本申請(qǐng)基于且要求2015年11月26日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)NO.10-2015-0166507的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容以引用方式并入本申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱電發(fā)電系統(tǒng)，并且更特別地涉及一種熱電發(fā)電系統(tǒng)，其通過防止熱電模塊中的熱損失，同時(shí)通過將熱電模塊牢固地安裝到熱側(cè)防止因高溫振動(dòng)對(duì)熱電模塊的損壞，基于系統(tǒng)的熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差的獲得，實(shí)施輸出改進(jìn)。

背景技術(shù)：

眾所周知，熱電發(fā)電系統(tǒng)被構(gòu)造成用于由熱電模塊發(fā)電，并且熱電模塊可以使用通過其兩側(cè)的溫差產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的效果發(fā)電。根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域，熱電發(fā)電系統(tǒng)被構(gòu)造成用于一般將熱電模塊的一個(gè)表面安裝在車輛的排氣管上，以增加其發(fā)電總量，并且將水冷卻系統(tǒng)安裝在熱電模塊的其它表面上，以保障其溫差。

因此，由于根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的熱電發(fā)電系統(tǒng)包括熱電模塊，該熱電模塊安裝在朝外面打開或暴露的結(jié)構(gòu)中的高溫(例如，400℃或以上)的排氣管上，所以熱電發(fā)電系統(tǒng)重復(fù)地暴露于高溫和低溫。因此，由于出現(xiàn)嚴(yán)重的熱損失，所以很難保障熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差，并且可能會(huì)由于熱沖擊而損壞熱電模塊的粘結(jié)部分、熱電元件等。因此，相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)具有熱電模塊的耐久性降低的缺點(diǎn)。另外，由于根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的熱電發(fā)電系統(tǒng)被安裝在排氣系統(tǒng)(諸如排氣管、排氣消聲器等)上，所以沒有充分保障熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差。因此，有不可獲取高輸出電流的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供能夠防止損壞熱電模塊的熱電發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)通過使用蓋將熱電模塊安裝到高溫的熱源部分以使到達(dá)外面的熱損失最小化，充分保障冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差。

特別地，由于熱電模塊可以使用蓋被安裝到引擎?zhèn)?其是溫度比排氣系統(tǒng)高的高溫?zé)嵩?上，所以較高溫度的熱量可以得到利用。因此，本發(fā)明提供通過使熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差最大化，能夠獲取高輸出電流的熱電發(fā)電系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種熱電發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)熱電模塊，其安裝在熱源部分的頂面上；冷卻部分，其設(shè)置在(例如，覆蓋)熱電模塊之上；加壓裝置，其被構(gòu)造成用于朝向熱源部分對(duì)熱電模塊和冷卻部分加壓；以及蓋，其被安置用于覆蓋加壓裝置的上部。

冷卻部分可以包括冷卻套管，其中冷卻流體可以流過該冷卻套管。此外，熱電發(fā)電系統(tǒng)還可以包括絕緣材，該絕緣材被構(gòu)造成用于填充在熱電模塊周圍。加壓裝置可以是加壓墊，該加壓墊對(duì)冷卻部分加壓，以使得熱電模塊緊密地附著到熱源部分。加壓墊可以具有預(yù)定的壓縮比，并且可以由其表面壓力可基于壓縮比進(jìn)行調(diào)節(jié)的材料構(gòu)成。

另外，加壓墊可以是具有陶瓷纖維和層狀硅酸鹽材料的復(fù)合墊。加壓裝置可以是金屬網(wǎng)。此外，蓋可以具有包圍熱電模塊、冷卻部分和加壓裝置的側(cè)表面的側(cè)壁，聯(lián)結(jié)凸緣可以形成于蓋的側(cè)壁的下端的邊緣處，并且蓋的聯(lián)結(jié)凸緣可以聯(lián)結(jié)到熱源部分的邊緣。蓋可以被構(gòu)造成為板形，并且蓋的邊緣可以通過緊固件聯(lián)結(jié)到熱源部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種熱電發(fā)電系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)熱電模塊，該一個(gè)或多個(gè)熱電模塊位于熱源部分的頂面上；冷卻部分，該冷卻部分設(shè)置在熱電模塊之上；阻尼裝置，該阻尼裝置被構(gòu)造成用于將阻尼特性提供給熱電模塊；以及蓋，該蓋被安置用于覆蓋阻尼裝置的上部。

阻尼裝置可以是被置于冷卻部分和蓋之間的一個(gè)或多個(gè)阻尼彈簧。冷卻部分可以包括冷卻套管，其中冷卻流體可以流過冷卻套管。冷卻套管可以包括收容槽，其中阻尼彈簧可以被置放在該收容槽中。其中熱電模塊被插入其中的插入凹槽可以形成于熱源部分的頂面中。熱電發(fā)電系統(tǒng)還可以包括絕緣材，絕緣材被構(gòu)造成用于填充在熱電模塊周圍。

附圖說明

從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例沿著圖2的線A-A所例示的平面圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖；以及

圖6為根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖。

附圖標(biāo)記的說明

5：熱源部分

10：熱電模塊

20：冷卻部分

31：加壓墊

32：金屬網(wǎng)

40：蓋

61：阻尼彈簧

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，如本文中使用的術(shù)語“車輛”或者“車輛的”或者其他類似的術(shù)語一般包括機(jī)動(dòng)車輛，諸如包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)的客運(yùn)汽車、公共汽車、卡車、各種商用車輛，包括各種船艇和艦船的船只，飛機(jī)等，并且上述術(shù)語包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、燃燒、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛和其他替代燃料車輛(例如，來自石油以外的資源的燃料)。

雖然示例性實(shí)施例被描述為使用多個(gè)單元實(shí)行示例性過程，但是應(yīng)當(dāng)理解，也可以由一個(gè)或者多個(gè)模塊實(shí)行示例性過程。此外，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語控制器/控制單元指的是包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件設(shè)備。存儲(chǔ)器經(jīng)配置用于儲(chǔ)存模塊，并且處理器特別地經(jīng)配置用于執(zhí)行所述模塊來實(shí)行下面進(jìn)一步描述的一個(gè)或者多個(gè)過程。

本文使用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施例，并且不旨在限制本發(fā)明。如本文使用的單數(shù)形式“一種/個(gè)(a/an)”以及“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指出。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”限定了所闡明的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文使用的術(shù)語“和/或者”包括相關(guān)聯(lián)的列出的項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)中的任一個(gè)和全部的組合。

除非特別闡明或者從上下文明顯得出，如本文使用的術(shù)語“大約”被理解為在本領(lǐng)域正常公差的范圍內(nèi)，例如，在2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)?！按蠹s”可以被理解為在規(guī)定的值10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％內(nèi)。除非從上下文另有明確的指出，本文提供的所有數(shù)值由術(shù)語“大約”來修改。

在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。作為參考，為了便于理解，被參考用于描述本發(fā)明的附圖中所示的部件的尺寸、線的厚度等可以稍微進(jìn)行放大。另外，由于考慮到在本發(fā)明中的功能而定義了用于描述本發(fā)明的術(shù)語，所以根據(jù)用戶、操作員的意圖、實(shí)踐等可以以不同的方式解釋這些術(shù)語。因此，應(yīng)該基于整個(gè)說明書的內(nèi)容解釋術(shù)語的定義。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖示。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的熱電發(fā)電系統(tǒng)可以包括安裝在熱源部分5(諸如車輛的引擎等)的頂面上的一個(gè)或多個(gè)熱電模塊10、設(shè)置在熱電模塊10之上(例如，在頂部、覆蓋等)的冷卻部分20、被構(gòu)造成用于朝向熱源部分5對(duì)熱電模塊10和冷卻部分20加壓的加壓裝置，以及被安置用于覆蓋(例如，封閉)加壓裝置的上部的蓋40。

熱電模塊10可以具有半導(dǎo)體部分和電極部分，所述半導(dǎo)體部分具有極性相反的一對(duì)半導(dǎo)體元件(例如，p型半導(dǎo)體元件和n型半導(dǎo)體元件)，所述電極部分電連接半導(dǎo)體部分。由于熱電模塊10可以被安裝在熱源部分5的頂面上，所以熱電模塊10可以被構(gòu)造成用于從熱源部分5接收基本上高溫(例如，大約400℃或以上)的熱量，從而使得能夠構(gòu)造熱側(cè)。由于冷卻部分20可以被安置在熱電模塊10之上，所以冷卻部分20可以被構(gòu)造成用于冷卻熱電模塊10的上部，從而使得能夠在熱電模塊10的上側(cè)處構(gòu)造冷側(cè)。

根據(jù)示例性實(shí)施例，冷卻部分20可以包括具有冷卻通道的冷卻套管21，冷卻介質(zhì)可以流過冷卻管道。因此，由于熱電模塊10的下部可以通過熱源部分5被構(gòu)造為熱側(cè)，并且熱電模塊10的上部可以通過冷卻部分20被構(gòu)造為冷側(cè)，所以熱電模塊10可以被構(gòu)造成用于使用熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差，實(shí)行熱電發(fā)電。加壓裝置可以被構(gòu)造成用于朝向熱源部分5對(duì)熱電模塊10和冷卻部分20加壓，熱電模塊10和冷卻部分20可以被更牢固地安置用于與熱源部分5相鄰。因此，具有能夠有效地防止熱電模塊10被振動(dòng)等損壞的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)示例性實(shí)施例，加壓裝置可以被構(gòu)造成加壓墊31，并且加壓墊31可以被設(shè)置在冷卻部分20的頂面上，從而使得能夠朝向熱源部分5對(duì)冷卻部分20和熱電模塊10加壓。因此，熱電模塊10可以緊密地附著(例如，鄰接)到熱源部分5，從而能夠維護(hù)冷卻部分20和熱電模塊10的牢固的安裝特性。

加壓墊31可以具有預(yù)定的壓縮比，并且可以基于加壓墊31的壓縮比調(diào)節(jié)加壓墊31的表面壓力，從而能夠保障對(duì)熱電模塊10的適當(dāng)?shù)募訅盒阅?。加壓墊31可以由通過將陶瓷纖維和層狀硅酸鹽材料混合構(gòu)造成的復(fù)合墊構(gòu)成。此外，絕緣材(例如，絕緣材料)諸如玻璃棉等可以密集地填充在熱電模塊10周圍。因此，能夠防止熱電模塊10的各種部件被分離到外面，并且能夠更有效地防止熱損失到外面。因此，可以充分地保障熱電模塊10的冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差。

另外，絕緣材50可以被填充在熱電模塊50和冷卻部分20之間以及在熱電模塊10周圍，并且還可以被填充在冷卻部分20和加壓墊31之間。蓋40可以被安置用于覆蓋加壓墊31的上部，從而能夠穩(wěn)定地保護(hù)熱電模塊10、冷卻部分20、加壓墊31等免受外部物理和熱影響。蓋40可以具有覆蓋熱電模塊10、冷卻部分20、加壓墊31等的側(cè)表面的側(cè)壁。因此，由于蓋40可以聯(lián)結(jié)到熱源部分5，同時(shí)包圍熱電模塊10、冷卻部分20、加壓墊31等，所以蓋40可以封裝和保護(hù)熱電模塊10、冷卻部分20和加壓墊31。

此外，聯(lián)結(jié)凸緣41可以形成于蓋40的側(cè)壁的下端的邊緣處，并且蓋40的聯(lián)結(jié)凸緣41可以通過焊接等聯(lián)結(jié)到熱源部分5的邊緣。當(dāng)冷卻部分20和熱電模塊10通過加壓墊31進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶訅?，由于蓋40可以被聯(lián)結(jié)到熱源部分5來覆蓋加壓墊31的上部，所以熱電模塊10、冷卻部分20等可以更牢固地安裝在熱源部分5上。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖。參考圖2，加壓裝置可以由具有阻尼特性和加壓特性兩者的金屬網(wǎng)32組成。金屬網(wǎng)32可以具有類似于加壓墊31的預(yù)定的壓縮比，并且可以基于金屬網(wǎng)32的壓縮比調(diào)整金屬網(wǎng)32的表面壓力，從而能夠保障對(duì)熱電模塊10的適當(dāng)?shù)募訅盒阅?。另外，由于金屬網(wǎng)32具有阻尼特性，所以金屬網(wǎng)32可以為熱膨脹實(shí)行適當(dāng)?shù)淖枘峁δ埽瑥亩€能夠更有效地防止對(duì)熱電模塊10的損壞。

根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例，蓋40可以形成于板結(jié)構(gòu)中，并且蓋40的邊緣可以通過一個(gè)或多個(gè)緊固件45聯(lián)結(jié)到熱源部分5。緊固件45可以是從熱源部分5的頂面整體突出的螺栓、螺柱，或類似類型的緊固機(jī)構(gòu)。因此，多個(gè)緊固件45可以被緊固來穿透蓋40和熱源部分5，從而能夠更牢固地將蓋40聯(lián)結(jié)到熱源部分5。

同時(shí)，如圖3中所例示的，冷卻部分20的冷卻套管21的邊緣(拐角部分)可以包括緊固件45可以穿過的多個(gè)凹槽部分25。換句話說，凹槽部分可以形成于冷卻套管21上以容納緊固件45，致使冷卻套管21的安裝結(jié)構(gòu)更牢固，從而能夠可靠地防止冷卻套管21被分離到外面。

因此，本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例構(gòu)造為蓋40可以通過緊固件45聯(lián)結(jié)到熱源部分5的結(jié)構(gòu)。與上面所描述的第一示例性實(shí)施例(蓋40的聯(lián)結(jié)凸緣41聯(lián)結(jié)到熱源部分5的邊緣的結(jié)構(gòu))相比較，第二示例性實(shí)施例可以減少蓋40和熱源部分5之間的接觸面積，以使傳遞到蓋40的熱源部分5的熱量最小化，從而能夠使熱損失最小化。由于其它構(gòu)造與上面所描述的第一示例性實(shí)施例類似或者相同，所以將省略其詳細(xì)描述。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖。參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的熱電發(fā)電系統(tǒng)可以包括安裝在熱源部分5(諸如車輛的引擎等)的頂面上的一個(gè)或多個(gè)熱電模塊10、設(shè)置在熱電模塊10之上的冷卻部分20、被構(gòu)造成用于向熱電模塊10提供阻尼特性的阻尼裝置，以及被安置用于覆蓋阻尼裝置的上部的蓋40。

冷卻部分20可以包括一個(gè)或多個(gè)冷卻套管21，并且冷卻介質(zhì)流過的冷卻通道23可以形成于冷卻套管21中。此外，冷卻套管21可以包括對(duì)應(yīng)于熱電模塊10的數(shù)量的數(shù)量(例如，冷卻套管21和熱電模塊10的數(shù)量可以對(duì)應(yīng))。因此，冷卻套管21中的每個(gè)可以分別地設(shè)置在熱電模塊10中的每個(gè)的頂面上。另外，阻尼裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)阻尼彈簧61，并且阻尼彈簧61可以被設(shè)置在冷卻套管21上，以向冷卻套管21和熱電模塊10垂直提供阻尼特性。因此，能夠防止熱電模塊10、冷卻套管21等被諸如熱膨脹等熱影響損壞。

同時(shí)，被構(gòu)造成用于容納阻尼彈簧61的收容槽22可以被形成于冷卻套管21中的每個(gè)上。因此，能夠防止阻尼彈簧61被分離到外面，并且由于阻尼彈簧61更不容易遭受熱源部分5的熱影響的攻擊，所以能夠防止特征諸如彈性模數(shù)等改變。此外，類似于上面所描述的第一示例性實(shí)施例，蓋40的聯(lián)結(jié)凸緣41可以通過焊接等聯(lián)結(jié)到熱源部分5的邊緣。由于其它構(gòu)造與上面所描述的第一示例性實(shí)施例和第二示例性實(shí)施例類似或者相同，所以將省略其詳細(xì)描述。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖。參考圖5，被分別插入有一個(gè)或多個(gè)熱電模塊10的插入凹槽5a可以形成于熱源部分5的頂面中。因此，由于熱電模塊10可以更牢固地和穩(wěn)定地安裝到熱源部分5的頂面上，所以在熱電模塊10的裝配期間，或者在安裝熱電模塊10之后，可以防止熱電模塊10的分離等。由于其它構(gòu)造與上面所描述的第一示例性實(shí)施例、第二示例性實(shí)施例和第三示例性實(shí)施例類似或者相同，所以將省略其詳細(xì)描述。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例例示熱電發(fā)電系統(tǒng)的圖。參考圖6，熱電發(fā)電系統(tǒng)具有一種結(jié)構(gòu)，其中，根據(jù)第三示例性實(shí)施例(參見圖4)，熱電發(fā)電系統(tǒng)可以包括阻尼裝置，并且根據(jù)第二示例性實(shí)施例(參見圖2)，蓋40可以通過緊固件45聯(lián)結(jié)到熱源部分5。由于其它構(gòu)造與上面所描述的第一示例性實(shí)施例、第二示例性實(shí)施例和第三示例性實(shí)施例類似或者相同，所以將省略其詳細(xì)描述。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以防止對(duì)熱電模塊的損壞，同時(shí)通過使用蓋將熱電模塊安裝到高溫的熱源部分，以使到達(dá)外面的熱損失最小化，充分地保障冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差。特別地，由于熱電模塊可以使用蓋更容易地安裝到引擎?zhèn)?其是溫度比排氣系統(tǒng)高的高溫?zé)嵩?上，所以可以使用較高溫度的熱量，從而使得能夠通過使熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差最大化，獲取高輸出電流。

在上文，雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例和附圖描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此，而是可以由本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和變更，而不脫離所附權(quán)利要求中所要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍。