JP2013143792A - Electric power generation system - Google Patents

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Takanari Matsumoto
貴成 松本
Takehiko Kiyohara
武彦 清原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power generation system capable of generating electric power safely even when heating equipment which reaches high temperature is used.SOLUTION: There is provided an electric power generation system that is provided with a thermoelectric conversion module between heating equipment mounted on a vehicle and a heat sink cooling heat of the heating equipment, and generates electric power as a temperature difference between the heating equipment and heat sink is applied to the thermoelectric conversion module. A heating equipment side and the heat sink are connected by a heat pipe, the heat pipe has one end fixed to the heating equipment side and the other end fixed above the heating equipment side and on the heat sink side, and working liquid is charged in the heat pipe in a flowable state.

Description

本発明は、車両に搭載される発熱機器にて発生した熱と、この熱を冷却するための冷却媒体との温度差を利用して発電する発電システムに関するものである。   The present invention relates to a power generation system that generates power using a temperature difference between heat generated in a heat generating device mounted on a vehicle and a cooling medium for cooling the heat.

従来、車両に搭載される発熱機器等の熱源にて発生した熱とこの熱を冷却するための冷却媒体との温度差を利用して発電する発電システムに関連する技術として、下記特許文献１に開示される水冷式の発電ユニットが知られている。この発電ユニットは、受熱盤の後面側に熱電モジュールが配設され、この熱電モジュールの後面側に冷却ユニットが配設されて構成されている。熱電モジュールは、２種の異なる金属又は半導体を接合してその両端に温度差を生じさせると起電力が発生するという、いわゆるゼーベック効果を利用したものである。そして、冷却ユニットは、良熱伝導性の金属で形成した筐体と、その内側の冷却室に設けた複数の冷却フィンとを有しており、筐体の底部に穿設された注水口から冷却水が注入されると、この冷却水で前壁部や冷却フィンが冷却される。また、受熱盤を加熱する熱源としては、温泉場の地熱や高温の温泉、ゴミ焼却時の排熱等の高温熱源が想定されている。そして、高温熱源からの熱が受熱盤に伝熱され、冷却ユニットが冷却されることで、高温熱源の温度と冷却ユニットの温度との温度差が熱電モジュールに加わり、当該熱電モジュールによる発電がなされる。   Conventionally, as a technology related to a power generation system using a temperature difference between heat generated in a heat source such as a heat generating device mounted on a vehicle and a cooling medium for cooling the heat, Patent Document 1 below discloses The disclosed water-cooled power generation unit is known. This power generation unit is configured such that a thermoelectric module is disposed on the rear surface side of the heat receiving panel, and a cooling unit is disposed on the rear surface side of the thermoelectric module. The thermoelectric module utilizes a so-called Seebeck effect that electromotive force is generated when two different metals or semiconductors are joined together and a temperature difference is generated between the two ends. The cooling unit has a casing made of a metal with good heat conductivity and a plurality of cooling fins provided in the cooling chamber inside the casing. From the water injection hole drilled in the bottom of the casing When the cooling water is injected, the front wall portion and the cooling fin are cooled by this cooling water. Moreover, as a heat source for heating the heat receiving panel, a high temperature heat source such as a geothermal heat of a hot spring resort, a high temperature hot spring, exhaust heat at the time of incineration of garbage is assumed. Then, heat from the high-temperature heat source is transferred to the heat receiving board, and the cooling unit is cooled, so that a temperature difference between the temperature of the high-temperature heat source and the temperature of the cooling unit is added to the thermoelectric module, and power is generated by the thermoelectric module. The

特開２０１０−０５７３３５号公報JP 2010-057335 A

ところで、熱電モジュール等の熱電変換手段は、高温側と低温側との温度差に応じて発電するように構成される。しかしながら、上記特許文献１に開示されるような高温側の構成と低温側の構成とを、発熱機器の発熱と冷却媒体との温度差を利用して発電する発電システムに適用すると、熱電変換手段を設けたことにより冷却機能が低下し、高温となる発熱機器を使用した場合には安全に発電ができない可能性が考えられる。   By the way, thermoelectric conversion means such as a thermoelectric module is configured to generate power according to a temperature difference between a high temperature side and a low temperature side. However, when the configuration on the high temperature side and the configuration on the low temperature side as disclosed in Patent Document 1 are applied to a power generation system that generates power using the temperature difference between the heat generated by the heat generating device and the cooling medium, thermoelectric conversion means Since the cooling function is lowered by providing the heat generating device, there is a possibility that power generation cannot be performed safely when a heat generating device that becomes high temperature is used.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温となる発熱機器を用いても安全に発電し得る発電システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power generation system that can safely generate power even by using a heat-generating device that is at a high temperature.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発電システムは、車両に搭載される発熱機器と、発熱機器の熱を冷却するヒートシンクとの間に熱電変換モジュールが設けられ、熱電変換モジュールに発熱機器とヒートシンクとの温度差が加わることで発電がなされる発電システムであって、発熱機器側とヒートシンクとがヒートパイプにより連結され、
ヒートパイプの一端が発熱機器側に固定され、他端が発熱機器側より上方位置でヒートシンク側に固定され、ヒートパイプ内部に作動液が流動可能に封入されるようにしたことを技術的特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a power generation system according to claim 1 is provided with a thermoelectric conversion module between a heat generating device mounted on a vehicle and a heat sink that cools the heat of the heat generating device. A power generation system that generates power by adding a temperature difference between a heat generating device and a heat sink, wherein the heat generating device side and the heat sink are connected by a heat pipe,
Technical feature is that one end of the heat pipe is fixed to the heat generating device side, the other end is fixed to the heat sink side at a position above the heat generating device side, and the working fluid is sealed inside the heat pipe so that it can flow. To do.

請求項２に記載の発電システムは、ヒートパイプのヒートシンクに固定される側の端部が、ヒートシンクに形成した挿入穴に挿入され、挿入穴とヒートパイプの端部との接合部に熱伝導グリスが塗布されるようにしたことを技術的特徴とする。   The power generation system according to claim 2, wherein an end portion of the heat pipe fixed to the heat sink is inserted into an insertion hole formed in the heat sink, and heat conduction grease is formed at a joint portion between the insertion hole and the end portion of the heat pipe. It is a technical feature that is applied.

請求項１に記載の発電システムにおいては、発熱機器とヒートシンクとをヒートパイプで連結し、ヒートパイプ内部に作動液を封入したことで、発熱機器が高温状態となった場合に作動液が気化してヒートシンク内に流れ、ヒートシンク内で冷却されて液化して、発熱機器の熱をヒートシンクへ伝熱することとなる。これにより、高温となる発熱機器を用いても安全な発電が可能となる。   In the power generation system according to claim 1, when the heat generating device and the heat sink are connected by a heat pipe and the working fluid is sealed inside the heat pipe, the working fluid is vaporized when the heat generating device is in a high temperature state. Then, it flows into the heat sink and is cooled and liquefied in the heat sink to transfer the heat of the heat generating device to the heat sink. As a result, safe power generation is possible even with a high-temperature heat-generating device.

請求項２に記載の発電システムにおいては、ヒートシンクの挿入穴とヒートパイプの端部との接合部に熱伝導グリスが塗布されることで、挿入穴とヒートパイプとの隙間を埋め、ヒートパイプからヒートシンクへ至る熱抵抗を低下させることができる。   In the power generation system according to claim 2, the heat conduction grease is applied to a joint portion between the insertion hole of the heat sink and the end portion of the heat pipe, thereby filling a gap between the insertion hole and the heat pipe. The thermal resistance to the heat sink can be reduced.

本発明に係る発電システムの概略を示す図である。It is a figure showing the outline of the power generation system concerning the present invention. 発電システムの発熱機器を示す図である。It is a figure which shows the heat-emitting apparatus of an electric power generation system. 発熱機器の温度状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the temperature state of a heat-emitting device. （Ａ）発熱機器の温度が低温領域時または適温領域時の発電システムを示す。（Ｂ）発熱機器の温度が高温側遷移領域時または高温領域時の発電システムを示す図である。(A) The power generation system when the temperature of the heat generating device is in a low temperature region or an appropriate temperature region is shown. (B) It is a figure which shows the electric power generation system at the time of the temperature of a heat-emitting device at the time of a high temperature side transition area | region or a high temperature area | region.

以下に、本発明に係る発電システムの一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の発電システムの一例を概念的に示す説明図である。図１に示すように、本発明に係る発電システムは、車両に搭載される発熱機器にて発生した熱と、この熱を冷却するための冷却媒体（冷却液）との温度差を利用して発電するシステムである。   Hereinafter, an embodiment of a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing an example of the power generation system of the present invention. As shown in FIG. 1, the power generation system according to the present invention uses a temperature difference between heat generated by a heat generating device mounted on a vehicle and a cooling medium (coolant) for cooling the heat. It is a system that generates electricity.

まず、発熱機器にて発生した熱を冷却する冷却構成について説明する。
本実施形態では、冷却が必要な発熱機器として、例えば、インバータ１０が用いられており、このインバータ１０（発熱機器）を冷却するために当該インバータ１０の外面に熱電変換モジュール１２を介して設けられるヒートシンク１３には、ウォーターポンプ１６により配管内を循環する冷却媒体として冷却液が流入するように構成されている。 First, a cooling configuration for cooling the heat generated in the heat generating device will be described.
In the present embodiment, for example, an inverter 10 is used as a heat generating device that needs to be cooled, and is provided on the outer surface of the inverter 10 via a thermoelectric conversion module 12 in order to cool the inverter 10 (heat generating device). A cooling liquid flows into the heat sink 13 as a cooling medium circulating in the pipe by the water pump 16.

また、本実施形態では、発熱機器を冷却する放熱器としてラジエータ１７が用いられており、ラジエータ１７には、ウォーターポンプ１６により配管内を循環する冷却液が流入するように構成されている。ここでラジエータ１７は、冷却媒体である冷却液の温度によって制御されるクーリングファンが作動することで、放熱器の放熱性能を向上させた構造であってもよい。   In the present embodiment, the radiator 17 is used as a radiator for cooling the heat generating device, and the radiator 17 is configured such that a coolant circulating in the pipe flows through the water pump 16. Here, the radiator 17 may have a structure in which the heat dissipation performance of the radiator is improved by operating a cooling fan controlled by the temperature of the coolant that is the cooling medium.

次に、本実施形態の特徴部分であるインバータ１０（発熱機器）の構成について図２を参照しながら説明する。
インバータ１０は、図２に示すように、内部に設けられインバータ１０やインバータ１０と電気的に接続された電子機器の制御を行なうための回路が実装された基板１１と、基板１１に実装される半導体素子１１ａ（熱源）側と接するように設けられた熱電変換モジュール１２と、熱電変換モジュール１２の半導体素子１１ａと接する側とは反対側にヒートシンク１３が接するように配設されている。 Next, the configuration of the inverter 10 (heat generating device) which is a characteristic part of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the inverter 10 is mounted on the substrate 11 and a substrate 11 on which a circuit for controlling the inverter 10 and an electronic device electrically connected to the inverter 10 is mounted. The thermoelectric conversion module 12 provided so as to be in contact with the semiconductor element 11a (heat source) side and the heat sink 13 are provided so as to be in contact with the opposite side of the thermoelectric conversion module 12 that is in contact with the semiconductor element 11a.

基板１１は、一般的なプリント基板（ガラスエポキシ基板等）であって、表面、裏面もしくは両面に、インバータ１０やインバータ１０と電気的に接続された電子機器の制御を行なうための回路を抵抗やコンデンサやトランジスタ（IGBT）といった半導体素子１１ａで実装している。また、基板１１は、インバータ１０の駆動に伴い発熱する半導体素子１１ａの熱を熱電変換モジュール１２及びヒートシンク１３側に伝熱可能な伝熱部材１４と連結されている。   The substrate 11 is a general printed circuit board (glass epoxy substrate or the like), and has a resistor, a circuit for controlling the inverter 10 or an electronic device electrically connected to the inverter 10 on the front surface, back surface, or both surfaces. It is mounted with a semiconductor element 11a such as a capacitor or a transistor (IGBT). The substrate 11 is connected to a heat transfer member 14 capable of transferring heat of the semiconductor element 11a that generates heat when the inverter 10 is driven to the thermoelectric conversion module 12 and the heat sink 13 side.

この伝熱部材１４は、熱伝導率のよい物質に絶縁処理を施したものであって、アルミを略Ｌ字状に形成し絶縁処理を施したもの又はアルミに絶縁処理を施し略Ｌ字状に形成したもの何れであってもよく、一端を熱電変換モジュール１２の受熱面に接合し、他端に後述するヒートパイプ１５を固定するフィン１４ａが設けられている。   This heat transfer member 14 is obtained by subjecting a material having a good thermal conductivity to insulation treatment, and is formed by substantially forming an aluminum shape in an L shape and performing an insulation treatment, or by subjecting aluminum to an insulation treatment and an approximately L shape. The fin 14a which joins one end to the heat-receiving surface of the thermoelectric conversion module 12, and fixes the heat pipe 15 mentioned later is provided in the other end.

ヒートパイプ１５は、半導体素子１１ａの熱をヒートシンク１３へ伝熱するものであって、一端をフィン１４ａに固定され、他端をヒートシンク１３に設けた挿入穴１３ｃに挿入して固定されている。このヒートパイプ１５は、フィン１４ａに固定される一端をヒートシンク１３側に固定される他端より低い位置で固定され、作動液に純水やアンモニアやフロンなどの液体を封入されている。ここでヒートパイプ１５内部に封入する作動液は、設計者が設計する設定温度により入替えが可能であって、フィン１４ａ側に固定される一端に半導体素子１１ａが発生する熱を加えることで設定温度に到達するまでは液体の状態を維持し、設定温度を超えると気化して、ヒートシンク１３内部に冷却液が流動し、冷却された際に液化して半導体素子１１ａの熱をヒートシンク１３へ伝熱している。ここで、ヒートパイプ１５は、ヒートシンク１３に固定された端部が冷却され続けた場合、低温の熱がシートシンク１３側から伝熱部材１４側へ移動しにくい構造となっている。   The heat pipe 15 transfers the heat of the semiconductor element 11 a to the heat sink 13, and one end is fixed to the fin 14 a and the other end is inserted and fixed to an insertion hole 13 c provided in the heat sink 13. The heat pipe 15 is fixed at a position where one end fixed to the fin 14a is lower than the other end fixed to the heat sink 13 side, and a liquid such as pure water, ammonia, or chlorofluorocarbon is sealed in the working fluid. Here, the working fluid sealed in the heat pipe 15 can be replaced by a set temperature designed by the designer, and is set by applying heat generated by the semiconductor element 11a to one end fixed to the fin 14a side. The liquid state is maintained until reaching the temperature, vaporizes when the set temperature is exceeded, the coolant flows inside the heat sink 13, liquefies when cooled, and transfers the heat of the semiconductor element 11 a to the heat sink 13. ing. Here, the heat pipe 15 has a structure in which low-temperature heat hardly moves from the sheet sink 13 side to the heat transfer member 14 side when the end portion fixed to the heat sink 13 continues to be cooled.

熱電変換モジュール１２は、発熱する半導体素子１１ａの熱とヒートシンク１３の温度差により発電するものであって、半導体素子１１ａの熱を受熱する受熱面１２ａと、受熱面１２ａにて受熱した熱の放熱を行なう放熱面１２ｂが形成され、放熱面１２ｂと受熱面１２ａとの間に介在するように設けられ両面（受熱面及び放熱面）の温度差に応じて発電する熱電変換素子を備えている。熱電変換素子にて発電した電力はバッテリに蓄電されるように構成されている。ここで、熱電変換素子は、受熱面及び放熱面加わる温度差を可能な限り大きく維持することにより、発電効率を高め熱電変換モジュール１２での発電量を大きくすることが可能である。   The thermoelectric conversion module 12 generates power based on the temperature difference between the heat generated from the semiconductor element 11a and the heat sink 13. The heat receiving surface 12a that receives the heat from the semiconductor element 11a and the heat dissipation from the heat received by the heat receiving surface 12a. And a thermoelectric conversion element that is provided so as to be interposed between the heat radiating surface 12b and the heat receiving surface 12a and that generates electricity according to a temperature difference between both surfaces (the heat receiving surface and the heat radiating surface). The electric power generated by the thermoelectric conversion element is configured to be stored in the battery. Here, the thermoelectric conversion element can increase the power generation efficiency and the power generation amount in the thermoelectric conversion module 12 by maintaining the temperature difference between the heat receiving surface and the heat radiating surface as large as possible.

ヒートシンク１３は、半導体素子１１ａの熱を冷却するものであって、熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂと接合しており、冷却媒体（冷却液）をヒートシンク１３内部に流入するための流入口１３ａと、熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂから放熱される熱を受熱した冷却媒体（冷却液）をヒートシンク１３外部に流出する流出口１３ｂと、ヒートパイプ１５を固定する挿入穴１３ｃと、熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂと接合する側の内面部に熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂを効率よく冷却するためのフィン１３ｄを備えている。ここで、挿入穴１３ｃは、ヒートパイプ１５をヒートシンク１３側面側から内部方向へ挿入可能かつヒートシンク１３内部を流動する冷却液が流出することのないように形成されており、挿入穴１３ｃとヒートパイプ１５との接合部には熱伝導グリスを塗布されている。この熱伝導グリスは、挿入穴１３ｃとヒートパイプ１５との微細な隙間を埋めてヒートパイプ１５からヒートシンク１３に至る熱抵抗を低下させるものである。   The heat sink 13 cools the heat of the semiconductor element 11 a, is joined to the heat radiating surface 12 b of the thermoelectric conversion module 12, and has an inlet 13 a for flowing a cooling medium (coolant) into the heat sink 13. The cooling medium (cooling liquid) that has received the heat radiated from the heat radiation surface 12b of the thermoelectric conversion module 12 flows out of the heat sink 13, the insertion hole 13 c that fixes the heat pipe 15, and the thermoelectric conversion module 12. The fin 13d for efficiently cooling the heat radiating surface 12b of the thermoelectric conversion module 12 is provided on the inner surface portion on the side joined to the heat radiating surface 12b. Here, the insertion hole 13c is formed so that the heat pipe 15 can be inserted inward from the side surface of the heat sink 13 and the coolant flowing inside the heat sink 13 does not flow out. 15 is coated with heat conductive grease. The heat conduction grease fills a fine gap between the insertion hole 13 c and the heat pipe 15 to reduce the heat resistance from the heat pipe 15 to the heat sink 13.

次に、上記に示すインバータ１０の仕様について説明する。
インバータ１０は、駆動に伴い基板１１に備える半導体素子１１ａが発熱して高温になるが、図３に示す安全温度領域において駆動するようになっている。これは、伝熱部材１４が設定温度に到達するまでの間は作動液が気化することなく伝熱部材１４を高温領域に到達するまで蓄熱するが、伝熱部材１４が設定温度を越えた場合には作動液が気化しヒートシンク１３により冷却されることで作動液が液化して熱が移動するために、インバータ１０が危険温度領域及び破壊温度領域に到達することなく、安全温度領域で駆動するようになっている。 Next, the specification of the inverter 10 described above will be described.
The inverter 10 is driven in the safe temperature range shown in FIG. 3 although the semiconductor element 11a provided on the substrate 11 generates heat and becomes high temperature when driven. This is because until the heat transfer member 14 reaches the set temperature, the hydraulic fluid is not vaporized and the heat transfer member 14 is stored until it reaches the high temperature region, but the heat transfer member 14 exceeds the set temperature. Since the hydraulic fluid is vaporized and cooled by the heat sink 13, the hydraulic fluid is liquefied and heat is transferred, so that the inverter 10 is driven in the safe temperature range without reaching the dangerous temperature range and the breakdown temperature range. It is like that.

これにより、熱電変換モジュール１２は、受熱面１２ａにおいて高温を維持することが可能で、放熱面１２ｂにおいて冷却液を流動することにより低温を維持することが可能となり、受熱面１２ａと放熱面１２ｂに大きな温度差を加えることが可能となる。そのため、効率の良い状態で発電を行うことができる。   Accordingly, the thermoelectric conversion module 12 can maintain a high temperature on the heat receiving surface 12a, and can maintain a low temperature by flowing a cooling liquid on the heat radiating surface 12b, so that the heat receiving surface 12a and the heat radiating surface 12b It is possible to add a large temperature difference. Therefore, power generation can be performed in an efficient state.

以下に、本発電システムが発電を行う手順について説明する。
まず、インバータ１０の温度が図３に示す低温領域時または適温領域時における発電システムの発電手順について図４（Ａ）を用いて説明する。 The procedure for generating power by the power generation system will be described below.
First, the power generation procedure of the power generation system when the temperature of the inverter 10 is in the low temperature region or the appropriate temperature region shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.

インバータ１０は、温度が図３に示す低温領域時または適温領域時において、駆動に伴い基板に実装される半導体素子１１ａが発熱し伝熱部材１４に熱を伝熱する。ここで、ヒートパイプ１５内部に備える作動液は、インバータ１０の温度が低温領域時または適温領域時において、液体の状態であるためヒートパイプ１５の経路からヒートシンク１３に熱の移動を行なうことはない。そのため、熱電変換モジュール１２の受熱面１２ａは、半導体素子１１ａが発熱する熱が伝熱部材１４に蓄熱されるため高温になる。   In the inverter 10, the semiconductor element 11 a mounted on the substrate generates heat and transfers heat to the heat transfer member 14 when driven at a low temperature region or an appropriate temperature region shown in FIG. 3. Here, since the hydraulic fluid provided in the heat pipe 15 is in a liquid state when the temperature of the inverter 10 is low or in an appropriate temperature range, heat is not transferred from the path of the heat pipe 15 to the heat sink 13. . Therefore, the heat receiving surface 12a of the thermoelectric conversion module 12 becomes high temperature because the heat generated by the semiconductor element 11a is stored in the heat transfer member 14.

このとき、熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂは、受熱面１２ａの熱が熱電変換素子を介して伝熱することからヒートシンク１３内部に設けられたフィン１３ｄまで熱が移動しようとするが、ウォーターポンプ１６により配管内を流動する冷却液がヒートシンク１３の流入口１３ａから浸入しフィン１３ｄに接触しながら流出口１３ｂから排出されることでフィン１３ｄ及び放熱面１２ｂを冷却しながら流動するため低温になる。これにより本発電システムは、低温領域時または適温領域時において、効率よく発電することが可能である。   At this time, the heat radiating surface 12b of the thermoelectric conversion module 12 tries to move to the fins 13d provided inside the heat sink 13 because the heat of the heat receiving surface 12a is transferred through the thermoelectric conversion element. Since the coolant flowing in the pipe 16 intrudes from the inlet 13a of the heat sink 13 and is discharged from the outlet 13b while contacting the fin 13d, the coolant flows while cooling the fin 13d and the heat radiation surface 12b. . As a result, the power generation system can efficiently generate power in a low temperature region or an appropriate temperature region.

次に、インバータ１０（発熱機器）の温度が図３に示す高温領域時における発電システムの発電手順について図４（Ｂ）を用いて説明する。   Next, the power generation procedure of the power generation system when the temperature of the inverter 10 (heat generating device) is in the high temperature region illustrated in FIG. 3 will be described with reference to FIG.

インバータ１０は、温度が図３に示す高温領域時において、基板１１に実装される半導体素子１１ａが発熱し続けることにより伝熱部材１４が高温となる。ここで、ヒートパイプ１５内部に封入された作動液は、伝熱部材１４が設定温度を超えた温度に達すると気化する。   In the inverter 10, when the temperature is in the high temperature region shown in FIG. 3, the heat transfer member 14 becomes high temperature as the semiconductor element 11 a mounted on the substrate 11 continues to generate heat. Here, the hydraulic fluid enclosed in the heat pipe 15 is vaporized when the heat transfer member 14 reaches a temperature exceeding the set temperature.

このとき、熱電変換モジュール１２の放熱面１２ｂは、ウォーターポンプ１６により配管内を流動する冷却液がヒートシンク１３の流入口１３ａから浸入しフィン１３ｄに接触しながら流出口１３ｂから排出されることでフィン１３ｄ及び放熱面１２ｂを冷却しながら流動するため低温になる。ここで、ヒートパイプ１５内部に封入された作動液は、熱ヒートシンク１３が冷却されることにより液化し、伝熱部材１４側へ移動して、伝熱部材１４からヒートシンク１３へ熱を移動させる。   At this time, the heat radiating surface 12b of the thermoelectric conversion module 12 is formed so that the coolant flowing in the pipe by the water pump 16 enters the inlet 13a of the heat sink 13 and is discharged from the outlet 13b while contacting the fin 13d. Since it flows, cooling 13d and the thermal radiation surface 12b, it becomes low temperature. Here, the hydraulic fluid enclosed in the heat pipe 15 is liquefied when the heat sink 13 is cooled, moves to the heat transfer member 14 side, and moves heat from the heat transfer member 14 to the heat sink 13.

これにより、本発電システムは、高温領域時において、半導体素子１１ａが発熱する温度が設定温度を超えることがないため、半導体素子１１ａの破損を防止することができるとともに、伝熱部材１４を高温に保ち、熱電変換モジュール１２の受熱面１２ａを高温に保ち、放熱面１２ｂとの温度差を大きくすることができるため、最も効率よく発電することが可能となる。   As a result, in the power generation system, the temperature at which the semiconductor element 11a generates heat does not exceed the set temperature in the high temperature region, so that the semiconductor element 11a can be prevented from being damaged and the heat transfer member 14 can be heated to a high temperature. The heat receiving surface 12a of the thermoelectric conversion module 12 can be kept at a high temperature and the temperature difference from the heat radiating surface 12b can be increased, so that the most efficient power generation can be achieved.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
本発明に係る発電システムは、インバータ１０にて発生した熱とこの熱を冷却するための冷却媒体（冷却液）との温度差を利用して発電することに限らず、エンジンなどの車両に搭載される発熱機器にて発生した熱と、この熱を冷却するための冷却媒体（冷却液）との温度差を利用して発電するように構成されてもよい。また、車両に搭載されない発熱機器であっても、ラジエータのような放熱機器を用いた冷却がなされる発熱機器であれば、本発明に係る発電システムを採用してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may actualize as follows.
The power generation system according to the present invention is not limited to generating power using a temperature difference between the heat generated in the inverter 10 and a cooling medium (coolant) for cooling the heat, and is mounted on a vehicle such as an engine. It may be configured to generate power using a temperature difference between the heat generated in the generated heat generating device and a cooling medium (coolant) for cooling the heat. Moreover, even if it is a heat generating apparatus which is not mounted in a vehicle, as long as it is a heat generating apparatus which is cooled using a heat radiating apparatus such as a radiator, the power generation system according to the present invention may be employed.

１０ インバータ
１１ 基板
１２ 熱電変換モジュール
１３ ヒートシンク
１４ 伝熱部材
１５ ヒートパイプ
１６ ウォーターポンプ
１７ ラジエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inverter 11 Board | substrate 12 Thermoelectric conversion module 13 Heat sink 14 Heat transfer member 15 Heat pipe 16 Water pump 17 Radiator

Claims (2)

車両に搭載される発熱機器と、当該発熱機器の熱を冷却するヒートシンクとの間に熱電変換モジュールが設けられ、当該熱電変換モジュールに前記発熱機器とヒートシンクとの温度差が加わることで発電がなされる発電システムであって、
前記発熱機器側とヒートシンクとがヒートパイプにより連結され、
当該ヒートパイプの一端が発熱機器側に固定され、他端が発熱機器側より上方位置でヒートシンク側に固定され、ヒートパイプ内部に作動液が流動可能に封入されることを特徴とする発電システム。 A thermoelectric conversion module is provided between a heat generating device mounted on the vehicle and a heat sink that cools the heat of the heat generating device, and power is generated by adding a temperature difference between the heat generating device and the heat sink to the thermoelectric conversion module. Power generation system,
The heat generating device side and the heat sink are connected by a heat pipe,
A power generation system, wherein one end of the heat pipe is fixed to the heat generating device side, the other end is fixed to the heat sink side at a position higher than the heat generating device side, and a working fluid is sealed inside the heat pipe. 前記ヒートパイプのヒートシンクに固定される側の端部が、前記ヒートシンクに形成した挿入穴に挿入され、当該挿入穴とヒートパイプの端部との接合部に熱伝導グリスが塗布されることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。   The end of the heat pipe fixed to the heat sink is inserted into an insertion hole formed in the heat sink, and heat conduction grease is applied to the joint between the insertion hole and the end of the heat pipe. The power generation system according to claim 1.
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