KR20130073411A - Thermoelectric generator of vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A car thermoelectric generator is provided to include the numerous thermoelectric modules which generate electricity by using the thermoelectric phenomenon by the temperature difference between the inner surface, which is heated by a first heat transferring fin, and the outer surface which is cooled by the lower temperature part. CONSTITUTION: A car thermoelectric generator includes a high temperature unit (110), numerous thermoelectric modules (130), and a lower temperature unit (120). The high temperature unit includes an exhaust pipe (112), a bypass tube (114), and a heat transferring pipe (119). The heat transferring pipe is mounted on the outer circumference surface of exhaust pipe, extends from the outer circumference surface toward radial direction, and includes numerous first heat exchanger fins (117) which are arranged in a length direction. The thermoelectric modules are made up by coupling P-type semiconductor and N-type semiconductor, generate electricity by using thermoelectric phenomenon and being attached at both side surfaces of numerous first heat exchanger fins, and are electrically connected with each other. The lower temperature unit is mounted between the facing thermoelectric modules of each pair of the numerous thermoelectric modules, and cools the facing surfaces of the numerous thermoelectric modules by means of coolant passing through the inside of lower temperature unit. The numerous thermoelectric modules generate electricity by using thermoelectric phenomenon by the temperatures difference between the inner surfaces, which are heated by the first heat transferring fins, and the outer surfaces which are cooled by the lower temperature unit.

Description

차량용 열전 발전기{Thermoelectric generator of vehicle} Car thermoelectric generators {Thermoelectric generator of vehicle}

본 발명은 열전 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 배기가스의 열기를 이용하여 발전하는 차량용 열전 발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a thermoelectric generator, and more particularly, to a thermoelectric generator for a vehicle power using the heat of exhaust gas of the automobile.

열전소자는, 소자 양단의 온도차를 전기로 변환함으로써 열에너지를 전기에너지로 변환하거나 소자에 전기를 흐르게 함으로써 소자 양단에 온도차를 일으켜 전기에너지를 열에너지로 변환하는 열전현상을 이용하는 소자를 말한다. Thermal element is, refers to the element by element by converting the temperature difference between the both ends of the thermal energy into an electrical conversion into electrical energy, or to flow the electric element causes a temperature difference across the device using a thermal phenomenon that converts electric energy into thermal energy. 이러한 열전소자는 소규모 냉각장치, 소규모 가열장치, 또는 소규모 발전장치에 이용된다. The thermoelectric device is used for small-scale cooling system, small-scale heating equipment, or small-scale power generation equipment.

열전소자가 소규모 발전장치에 이용되는 것을 열전발전장치 또는 열전발전기라고 부른다. That the thermal element used in the small-scale power generation apparatus is referred to as thermal power generation device, or thermoelectric generators. 이러한 열전발전기는 주로 무전통신기의 전원공급장치, 우주선의 전력공급장치, 핵잠수함의 동력공급장치, 그리고 차량의 배기시스템에 설치되는 열전발전기에 사용된다. These thermoelectric generators are mainly used in the heat-generator provided in the power supply, the power supply device of a ship, the power supply of the submarine, and the exhaust system of the vehicle of the radio communication device.

도 1은 차량의 열전발전기를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a heat generator of the vehicle.

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. As shown, the thermoelectric generator 10 is installed in an exhaust system of a vehicle is provided outside the exhaust heat recovery apparatus 40 of the hexagon is high-temperature exhaust gas passing through the exhaust heat recovery apparatus (40) passing the cooling water into the It includes a plurality of thermoelectric modules 20 to the cooling device 30, and in contact with the inner outer side and the cooling device 30 of the exhaust heat recovery apparatus (40) generates electricity by temperature difference between the both ends.

상기 배기열 회수장치(40) 내부에는 고온의 배기가스가 흐르면서 열에너지가 상기 열전모듈(20)로 전달된다. Inside the exhaust heat recovery device 40, the thermal energy of the exhaust gas of high temperature flows is transmitted to the thermoelectric module 20. 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. The thermoelectric module the cooling device 30, inside the cooling pipe 32. The cooling water flows is formed in contact with the inner side and the cooling device 30 of the thermoelectric module 20 in contact with the exhaust heat recovery apparatus (40) thereby increasing the temperature difference between the outside (20). 이와 같이 상기 열전모듈(20)의 내측과 외측의 온도차이를 크게 함으로써 자동차의 배기시스템에 설치되는 열전발전기의 효율을 증가시키게 된다. Thus, by increasing the inner and outer temperature difference of the thermoelectric module 20, thus increasing the efficiency of the heat generator, which is installed in a vehicle exhaust system.

열전발전기에서 많은 전기를 생산하기 위해서는, 즉 열전발전 효율을 높이기 위해서는 배기가스의 열에너지가 상기 열전모듈에 효율적으로 전달되어야 한다. In order to produce more electricity from the thermoelectric generator, that is, to increase the thermal power generating efficiency to be the thermal energy of the exhaust gas delivered efficiently to the thermoelectric module. 그러나 상기한 종래의 차량용 열전발전기에서는, 배기가스의 열에너지가 고온부로 충분히 전달되지 않아 배기가스의 열에너지 회수 능력이 떨어지고 따라서 열전발전기의 열전효율이 저하되는 문제를 안고 있다. However, in the above-described conventional vehicle thermoelectric generator, thermal energy of the exhaust gas does not sufficiently transmitted to the high temperature section of thermal energy recovery capability of the exhaust gas drops and thus has a problem in thermal efficiency of the heat generator is reduced.

또한, 종래의 차량용 열전발전기는 냉각장치(30)가 많은 면적을 차지함에도 열교환 면적이 작아 열전달율이 낮아 크기에 비하여 열전발전효율이 낮은 문제가 있다. Furthermore, the conventional automotive thermoelectric generator has a heat-generating efficiency is low compared to the heat transfer problem is lower heat transfer area is small in size, takes up a large area cooling device 30.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로, 작고 열전발전 효율이 향상되는 차량용 열전발전기를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is to provide a vehicle thermal generator to be derived to solve the problems of the prior art, a small thermal power generation efficiency is improved.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부로 고온의 배기가스가 통과하며 상기 배기가스와 열교환하여 가열되는 배기관, 상기 배기관 내부에 설치되며 상기 배기가스가 바이패스되는 바이패스관, 그리고 상기 배기관 외주면에 장착되며 외주면상에 소정 각도마다 방사상으로 연장되고 길이방향으로 배열되는 다수의 제1열교환핀을 가지는 열전달관을 구비하는 고온부; According to an aspect of the present invention, the present invention is passed through the high-temperature exhaust gas into the interior and is fitted to the exhaust pipe, inside the exhaust pipe is heated by heat exchange with the exhaust gas bypass pipe is the exhaust gas by-pass, and the high-temperature portion to be mounted to the outer circumference of the exhaust pipe provided with a heat transfer tube having a first plurality of heat exchange fins are arranged in a radially extending on the outer circumferential surface at each predetermined angle of the longitudinal direction; P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 다수의 열교환핀의 양측면에 부착되어 열전현상을 이용하여 전기를 발생하며 서로 전기적으로 연결되는 다수의 열전모듈; A plurality of thermoelectric modules is done by P- type semiconductor and an N- type bandocheeul joint, it is attached to both side surfaces of the plurality of heat exchange fins generate electricity by using the thermal phenomenon, and electrically connected to each other; 그리고 상기 다수의 열전모듈중 마주보는 각각의 쌍의 열전모듈 사이에 장착되며 내부로 흐르는 냉각수에 의해 상기 다수의 열전모듈의 서로 마주보는 면들을 냉각시키는 저온부;를 포함하며, 상기 다수의 열전모듈은 상기 제1열전달핀에 의해 가열되는 내측면들과 상기 저온부에 의해 냉각되는 외측면들 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생하는 차량용 열전발전기를 제공한다. And the low-temperature portion to cool the surfaces facing each other of the plurality of thermoelectric modules by the cooling water is mounted between each pair of the thermoelectric module facing each of the plurality of thermoelectric modules flows into the interior; includes a plurality of the thermoelectric module using a thermal effect caused by the temperature difference between the outer surface of the first and of the inner surface which is heated by the first heat transfer fins that are cooled by the low temperature section provides a vehicle thermal generator to generate electricity.

상기 고온부는, 상기 바이패스관과 상기 배기관 사이에 개재되어 상기 배기가스에 의해 가열되는 열교환 메쉬; Heat mesh the high-temperature portion is interposed between the bypass pipe and the exhaust pipe is heated by the exhaust gas; 상기 바이패스관의 말단에 설치되어 상기 바이패스되는 배기가스의 양을 조절하는 바이배스 밸브; By bath valve which is provided at the distal end of the bypass pipe to adjust the amount of exhaust gas that is the by-pass; 그리고 상기 바이패스 밸브를 상기 바이패스관의 말단에 탄성적으로 지지하는 스프링;을 더 포함할 수 있다. And a spring for supporting the bypass valve elastically at the distal end of the bypass pipe may further include a.

상기 저온부는, 상기 배기관의 하류측에 장착되며, 일측에 형성되는 냉각수 유입구를 가지며, 상기 냉각수를 분배하는 냉각수 분배기; Cooling water distributor, the low-temperature portion is mounted on the downstream side of the exhaust pipe, and having a coolant inlet formed on one side, distributing the cooling water; 상기 냉각수 분배기에 연통되며, 상기 다수의 열전모듈중 마주보는 각 쌍의 열전모듈 사이를 지나는 다수의 냉각수관; And communicating with the cooling water distributor, a plurality of cooling water pipe passes between each pair of the thermoelectric module facing each of the plurality of thermoelectric modules; 상기 다수의 냉각수관에 의해 냉각되며 상기 다수의 열전모듈 중 마주보는 한 쌍의 외측면에 접촉되어 상기 외측면을 냉각시키는 다수의 제2열전달핀; Is cooled by a plurality of the cooling water pipes are in contact to the pair of outer surfaces opposite to the plurality of thermoelectric modules second plurality of heat transfer fins for cooling the outer surface; 그리고 상기 배기관의 상류측에 장착되며, 상기 다수의 냉각수관과 연통되고, 일측에 형성되는 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구를 가지며, 상기 분배된 냉각수를 집수하는 냉각수 집수기;를 포함할 수 있다. And it is mounted on an upstream side of the exhaust pipe, is in communication with the plurality of cooling water pipe, having a water outlet to which the cooling water is discharged is formed on one side, the cooling water collector for collecting the said dispensing water; may include.

상기 제2열전달핀은 상면이 개방된 사다리꼴 단면을 가지며, 상기 다수의 열전모듈의 외측면과 접촉되는 양측면과 상기 냉각수 통로가 안착되는 냉각수 통로 안착홈이 중심부에 형성되는 저면을 가질 수 있다. The second heat transfer fins has a trapezoidal cross-section the upper face is opened, the both side surfaces and the cooling water passage is seated cooling water passage recess in contact with the outer surface of the plurality of thermoelectric modules may have a bottom surface which is formed in the center.

상기 제2열전달핀은 상면이 개방된 사다리꼴 단면을 가지며, 상기 다수의 열전모듈의 외측면과 접촉되는 양측면과 상기 양측면을 연결하는 저면을 구비하며, 상기 냉각수 통로는 상기 제2열전달핀의 상기 저면에 길이방향으로 형성될 수 있다. The second heat transfer fins has a trapezoidal cross-section the upper face is opened, and having a bottom surface connecting the both side surfaces and the both side surfaces in contact with the outer surface of the plurality of thermoelectric modules, the cooling water passage is above the lower surface of the second heat transfer fins there may be a length in a direction.

상기 다수의 냉각수 통로는 역사다리꼴 단면을 가지며 상기 다수의 제2열전달핀은 상기 역사다리꼴 단면의 양측면일 수 있다. Wherein the plurality of cooling water passages has an inverted trapezoidal cross-section the second heat transfer fins may be a plurality of both side surfaces of the inverted trapezoidal cross-section.

상기 다수의 냉각수 통로는 대략 물받이 형태의 단면을 가지며 상기 단면의 양 외측면은 상기 다수의 제2열전달핀일 수 있다. A plurality of the cooling water passage may have a generally trough shaped cross section, sulfinyl both the outer surface of the second heat transfer number of the of the cross section.

상기 다수의 냉각수 통로와 대략 반전된 물받이 형태의 단면을 가지며 상기 단면의 양 외측면은 상기 다수의 제2열전달핀일 수 있다. It has a cross-section of the plurality of water receiving the cooling water passage and forms a substantially inverted both the outer surface of the cross section may sulfinyl second plurality of heat transfer described above.

본 발명의 차량용 열전발전기에 따르면, 배기가스가 열전모듈과 접촉하는 면적이 큼에도 전체 열전발전기의 크기는 작은 효과가 있다. According to the vehicle thermal generator of the present invention, the exhaust gas, the size of the entire thermoelectric generators in this area than in contact with the thermoelectric module has a small effect.

또한, 구조가 간단하고 부품수가 적어 제조비용이 감소되며 생산성이 향상된다. Further, the structure is simple and small number of parts decreases the manufacturing cost and an improvement in productivity.

본 발명의 차량용 열전발전기는 그 크기가 작아 차량 패키징에 장착이 용이하며 다양한 차량에 적용될 수 있다. Car thermoelectric generator of the present invention is small in size easily mounted on the vehicle, and packaging can be applied to various vehicles.

고온부와 열전모듈 사이에 열교환 메쉬가 설치되어 배기가스와의 접촉면적을 증가시킴으로써 배기가스의 열에너지가 열전모듈로 더욱 효율적으로 전달될 뿐 아니라 이를 통과하는 배기가스의 소음도 감소되는 효과가 있다. By heat exchange between the high temperature section to the mesh with a thermoelectric module is provided to increase the contact area with the exhaust gas has the effect that the heat energy of the exhaust gas more efficiently as well as to be transmitted to decrease the noise level of the exhaust gas flowing through it to the thermoelectric module.

도 1은 종래의 차량용 열전발전기를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a conventional automotive thermoelectric generators.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 보여주는 사시도이다. 2 is a perspective view showing the vehicular thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 AA' 선에 따라 취한 단면도이다. Figure 3 is a cross-sectional view taken along the AA 'line of Fig.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 열전발전기의 저온부와 열전모듈을 보여주는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view showing the low-temperature portion and the thermoelectric module of the thermoelectric generator for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 일 예를 보여주는 단면도이다. 5 is a sectional view showing an example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 다른 예를 보여주는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view showing another example of the low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view showing another example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing another example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 상세히 설명한다. With reference to the accompanying drawings will be described a vehicle thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기를 보여주는 사시도이다. 2 is a perspective view showing the vehicular thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention. 도 3은 도 2의 AA' 선에 따라 취한 단면도이다. Figure 3 is a cross-sectional view taken along the AA 'line of Fig. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 열전발전기의 저온부와 열전모듈을 보여주는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view showing the low-temperature portion and the thermoelectric module of the thermoelectric generator for a vehicle according to an embodiment of the present invention. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 일 예를 보여주는 단면도이다. 5 is a sectional view showing an example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 다른 예를 보여주는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view showing another example of the low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view showing another example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 열전발전기에 적용되는 저온부와 열교환핀의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing another example of a low-temperature portion and the heat exchanger fin that is applied to the thermoelectric generator in accordance with one embodiment of the present invention.

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. As shown, the vehicle thermal generator 100 in accordance with one embodiment of the present invention, the cooling water which is circulated by high temperature of the exhaust gas heat exchange with the high temperature section 110 is heated by the engine cooling system of the emissions from the engine flows through the It is disposed on the low temperature section 120, and the high temperature portion 110 and the low-temperature portion 120 that is provided outside the high-temperature portion 110, electricity from the thermal effect caused by the temperature difference between the high temperature portion 110 and the low-temperature portion 120 for generating comprises a thermoelectric module 130.

상기 고온부(110)는 내부로 고온의 상기 배기가스가 통과하는 동안 가열되는 배기관(112), 상기 배기관 외주면에 설치되는 중공 원통형 열전달관(119), 상기 열전달관(119)와 일체로 형성되며 소정의 각도마다 방사상으로 연장되며 길이방향으로 배열되는 다수의 제1열교환 핀(117)을 포함한다. The high temperature portion 110 is an exhaust pipe to be heated for which the high-temperature exhaust gas passes through the interior (112), are formed the heat transfer hollow cylinder provided in the outer circumferential surface of the exhaust pipe tube 119, integral with the heat transfer tube 119, a predetermined the radially extending each angle, and includes a plurality of first heat exchange fins 117 are arranged in a length direction. 상기 열전달관(119)는 상기 배기관(112)의 외주면에 억지끼워 맞춤된다. The heat transfer tube 119 is press fit on the outer peripheral surface of the exhaust pipe 112.

상기 배기관(112)은 중공 원통형상을 가지며 내부를 흐르는 고온의 배기가스에 의해 가열된다. The exhaust pipe 112 is heated by the exhaust gas at a high temperature phase has a hollow cylindrical flowing therein. 이렇게 가열된 상기 배기관(112)은 그 외주면에 설치되는 상기 열전달관(119)을 가열하게 되고 상기 열전달관(119)에 의해 상기 열전달관(119)과 일체로 형성되는 상기 다수의 제1열전달핀(117)이 가열된다. The thus heating the exhaust pipe 112 is heated by the heat transfer tube 119 is provided on the outer circumferential surface of the heat transfer tube 119 by the heat transfer tube 119 and the plurality of integrally formed first heat transfer fins the 117 is heated.

상기 배기관(112) 내부에는 상기 배기가스가 바이패스되는 바이패스관(114)이 설치된다. The exhaust pipe (112) inside the bypass pipe 114, the exhaust gas by-pass is provided. 상기 바이패스관(114)의 말단에는 엔진의 부하에 따라 상기 배기가스를 바이패스시키기 위해 상기 바이패스관(114) 말단을 개폐하는 바이패스 밸브(116)가 장착된다. Depending on the end of the engine, the load of the bypass pipe 114, a bypass valve 116 for opening and closing the bypass pipe 114 ends the exhaust gas to the bypass is mounted. 상기 바이패스 밸브(116)는 스프링(118)에 의해 상기 바이패스관(114)에 탄성적으로 지지된다. The bypass valve 116 is elastically supported on the bypass pipe 114 by the spring 118. 상기 바이패스관(114)의 상류에는 상기 바이패스 밸브(116)이 폐쇄되는 경우 상기 배기가스가 유동하는 다수의 배기홀(113)이 형성된다. In the upstream of the bypass pipe 114 when the closing said by-pass valve 116, a plurality of exhaust holes 113 in which the exhaust gas flows are formed.

상기 바이패스관(114)의 외주면과 상기 배기관(112)의 내주면 사이에는 열교환 메쉬(111)가 개재된다. Between the inner peripheral surface of the outer circumferential surface and the exhaust pipe 112 of the bypass pipe 114, the heat exchanger is interposed mesh 111. 상기 열교환 메쉬(111)는 상기 고온의 배기가스와 열교환하여 상기 배기가스의 열에너지는 흡수하여 상기 배기관(112)으로 전달한다. The heat exchange mesh 111 is transmitted to the exhaust pipe 112 by the thermal energy of the exhaust gas is absorbed by the heat exchange with the high temperature exhaust gas. 즉, 상기 열교환 메쉬(111)에 의해 상기 배기가스의 열에너지는 상기 배기관(112)으로 효율적으로 전달된다. That is, by the heat exchange mesh 111, the thermal energy of the exhaust gas is efficiently delivered to the exhaust pipe (112).

차량이 고속으로 운행할 때, 즉, 엔진의 부하가 증가되면 상기 배기관이 과열될 수 있다. When the vehicle is driving at a high speed, that is, the exhaust pipe is subject to overheating when the load of the engine increases. 이를 방지하기 위해, 엔진의 고부하시 상기 바이패스 밸브(116)는 개방되어 상기 고온의 배기가스는 상기 바이패스관(114)을 통하여 대부분 배기되어 상기 바이패스관(114)과 상기 배기관(112) 사이를 흐르는 배기가스의 양이 조절된다. To avoid this, the bypass valve 116 when the high load of the engine is open the exhaust gas of the high temperature is mostly exhaust the by-pass tube 114 and the exhaust pipe via the bypass tube 114 (112) the amount of the exhaust gas flowing between the is adjusted.

상기 고온부(110)의 상기 다수의 제1열전달핀(117)의 사이에는 상기 저온부(120)가 위치된다. Between the first plurality of heat transfer fins 117 of the high-temperature portion 110 is the low-temperature portion 120 is positioned. 상기 저온부(120)는 상기 배기관(112)의 하류 외측에 설치되어 엔진의 냉각시스템(도시하지 않음)에 의해 순환되는 냉각수를 분배하는 냉각수 분배기(122), 상기 냉각수 분배기(122)와 연통되며 상기 냉각수가 흐르는 다수의 냉각수관(124), 상기 배기관(112)의 상류 외측에 설치되어 상기 냉각수를 수집하는 냉각수 수집기(126), 그리고 상기 다수의 냉각수관(124)과 상기 다수의 열전모듈(130)의 외측면을 연결하는 다수의 제2열전달핀(127)을 포함한다. The low temperature section 120 is communicated with the exhaust pipe is installed on the downstream outer side (not shown), the cooling system of the engine 112 Cooling water distributor 122, and the coolant distributor (122) for distributing the cooling water to be circulated by the cooling a plurality of cooling water pipe 124, it is installed on the upstream outer side of the exhaust pipe 112, water collector 126, and the plurality of cooling water pipes 124 and the plurality of thermoelectric modules for collecting the cooling water flowing (130 ) comprises a second plurality of heat transfer fins 127, which connect the outer surface of the.

상기 냉각수 분배기(122)와 상기 냉각수 수집기(126)는, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 환형으로 형성되며 내측면에서 상기 다수의 냉각수관(124)과 연통된다. The water dispenser 122 and the coolant collector 126, as shown in Figure 2 and 3, is formed in an annular shape are brought into fluid communication with a plurality of cooling water pipe 124 from the inner side. 상기 냉각수 분배기(122)는 외주면에 형성되어 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입공(121)을 가지며 상기 냉각수 수집기(126)는 외주면에 형성되어 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구(125)가 형성된다. The coolant distributor (122) is formed on the outer peripheral surface has a cooling water inlet hole 121, in which the cooling water flows is formed on the outer peripheral surface is the coolant collector 126. The cooling water discharge opening 125 in which the cooling water is discharged are formed. 상기 냉각 시스템에 의해 순환되는 냉각수는 상기 냉각수 유입구(121)를 통하여 상기 냉각수 분배기(122)로 유입되어 상기 다수의 냉각수관(124)를 흐른뒤, 상기 냉각수 분배기(126)의 상기 냉각수 배출구(125)를 통하여 다시 상기 냉각 시스템으로 회수된다. Cooling water is circulated by the cooling system, the cooling water outlet port (125 of the back flows into the coolant distributor (122) flows to the plurality of cooling water pipe 124, the water dispenser 126 through the water inlet 121, ) it is again recovered in the cooling system through the.

상기 다수의 제2열전달핀(127)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1열전달핀(117)에 부착되는 상기 열전모듈(130)의 내측면과 접촉되는 양측면과 상기 다수의 냉각수관(124)과 접촉되는 저면을 포함한다. Said second plurality of heat transfer fins 127, as shown in Figure 3, the first heat transfer fins 117, the thermoelectric module 130, the inner surface both sides, and the plurality of cooling water pipes in contact with the to be attached to It includes a bottom surface that is in contact with 124. the 상기 저면에는 상기 냉각수관(124)이 안착되는 안착홈(129)이 형성된다. The bottom surface has a receiving groove 129 in which the cooling water pipe 124 is mounted is formed.

상기 열전모듈(130)은 P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 고온부(110)의 상기 다수의 제1열교환핀(117)의 양측면에 부착된다. The thermoelectric module 130 is made by joining P- type semiconductor and an N- type bandocheeul, it is attached to both side surfaces of the first plurality of heat exchange fins (117) of said high temperature portion (110). 상기 다수의 열전모듈(130)은 서로 전기적으로 연결된 상태에서 차량의 배터리(도시하지 않음)에 전기적으로 연결된다. A plurality of the thermoelectric module 130 is electrically connected to the battery (not shown) of the vehicle electrically connected to each other.

상기 다수의 열전모듈(130)의 외측면들은 상기 다수의 제2열전달핀(127)의 양측면과 접촉된다. The outer surface of the plurality of thermoelectric modules 130 are in contact with both side surfaces of said second plurality of heat transfer fins (127). 이렇게 설치됨으로써, 상기 열전모듈(130)의 내측면들은 상기 다수의 제1열전달핀(117)에 의해 가열되고 외측면들은 상기 다수의 제2열전달핀(127)에 의해 냉각된다. So installed, whereby the inner surface of the thermoelectric module 130 are the outer surface is heated by the first plurality of heat transfer fins 117 are cooled by the second plurality of heat transfer fins 127 described above. 따라서, 상기 열전모듈(130)의 양측면에 온도차가 발생되고 이 온도차에 의해 상기 다수의 열전모듈(130) 내부에서는 열전현상이 발생되어 전기가 생산된다. Thus, the thermoelectric module the temperature difference is generated on both sides of the 130 by the temperature difference between the inside a number of the thermoelectric module 130 is the thermal phenomenon is produced electrical. 이렇게 생산된 전기는 상기 다수의 열전모듈(130)과 전기적으로 연결되는 상기 배터리를 충전한다. Thus producing electric charges to the battery electrically connected to the plurality of the thermoelectric module 130 is described above.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 열전발전기에서 적용되는 상기 저온부(120)의 여러 가지 예를 도시한다. Figure 5 through 8 shows a number of examples of the low-temperature portion 120 is applied in a thermal generator for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 상기 저온부(120)는 도 4의 저온부(120)와 달리 상기 냉각수관(124)과 상기 제2열전달핀(127)이 일체로 형성된다. It said low temperature section 120 shown in Figure 5 is that the cooling water pipe 124 and the second heat transfer fin 127, unlike the low temperature section 120 of Figure 4 is formed integrally. 상기 냉각수관(124)은 상기 제2열전달핀(127)의 저면에 형성된다. The cooling water pipe 124 is formed on a lower surface of the second heat transfer fins (127). 이때, 상기 제2열전달핀(127)의 양측면은 상기 냉각수관(124)에서 연장된 형태를 가진다. At this time, the both side surfaces of the second heat transfer fins (127) has a form extending in the cooling water pipe 124. 이와 같이, 상기 냉각수관(124)과 상기 제2열전달핀(127)이 일체화됨으로써 냉각수관(124)과 제2열전달핀(127) 사이의 접촉에 의한 열손실이 줄어들고 따라서 상기 제2열전달핀(127)과 접촉하는 상기 열전모듈(130)의 외측면이 보다 효율적으로 냉각된다. In this way, whereby the cooling water pipe 124 and the second heat transfer fins 127 are integrated reduces the heat loss due to contact between the cooling water pipe 124 and the second heat transfer fins 127. Therefore, the second heat transfer fins ( 127) outer surface of the thermoelectric module 130 is in contact with are more efficiently cooled.

도 6에 도시된 저온부(120)는 반전된 사다리꼴 단면을 가진다. The low temperature section 120 shown in Figure 6 has an inverted trapezoidal cross section. 상기 냉각수관(124)과 상기 제2열전달핀(127)은 상기 반전된 사다리꼴 형태로 일체로 형성된다. The cooling water pipe 124 and the second heat transfer fins 127 are integrally formed as a trapezoidal shape with the inversion. 도시된 바와 같이, 상기 저온부(120)의 양측면은 상기 제2열전달핀(127)으로 기능한다. As shown, the opposite side surfaces of the low-temperature portion 120 serves as the second heat transfer fins (127). 따라서, 상기 반전된 사다리꼴 단면의 상기 저온부(120) 내부를 흐르는 냉각수의 양이 증가됨으로써 상기 열전모듈(130)의 외측면은 보다 신속하게 냉각된다. Thus, being the amount of the flowing inside the low-temperature portion 120 of an inverted trapezoidal cross-section increases the cooling water outer surface of the thermoelectric module 130 is cooled more quickly. 이에 따라 상기 열전모듈(130)의 양측면의 온도차가 커지고 따라서 열전 발전 효율도 향상된다. As a result, the temperature difference between the both side surfaces of the thermoelectric module 130 is therefore increased thermal power generation efficiency is improved accordingly.

도 7은 빗물받이 형태의 저온부(120)를 도시한다. 7 shows a low-temperature portion 120 of the rain water receiving form. 상기 저온부(120)는 상기 냉각수관(124)과 상기 제2열전달핀(127)이 빗물받이 형태로 일체화된다. The low temperature section 120 has the cooling water pipe 124 and the second heat transfer fins (127) are integrated into a rain-receiving form. 이 경우, 상기 저온부(120)의 상부는 오목하게 되며 양측면은 상기 열전모듈(130)의 외측면과 접촉한다. In this case, the upper portion of the low-temperature portion 120 is recessed opposite side is in contact with the outer surface of the thermoelectric module 130.

도 8은 반전된 빗물받이 형태의 저온부(120)를 도시한다. 8 shows a low-temperature portion 120 of the inverted receiving rainwater form. 상기 저온부(120)는 상기 냉각수관(124)과 상기 제2열전달핀(127)이 반전된 빗물받이 형태로 일체화된다. The low temperature section 120 is integrated in the form of rain water receiving the cooling water pipe 124 and the second heat transfer fins 127 is inverted. 이 경우, 상기 저온부(120)의 상부는 평평하게 되며 하부는 오목하게 되며 양측면은 상기 열전모듈(130)의 외측면과 접촉한다. In this case, the upper portion of the low-temperature portion 120 is a flat bottom is recessed opposite side is in contact with the outer surface of the thermoelectric module 130.

위에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 열전발전기(100)의 작용을 설명한다. It will be described the operation of the vehicle thermal generator 100 in accordance with one embodiment of the present invention described above.

엔진이 구동되면, 엔진에서 배기가스가 배출되어 상기 배기관(112)의 내부로 흐르고 이때 상기 바이패스 밸브(116)는 상기 바이패스관(114)을 폐쇄한다. When the engine is running, the exhaust gas is discharged from the engine flows into the interior of the exhaust pipe 112, and wherein the bypass valve 116 is closed to the bypass pipe 114. 한편, 엔진의 냉각시스템(도시하지 않음)에 의해 순환되는 냉각수는 상기 냉각수 유입구(121)로 유입되어 상기 냉각수 분배기(122)에 의해 상기 냉각수관(124)으로 분배된다. On the other hand, cooling water is circulated by the cooling system of the engine (not shown) is introduced into the coolant inlet 121 and is distributed into the cooling water pipes 124 by the water distributor (122).

상기 배기가스는 상기 배기관(112)의 내부를 유동하면서 상기 배기관(112)과 열교환하여 상기 배기관(112)은 가열된다. The exhaust gas exchanges heat with the exhaust pipe 112 while flowing the inside of the exhaust pipe 112. The exhaust pipe 112 is heated. 상기 배기관(112)의 외주면에 설치되는 상기 제1열전단관(119)는 상기 가열된 배기관(112)에 의해 가열되고 상기 가열된 제1열전달관(119)에 의해 상기 배기가스의 열에너지는 상기 다수의 제1열전단핀(117)로 전달되어 상기 다수의 열전모듈(130)의 일측면이 가열된다. The first thermal short pipe 119 is a heat energy of the exhaust gas by the first heat transfer tube 119 is heated by the heated exhaust pipe 112 and the heating is installed on the outer peripheral surface of the exhaust pipe 112 of the plurality is transmitted to the first heat-danpin 117 is one side of the plurality of the thermoelectric module 130 is heated.

한편, 상기 냉각수 유입구(121)로 유입된 상기 냉각수는 상기 냉각수 분배기(122)에 의해 상기 다수의 냉각수관(124)로 분배되어 상기 냉각수관(124)을 유동한다. On the other hand, the above cooling water flows into the cooling water inlets 121 may be divided into a plurality of cooling water pipes 124 by the cooling water to the dispenser 122 and flow of the cooling water pipe 124. The 상기 유동하는 냉각수에 의해 상기 제2열전달핀(127)이 냉각된다. The second heat transfer fins 127 by the cooling water to the flow is cooled. 상기 냉각된 다수의 제2열전달핀(127)과 접촉하는 상기 다수의 열전모듈(130)의 외측면은 냉각된다. The outer surface of the plurality of the thermoelectric module 130 is in contact with the cooled second plurality of heat transfer fins 127 is cooled.

이와 같이 되어, 상기 방사상으로 배열되며 길이방향으로 연장되는 상기 다수의 열전모듈(130)의 양측면 사이에는 온도차가 발생된다. It is as described above, between the both side surfaces of the plurality of thermoelectric modules 130 that are radially arranged, and the length extending in the direction of the temperature difference is generated. 상기 온도차에 의해 상기 다수의 열전모듈(130) 내부에서는 전기가 발생된다. By the temperature difference between the electricity is generated in the inside a number of the thermoelectric module 130 is described above. 상기 다수의 열전모듈(130)에 의해 생산된 전기는 상기 다수의 열전모듈(130)에 전기적으로 연결되는 상기 배터리를 충전한다. The electricity generated by the plurality of thermoelectric modules 130. The charges the battery, which is electrically connected to the plurality of thermoelectric modules (130) described above.

차량의 속도가 증가되면, 즉, 엔진의 부하가 증가되면, 상기 바이패스 밸브(116)가 상기 스프링(118)의 탄성력을 이기면서 상기 바이패스관(114)을 개방한다. When the vehicle speed increases, that is, when the load of the engine is increased, while the by-pass valve 116 is the resilient force of the spring 118 and opens the by-pass pipe 114. 상기 바이패스관(114)이 개방됨으로써 상기 배기가스의 대부분은 상기 바이패스관(114)을 통하여 배기되고 나머지는 상기 바이패스관(114)과 상기 배기관(112) 사이를 유동한다. The bypass pipe 114 is opened by being most of the exhaust gas is exhausted through the bypass pipe 114 and flows through the rest of the bypass pipe 114 and the exhaust pipe 112. 상기 바이패스관(114)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. The bypass pipe 114 and the exhaust pipe heat exchange mesh 111 acts after being heated by the exhaust pipe 112 by heat exchange with the exhaust gas is the by-pass valve 116 is located between the 112 the case is closed as described, because for this the same will be omitted.

이와 같이, 본 발명의 차량용 열전발전기에 따르면 그 구조가 간단하고 부품수가 적어 제조비용이 감소되며 생산성이 향상된다. In this way, according to the vehicle thermal generator of the present invention is that the structure is simple and the production cost reduced small number of components improves the productivity. 차량에 장착이 용이하고 다양한 차량에 적용이 가능하다. Easily mounted on a vehicle and is applicable to various vehicles.

100: 열전발전기 110: 고온부 100: thermoelectric generators 110: temperature portion
112: 배기관 114: 바이패스관 112: exhaust pipe 114: bypass pipe
116: 바이패스 밸브 118: 스프링 116: by-pass valve 118: spring
117: 제열전달핀 119: 제1열전달관 101. The heat transfer fins 119: the first heat transfer tube
120: 저온부 121: 냉각수 유입구 120: low-temperature portion 121: Cooling water inlet
122: 냉각수 분배기 124: 냉각수관 122: cooling water dispenser 124: Cooling water pipe
125: 냉각수 배출구 126: 냉각수 수집기 125: cooling water discharge port 126: coolant collector
127: 제2열전달핀 130: 열전모듈 127: the second heat transfer fins 130: thermoelectric module

Claims (8)

  1. 내부로 고온의 배기가스가 통과하며 상기 배기가스와 열교환하여 가열되는 배기관, 상기 배기관 내부에 설치되며 상기 배기가스가 바이패스되는 바이패스관, 그리고 상기 배기관 외주면에 장착되며 외주면상에 소정 각도마다 방사상으로 연장되고 길이방향으로 배열되는 다수의 제1열교환핀을 가지는 열전달관을 구비하는 고온부; Radial through which high-temperature exhaust gas to the inside and is fitted to the exhaust pipe, inside the exhaust pipe is heated by heat exchange with the exhaust gas is mounted on the outer peripheral surface bypass pipe, and the exhaust pipe is the exhaust gas by-pass for each predetermined angle in the outer circumferential surface having a heat transfer tube having a first plurality of heat exchange fins extending in a longitudinal direction arranged in the high temperature section;
    P-형 반도체와 N-형 반도체을 접합하여 이루어지며, 상기 다수의 열교환핀의 양측면에 부착되어 열전현상을 이용하여 전기를 발생하며 서로 전기적으로 연결되는 다수의 열전모듈; A plurality of thermoelectric modules is done by P- type semiconductor and an N- type bandocheeul joint, it is attached to both side surfaces of the plurality of heat exchange fins generate electricity by using the thermal phenomenon, and electrically connected to each other; 그리고 And
    상기 다수의 열전모듈중 마주보는 각각의 쌍의 열전모듈 사이에 장착되며 내부로 흐르는 냉각수에 의해 상기 다수의 열전모듈의 서로 마주보는 면들을 냉각시키는 저온부;를 포함하며, Includes,; by the cooling water are disposed between the plurality of thermoelectric modules each pair of the thermoelectric module facing of flowing into low-temperature portion to cool the surfaces facing each other of the plurality of thermoelectric modules
    상기 다수의 열전모듈은 상기 제1열전달핀에 의해 가열되는 내측면들과 상기 저온부에 의해 냉각되는 외측면들 사이의 온도차에 의한 열전현상을 이용하여 전기를 발생하는 차량용 열전발전기. A plurality of thermoelectric modules is the vehicle thermal generator that generates electricity by using a thermal effect caused by the temperature difference between the outer surface and the inner surface of which is heated by the first heat transfer fins that are cooled by the low temperature section.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 고온부는, Is the high-temperature portion,
    상기 바이패스관과 상기 배기관 사이에 개재되어 상기 배기가스에 의해 가열되는 열교환 메쉬; Heat mesh is interposed between the bypass pipe and the exhaust pipe is heated by the exhaust gas;
    상기 바이패스관의 말단에 설치되어 상기 바이패스되는 배기가스의 양을 조절하는 바이배스 밸브; By bath valve which is provided at the distal end of the bypass pipe to adjust the amount of exhaust gas that is the by-pass; 그리고 And
    상기 바이패스 밸브를 상기 바이패스관의 말단에 탄성적으로 지지하는 스프링;을 더 포함하는 차량용 열전발전기. Car thermoelectric generator further comprises; a spring supporting the bypass valve elastically at the distal end of the bypass pipe.
  3. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 저온부는, Is the low-temperature portion,
    상기 배기관의 하류측에 장착되며, 일측에 형성되는 냉각수 유입구를 가지며, 상기 냉각수를 분배하는 냉각수 분배기; It is mounted on the downstream side of the exhaust pipe, and having a coolant inlet formed on one side, a cooling water distributor for distributing the cooling water;
    상기 냉각수 분배기에 연통되며, 상기 다수의 열전모듈중 마주보는 각 쌍의 열전모듈 사이를 지나는 다수의 냉각수 통로; A plurality of cooling water passages passing between each pair of the thermoelectric module to view and communicating with the coolant distributor, facing the plurality of thermoelectric modules;
    상기 다수의 냉각수 통로에 의해 냉각되며 상기 다수의 열전모듈 중 마주보는 한 쌍의 외측면에 접촉되어 상기 외측면을 냉각시키는 다수의 제2열전달핀; It is cooled by the plurality of cooling water passages in contact with the outer surface of a pair of facing of the plurality of thermoelectric modules second plurality of heat transfer fins for cooling the outer surface; 그리고 And
    상기 배기관의 상류측에 장착되며, 상기 다수의 냉각수 통로와 연통되고, 일측에 형성되는 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구를 가지며, 상기 분배된 냉각수를 집수하는 냉각수 집수기;를 포함하는 차량용 열전발전기. Is mounted on an upstream side of the exhaust duct, in communication with the plurality of cooling water passages and has the water outlet to which the cooling water is discharged is formed on one side, the cooling water collector for collecting the said dispensing water; automotive thermoelectric generator comprising a.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2열전달핀은 상면이 개방된 사다리꼴 단면을 가지며, 상기 다수의 열전모듈의 외측면과 접촉되는 양측면과 상기 냉각수 통로가 안착되는 냉각수 통로 안착홈이 중심부에 형성되는 저면을 가지는 차량용 열전발전기. The method of claim 3, wherein the second heat transfer fins has a bottom surface which upper surfaces have an open trapezoidal cross-section, the both side surfaces and the cooling water passage is seated cooling water passage recess which is in contact with the outer surface of the plurality of thermoelectric modules is formed in the center a vehicle having a thermoelectric generator.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제2열전달핀은 상면이 개방된 사다리꼴 단면을 가지며, 상기 다수의 열전모듈의 외측면과 접촉되는 양측면과 상기 양측면을 연결하는 저면을 구비하며, The method of claim 3, wherein the second heat transfer fins has a trapezoidal cross-section the upper face is opened, and having a bottom surface connecting the both side surfaces and the both side surfaces in contact with the outer surface of the plurality of thermoelectric modules,
    상기 냉각수 통로는 상기 제2열전달핀의 상기 저면에 길이방향으로 형성되는 차량용 열전발전기. The cooling water passageway vehicle thermoelectric generator formed longitudinally on the lower surface of the second heat transfer fins.
  6. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 다수의 냉각수 통로는 역사다리꼴 단면을 가지며 상기 다수의 제2열전달핀은 상기 역사다리꼴 단면의 양측면인 차량용 열전발전기. Wherein the plurality of cooling water passages has an inverted trapezoidal cross-section wherein the second plurality of heat transfer fins are automotive thermoelectric generators both sides of the inverted trapezoidal cross-section.
  7. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 다수의 냉각수 통로는 대략 물받이 형태의 단면을 가지며 상기 단면의 양 외측면은 상기 다수의 제2열전달핀인 차량용 열전발전기. Wherein the plurality of coolant passages has a generally trough shaped cross section, outside both of the end surface side is the vehicle thermal generator second heat transfer fins of the plurality of.
  8. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 다수의 냉각수 통로와 대략 반전된 물받이 형태의 단면을 가지며 상기 단면의 양 외측면은 상기 다수의 제2열전달핀인 차량용 열전발전기. It has a cross-section of the plurality of water receiving the cooling water passage and forms a substantially inverted outer amount of the cross-sectional side automotive thermoelectric generator of claim 2, heat transfer fins of the plurality of.
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