosure shape as shown in Figs. 3 and 4, and a hollow portion 13 is formed therein. Outlets 11 and 12 are provided at both ends of the hollow portion 13 so as to communicate with each other. An exhaust gas inlet pipe and an outlet pipe are connected to the inlet and outlet 11 and 12, respectively.

이때 입,출구(11, 12)는 서로 대각선상에 위치되도록 형성되는데, 이에 의해 케이싱(10) 내부로 유입된 배기가스가 케이싱 내부를 직선상으로 곧바로 통과하여 배출되는 것이 아니라 상기와 같이 형성된 입,출구(11, 12)와 후술하는 흡열핀부(30A, 30B)에 의해 "ㄹ"자 모양으로 흐르도록 함으로써 직선상의 유로를 갖는 것에 비해 열교환 효율이 향상되도록 하는 동시에 배기가스의 압력손실을 줄인다. 이에 대해서는 후술한다.
In this case, the inlet and outlet ports 11 and 12 are formed diagonally to each other, so that the exhaust gas flowing into the casing 10 is not directly discharged straight through the inside of the casing, Shaped flow by the outlets 11 and 12 and later-described heat absorbing fin portions 30A and 30B so as to improve the heat exchange efficiency and reduce the pressure loss of the exhaust gas. This will be described later.

그리고 상기 케이싱(10) 내부의 중공부(13)에는 사각 튜브 형상의 베이스 튜브(20)가 설치되며, 이 베이스 튜브(20)의 상하부에는 후술하는 흡열핀부(30A, 30B)가 각각 설치된다.A hollow tube-shaped base tube 20 is provided in the hollow portion 13 of the casing 10 and heat absorbing fin portions 30A and 30B described later are installed on upper and lower portions of the base tube 20, respectively.

베이스 튜브(20)가 케이싱(10) 내부의 중공부(13)에 설치될 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 입,출구(11, 12)가 이루는 대각선 방향과 교차하는 대각선 방향으로 설치되며 이에 의해 입구(11)와 가까운 부분에는 넓은 공간이 형성되고 입구(11)에서 멀수록 좁은 공간이 형성된다. When the base tube 20 is installed in the hollow portion 13 inside the casing 10, it is installed in a diagonal direction intersecting the diagonal direction of the mouth 11 and the outlet 12 as shown in FIG. 3 A large space is formed in the vicinity of the inlet 11 and a narrow space is formed in the vicinity of the inlet 11. [

상기와 같이 케이싱(10) 내부의 중공부(13)에 직사각 형상의 베이스 튜브(20)를 대각선 방향으로 설치하는 경우 베이스 튜브(20)와 케이싱(10)의 측벽 사이에 틈이 생길 수 있으므로 베이스 튜브(20)를 평행사변형상을 가지도록 형성하여 베이스 튜브(20)를 평행사변형으로 제작하여 케이싱(10)의 측벽과의 사이에 틈이 형성되지 않도록 밀착되어 설치된다.When a rectangular tube 20 is installed diagonally on the hollow portion 13 of the casing 10 as described above, a gap may be formed between the base tube 20 and the side wall of the casing 10, The tube 20 is formed so as to have a parallelogram shape so that the base tube 20 is formed in a parallelogram shape and is installed in close contact with the side wall of the casing 10 so as not to form a gap therebetween.

베이스 튜브(20)의 상하부에는 흡열핀부(30A, 30B)가 각각 설치되며, 이들 흡열판(30A, 30B)을 통해 케이스(10) 내부를 통과하여 흐르는 배기가스에 포함된 배기열이 회수되어 후술하는 발전모듈(40)에 전달된다.Heat absorbing fin portions 30A and 30B are provided on the upper and lower portions of the base tube 20 and exhaust heat contained in the exhaust gas flowing through the inside of the case 10 through the heat absorbing plates 30A and 30B is recovered, And is transmitted to the power generation module 40.

흡열핀부(30A, 30B)는 도 3 내지 도 5(a, b)에 각각 도시된 바와 같이 다수 개의 수직 핀이 일정 간격으로 이격 형성된 구조로서 이 수직으로 형성된 핀 사이로 배기가스가 통과되면서 배기가스와 핀 사이에 열전달이 이루어지고, 이 전달된 열이 흡열핀부(30A, 30B)와 접촉된 케이싱(10)의 상하면에 각각 전달된다.As shown in Figs. 3 to 5 (a) and 5 (b), the heat absorbing fin portions 30A and 30B have a plurality of vertical fins spaced apart from each other at regular intervals, The heat is transferred between the pins and the transferred heat is transmitted to the upper and lower surfaces of the casing 10 in contact with the heat absorbing fin portions 30A and 30B, respectively.

이때 흡열핀부(30A, 30B)는 베이스 튜브(20)와 케이싱(10)의 내부면에 각각 브레이징에 의해 일체로 용접 고정되며, 이에 의해 배기가스로부터 흡열핀부(30A, 30B)에 전달된 열이 케이싱(10)에 그대로 전달되어 열전달 효율이 향상된다.At this time, the heat absorbing fin portions 30A and 30B are integrally welded together by brazing to the inner surface of the base tube 20 and the casing 10, whereby the heat transferred from the exhaust gas to the heat absorbing fin portions 30A and 30B The heat is transferred to the casing 10 as it is and the heat transfer efficiency is improved.

상기한 바와 같이 본 발명은 케이싱(10)의 대각선 방향으로 입,출구(11, 12)가 형성되고, 이 케이싱(10) 내부의 중공부(13)에는 베이스 튜브(20)가 케이싱(10)의 이와 반대되는 대각선 방향으로 설치되어 있으며, 이 베이스 튜브(20)의 상하부에 흡열핀부(30A, 30B)가 부착된 구조로서 이러한 구성에 의해 배기가스의 케이싱(10) 내부에서의 유로가 결정되며, 이에 따라 본 발명은 차량으로부터 배출되는 배기가스가 입구(11)를 통해 케이스(10) 내부로 유입된 다음, 베이스 튜브(20)의 상하부에 흡열핀부(30A, 30B)를 통과하여 흐른 후 출구(12)로 배출되며, 이러한 이유로 본 발명은 종래의 열전 발전장치에 비해 비교적 짧은 길이의 열전달 유로를 가지면서도 효과적인 열전달이 이루어지는 것이다.As described above, according to the present invention, the inlet and outlet ports 11 and 12 are formed in the diagonal direction of the casing 10, and the base tube 20 is connected to the casing 10 in the hollow portion 13 inside the casing 10. [ And the heat absorbing fin portions 30A and 30B are attached to the upper and lower portions of the base tube 20. With this structure, the flow path of the exhaust gas in the casing 10 is determined The exhaust gas discharged from the vehicle flows into the case 10 through the inlet 11 and then flows through the heat absorbing fin portions 30A and 30B at the upper and lower portions of the base tube 20, The present invention provides effective heat transfer while having a relatively short length of heat transfer passage as compared with the conventional thermoelectric generator.

이를 더욱 상세히 설명하면 종래의 열전 발전장치에서는 도 6(a)에 도시된 바와 같이 배기가스가 흡열구조체(200)의 하우징 내에 설치된 다수의 코러게이트형 탄성부재를 순서대로 거치면서 열교환되므로 입구측에서의 배기가스 온도와 출구측에서의 배기가스의 온도가 다르기 때문에 그 위치별로 발전모듈(40)의 발전성능이 달라 결과적으로 발전효율이 저하되는 동시에 배기가스의 압력손실이 큰 반면, 본 발명은 도 6(b)에 도시된 바와 같이 배기가스가 비교적 짧은 길이로 이루어지며 케이싱(10)의 내부에 상하로 밀집되어 배열된 다수의 수직 흡열핀부(30A, 30B)를 따라 고르게 분배되어 흐르면서 열교환되기 때문에 열교환 면적이 넓어지면서 온도분포가 균일하게 되어 결과적으로 발전성능이 향상되며, 또한 배기가스의 압력손실도 최소화된다.In more detail, as shown in FIG. 6 (a), in the conventional thermoelectric generator, a plurality of corrugated elastic members provided in the housing of the heat absorbing structure 200 are heat exchanged while the exhaust gas passes through the housing in order, Since the power generation performance of the power generation module 40 varies depending on the positions of the gas and the exhaust gas at the outlet side, the power generation efficiency is lowered and the pressure loss of the exhaust gas is larger. On the other hand, The exhaust gas has a relatively short length and is uniformly distributed along the plurality of vertical endothermic fin portions 30A and 30B arranged in the upper and lower portions of the casing 10 to perform heat exchange while flowing, So that the power generation performance is improved, and the pressure loss of the exhaust gas is also minimized.

이에 더하여 본 발명은 베이스 튜브(20)와 그 상하부의 흡열판(30A, 30B)이 대각선 방향으로 설치된 입,출구(11, 12)와 반대 방향의 대각선 방향으로 설치되어 있으며, 이러한 구조로 인해 배기가스의 유로는 입,출구(11, 12)에서 가까울수록 넓은 반면 입,출구(11, 12)에서 멀수록 좁아지는 형상을 가지게 된다.In addition, in the present invention, the base tube 20 and the upper and lower heat absorbing plates 30A and 30B are installed diagonally opposite to the inlet / outlet ports 11 and 12 provided diagonally, The gas flow path has a shape that narrows as the distance from the inlet and the outlet 11, 12 increases, while narrower as the distance from the inlet 11 and the outlet 12 increases.

본 발명은 케이싱(10) 내부에서의 유로가 상기한 바와 같이 형성되기 때문에 도 7(a)의 그래프로부터 확인할 수 있는 바와 같이 종래에는 입,출구(11, 12) 부분에서의 배기가스의 온도가 균일하지 못하여 발전효율이 저하되는 문제가 있었으나, 본 발명은 도 7(b)에서 알 수 있는 바와 같이 배기가스의 온도가 케이싱(10) 내부 전체에 걸쳐 균일하게 분포되기 때문에 결과적으로 발전모듈(40)의 발전성능이 향상되어 발전효율이 증대되며 또한 발전모듈(40) 전체에 걸쳐 균일한 온도의 열이 전달되므로 고온의 열에 의해 발전모듈(40)이 손상되는 문제도 해소되어 발전모듈(40)의 수명이 연장된다.Since the flow path inside the casing 10 is formed as described above in the present invention, as can be seen from the graph of Fig. 7 (a), the temperature of the exhaust gas at the inlet / outlet 11, 7 (b), the temperature of the exhaust gas is uniformly distributed throughout the casing 10. As a result, the power generation module 40 The generation efficiency of the power generation module 40 is improved and the heat of the uniform temperature is transmitted throughout the power generation module 40 so that the problem of damaging the power generation module 40 due to the heat of high temperature is eliminated, Lt; / RTI >

이때 흡열핀부(30A, 30B)의 핀의 형성방향을 배기가스가 유입되는 방향과 직각이 되도록 형성하여 배기가스의 흐름이 "ㄹ"자 형상이 되도록 하여 배기가스가 균일하게 분배되도록 하거나, 또는 도 5(b)에서와 같이 핀에 의한 배기가스의 유동저항을 최소화할 수 있도록 핀의 형성방향을 입,출구(11, 12)를 향하도록 일정 각도(A) 경사지게 형성할 수도 있다.
At this time, the fin forming pins 30A and 30B are formed so that the direction of the fin is orthogonal to the direction in which the exhaust gas flows, so that the exhaust gas flows in a " The formation direction of the fins may be inclined at a predetermined angle A toward the inlet and outlet 11 and 12 so as to minimize the flow resistance of the exhaust gas by the fins as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (b).

상기와 같은 구조의 케이싱(10)의 상하부에는 각각 도 2에 도시된 바와 같이 발전모듈(40)이 위치되는데, 이 발전모듈(40)은 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 P-N형 반도체로 이루어진 열전소자가 하나의 모듈로 구성된 것으로 그 상하면에는 각각 흡열판(41)과 방열판(42)이 부착되어 있어 이들 사이에 형성되는 온도차에 의해 전기가 생성되며 이러한 발전모듈(40)의 구조는 일반적으로 널리 알려져 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
As shown in FIG. 2, the power generation module 40 is located at the upper and lower portions of the casing 10 having the above-described structure. The power generation module 40 includes a plurality of PN type semiconductors The thermoelectric module is composed of one module, and the heat absorbing plate 41 and the heat sink 42 are attached to the upper and lower surfaces, respectively. The electricity is generated by the temperature difference formed therebetween. So that detailed description thereof will be omitted.

상기한 바와 같이 발전모듈(40)은 그 상하면에 각각 부착된 흡열판(41)과 방열판(42)의 온도차이가 클수록 발전효율이 향상되며, 이에 따라 본 발명에서는 발전모듈(40)의 방열판(42)에 히트싱크(50, Heat Sink)를 부착 설치하여 이 히트싱크(50)에 의해 방열판(42)의 온도가 저하되도록 하여 발전효율을 향상시킨다. As described above, the power generation efficiency is improved as the temperature difference between the heat absorbing plate 41 and the heat radiating plate 42 attached to the upper and lower surfaces of the power generating module 40 is greater, A heat sink 50 is attached to the heat sink 42 so that the temperature of the heat sink 42 is lowered by the heat sink 50 to improve power generation efficiency.

그리고 발전효율을 더욱 향상시키기 위해 히트싱크(50)의 내부에 그 내부를 따라 냉각수가 흐르는 냉각튜브(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직한데, 이때 히트싱크(50)의 내부에 설치되는 냉각튜브는 사(蛇)행상의 유로를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
In order to further improve power generation efficiency, it is preferable to provide a cooling tube (not shown) through which cooling water flows in the inside of the heat sink 50. In this case, It is more preferable to have a channel of a serpentine path.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 차량의 배기가스에 포함된 열을 효과적으로 회수하면서도 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있고, 또한 케이싱(10) 내부에서의 배기가스의 흐름을 균일하게 분포시켜 온도분포를 균일하게 함으로써 발전효율을 향상시킴과 동시에 발전모듈(40)의 사용 수명을 연장할 수 있다.
As described above, the present invention can minimize the pressure loss of the exhaust gas while effectively recovering the heat contained in the exhaust gas of the vehicle, and evenly distribute the flow of the exhaust gas inside the casing 10, The power generation efficiency can be improved and the service life of the power generation module 40 can be extended.

10: 케이싱 11: 입구
12: 출구 20: 베이스 튜브
30A, 30B: 흡열핀부 40: 발전모듈
41: 흡열판 42: 방열판
50: 히트싱크10: casing 11: inlet
12: outlet 20: base tube
30A, 30B: heat absorption fin section 40: power generation module
41: endothermic plate 42: heat sink
50: Heatsink

Claims (5)

차량의 배기가스에 포함된 열을 회수하여 전기를 생산하는 차량용 열전 발전장치에 있어서,
대각선 방향으로 입,출구(11, 12)가 형성되며 배기가스가 통과하도록 그 내부에 중공부(13)가 형성된 케이싱(10)과;
상기 케이싱(10) 내에 대각선으로 설치되는 베이스 튜브(20)와;
상기 베이스 튜브(20)의 상하면에 각각 설치되며 다수의 핀이 형성된 흡열핀부(30A, 30B)와;
상기 케이싱(10)의 외부면에 접촉되도록 설치되면서 흡열판(41)이 상기 흡열핀부(30A, 30B)의 위치에 대응되도록 설치되는 다수의 발전모듈(40)과;
상기 발전모듈(40)의 방열판(42)과 접촉되도록 설치되는 히트싱크(50)로 구성되고,
상기 베이스 튜브(20)는 평행사변형으로 형성되어 상기 케이싱(10)의 상기 중공부(13)에 대각선으로 설치될 때, 상기 케이싱(10)의 측벽과의 사이에 틈이 형성되지 않도록 밀착되어 설치되면서 유로가 입,출구(11, 12)에서 가까울수록 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전 발전장치.
1. A thermoelectric generator for a vehicle that generates electricity by recovering heat contained in an exhaust gas of a vehicle,
A casing 10 in which a mouth 13 and an outlet 11 are formed in a diagonal direction and a hollow portion 13 is formed therein so as to allow the exhaust gas to pass therethrough;
A base tube (20) diagonally installed in the casing (10);
Absorbing fin portions 30A and 30B formed on upper and lower surfaces of the base tube 20 and having a plurality of fins;
A plurality of power generation modules 40 installed to be in contact with an outer surface of the casing 10 and installed to correspond to positions of the heat absorbing fin portions 30A and 30B;
And a heat sink (50) installed in contact with the heat sink (42) of the power generation module (40)
The base tube 20 is formed in a parallelogram shape so that when the base tube 20 is installed diagonally to the hollow portion 13 of the casing 10, the base tube 20 is closely attached to the side wall of the casing 10, And the flow path is formed so as to become wider as it is closer to the inlet and outlet (11, 12).
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 히트싱크(50)의 내부에는 그 내부를 따라 냉각수가 흐르는 냉각튜브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전 발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein a cooling tube through which cooling water flows is provided inside the heat sink (50).
청구항 1에 있어서,
상기 흡열핀부(30A, 30B)의 핀은 배기가스가 유입되는 방향과 수직이 되도록 형성되거나 또는 일정 각도(A)로 기울여지도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 열전 발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the fin of the heat absorbing fin portions (30A, 30B) is formed to be perpendicular to the direction in which the exhaust gas flows, or to be inclined at an angle (A).
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