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公開番号2021090345
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210610
出願番号2020196965
出願日20201127
発明の名称発電装置
出願人エルジー イノテック カンパニー リミテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02N 11/00 20060101AFI20210514BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置1000は、第1流体が通過するダクト1100、前記ダクト1100の第1表面で互いに離隔されるように配置された第1熱電モジュール1200及び第2熱電モジュール、前記ダクト1100の第1表面で前記第1熱電モジュール1200及び前記第2熱電モジュールの間に配置されたコネクター、及び前記ダクト1100の第1表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材2100を含み、前記シールド部材2100は、第1面及び前記第1面より高い高さを有する第2面を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1流体が通過するダクト;
前記ダクトの第1表面で互いに離隔されるように配置された第1熱電モジュール及び第2熱電モジュール;
前記ダクトの第1表面で前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間に配置されたコネクター;及び
前記ダクトの第1表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材を含み、
前記シールド部材は、第1面及び前記第1面より高い高さを有する第2面を含むことを特徴とする、発電装置。
続きを表示(約 2,300 文字)【請求項2】
前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールは、それぞれ前記第1表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、
前記第1面の上面は、前記放熱ピンの下面と同一であるか、前記放熱ピンの下面より低い高さで配置されることを特徴とする、請求項1に記載の発電装置。
【請求項3】
前記第1熱電モジュールの熱電素子及び前記第2熱電モジュールの熱電素子のうち少なくとも一つから引き出される電線は、前記コネクターに連結され、
前記第2面の下面は、前記電線及び前記コネクターより高い高さで配置されることを特徴とする、請求項2に記載の熱電装置。
【請求項4】
前記シールド部材は、前記第1面と前記第2面の間で前記第1面より高くて前記第2面より低い高さを有する第3面をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の発電装置。
【請求項5】
前記第3面は、前記電線より高い高さで配置され、前記第2面は、前記コネクターより高い高さで配置されることを特徴とする、請求項4に記載の発電装置。
【請求項6】
前記シールド部材は、前記第1面の上面と前記第3面の上面を連結する第1連結面及び前記第3面の上面及び前記第2面の上面を連結する第2連結面をさらに含み、
前記第1連結面は、前記第1面の上面に対して0°より大きく90°より小さい角度で傾くことを特徴とする、請求項5に記載の発電装置。
【請求項7】
前記シールド部材の第1面は、前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間で対称となるように形成されることを特徴とする、請求項6に記載の発電装置。
【請求項8】
前記第3面の面積は、前記第2面の面積より広いことを特徴とする、請求項7に記載の発電装置。
【請求項9】
前記シールド部材は、互いに離隔される複数の前記第2面を含むことを特徴とする、請求項8に記載の発電装置。
【請求項10】
互いに離隔される二つの第2面の間には、前記第3面が配置され、前記第2連結面は、前記第2面の上面と前記第3面の上面を連結するように対称に配置されたことを特徴とする、請求項9に記載の発電装置。
【請求項11】
前記第1表面と前記シールド部材の下面間に配置された断熱部材をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載の発電装置。
【請求項12】
前記断熱部材は、前記第1表面上で前記電線及び前記コネクターの側面に配置されたことを特徴とする、請求項11に記載の発電装置。
【請求項13】
前記電線と前記シールド部材の下面の間及び前記コネクターと前記シールド部材の下面の間のうち少なくとも一部には、前記断熱部材が配置されないことを特徴とする、請求項12に記載の発電装置。
【請求項14】
前記第2面の上面の最高高さは、前記放熱ピンの下面から前記放熱ピンの下面と前記放熱ピンの上面間の高低差の0.25倍の距離を有するように配置されることを特徴とする、請求項3に記載の発電装置。
【請求項15】
前記第1熱電モジュールの放熱ピン、前記シールド部材の上面及び前記第2熱電モジュールの放熱ピンを順次に通過する第2流体の温度は、前記第1流体の温度と相異なることを特徴とする、請求項3に記載の発電装置。
【請求項16】
前記第1流体の流動方向は、前記第2流体の流動方向と相異なることを特徴とする、請求項15に記載の発電装置。
【請求項17】
前記第1流体の流動方向は、前記第2流体の流動方向と垂直であることを特徴とする、請求項16に記載の発電装置。
【請求項18】
前記ダクトは、第1ダクト及び前記第1ダクトと隣接する第2ダクトを含み、
前記シールド部材は、前記第1ダクトの第1表面に配置された前記第1熱電モジュールと前記第2ダクトの第1表面に配置された前記第1熱電モジュールの間に配置されたことを特徴とする、請求項1に記載の発電装置。
【請求項19】
第1流体が通過するダクト;
前記ダクトの第1表面で互いに離隔されるように配置された第1熱電モジュール及び第2熱電モジュール;
前記ダクトの第1表面で前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間に配置された第1コネクター;
前記ダクトの第1表面で前記第1コネクター上に配置された第1シールド部材;
前記ダクトの第1表面に対向する第2表面で互いに離隔されるように配置された第3熱電モジュール及び第4熱電モジュール;
前記ダクトの第2表面で前記第3熱電モジュール及び前記第4熱電モジュールの間に配置された第2コネクター;及び
前記ダクトの第2表面で前記第2コネクター上に配置された第2シールド部材を含み、
前記第1シールド部材及び前記第2シールド部材は、それぞれ第1面及び前記第1面より高い高さを有する第2面を含むことを特徴とする、発電装置。
【請求項20】
前記第1ないし第4熱電モジュールは、それぞれ前記ダクトの表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、
前記ダクトの表面と前記第1面間の距離は、前記ダクトの表面と前記放熱ピン間の最短距離以下であることを特徴とする、請求項19に記載の発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電装置に関し、より詳しくは、熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置に関する。
続きを表示(約 3,200 文字)【背景技術】
【0002】
熱電現象は、材料内部の電子(electron)と正孔(hole)の移動によって発生する現象であって、熱と電気の間の直接的なエネルギー変換を意味する。
【0003】
熱電素子は、熱電現象を用いる素子を総称し、P型熱電材料とN型熱電材料を金属電極の間に接合させてPN接合対を形成する構造を有する。
【0004】
熱電素子は、電気抵抗の温度変化を用いる素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を用いる素子、電流による吸熱又は発熱が発生する現象であるペルティエ効果を用いる素子などに区分され得る。
【0005】
熱電素子は、家電製品、電子部品、通信用部品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は、冷却用装置、温熱用装置、発電用装置などに適用され得る。これによって、熱電素子の熱電性能に対する要求はさらに高くなっている。
【0006】
最近、自動車、船舶などのエンジンから発生した高温の廃熱及び熱電素子を用いて電気を発生させようとするニーズがある。このとき、熱電素子の低温部側に第1流体が通過するダクトが配置され、熱電素子の高温部側に放熱ピンが配置され、第2流体が放熱ピンを通過することができる。これによって、熱電素子の低温部と高温部間の温度差によって電気が生成され得、発電装置の構造によって発電性能が変わることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が達成しようとする技術的課題は、熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施例による発電装置は、第1流体が通過するダクト;前記ダクトの第1表面で互いに離隔されるように配置された第1熱電モジュール及び第2熱電モジュール;前記ダクトの第1表面で前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間に配置されたコネクター;及び前記ダクトの第1表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材を含み、前記シールド部材は、第1面及び前記第1面より高い高さを有する第2面を含む。
【0009】
前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールは、それぞれ前記第1表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、前記第1面の上面は、前記放熱ピンの下面と同一であるか、前記放熱ピンの下面より低い高さで配置され得る。
【0010】
前記第1熱電モジュールの熱電素子及び前記第2熱電モジュールの熱電素子のうち少なくとも一つから引き出される電線は、前記コネクターに連結され、前記第2面の下面は、前記電線及び前記コネクターより高い高さで配置され得る。
【0011】
前記シールド部材は、前記第1面と前記第2面の間で前記第1面より高くて前記第2面より低い高さを有する第3面をさらに含むことができる。
【0012】
前記第3面は、前記電線より高い高さで配置され、前記第2面は、前記コネクターより高い高さで配置され得る。
【0013】
前記シールド部材は、前記第1面の上面と前記第3面の上面を連結する第1連結面及び前記第3面の上面及び前記第2面の上面を連結する第2連結面をさらに含み、前記第1連結面は、前記第1面の上面に対して0°より大きく90°より小さい角度で傾くことができる。
【0014】
前記シールド部材の第1面は、前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間で対称となるように形成され得る。
【0015】
前記第3面の面積は、前記第2面の面積より広くてもよい。
【0016】
前記シールド部材は、互いに離隔される複数の前記第2面を含むことができる。
【0017】
互いに離隔される二つの第2面の間には、前記第3面が配置され、前記第2連結面は、前記第2面の上面と前記第3面の上面を連結するように対称に配置され得る。
【0018】
前記第1表面と前記シールド部材の下面の間に配置された断熱部材をさらに含むことができる。
【0019】
前記断熱部材は、前記第1表面上で前記電線及び前記コネクターの側面に配置され得る。
【0020】
前記電線と前記シールド部材の下面の間及び前記コネクターと前記シールド部材の下面の間のうち少なくとも一部には、前記断熱部材が配置されなくてもよい。
【0021】
前記第2面の上面の最高高さは、前記放熱ピンの下面から前記放熱ピンの下面と前記放熱ピンの上面間の高低差の0.25倍の距離を有するように配置され得る。
【0022】
前記第1熱電モジュールの放熱ピン、前記シールド部材の上面及び前記第2熱電モジュールの放熱ピンを順次に通過する第2流体の温度は、前記第1流体の温度と相異なっていてもよい。
【0023】
前記第1流体の流動方向は、前記第2流体の流動方向と相異なっていてもよい。
【0024】
前記第1流体の流動方向は、前記第2流体の流動方向と垂直であってもよい。
【0025】
前記ダクトは、第1ダクト及び前記第1ダクトと隣接する第2ダクトを含み、前記シールド部材は、前記第1ダクトの第1表面に配置された前記第1熱電モジュールと前記第2ダクトの第1表面に配置された前記第1熱電モジュールの間に配置され得る。
【0026】
本発明の他の実施例による発電装置は、第1流体が通過するダクト;前記ダクトの第1表面で互いに離隔されるように配置された第1熱電モジュール及び第2熱電モジュール;前記ダクトの第1表面で前記第1熱電モジュール及び前記第2熱電モジュールの間に配置された第1コネクター;前記ダクトの第1表面で前記第1コネクター上に配置された第1シールド部材;前記ダクトの第1表面に対向する第2表面で互いに離隔されるように配置された第3熱電モジュール及び第4熱電モジュール;前記ダクトの第2表面で前記第3熱電モジュール及び前記第4熱電モジュールの間に配置された第2コネクター;及び前記ダクトの第2表面で前記第2コネクター上に配置された第2シールド部材を含み、前記第1シールド部材及び前記第2シールド部材は、それぞれ第1面及び前記第1面より高い高さを有する第2面を含む。
【0027】
前記第1ないし第4熱電モジュールは、それぞれ前記ダクトの表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、前記ダクトの表面と前記第1面間の距離は、前記ダクトの表面と前記放熱ピン間の最短距離以下であってもよい。
【発明の効果】
【0028】
本発明の実施例によると、発電性能に優れた発電装置を得ることができる。特に、本発明の実施例によると、用いられる部品数及び占める体積を減らして組み立てが簡単であるとともに発電性能に優れた発電装置を得ることができる。
【0029】
また、本発明の実施例によると、熱電素子への熱伝逹効率が改善された発電装置を得ることができる。また、本発明の実施例によると、発電装置の個数を調節して発電容量を調節することができる。
【0030】
また、本発明の実施例によると、第2流体と熱電モジュールの放熱ピンが接触する面積を最大化させ得、これによって、発電効率を極大化させ得る。
【図面の簡単な説明】
(【0031】以降は省略されています)

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