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JP2012238825A - Thermal power generation apparatus and cooling system of the same - Google Patents

Thermal power generation apparatus and cooling system of the same Download PDF

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JP2012238825A
JP2012238825A JP2011121547A JP2011121547A JP2012238825A JP 2012238825 A JP2012238825 A JP 2012238825A JP 2011121547 A JP2011121547 A JP 2011121547A JP 2011121547 A JP2011121547 A JP 2011121547A JP 2012238825 A JP2012238825 A JP 2012238825A
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JP
Japan
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heat
cooling
temperature
path
heat source
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JP2011121547A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Mitsuguchi
勝志 三ツ口
Hiroshi Fukushima
洋 福島
Takehiko Kiyohara
武彦 清原
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Imasen Electric Industrial Co Ltd
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Imasen Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a cooling system and prevent overheating of a heat source with a structure of a thermal power generation apparatus.SOLUTION: A thermal power generation apparatus 100 is composed of: a heat source 110 generating heat and becoming hot; a heat sink 120 conducting heat of the heat source 110 and radiating the conducted heat; and a thermoelectric conversion module 130 generating power by using temperature differences. The heat sink 120 is divided into a heat conduction part 121 conducting heat of the heat source and a heat radiation part 122 radiating the heat. The heat sink 120 includes a heat receiving surface of the thermoelectric conversion module 130 in the heat conduction part 121 and a heat radiation surface of the thermoelectric conversion module 130 in the heat radiation part 122. A valve 220 included in a cooling system 200 of the thermal power generation apparatus 100 is controlled by a control device 230 to flow a coolant 240 into one of flow pathways 121b, 122b disposed in the heat conduction part 121 and the heat radiation part 122 and cools the heat of the thermal power generation apparatus 100.

Description

本発明は、熱源の熱を電力に変換する熱発電装置と、この熱発電装置の熱源を冷却する冷却システムに関する。   The present invention relates to a thermoelectric generator that converts heat from a heat source into electric power, and a cooling system that cools the heat source of the thermoelectric generator.

従来、熱源の熱を電力に変換する熱発電装置として、例えば、特許文献1に記載する熱電発電装置が提案されている。この熱電発電装置は、自動車のエンジンや各種燃焼機器等の冷却水循環路に設け冷却水を利用して発電する装置であって、エンジン等の熱を放熱する高温側の熱源と、高温側の熱源の温度を受熱し温められた冷却水がラジエータ等の放熱機を通過して冷却した冷却水を低温側の熱源とし、高温側の熱源と低温側の熱源との間に温度差(ゼーベック効果等)によって起電力を生じる熱電変換モジュールを設けている。また、熱発電装置は、特許文献2に記載するエンジンのように、高温熱源の側壁(ケーシング)に熱電変換モジュールの受熱面を備え、熱電変換モジュールの放熱面に放熱フィンなどを備えることで、温度差を生じて電力を発生させる構造等が提案されている。   Conventionally, as a thermoelectric generator that converts heat from a heat source into electric power, for example, a thermoelectric generator described in Patent Document 1 has been proposed. This thermoelectric power generator is a device that is provided in a cooling water circulation path of an automobile engine or various combustion equipment, etc., and generates power using cooling water, and a high-temperature side heat source that radiates heat from the engine or the like, and a high-temperature side heat source Cooling water that has been heated and received through a radiator or other radiator is used as a low-temperature heat source, and the temperature difference between the high-temperature heat source and the low-temperature heat source (Seebeck effect, etc.) ) To generate an electromotive force. Moreover, the thermoelectric generator is provided with the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module on the side wall (casing) of the high-temperature heat source, and the heat dissipating surface of the thermoelectric conversion module is provided with heat dissipating fins, as in the engine described in Patent Document 2. A structure for generating electric power by generating a temperature difference has been proposed.

特開2005−287090JP 2005-287090 A 特開2011−043142JP2011-043142A

特許文献1に記載する熱発電装置は、高温側の熱源の冷却水を流動する経路と低温側の熱源の冷却水を流動する経路との間に熱電変換モジュールを設けられていることから、熱発電装置を冷却水の循環経路に別体に取り付けなければならないと考えられる。このことから、熱発電装置を冷却する冷却システムを小型化することは困難であると考える。   Since the thermoelectric generator described in Patent Document 1 is provided with a thermoelectric conversion module between a path for flowing the cooling water of the high-temperature side heat source and a path for flowing the cooling water of the low-temperature side heat source, It is considered that the power generator must be attached separately to the cooling water circulation path. Therefore, it is difficult to downsize the cooling system for cooling the thermoelectric generator.

また、特許文献2に記載するエンジンのように、熱源に熱電変換モジュールの受熱面を備える構造においては、熱電変換モジュールの受熱面は、ヒートシンク等に比べ熱伝導率が優れていないことから接触熱抵抗となり、熱発電装置の熱源の温度を上昇させることがある。そのため、熱源がオーバーヒートする危険性があると考えられる。 Moreover, in the structure provided with the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module in the heat source like the engine described in Patent Document 2, the heat receiving surface of the thermoelectric conversion module is not excellent in heat conductivity compared to a heat sink or the like. Resistance may increase the temperature of the heat source of the thermoelectric generator. Therefore, it is considered that there is a risk that the heat source will overheat.

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであって、熱発電装置の構造によって熱発電装置を冷却する冷却システムを小型化すると共に、冷却システムによって熱発電装置の熱源のオーバーヒートを防止することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and the cooling system for cooling the thermoelectric generator is reduced in size by the structure of the thermoelectric generator, and the heat source of the thermoelectric generator is overheated by the cooling system. The purpose is to prevent.

請求項1記載の発明は、熱を発生し高温になる熱源と、熱源の熱を伝導すると共に伝導した熱を放熱するヒートシンクと、温度差によって電力を発生する熱電変換モジュールとで構成する熱発電装置であって、ヒートシンクは、熱源の熱を伝導する熱伝導部と、熱を放熱する放熱部とに分割された構造をしており、熱伝導部に熱電変換モジュールの受熱面を備え、放熱部に熱電変換モジュール130の放熱面を備えることを技術的特徴とする。   The invention according to claim 1 is a thermoelectric generator comprising a heat source that generates heat and becomes high temperature, a heat sink that conducts heat of the heat source and dissipates the conducted heat, and a thermoelectric conversion module that generates electric power by temperature difference The heat sink has a structure that is divided into a heat conducting part that conducts heat from a heat source and a heat radiating part that radiates heat, and the heat conducting part is provided with a heat receiving surface of a thermoelectric conversion module to dissipate heat. It is a technical feature that the part is provided with a heat radiating surface of the thermoelectric conversion module 130.

請求項2の発明は、熱発電装置に有するヒートシンクの熱伝導部および放熱部の内部にそれぞれ配設される流水路を経路の一部に備える循環路と、循環路の熱伝導部側の流水路と放熱部側の流水路とで経路の切り替えを行うバルブと、循環路を流動する冷却水の循環を行うポンプと、冷却水の冷却を行う冷却装置とで構成する冷却システムであって、バルブは、熱伝導部内部に備える温度センサにより測定される温度を基に流水路の切り替えを行う制御装置によって制御されることを技術的特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a circulation path provided in a part of a path of a heat conduction part and a heat radiation part of a heat sink included in the thermoelectric generator, and a water flow on the heat conduction part side of the circulation path. A cooling system comprising a valve for switching the path between the path and the water flow path on the heat radiation part side, a pump for circulating the cooling water flowing through the circulation path, and a cooling device for cooling the cooling water, The valve is technically characterized in that the valve is controlled by a control device that switches the flow channel based on a temperature measured by a temperature sensor provided in the heat conduction unit.

請求項1記載の発明によれば、熱発電装置を熱源の熱を受熱および放熱するヒートシンクに組み込むことで一体にできることから、熱発電装置の冷却を行う冷却システムを小型化することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, since the thermoelectric generator can be integrated with the heat sink that receives and dissipates heat from the heat source, the cooling system that cools the thermoelectric generator can be downsized. .

請求項2記載の発明によれば、熱発電装置の熱源の温度によって冷却システムの冷却水の流動経路を切り替えることができるため、熱発電装置に備える熱源のオーバーヒートを防止することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the flow path of the cooling water of the cooling system can be switched depending on the temperature of the heat source of the thermoelectric generator, overheating of the heat source provided in the thermoelectric generator can be prevented.

本発明の熱発電装置および冷却システムの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the thermoelectric generator and cooling system of this invention. 冷却システムのバルブがヒートシンクの熱伝導部側の流水路を封鎖している図を示す。The figure which the valve | bulb of a cooling system has blocked the water flow path by the side of the heat conductive part of a heat sink is shown. 冷却システムのバルブがヒートシンクの放熱部側の流水路を封鎖している図を示す。The figure which the valve | bulb of a cooling system has blocked the flowing water path by the side of the thermal radiation part of a heat sink is shown.

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
本発明は、熱源110の熱を利用して発電を行う熱発電装置100であって、熱を発生し高温になる熱源110と、熱源110の熱を伝導すると共に伝導した熱を放熱するヒートシンク120と、熱源110とヒートシンク120との温度差によって電力を発生する熱電変換モジュール130とで構成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The present invention is a thermoelectric generator 100 that generates electricity using heat from a heat source 110, and generates a heat to generate a high temperature heat source 110, and a heat sink 120 that conducts heat from the heat source 110 and dissipates the conducted heat. And a thermoelectric conversion module 130 that generates electric power due to a temperature difference between the heat source 110 and the heat sink 120.

熱源110は、熱を発生し高温になるものであって、本実施例において、車両に搭載するエンジンとする。このエンジンは、一般的なものであって、ガソリン等の揮発性の高い液体を空気と混合し、混合物をシリンダー内部の燃焼室内に吸入、圧縮、着火することでシリンダー内部を往復するピストンを押す力を発生する。このピストンの往復運動は、コネクティングロッドとクランクシャフトと連動することで、回転運動に変えられクランク軸から動力を出力して車輪を駆動している。ここで、エンジンは、混合物が爆発しピストンが往復することで熱を発生することから、熱を発生し続けるとオーバーヒートを起こす危険性がある。そのため、オーバーヒートを防止するための危険温度が設定されている。   The heat source 110 generates heat and becomes a high temperature. In this embodiment, the heat source 110 is an engine mounted on a vehicle. This engine is a general one, and a highly volatile liquid such as gasoline is mixed with air, and the mixture is sucked into a combustion chamber inside the cylinder, compressed, and ignited to push a piston that reciprocates inside the cylinder. Generate power. This reciprocating motion of the piston is linked to the connecting rod and the crankshaft, so that it can be changed into a rotational motion to output power from the crankshaft to drive the wheels. Here, since the engine generates heat when the mixture explodes and the piston reciprocates, there is a risk of overheating if the heat continues to be generated. Therefore, a dangerous temperature for preventing overheating is set.

ヒートシンク120は、熱源110の熱を伝導すると共に熱を放熱する部材であって、アルミや銅等の熱伝導率の高い材料で製造されており、熱源110の熱を伝導する熱伝導部121と熱を放熱する放熱部122に分割した構造をしている。   The heat sink 120 is a member that conducts heat from the heat source 110 and dissipates heat, and is manufactured from a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The heat sink 120 includes a heat conducting unit 121 that conducts heat from the heat source 110. The structure is divided into heat dissipation portions 122 that dissipate heat.

熱伝導部121は、熱源110の熱を後述する熱電変換モジュール130に伝導するものであって、熱源110に接触する箇所であればどこに設けても良い。この熱伝導部121は内部に、熱源110の温度を測定する温度センサ121aと後述する熱源110の冷却を行う冷却システム200の冷却水240を流動する流水路121bを備えている。   The heat conducting unit 121 conducts heat from the heat source 110 to a thermoelectric conversion module 130 described later, and may be provided anywhere as long as it is in contact with the heat source 110. The heat conducting unit 121 includes a temperature sensor 121a that measures the temperature of the heat source 110 and a flowing water channel 121b that flows the cooling water 240 of the cooling system 200 that cools the heat source 110 described later.

温度センサ121aは、熱源110の温度を測定するセンサであって、熱源110の温度が危険温度に達するのを防止する危険防止温度が設定されている。この危険防止温度は、熱源110の危険温度に比べ低い温度に設定することとする。   The temperature sensor 121a is a sensor that measures the temperature of the heat source 110, and is set to a danger prevention temperature that prevents the temperature of the heat source 110 from reaching the danger temperature. This danger prevention temperature is set to a temperature lower than the danger temperature of the heat source 110.

流水路121bは、後述する冷却システム200の冷却水240を流動するための経路の一つであって、熱伝導部121内部の略全域に配設されている。この流水路121bは、両端に冷却システム200のバルブ220が取り付けられており、バルブ220が開放状態にある場合において、冷却水240を流動して熱源110の温度を冷却する。   The water flow path 121b is one of the paths for flowing the cooling water 240 of the cooling system 200 described later, and is disposed in substantially the entire area inside the heat conducting unit 121. The flowing water channel 121b is provided with valves 220 of the cooling system 200 at both ends. When the valve 220 is in an open state, the cooling water 240 flows to cool the temperature of the heat source 110.

放熱部122は、後述する熱電変換モジュール130に伝導した熱を放熱するものであって、熱の放熱を促進する放熱フィン122aと、後述する冷却システム200の冷却水240を流動する流水路122bを備えている。   The heat dissipating part 122 dissipates heat conducted to the thermoelectric conversion module 130 described later, and includes heat dissipating fins 122a that promote heat dissipating and a water flow path 122b that flows cooling water 240 of the cooling system 200 described later. I have.

放熱フィン122aは、熱の放熱を促進するためのものであって、剣山状または蛇腹状に形成している。この放熱フィン122aは、車両が走行している際に生じている走行風や車両に備えられるファンによって送り出される空気と接触することで、熱交換を行って放熱部122を冷却している。   The heat radiation fins 122a are for promoting heat radiation and are formed in a sword mountain shape or a bellows shape. The heat dissipating fins 122a cool the heat dissipating part 122 by exchanging heat by coming into contact with running wind generated when the vehicle is traveling and air sent out by a fan provided in the vehicle.

流水路122bは、後述する冷却システム200の冷却水240を流動するための経路の一つであって、放熱部122内部の略全域に配設されている。この流水路122bは、熱伝導部121内部に配設する流水路121bと同様に、両端に冷却システム200のバルブ220が取り付けられており、バルブ220が開放状態にある場合において、冷却水240を流動して熱電変換モジュール130の温度を冷却する。   The flowing water path 122b is one of the paths for flowing the cooling water 240 of the cooling system 200 to be described later, and is disposed in substantially the entire area inside the heat radiating section 122. Like the water flow path 121b disposed inside the heat conduction unit 121, the water flow path 122b is provided with the valves 220 of the cooling system 200 at both ends, and when the valve 220 is in an open state, The temperature of the thermoelectric conversion module 130 is cooled by flowing.

放熱部122は、上記の放熱フィン122aおよび流水路122bを流れる冷却水240により冷却されることから、熱伝導部121に比べ低温の状態を保つことが可能である。   Since the heat radiating portion 122 is cooled by the cooling water 240 flowing through the heat radiating fins 122a and the flowing water passage 122b, it is possible to maintain a lower temperature than the heat conducting portion 121.

熱電変換モジュール130は、温度差によってゼーベック効果を利用して電力を発生する熱電変換素子であって、熱を受熱する受熱面と熱を放熱する放熱面とが形成されている。この熱電素子モジュールは、受熱面を高温になるヒートシンク120の熱伝導部121に取り付け、放熱面を低温になるヒートシンク120の放熱部122に取り付けることから、ヒートシンク120の熱伝導部121と放熱部122との間に設けられる。   The thermoelectric conversion module 130 is a thermoelectric conversion element that generates electric power by utilizing the Seebeck effect according to a temperature difference, and has a heat receiving surface that receives heat and a heat dissipation surface that dissipates heat. In this thermoelectric element module, the heat receiving surface is attached to the heat conducting portion 121 of the heat sink 120 that becomes high temperature, and the heat radiating surface is attached to the heat radiating portion 122 of the heat sink 120 that becomes low temperature. Between.

次に、上記に示す熱発電装置100の熱源110を冷却する冷却システム200について説明する。
冷却システム200は、熱発電装置100の熱源110を冷却する装置であって、熱発電装置100のヒートシンク120内部に配設する流水路121b、122bを経路の一部に有する循環路210と、循環路210のヒートシンク120内部に配設する流水路121b、122bの経路を切り替えるバルブ220と、バルブ220の切り替えを制御する制御装置230と、制御装置230が作動しバルブ220の切り替えが行われた循環路210を流動する冷却水240と、冷却水240を循環路210内で流動させるポンプ250と、流動する冷却水240の冷却を行う冷却装置260を備える。
Next, the cooling system 200 that cools the heat source 110 of the thermoelectric generator 100 described above will be described.
The cooling system 200 is a device that cools the heat source 110 of the thermoelectric generator 100, and includes a circulation path 210 that has flow channels 121 b and 122 b disposed inside the heat sink 120 of the thermoelectric generator 100 as a part of the path, and a circulation A valve 220 that switches the flow paths 121b and 122b disposed inside the heat sink 120 of the path 210, a control device 230 that controls switching of the valve 220, and a circulation in which the control device 230 is activated and the valve 220 is switched. A cooling water 240 that flows through the passage 210, a pump 250 that causes the cooling water 240 to flow within the circulation passage 210, and a cooling device 260 that cools the flowing cooling water 240 are provided.

循環路210は、後述する冷却水240を流動するための経路であって、ヒートシンク120内部に配設する流水路121b、122bを経路の一部に備える。この循環路210は、後述するバルブ220によって、冷却水240の流れる経路が切り替えられる。ここで、循環路210は、本実施例において、冷却水240を流動する経路であるが、ヒートパイプであっても良い。   The circulation path 210 is a path for flowing cooling water 240 to be described later, and includes flowing water paths 121b and 122b disposed inside the heat sink 120 as part of the path. In this circulation path 210, a path through which the cooling water 240 flows is switched by a valve 220 described later. Here, although the circulation path 210 is a path | route which flows the cooling water 240 in a present Example, a heat pipe may be sufficient.

バルブ220は、後述する冷却水240の流動する経路を切り替えるものであって、ヒートシンク120の熱伝導部121と放熱部122の内部に配設する流水路121b、122bの両端に設ける。このバルブ220は、後述する制御装置230によって制御されており、冷却水240の流動する経路を熱伝導部121側の流水路121bと放熱部122側の流水路122bとを切り替えている。そのため、バルブ220が熱伝導部121側の流水路121bを封鎖している場合は放熱部122側の流水路122bを開放状態にして冷却水240が放熱部122側の流水路122bを流動し、バルブ220が放熱部122側の流水路122bを封鎖している場合においては熱伝導部121側の流水路121bを開放状態にして冷却水240が熱伝導部121側の流水路121bを流動する。   The valve 220 switches a path through which the cooling water 240 to be described later flows, and is provided at both ends of the water flow paths 121b and 122b disposed inside the heat conducting part 121 and the heat radiating part 122 of the heat sink 120. The valve 220 is controlled by a control device 230, which will be described later, and switches the flow path of the cooling water 240 between the flowing water path 121b on the heat conducting section 121 side and the flowing water path 122b on the heat radiating section 122 side. Therefore, when the valve 220 seals the flowing water channel 121b on the heat conducting unit 121 side, the cooling water 240 flows through the flowing water channel 122b on the heat radiating unit 122 side with the flowing water channel 122b on the heat radiating unit 122 side opened. In the case where the valve 220 blocks the water flow path 122b on the heat radiation part 122 side, the water flow path 121b on the heat conduction part 121 side is opened, and the cooling water 240 flows through the water flow path 121b on the heat conduction part 121 side.

制御装置230(図示しない)は、バルブ220の切り替えを行い熱発電装置100の熱源110の温度を制御する装置であって、熱発電装置100に備える温度センサ121aの温度を検出している。そのため、制御装置230は、熱源110の温度が温度センサ121aの設定する危険防止温度に到達するまでの間において、熱伝導部121側の流水路121bを封鎖するようにバルブ220を作動している。また、制御装置230は、熱源110の温度が温度センサ121aの設定する危険防止温度を超えた場合において、放熱部122側の流水路122bを封鎖するようにバルブ220を作動する。   The control device 230 (not shown) is a device that controls the temperature of the heat source 110 of the thermoelectric generator 100 by switching the valve 220, and detects the temperature of the temperature sensor 121a provided in the thermoelectric generator 100. Therefore, the control device 230 operates the valve 220 so as to block the flowing water channel 121b on the heat conducting unit 121 side until the temperature of the heat source 110 reaches the danger prevention temperature set by the temperature sensor 121a. . In addition, when the temperature of the heat source 110 exceeds the danger prevention temperature set by the temperature sensor 121a, the control device 230 operates the valve 220 so as to block the flowing water passage 122b on the heat radiating unit 122 side.

冷却水240(図示しない)は、循環路210を流動するものであって、熱発電装置100のヒートシンク120内部に配設される流水路121b、122bを通過すると熱発電装置100の熱源110または熱電変換モジュール130の放熱面の熱を受熱し温められる。この温められた冷却水240は、後述する冷却装置260を通過することで冷却される。ここで、冷却水240は、本実施例において、水冷式とするが、油冷式であっても良い。   The cooling water 240 (not shown) flows through the circulation path 210 and passes through the flowing water paths 121b and 122b disposed inside the heat sink 120 of the thermoelectric generator 100, so that the heat source 110 or thermoelectric power of the thermoelectric generator 100 is supplied. The heat of the heat radiating surface of the conversion module 130 is received and heated. The warmed cooling water 240 is cooled by passing through a cooling device 260 described later. Here, the cooling water 240 is water-cooled in this embodiment, but may be oil-cooled.

冷却装置260は、冷却水240の冷却を行うための機器であって、本実施例において、車両に搭載するラジエータとする。このラジエータは、一般的な水冷式の構造であって、ダウンフロー型やクロスフロー型のものがあり、温められた冷却水240を一時的に貯えるタンクと、タンクに貯えられた冷却水240を運搬するチューブと、チューブにより運搬された冷却水240の冷却を行うフィンと、フィンを通過して冷却された冷却水240を一時的に貯えるタンクとで構成している。   The cooling device 260 is a device for cooling the cooling water 240, and is a radiator mounted on the vehicle in this embodiment. This radiator has a general water-cooled structure, and is of a downflow type or a crossflow type. A tank that temporarily stores warmed cooling water 240 and a cooling water 240 stored in the tank are provided. It is comprised with the tube to convey, the fin which cools the cooling water 240 conveyed by the tube, and the tank which stores the cooling water 240 which passed through the fin and was cooled temporarily.

次に、本発明の熱発電装置100が熱源110の温度を管理しながら発電する手順について説明する。
熱発電装置100の熱源110(エンジン)は、車両に乗車する乗員が鍵を回転して始動することで、熱を発生し徐々に高温になる。ここで、ヒートシンク120の熱伝導部121は、熱伝導率の良い材料で造られていることから、熱源110の熱を受熱して熱源110と略同じ温度となる。この熱源110の温度管理は、ヒートシンク120の熱伝導部121内部に備える温度センサ121aによって測定され、冷却システム200に備える制御装置230によって管理されている。
Next, a procedure for generating power while the temperature of the heat source 110 is managed by the thermoelectric generator 100 of the present invention will be described.
The heat source 110 (engine) of the thermoelectric generator 100 generates heat and gradually increases in temperature when an occupant riding in the vehicle starts by rotating a key. Here, since the heat conduction part 121 of the heat sink 120 is made of a material having good heat conductivity, the heat of the heat source 110 is received and becomes substantially the same temperature as the heat source 110. The temperature management of the heat source 110 is measured by a temperature sensor 121 a provided in the heat conducting unit 121 of the heat sink 120, and is managed by a control device 230 provided in the cooling system 200.

そのため、制御装置230は、熱源110の温度が温度センサ121aの設定する危険防止温度に到達するまでの間において、ヒートシンク120内部に配設する熱伝導部121側の流水路121bを封鎖し放熱部122側の流水路122bを解放状態にするようバルブ220を制御している。これにより、冷却水240は、ヒートシンク120の放熱部122側の流水路122bを経由する循環路210を流動することから、ヒートシンク120の放熱部122を冷却している。ここで、ヒートシンク120の放熱部122に有する流水路122bを通過した冷却水240は、放熱部122の熱を受熱することから温められ、冷却システム200の冷却装置260により冷却され循環路210を循環している。 Therefore, until the temperature of the heat source 110 reaches the danger prevention temperature set by the temperature sensor 121a, the control device 230 blocks the water flow path 121b on the heat conducting unit 121 side disposed in the heat sink 120 and dissipates the heat. The valve 220 is controlled so as to open the flowing water passage 122b on the 122 side. As a result, the cooling water 240 flows through the circulation path 210 passing through the water flow path 122b on the heat dissipation section 122 side of the heat sink 120, thereby cooling the heat dissipation section 122 of the heat sink 120. Here, the cooling water 240 that has passed through the water flow path 122 b included in the heat radiating section 122 of the heat sink 120 is warmed by receiving heat from the heat radiating section 122, is cooled by the cooling device 260 of the cooling system 200, and circulates in the circulation path 210. doing.

また、放熱部122は、放熱フィン122aと車両が走行している際に生じている走行風または車両に備えるファンによって送り出される空気とが接触しているため、放熱フィン122aにより冷却が促進されている。 Moreover, since the heat radiating part 122 is in contact with the heat radiation fin 122a and the running wind generated when the vehicle is traveling or the air sent out by the fan provided in the vehicle, cooling is promoted by the heat radiation fin 122a. Yes.

熱発電装置100は、上記に記載するように、ヒートシンク120の熱伝導部121が熱源110により高温になり、ヒートシンク120の放熱面が冷却水240と放熱フィン122aにより冷却され低温になることから、熱電変換モジュール130の受熱面と放熱面との間で温度差が生じ電力を発生する。   As described above, in the thermoelectric generator 100, the heat conducting part 121 of the heat sink 120 is heated to a high temperature by the heat source 110, and the heat radiation surface of the heat sink 120 is cooled by the cooling water 240 and the heat radiation fins 122a to be a low temperature. A temperature difference is generated between the heat receiving surface and the heat radiating surface of the thermoelectric conversion module 130 to generate electric power.

次に、熱源110の温度が高温になり温度センサ121aが危険防止温度を示している場合の熱発電装置100の発電する手順について説明する。   Next, a procedure for generating power by the thermoelectric generator 100 when the temperature of the heat source 110 is high and the temperature sensor 121a indicates the danger prevention temperature will be described.

まず、熱源110の温度が高温で温度センサ121aが危険防止温度を示している場合において、冷却システム200は、制御装置230がヒートシンク120の熱伝導部121側の流水路121bを開放し放熱部122側の流水路122bを封鎖状態にするようバルブ220を制御して冷却水240を熱伝導部121内部に配設する流水路121bに流動することで熱源110の冷却を行っている。これによって、熱源110がオーバーヒートすることはない。   First, when the temperature of the heat source 110 is high and the temperature sensor 121a indicates the danger prevention temperature, in the cooling system 200, the control device 230 opens the water flow path 121b on the heat conducting unit 121 side of the heat sink 120 to release the heat radiating unit 122. The heat source 110 is cooled by controlling the valve 220 so as to block the flow channel 122b on the side and flowing the cooling water 240 to the flow channel 121b disposed inside the heat conduction unit 121. As a result, the heat source 110 does not overheat.

ここで、ヒートシンク120の熱伝導部121は、流水路121bを流動する冷却水240によって冷却されているが、熱源110からの熱を受熱している状態であることから高温になっている。この時の熱源110の温度は、冷却水240が熱伝導部121内部に配設する流水路121bを流動する前に比べて低温になっているのは言うまでもない。また、ヒートシンク120の放熱部122は、流水路122bがバルブ220によって封鎖されているため冷却水240による冷却は行われないが、放熱フィン122aによる冷却は行われることから低温になる。   Here, although the heat conduction part 121 of the heat sink 120 is cooled by the cooling water 240 flowing through the flowing water channel 121b, it is at a high temperature because it receives heat from the heat source 110. It goes without saying that the temperature of the heat source 110 at this time is lower than that before the cooling water 240 flows through the flowing water channel 121b disposed inside the heat conducting unit 121. Further, the heat radiating part 122 of the heat sink 120 is not cooled by the cooling water 240 because the water flow path 122b is blocked by the valve 220, but is cooled by the cooling by the heat radiating fins 122a.

熱発電装置100は、熱源110の温度が高温で温度センサ121aが危険防止温度を示している場合においても上記に記載するように、ヒートシンク120の熱伝導部121が熱源110により高温になり、ヒートシンク120の放熱面が放熱フィン122aにより冷却され低温になることから、熱電変換モジュール130の受熱面と放熱面との間で温度差が生じ電力を発生する。   In the thermoelectric generator 100, as described above, even when the temperature of the heat source 110 is high and the temperature sensor 121 a indicates the danger prevention temperature, the heat conducting unit 121 of the heat sink 120 is heated to a high temperature by the heat source 110. Since the heat dissipating surface of 120 is cooled by the heat dissipating fins 122a and becomes a low temperature, a temperature difference is generated between the heat receiving surface and the heat dissipating surface of the thermoelectric conversion module 130 to generate electric power.

100 熱発電装置
110 熱源
120 ヒートシンク
121 熱伝導部
121a 温度センサ
121b 流水路
122 放熱部
122a 放熱フィン
122b 流水路
130 熱電変換モジュール
200 冷却システム
210 循環路
220 バルブ
230 制御装置
240 冷却水
250 ポンプ
260 冷却装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Thermoelectric generator 110 Heat source 120 Heat sink 121 Heat conduction part 121a Temperature sensor 121b Flow channel
122 Radiation part 122a Radiation fin 122b Flow channel 130 Thermoelectric conversion module 200 Cooling system 210 Circulation channel 220 Valve 230 Controller 240 Cooling water 250 Pump 260 Cooling device

Claims (2)

熱を発生し高温になる熱源と、
該熱源の熱を伝導すると共に伝導した熱を放熱するヒートシンクと、
温度差によって電力を発生する熱電変換モジュールとで構成する熱発電装置であって、
前記ヒートシンクは、前記熱源の熱を伝導する熱伝導部と熱を放熱する放熱部とに分割された構造をしており、前記熱伝導部に前記熱電変換モジュールの受熱面を備え、前記放熱部に前記熱電変換モジュールの放熱面を備えることを特徴とする熱発電装置。
A heat source that generates heat and becomes hot,
A heat sink that conducts heat of the heat source and dissipates the conducted heat;
A thermoelectric generator configured with a thermoelectric conversion module that generates electric power due to a temperature difference,
The heat sink has a structure divided into a heat conduction part that conducts heat of the heat source and a heat radiation part that radiates heat, and the heat conduction part includes a heat receiving surface of the thermoelectric conversion module, and the heat radiation part The thermoelectric generator is provided with a heat radiating surface of the thermoelectric conversion module.
前記ヒートシンクの前記熱伝導部および前記放熱部の内部にそれぞれ配設される流水路を経路の一部に備える循環路と、
該循環路の前記熱伝導部側の流水路と前記放熱部側の流水路とで経路の切り替えを行うバルブと、
前記循環路を流動する冷却水の循環を行うポンプと、
前記冷却水の冷却を行う冷却装置とで構成する冷却システムであって、
前記バルブは、前記熱伝導部内部に備える温度センサにより測定される温度を基に前記流水路の切り替えを行う制御装置によって制御されることを特徴とする請求項1記載の熱発電装置の熱を冷却する冷却システム。
A circulation path provided in a part of the path with a flowing water path respectively disposed inside the heat conduction part and the heat radiation part of the heat sink;
A valve for switching the path between the water flow path on the heat conduction part side of the circulation path and the water flow path on the heat radiation part side;
A pump for circulating the cooling water flowing through the circulation path;
A cooling system comprising a cooling device for cooling the cooling water,
2. The heat of the thermoelectric generator according to claim 1, wherein the valve is controlled by a control device that switches the flow channel based on a temperature measured by a temperature sensor provided in the heat conduction unit. Cooling cooling system.
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