KR102162368B1 - 히트프로텍터 용 열전발전장치 - Google Patents

히트프로텍터 용 열전발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102162368B1
KR102162368B1 KR1020180114943A KR20180114943A KR102162368B1 KR 102162368 B1 KR102162368 B1 KR 102162368B1 KR 1020180114943 A KR1020180114943 A KR 1020180114943A KR 20180114943 A KR20180114943 A KR 20180114943A KR 102162368 B1 KR102162368 B1 KR 102162368B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
fastening
protector
coupled
thermoelectric
Prior art date
Application number
KR1020180114943A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200035632A (ko
Inventor
한승우
조한기
김다혜
박현성
김덕종
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020180114943A priority Critical patent/KR102162368B1/ko
Publication of KR20200035632A publication Critical patent/KR20200035632A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102162368B1 publication Critical patent/KR102162368B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • H01L35/30—
    • H01L35/32—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric 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 heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/24—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by bolts, screws, rivets or the like
    • 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)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

본 발명은 일측과 타측의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 이용한 열전발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 배기가스가 배출되는 배기 매니폴드, 배기관 등에서 발생되는 열을 차단하기 위한 히트프로텍터에 열전발전장치를 적용한 히트프로텍터 용 열전발전장치에 관한 것이다.

Description

히트프로텍터 용 열전발전장치{Thermoelectric Power Generator for Heat Protectors}
본 발명은 일측과 타측의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 열전소자를 이용한 열전발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 배기가스가 배출되는 배기 매니폴드, 배기관 등에서 발생되는 열을 차단하기 위한 히트프로텍터에 열전발전장치를 적용한 히트프로텍터 용 열전발전장치에 관한 것이다.
열전재료는 지벡 효과와 펠티에 효과에 의해 열에너지와 전기 에너지간의 직접변환이 가능한 재료로서 전자냉각과 열전발전에 다양하게 응용되고 있다. 열전재료를 이용한 전자냉각 모듈과 열전발전 모듈은 n형 열전 레그(leg)들과 p형 열전 레그들이 전기적으로는 직렬 연결되어 있으며 열적으로는 병렬 연결된 구조를 갖는다. 열전모듈을 전자냉각용으로 사용하는 경우에는 모듈에 직류전류를 인가함으로써 n형과 p형 열전소자에서 각기 정공과 전자의 이동에 의해 열이 냉각기판에서 가열기판으로 펌핑되어 냉각기판 부위가 냉각된다. 이에 반해 열전발전의 경우에는 모듈의 고온단과 저온단 사이의 온도차에 의해 고온단에서 저온단 부위로 열이 이동 시 p형과 n형 열전소자에서 각기 정공과 전자들이 고온단에서 저온단으로 이동함으로써 지벡 효과에 의해 기전력이 발생하게 된다.
위와 같은 열전소자를 고온의 배기가스가 유동하는 차량의 배기라인에 적용하여 전기를 발생시키는 차량용 열전발전장치의 기술이 공지된 바 있다. 이러한 차량용 열전발전장치는 배기라인 중 일부에 열전소자(발전장치)를 포함하는 배기 모듈을 추가 장착하게 되는데, 배기라인의 구조가 변경됨에 따라 진동이나 소음을 줄이기 위한 배기라인의 설계 변경이 요구되는 문제가 있다.
특히 열전발전장치가 배기라인에 추가되는 경우에는 배기라인을 유동하는 배기가스의 배압이 달라지기 때문에 특정 배압 조건을 만족시키기 위해서는 열전발전장치로 인해 전체 배기라인의 설계 변경이 불가피한 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 배기라인에서 발생되는 열을 차단 또는 방열하기 위한 히트프로텍터에 열전발전장치를 적용하여 배기라인의 구조 변경 없이 배기라인의 열을 이용하여 열전발전이 가능하도록 한 히트프로텍터 용 열전발전장치를 제공함에 있다.
또한, 열전소자와 흡열부 및 열전소자와 방열부 사이의 열저항을 줄이도록 하중부가장치를 도입하여 열전발전 효율을 향상시킨 히트프로텍터 용 열전발전장치를 제공함에 있다.
또한, 열전발전장치와 히트프로텍터의 체결을 위한 체결부에 단열 및 절연 재질의 프레임을 적용하여 열전발전장치의 흡열부와 방열부의 열전도를 차단한 히트프로텍터 용 열전발전장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치는, 일측과 타측의 온도차에 의해 발전하는 열전소자를 포함하는 열전발전장치와, 열원의 타측에 배치되어 일측에서 발생되는 열이 타측으로 전달되지 않도록 차단하는 히트프로텍터를 포함하는, 히트프로텍터 용 열전발전장치에 있어서, 히트프로텍터 용 열전발전장치는, 상기 열원의 열이 상기 열전소자의 일측에 전달되도록 상기 열전소자가 상기 히트프로텍터를 관통하여 결합된다.
또한, 상기 열전발전장치는, 상기 열전소자의 일측에 결합되며, 상기 열원에 맞닿는 흡열부와, 상기 열전소자의 타측에 결합되는 방열부를 더 포함하고, 상기 흡열부 또는 상기 히트프로텍터의 열이 상기 방열부에 전달되지 않도록 단열 재질로 이루어진 체결 프레임을 통해 상기 히트프로텍터에 결합된다.
또한, 상기 히트프로텍터 용 열전발전장치는, 상기 열전발전장치를 일측으로 가압하도록 상기 열전발전장치의 타측에 구비되는 하중 부가 수단; 을 포함한다.
또한, 상기 하중 부가 수단은, 상기 방열부의 상측에 배치되되 둘레가 상기 체결 프레임의 타측에 체결되고, 상기 하중 부가 수단과 상기 방열부는, 탄성 스프링을 통해 탄지된다.
또한, 상기 흡열부는, 상기 체결 프레임의 일측과 체결을 위한 제1 체결부가 형성되고, 상기 방열부는, 상기 체결 프레임의 타측과 체결을 위한 제2 체결부가 형성되되, 상기 제1 체결부와 제2 체결부는 일측과 타측 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되고, 각각 독립적인 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡열부는, 상기 체결 프레임의 일측과 체결을 위한 제1 체결부가 형성되고, 상기 방열부는, 상기 체결 프레임의 일측과 체결을 위한 제2 체결부가 형성되되, 상기 제1 체결부와 제2 체결부는 체결 프레임의 면 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되고, 각각 독립적인 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하중 부가 수단은, 제4 체결수단을 통해 상기 체결프레임에 체결되되, 제4 체결수단의 체결 강도 조절을 통해 상기 탄성스프링의 탄성력을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전발전장치는, 상기 흡열부와 상기 열원을 결속하는 체결부재를 통해 상기 열원에 결합되며, 상기 흡열부 상에는 상기 체결부재가 관통하는, 체결부재 관통홀이 형성된다.
또한, 상기 흡열부는, 상기 열원에 맞닿는 접촉면이 상기 열원의 외면에 대응되는 형상으로 이루어진다.
아울러, 상기 열원은, 내연기관의 배기가스가 유동하는 배기 매니폴드 또는 배기관 인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 히트프로텍터 용 열전발전장치는, 히트프로텍터에 열전발전장치를 적용했기 때문에 기존의 배기라인을 유지한 상태에서 히트프로텍터의 교체만으로 열전발전이 가능하여 배기라인 설계 변경에 따른 비용이나 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트프로텍터에 열전발전장치가 설치됨에 따라 증가될 수 있는 배기라인과 열전발전장치 사이의 열저항을 최소화함에 따라 열전발전 효율이 향상되는 효과가 있다.
아울러, 열전발전장치의 흡열부와 방열부의 단열을 위한 히트프로텍터와 열전발전장치의 체결 구조를 통해 흡열부와 방열부의 온도차를 높여 열전발전 효율을 향상시킨 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치에 적용된 열전소자 개략단면도
도 2는 일반적인 배기관 및 배기관에 적용되는 히트프로텍터를 도시한 개략측면도
도 3은 일반적인 배기관 및 배기관에 적용되는 히트프로텍터를 도시한 개략단면도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치의 개략측면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치의 흡열부와 열원(HS)의 결합 상태를 나타낸 개략단면도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치의 흡열부와 열원을 체결부재를 이용해 체결한 상태를 나타낸 개략단면도
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치의 체결을 나타낸 개략단면도
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치의 체결을 나타낸 개략단면도
본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치를 설명하기에 앞서 위 열전발전장치에 적용되는 열전소자 및 일반적인 히트프로텍터의 기본 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)에 적용된 열전소자(10)의 개략단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 열전소자(10)는 제1 기판(1), 제2 기판(2), P 타입 제1 열전레그(3), N 타입 제2 열전레그(4) 및 전극(5)을 포함하여 이루어진다. 제1 기판(1)은 판상으로 흡열부(20, 도 2 참조)에 부착되며, 제2 기판(2)은 판상으로 제1 기판(1)의 상측에 일정거리 이격 배치되고, 방열부(30, 도 2 참조)에 부착된다. 제1 기판(1)과 제2 기판(2) 사이에는, 제1 열전 레그(3)와 제2 열전 레그(4)가 상하 길이방향을 따라 형성되고, 복수 개가 이격 배치된다. 제1 및 제2 열전 레그(3, 4)는 제1 기판(1)과 제2 기판(2)의 온도 차에 따라 전기를 발생하거나, 전류를 통해 제1 기판(1) 또는 제2 기판(2)을 발열시키기 위한 P형 반도체와 N형 반도체가 교번 배치된다. 전극(5)은 제1 및 제2 열전레그(3, 4)가 서로 교번되어 직렬로 연결되도록 제1 및 제2 열전레그(3, 4)의 하측을 전기적으로 연결하는 하부 전극(5a)과, 제1 및 제2 열전레그(3, 4)의 상측을 전기적으로 연결하는 상부 전극(5b)으로 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해 대기보다 높은 온도를 갖는 흡열부(20)에 열전소자(10)를 부착하면, 열원에 맞닿는 제1 기판(1)과, 대기에 노출된 방열부(30)에 부착된 제2 기판(2)의 온도차에 의해 P형 및 N형 열전레그(3, 4)가 발전하며, 전극(5)을 통해 발전된 전기를 전달하게 된다.
도 2 및 도 3에는 일반적인 히트프로텍터(HP)의 구조 및 원리를 설명하기 위한 측면개략도 및 단면개략도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 히트프로텍터(HP)는 배기관(EP)과 차량의 차체(Body) 사이에 위치하며, 배기관(EP) 측에 인접 고정된다. 따라서 히트프로텍터(HP)는 고온이 배기가스가 유동하는 배기관(EP)에서 방출되는 열이 차체(Body)에 전달되는 것을 방지하여 차체(Body)의 열 변형이나 열 손상을 방지하도록 구성된다.
히트프로텍터(HP)는 단열 재질로 이루어지며, 일예로 알루미늄 재질에 불연재를 덧대어 구성한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치는 위와 같이 배기관(EP)에 설치되는 히트프로텍터(HP)와 일체로 형성되어 배기관(EP)의 열을 이용하여 발전하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치는 일반적인 히트프로텍터(HP)를 대신하여 장착하기 때문에 배기관(EP)의 구조를 변경하지 않고, 장착이 가능한 장점이 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자(10)를 포함하는 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000) 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)의 개략단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 크게 히트프로텍터(200)와 히트프로텍터(200)에 체결되어 열원(HS)으로부터 열을 전달 받아 발전하는 열전발전장치(100)로 구성될 수 있다. 이때 열원(HS)을 차량의 배기가스가 유동하는 배기 매니폴드 또는 배기관 일 수 있다.
열전발전장치(100)는 열전소자(10)와, 열전소자(10)의 제1 기판(1, 도 1 참조)과 열원(HS) 사이에 구비되는 흡열부(20)와, 열전소자(10)의 제2 기판(2, 도 1 참조)에 부착되어 제2 기판의 방열 효율을 높이는 방열부(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 흡열부(20)는 열원(HS)에 맞닿았을 때 흡열 면적을 높이기 위해 접촉면이 열원(HS)의 외면에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 또한 방열부(30)는 방열 면적을 넓이기 위해 냉각핀의 형태로 이루어질 수 있다.
히트프로텍터(200)는 열원(HS)에서 방출되는 열을 차량 내부와 차단하고 방열하기 위한 통상의 히트프로텍터(200)의 구성으로 이루어질 수 있다. 흡열부(20)가 열원(HS)에 맞닿도록 열전발전장치(100)가 관통하는 열전발전장치(100) 결합부(210)가 형성될 수 있다.
이때, 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 열전발전장치(100)와 히트프로텍터(200)를 결합시키기 위한 체결 프레임(50)이 더 포함된다. 체결 프레임(50)은 흡열부(20) 또는 히트프로텍터(200)의 열이 방열부(30)로 전달되는 것을 차단하도록 단열 및 절연 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 일예로 체결 프레임(50)은 테프론 재질로 이루어질 수 있다. 위와 같은 체결 프레임(50)의 구성을 통해 흡열부(20)와 방열부(30)의 온도차가 최대가 되도록 하여 열전소자(10)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 흡열부(20)를 체결 프레임(50)에 결합시키기 위한 제1 체결부(21)와, 방열부(30)를 체결 프레임(50)에 결합시키기 위한 제2 체결부(31)와 체결 프레임(50)을 히트프로텍터(200)에 결합시키기 위한 제3 체결부(51) 각각이 서로 다른 위치에 형성되어 제1 내지 제3 체결부(21, 31, 51)로 인해 흡열부(20)에서 방열부(30)로 열이 전달되지 않도록 구성하였다. 이와 관련된 상세 구성은 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
아울러 본 발명의 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 흡열부(20)와 열원(HS), 흡열부(20)와 제1 기판(1)의 접촉 하중 및 방열부(30)와 제2 기판(2)의 접촉하중을 증가시켜 열저항을 최소화하도록 다음과 같은 구성을 갖는다. 방열부(30)의 상측에는 일정 중량을 갖는 하중 부가 수단(40)이 구비될 수 있다. 하중 부가 수단(40)은 체결 프레임(50)에 제4 체결부(41)를 통해 체결되어 열전발전장치(100)를 하방으로 가압함에 따라 흡열부(20)와 열원(HS), 흡열부(20)와 제1 기판(1)의 접촉 하중을 증가시키도록 구성된다. 또한, 하중 부가 수단(40)과, 방열부(30) 사이에는 탄성 스프링(45)이 구비되어 방열부(30)와 제2 기판(2)의 접촉하중을 증가시킴은 불론 하중 부가 수단(40)이 열전발전장치(100)에 가하는 하중을 조절하도록 구성할 수 있다. 하중의 조절은 탄성 계수가 다른 복수의 탄성 스프링(45)을 교체하여 구현할 수 있다. 다른 실시 예로, 탄성 계수가 동일한 탄성 스프링(45)을 적용한 경우 제4 체결부(41)의 체결 강도를 강하게 하거나, 약하게 하여 하중을 조절하도록 구성할 수도 있다.
아울러 열전발전장치(100)는 흡열부(20)의 접촉면과, 열원(HS)의 접촉하중을 증가시키도록 다음과 같은 추가 구성을 갖는다. 도시된 바와 같이 흡열부(20)가 열원(HS)에 메탈 타이와 같은 체결부재(26) 통해 결속되도록 흡열부(20) 상에는 체결부재 관통홀(25)이 형성된다. 이하 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치(100)의 흡열부(20)와 열원(HS)의 결합 상태를 나타낸 개략단면도가 도시되어 있고, 도 6에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 열전발전장치(100)의 흡열부(20)와 열원(HS)을 체결부재(26)를 이용해 체결한 상태를 나타낸 개략단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 흡열부(20)의 접촉면(22)은 열원(HS)의 외면과 동일한 형상을 갖도록 구성되며, 본 실시 예에서는, 원통형의 열원(HS)에 대응되도록 접촉면(22)이 오목하게 함몰 형성되며, 단면은 호를 이루도록 구성될 수 있다.
또한, 흡열부(20)에는 열원(HS)과의 결속을 위한 체결부재(26)가 관통하는, 체결부재 관통홀(25)이 형성된다. 체결부재 관통홀(25)은 흡열부(20)의 접촉면(22)에서 내측으로 일정거리 이격되어 열원(HS)의 원주방향을 따라 관통 형성될 수 있다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같이 체결부재(26)가 체결부재 관통홀(25)을 관통하여 열원(HS)의 외면에 결속됨에 따라, 흡열부(20)와 열원(HS)의 접촉 하중이 증가하게 되고, 접촉하중이 증가하면, 열전발전장치(100)의 발전 효율이 증가하게 된다.
도 7에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)의 체결을 나타낸 개략단면도가 도시되어 있다.
흡열부(20)와 방열부(30)를 체결 프레임(50)에 체결 시 체결 공정을 단순화하기 위해서는 흡열부(20)의 제1 체결부(21)와, 방열부(30)의 제2 체결부(31)를 서로 대응되도록 구성하여 하나의 체결나사 또는 볼트를 통해 체결하도록 구성할 수 있다. 그러나 이 경우 체결나사 또는 볼트를 통해 흡열부(20)의 열이 방열부(30)로 전달되어 흡열부(20)와 방열부(30)의 온도차를 줄일 수 있기 때문에 본 발명은 도면에 도시된 바와 같은 체결구조를 갖는다.
즉 본 발명의 일실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 흡열부(20)와 방열부(30)를 체결 프레임(50)에 체결 시 흡열부(20)의 제1 체결부(21)와 방열부(30)의 제2 체결부(31)가 상하 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 배치된다. 즉 제1 체결부(21)는 제1 체결수단(22)을 통해 체결 프레임(50)에 결합되고, 제2 체결부(31)는 제2 체결수단(32)을 통해 체결 프레임(50)에 각각 독립적으로 결합되도록 구성하였다.
아울러 체결 프레임(50) 역시 히트프로텍터(200)에 체결 시 제3 체결수단(52)을 통해 각각 독립적으로 결합되도록 구성하였다.
도 4에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)의 체결을 나타낸 개략단면도가 도시되어 있다
상술된 제1 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 제1 체결부(21)가 체결 프레임(50)의 하측에 배치되고, 제2 체결부(31)가 체결 프레임(50)의 상측에 배치된 경우를 도시하였고, 이하 제2 실시 예에 따른 히트프로텍터 용 열전발전장치(1000)는 제1 및 제2 체결부(21, 31)가 모두 체결 프레임(50)으 하측에 배치되는 경우를 도시하였다.
제1 및 제2 체결부(21, 31)가 모두 체결 프레임(50)으 하측에 배치되는 경우에도 마찬가지로, 흡열부(20)의 제1 체결부(21)와 방열부(30)의 제2 체결부(31)가 체결 프레임(50)의 면 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 배치된다. 즉 제1 체결부(21)는 제1 체결수단(22)을 통해 체결 프레임(50)에 결합되고, 제2 체결부(31)는 제2 체결수단(32)을 통해 체결 프레임(50)에 각각 독립적으로 결합되도록 구성하였다.
위와 같은 구성을 통해 흡열부(20)의 열이 방열부(30)로 전달되는 것을 차단하고, 히트프로텍터(200)의 열이 방열부(30)로 전달되는 것을 차단하여 흡열부(20)와 방열부(30)의 온도차가 최대가 되도록 구성됨에 따라 열전발전장치(100)의 발전 성능을 향상시키도록 하였다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 히트프로텍터 용 열전발전장치
100 : 열전발전장치
10 : 열전소자
20 : 흡열부 21 : 제1 체결부
30 : 방열부 31 : 제2 체결부
40 : 하중 부가 수단 45 : 탄성 스프링
50 : 체결 프레임 51 : 제3 체결부

Claims (10)

  1. 일측과 타측의 온도차에 의해 발전하는 열전소자를 포함하는 열전발전장치와, 열원의 타측에 배치되어 일측에서 발생되는 열이 타측으로 전달되지 않도록 차단하는 히트프로텍터를 포함하는, 히트프로텍터 용 열전발전장치에 있어서,
    히트프로텍터 용 열전발전장치는, 상기 열원의 열이 상기 열전소자의 일측에 전달되도록 상기 열전소자가 상기 히트프로텍터를 관통하여 결합되고,
    상기 열전소자의 일측에 결합되며, 상기 열원에 맞닿는 흡열부와, 상기 열전소자의 타측에 결합되는 방열부를 더 포함하고,
    상기 흡열부 또는 상기 히트프로텍터의 열이 상기 방열부에 전달되지 않도록 단열 재질로 이루어진 체결 프레임을 통해 상기 히트프로텍터에 결합되되,
    상기 흡열부는, 상기 체결 프레임의 일측과 체결을 위한 제1 체결부가 형성되며,
    상기 방열부는, 상기 체결 프레임의 타측과 체결을 위한 제2 체결부가 형성되고,
    상기 제1 체결부와 제2 체결부는 일측과 타측 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되며, 상기 제1 체결부는 제1 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되고, 상기 제2 체결부는 제2 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되되,
    상기 제1 체결수단과 상기 제2 체결수단은, 단열을 위해 상기 체결 프레임 상의 서로 다른 위치에 결합되는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
  2. 일측과 타측의 온도차에 의해 발전하는 열전소자를 포함하는 열전발전장치와, 열원의 타측에 배치되어 일측에서 발생되는 열이 타측으로 전달되지 않도록 차단하는 히트프로텍터를 포함하는, 히트프로텍터 용 열전발전장치에 있어서,
    히트프로텍터 용 열전발전장치는, 상기 열원의 열이 상기 열전소자의 일측에 전달되도록 상기 열전소자가 상기 히트프로텍터를 관통하여 결합되고,
    상기 열전소자의 일측에 결합되며, 상기 열원에 맞닿는 흡열부와, 상기 열전소자의 타측에 결합되는 방열부를 더 포함하고,
    상기 흡열부 또는 상기 히트프로텍터의 열이 상기 방열부에 전달되지 않도록 단열 재질로 이루어진 체결 프레임을 통해 상기 히트프로텍터에 결합되되,
    상기 흡열부는, 상기 체결 프레임의 일측과 체결을 위한 제1 체결부가 형성되고,
    상기 방열부는, 상기 체결 프레임의 타측과 체결을 위한 제2 체결부가 형성되고,
    상기 히트프로텍터에는, 상기 체결 프레임을 결합시키기 위한 제3 체결부가 형성되되,
    상기 제1 체결부와 제2 체결부는 체결 프레임의 면 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 형성되며,
    상기 제1 체결부는 제1 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되고, 상기 제2 체결부는 제2 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되고, 상기 제3 체결부는 제3 체결수단을 통해 체결 프레임에 결합되고,
    상기 제1 체결수단, 제2 체결수단 및 제3 체결수단은, 단열을 위해 상기 체결 프레임 상의 각기 서로 다른 위치에 결합되는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 히트프로텍터 용 열전발전장치는,
    상기 열전발전장치를 일측으로 가압하도록 상기 열전발전장치의 타측에 구비되는 하중 부가 수단; 을 포함하되,
    상기 하중 부가 수단은,
    상기 방열부의 상측에 배치되되 둘레가 상기 체결 프레임의 타측에 체결되며,
    상기 하중 부가 수단과 상기 방열부는, 탄성 스프링을 통해 탄지되고,
    상기 하중 부가 수단은,
    제4 체결수단을 통해 상기 체결프레임에 체결되되, 제4 체결수단의 체결 강도 조절을 통해 상기 하중 부가 수단과 상기 방열부 사이의 탄지 거리를 가변하여 상기 탄성스프링의 탄성력을 조절하는 것을 특징으로 하는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 열전발전장치는,
    상기 흡열부와 상기 열원을 결속하는 체결부재를 통해 상기 열원에 결합되며,
    상기 흡열부 상에는 상기 체결부재가 관통하는, 체결부재 관통홀이 형성되는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 흡열부는,
    상기 열원에 맞닿는 접촉면이 상기 열원의 외면에 대응되는 형상으로 이루어지는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원은,
    내연기관의 배기가스가 유동하는 배기 매니폴드 또는 배기관 인 것을 특징으로 하는, 히트프로텍터 용 열전발전장치.
KR1020180114943A 2018-09-27 2018-09-27 히트프로텍터 용 열전발전장치 KR102162368B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180114943A KR102162368B1 (ko) 2018-09-27 2018-09-27 히트프로텍터 용 열전발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180114943A KR102162368B1 (ko) 2018-09-27 2018-09-27 히트프로텍터 용 열전발전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200035632A KR20200035632A (ko) 2020-04-06
KR102162368B1 true KR102162368B1 (ko) 2020-10-06

Family

ID=70281837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180114943A KR102162368B1 (ko) 2018-09-27 2018-09-27 히트프로텍터 용 열전발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102162368B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006207428A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
JP4949476B2 (ja) * 2006-09-28 2012-06-06 ローズマウント インコーポレイテッド パイプライン熱電式発電機アセンブリ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006207428A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toyota Motor Corp 熱電発電装置
JP4949476B2 (ja) * 2006-09-28 2012-06-06 ローズマウント インコーポレイテッド パイプライン熱電式発電機アセンブリ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200035632A (ko) 2020-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5714077B2 (ja) 接続導体の冷却装置及びそれを用いた電力変換装置
US20120055527A1 (en) Structural element for thermally shielding engines or engine components, in particular a heat shield for combustion engines
US6765798B1 (en) Electronic thermal management utilizing device with deflectable, two-leg conductive member; and with elastic, thermally-conductive material there between
KR101589987B1 (ko) 열전 발전 장치
KR102162368B1 (ko) 히트프로텍터 용 열전발전장치
JP4677891B2 (ja) 伝熱部品
JP6201903B2 (ja) 熱電変換システム
CN103380297A (zh) 电力发电机
JP6867432B2 (ja) 電力変換装置
JP4082090B2 (ja) 排熱発電装置
JP4661235B2 (ja) 熱電変換装置
US7964785B2 (en) Heating apparatus comprising a thermoelectric module
KR101745055B1 (ko) 전자식 pra 장치 및 그 냉각방법
KR102053000B1 (ko) 열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치
KR20170061454A (ko) 열전발전시스템
KR101893071B1 (ko) 전기 자동차용 수냉 인버터 히트싱크
US11008920B2 (en) Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion module system
KR102383438B1 (ko) 열전 변환 모듈 및 그를 포함하는 차량
US9745882B2 (en) Thermoelectric power generation apparatus
KR101673456B1 (ko) 열전 발전 모듈에서 열 확산 밴드를 가진 흡열 구조
US20170213952A1 (en) Power generator for vehicle
KR102568056B1 (ko) 표면실장형 전력반도체용 이중 방열 구조
US20150114440A1 (en) Thermoelectric module, method for operating the thermoelectric module, thermoelectric generator and motor vehicle
KR100766612B1 (ko) 열전소자 방열모듈
CN212412693U (zh) 一种高效散热的绝缘母线槽

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant