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KR101435667B1 - 차량용 열전발전장치 - Google Patents

차량용 열전발전장치 Download PDF

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KR101435667B1
KR101435667B1 KR1020120017831A KR20120017831A KR101435667B1 KR 101435667 B1 KR101435667 B1 KR 101435667B1 KR 1020120017831 A KR1020120017831 A KR 1020120017831A KR 20120017831 A KR20120017831 A KR 20120017831A KR 101435667 B1 KR101435667 B1 KR 101435667B1
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한라비스테온공조 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 열전발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 압축 공기가 유입되는 제1헤더탱크 및 배출되는 제2헤더탱크; 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크에 양단이 고정되는 복수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재된 제1방열핀을 포함하는 인터쿨러의 제1헤더탱크에 상기 제1헤더탱크의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트; 상기 냉각플레이트의 일측면에 구비되는 열전모듈; 및 상기 연전소자의 냉각플레이트와 접하는 면과 반대되는 타측면에 구비되는 제2방열핀;이 순차적으로 적층되어 형성됨으로써, 인터쿨러로 유입되는 고온 고압의 압축 공기를 이용하여 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 고온을 유지할 수 있으며, 발전성능을 향상시키고, 수명을 향상시킬 수 있는 차량용 열전발전장치에 관한 것이다.

Description

차량용 열전발전장치{Thermoelectric Power Generator}
본 발명은 차량용 열전발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 압축 공기가 유입되는 제1헤더탱크 및 배출되는 제2헤더탱크; 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크에 양단이 고정되는 복수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재된 제1방열핀을 포함하는 인터쿨러의 제1헤더탱크에 상기 제1헤더탱크의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트; 상기 냉각플레이트의 일측면에 구비되는 열전모듈; 및 상기 연전소자의 냉각플레이트와 접하는 면과 반대되는 타측면에 구비되는 제2방열핀; 이 순차적으로 적층되어 형성됨으로써, 인터쿨러로 유입되는 고온 고압의 압축 공기를 이용하여 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 고온을 유지할 수 있으며, 발전성능을 향상시키고, 수명을 향상시킬 수 있는 차량용 열전발전장치에 관한 것이다.
열전소자(Thermoelectric Element)란 열과 전기의 상호작용으로 일어나는 각종 효과를 이용하는 소자를 총칭하는 것으로서, 온도가 높아짐에 따라 전기저항이 감소하는 부저항온도계수의 특성을 가지는 소자인 서미스터(thermistor), 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제베크(Seebeck) 효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에(Peltier) 효과를 이용한 소자 등이 있다.
제베크 효과(Seebeck Effect)는 두 금속 또는 반도체 사이에 온도차를 발생시키게 되면, 그 두 금속 또는 반도체를 연결하는 폐회로에 전류가 흐르게 되는 열전현상의 하나로서, 1821년 독일의 T.J. 제베크가 구리와 비스무트를 사용하여 발견한 것이다.
구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 하나의 금속봉 양끝 A, B에 온도차를 주면, A, B 사이에는 열류에 따른 기전력이 나타난다. 이 기전력은 금속의 종류에 따라 다르기 때문에, 2종류의 금속 양끝 A, B를 접합했을 때 각 금속에 나타나는 A, B 사이의 기전력에 차가 생겨 회로에 전류가 흐른다. 한쪽 금속의 중간을 절단하면, 절단된 양끝에 2종류 금속의 기전력의 차가 나타난다. 이것을 열기전력이라고 한다. 온도 측정에 사용되는 열전기쌍은 이 열기전력을 이용한 것이다.
상기 열기전력을 이용한 열전 발전은 금속 또는 반도체인 제백소자 양단에 온도차를 주는 경우, 열원부와 냉각부 사이에 전위차가 발생한다는 제백(Seebeck) 효과를 이용한 것으로서, 기계적인 구동부 없이, 열을 직접 전기로 변환할 수 있다는 특징이 있다.
이러한 열전발전은 에너지 생성효율이 열원부와 냉각부의 온도차에 비례하므로, 양단의 온도차가 크지 않은 경우에는 에너지 생성효율이 높지 않으며, 온도차가 큰 조건을 형성하는데 별도의 에너지가 소요될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 차량의 에너지 흐름을 살펴보면, 가솔린이 가진 화학에너지는 엔진에서 연소하여 기계에너지로 변환되며, 이때의 열효율은 최대 30%정도에 불과하다. 나머지 에너지는 열의 형태로 방출되는데, 특히, 엔진으로부터 발생되는 열은 냉각수에 의해 전달되어 라디에이터를 통해 방출되며, 열을 가진 배기가스의 형태로 배출된다.
그 중 배기가스는 가장 높은 열원을 갖는 부분으로서, 일반적인 경우에는 배기관을 통해 외부로 배출된다.
이러한 배기가스의 열을 이용한 열전발전 기술 중 하나로, 일본공개특허 제2006-083725호(공개일2006.03.30, 명칭 : 배기열 발전 장치)에는 고온의 배기가스와 저온의 냉각수 또는 냉매 사이에 제베크 효과를 이용하는 열전 소자를 배치함으로써 전력을 발생시키는 열전 발전 장치에 대한 기술이 개시된 바 있다.
하지만 배기열을 이용한 열전발전 기술은 고온의 배기가스를 저온의 냉각수 등을 이용하여 온도차를 발생시키므로, 고온에 대한 내구성을 가지도록 열교환부 및 모듈부를 제작해야 하고, 부품수가 지나치게 많아 비용 상승의 요인이 된다.
또한, 고온부 집열핀을 사용할수록 엔진 배압이 커져 엔진출력 저하 또는 연비저하의 요인이 될 수 있는 문제점이 있다. 아울러 배기가스가 배기라인을 지나면서 온도가 차츰 저하되어 배기가스 후류쪽에 위치하는 발전모듈은 내구성 문제의 발생 우려는 적어지지만, 발전성능이 저하되는 구간이 존재하므로 열전발전 모듈간 발전량 편차가 발생하는 문제점이 있다.
일본공개특허 제2006-083725호(공개일 : 2006.03.30, 명칭 : 배기열 발전 장치) 국내공개특허 제2011-0073101호(등록일 : 2011.06.29, 명칭 : 차량용 열전 발전 장치 및 이를 포함하는 쿨링모듈)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압축 공기가 유입되는 제1헤더탱크 및 배출되는 제2헤더탱크; 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크에 양단이 고정되는 복수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재된 제1방열핀을 포함하는 인터쿨러의 제1헤더탱크에 상기 제1헤더탱크의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트; 상기 냉각플레이트의 일측면에 구비되는 열전모듈; 및 상기 연전소자의 냉각플레이트와 접하는 면과 반대되는 타측면에 구비되는 제2방열핀; 이 순차적으로 적층되어 형성됨으로써, 인터쿨러로 유입되는 고온 고압의 압축 공기를 이용하여 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 고온을 유지할 수 있으며, 발전성능을 향상시키고, 수명을 향상시킬 수 있는 차량용 열전발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 고온 고압의 압축 공기가 유입되는 제1입구파이프(210)가 형성되는 제1헤더탱크(110); 상기 제1헤더탱크(110)와 일정거리 이격되어 나란하게 구비되며, 압축 공기가 배출되는 제1출구파이프(220)가 형성되는 제2헤더탱크(120); 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)에 양단이 고정되어 압축 공기가 유동되는 복수개의 튜브(300); 및 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 제1방열핀(400); 을 포함하여 형성되는 인터쿨러(1)의 제1헤더탱크(110)에 구비되는 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트(510); 상기 냉각플레이트(510)의 일측면에 구비되는 열전모듈(520); 및 상기 열전모듈(520)의 냉각플레이트(510)와 접하는 면과 반대되는 측면에 구비되는 제2방열핀(530); 이 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각플레이트(510)는 상기 열전모듈(520)이 위치하는 면과 반대되는 측면에 냉각수가 유입 및 배출되는 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 형성되며, 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 상기 제1헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520), 제2방열핀(530) 및 열전모듈(520)이 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛을 형성하며, 상기 열전모듈 유닛이 상기 인터쿨러(1)의 폭방향으로 복수 회 적층되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 복수개의 냉각플레이트(510)와 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2방열핀(530)은 상기 열전모듈(520)과 수직하게 폭방향으로 돌출형성된 핀(Pin) 형태이며, 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 열전모듈(520)과 상기 제2방열핀(530) 사이에 상기 제2방열핀(530)을 지지하는 지지판(560)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520) 및 지지판(560)이 적층되는 방향으로 삽입되는 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510)가 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 브레이징 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각플레이트(510)는 내부에 격벽(511)이 연장 형성되어 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 격벽(511)은 길이방향으로 연장 형성되며, 냉각수가 지그재그로 유동되도록 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550) 사이에 복수개가 높이방향으로 일정간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 열전발전장치는 압축 공기가 유입되는 제1헤더탱크 및 배출되는 제2헤더탱크; 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크에 양단이 고정되는 복수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재된 제1방열핀을 포함하는 인터쿨러의 제1헤더탱크에 상기 제1헤더탱크의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트; 상기 냉각플레이트의 일측면에 구비되는 열전모듈; 및 상기 연전소자의 냉각플레이트와 접하는 면과 반대되는 타측면에 구비되는 제2방열핀; 이 순차적으로 적층되어 형성됨으로써, 인터쿨러로 유입되는 고온 고압의 압축 공기를 이용하여 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 고온을 유지할 수 있으며, 발전성능을 향상시키고, 수명을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 고온 고압의 압축 공기가 유입되는 인터쿨러의 제1헤더탱크 내에 일체화하여 구성할 수 있으므로, 구조가 간단하며, 적용이 쉽다는 장점이 있다.
또, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 저온부를 형성하는 냉각플레이트, 열전모듈, 고온부를 형성하는 제2방열핀을 차례로 적층하되, 복수 회 적층시켜 보다 많은 폐열이 회수되도록 구성함으로써, 열전 발전량을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 열전발전 기능 외에도, 인터쿨러 내부에 내장되어 추가적으로 압축 공기의 냉각 기능을 일부 수행함으로써, 열교환기의 사이즈 축소를 가능하게 할 수 있다.
도 1은 차량용 열전발전장치의 작동원리.
도 2는 본 발명의 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 사시도.
도 3은 본 발명의 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 부분 분해사시도.
도 4는 본 발명의 차량용 열전발전장치를 나타낸 측면도.
도 5는 본 발명의 차량용 열전발전장치의 일 실시예를 나타낸 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 부분 분해사시도.
도 7은 도 5의 차량용 열전발전장치를 나타낸 측면도.
도 8은 도 6의 차량용 열전발전장치를 나타낸 분해사시도.
도 9는 본 발명에 따른 인터쿨러에 구비되는 냉각플레이트의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 인터쿨러에 구비되는 냉각플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 인터쿨러를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 부분 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 차량용 열전발전장치를 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 차량용 열전발전장치의 일 실시예를 나타낸 분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 차량용 연전발전장치가 내장된 인터쿨러의 부분 분해사시도이며, 도 7은 도 5의 차량용 열전발전장치를 나타낸 측면도이고, 도 8은 도 6의 차량용 열전발전장치를 나타낸 분해사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 인터쿨러에 구비되는 냉각플레이트의 일 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 인터쿨러에 구비되는 냉각플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)가 내장되는 인터쿨러(1)는 크게 제1헤더탱크(110), 제2헤더탱크(120), 튜브(300), 제1방열핀(400), 제1입구파이프(210), 제1출구파이프(220)를 포함한다.
일반적으로, 인터쿨러(1)는 엔진 출력을 높이기 위해 과급기에 의해 고온, 고압으로 압축된 공기를 식혀주는 장치이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤더탱크(110)는 과급기에 의해 고온, 고압으로 압축된 압축 공기가 유입되는 것으로, 제1입구파이프(210)가 형성된다.
상기 튜브(300)는 상기 제1헤더탱크(110)에 일단이 고정되어 압축 공기가 유동되며, 상기 제1헤더탱크(110)의 높이방향으로 일정거리 이격되어 복수개의 튜브(300)가 나란하게 구비되며, 이웃하는 튜브(300) 사이 공간에 상기 제1방열핀(400)이 개재된다.
상기 제2헤더탱크(120)는 상기 제1헤더탱크(110)와 일정거리 이격되어 나란하게 구비되며, 상기 튜브(300)의 타단이 고정되어 상기 튜브(300)를 유동하며 냉각된 압축 공기가 배출되도록 제1출구파이프(220)가 형성된다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제1헤더탱크(110) 내부에 설치되는 것으로 냉각플레이트(510), 열전모듈(520) 및 제2방열핀(530)을 포함하여 형성된다.
상기 냉각플레이트(510)는 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성된다.
이 때, 상기 냉각플레이트(510)는 도 9와 같이 내부에 격벽(511)이 연장 형성되어 냉각수가 유동되는 유로가 형성될 수 있다.
상기 격벽(511)은 길이방향으로 연장 형성되며, 냉각수가 지그재그로 유동되도록 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550) 사이에 복수개가 높이방향으로 일정간격 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 도 10과 같이, 상기 냉각플레이트(510)는 내부에 적어도 한 번 이상 절곡되어 형성되는 파이프 형태의 유로가 형성될 수도 있다.
상기 냉각플레이트(510)는 내부에 공간이 분리되지 않고 냉각수가 순환할 수도 있지만, 이 경우, 상기 냉각플레이트(510) 전체에 골고루 냉각수가 순환하지 않아 균일한 냉각효율을 얻기가 어렵다.
따라서 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼, 상기 냉각플레이트(510)는 내부에 냉각수가 골고루 순환할 수 있는 유로가 형성되는 것이 바람직하다.
이 외에도, 상기 냉각플레이트(510)는 내부에 냉각수가 순환할 수 있다면 다양한 형태의 유로로 얼마든지 변경실시가 가능하다.
상기 열전모듈(520)은 상기 냉각플레이트(510)의 일측면에 구비되는 것으로서, 내부에 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하여 복수개 배치되며, 양측의 온도 차에 의해 기전력이 발생된다.
상기 제2방열핀(530)은 상기 열전모듈(520)의 냉각플레이트(510)와 접하는 면과 반대되는 측면에 구비되는 것으로 상기 제1입구파이프(210)를 통해 유입되는 고온, 고압의 압축 공기와 접하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 열전모듈(520)의 일측면에 구비되어 내부에 유동되는 냉각수에 의해 저온부를 형성하는 냉각플레이트(510)와, 상기 열전모듈(520)의 타측면에 구비되어 압축 공기에 의해 고온부를 형성하는 제2방열핀(530) 사이의 온도 차를 이용하여 발전하게 된다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510)의 열전모듈(520)이 위치하는 면과 반대되는 측면에 형성되어 냉각수가 유입 및 배출되는 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)를 포함하며, 도 4 및 도 7과 같이, 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 상기 제1헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되도록 설치될 수 있다.
이 때, 상기 인터쿨러(1)는 라디에이터 또는 저온 라디에이터로부터 배출되는 냉각수가 상기 제2입구파이프(540)로 유입되도록 연결되어 설치될 수 있으며, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)의 냉각플레이트(510)를 순환한 냉각수가 상기 제2출구파이프(550)로 배출되어 다시 라디에이터 또는 저온 라디에이터로 배출될 수 있다.
한편, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520), 제2방열핀(530) 및 열전모듈(520)이 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛을 형성하며, 상기 열전모듈 유닛이 상기 인터쿨러(1)의 폭방향으로 복수 회 적층되어 구성될 수도 있다.
다시 말해, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 열전모듈(520)을 중심으로 일측면에는 저온부인 상기 냉각플레이트(510)가 설치되고, 타측면에는 고온부인 상기 제2방열핀(530)이 구비되는 상기 열전모듈 유닛이 복수개 구비될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 복수 회 적층된 열전모듈 유닛을 통해 보다 많은 폐열의 회수를 할 수 있도록 구성함으로써, 열전 발전량이 효과적으로 증대될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 복수개의 냉각플레이트(510)와 연통되도록 형성되어, 상기 제2입구파이프(540)를 통해 유입된 냉각수가 각각의 열전모듈 유닛에 포함되는 상기 냉각플레이트(510)로 유입되어 순환한 다음, 상기 제2출구파이프(550)로 배출된다.
도 6 내지 도 8을 참고로, 상기 인터쿨러(1)의 작동과정을 설명하면,
먼저, 상기 인터쿨러(1)는 과급기로부터 공급되는 고온, 고압의 압축 공기가 상기 제1입구파이프(210)를 통해 제1헤더탱크(110)로 유입된다.
그 다음, 상기 제2헤더탱크(120)로 유입된 압축 공기는 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)의 제2방열핀(530)을 포함하여 형성되는 고온부를 통과하게 되며, 동시에 상기 냉각플레이트(510)는 라디에이터 또는 저온라디에이터로부터 공급된 냉각수가 상기 제2입구파이프(540)를 통해 유입되어 순환한 후, 상기 제2출구파이프(550)롤 통해 배출되는 과정을 반복하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 열전모듈(520)의 일측면에 상기 냉각플레이트(510)에 의한 저온부가 형성되고, 타측면에 상기 방열핀에 의한 고온부가 형성됨에 따라, 양측면의 온도차에 의해 기전력을 발생시켜 발전이 된다.
상기 제2방열핀(530)을 통과한 압축 공기는 튜브(300)를 지나 상기 제2헤더탱크(120)로 유입되는 과정에서 냉각이 이루어지며, 상기 제2헤더탱크(120)로 유입된 압축 공기는 상기 제1출구파이프(220)를 통해 배출된다.
한편, 도 3 내지 5에 도시된 인터쿨러(1)에 포함된 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520) 및 제2방열핀(530) 순으로 한번 씩 적층되며, 상기 제2방열핀(530)은 일측면이 개방된 상태로 상기 제1입구파이프(210)를 통해 유입된 압축 공기와의 전열면적을 최대화 시킬 수 있도록 하기 위해 핀(Pin)타입으로 형성될 수 있다.
상기 방열핀(530)은 상기 열전모듈(520)과 수직하게 폭방향으로 돌출형성된 핀(Pin) 형태이며, 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제2방열핀(530)을 지지하는 동시에, 압축 공기의 온도를 효과적으로 열전모듈(520)의 고온부로 전달되도록 하기 위해 면접촉 될 수 있도록 상기 열전모듈(520)과 상기 제2방열핀(530) 사이에 지지판(560)이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 냉각플레이트(510)가 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 브레이징 결합되어 일체형으로 구성되고, 상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520) 및 지지판(560)이 적층되는 방향으로 삽입되는 볼트에 의해 결합될 수 있다.
이 때, 본 발명의 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제1헤더탱크(110) 내부에 설치되되, 적어도 하나 이상 설치되어 상기 제1헤더탱크(110)의 일측면 또는 다수의 면에 상기 냉각플레이트(510)가 브레이징 되어 결합될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 인터쿨러의 상기 제1헤더탱크에 일체형으로 내장됨으로써, 인터쿨러로 유입되는 고온 고압의 압축 공기를 이용하여 열전모듈의 고온부 전체에 균일하게 고온을 유지할 수 있으며, 발전성능을 향상시키고, 수명을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 고온 고압의 압축 공기가 유입되는 인터쿨러의 제1헤더탱크 내에 내장되어 설치될 수 있으므로, 구조가 간단하며, 적용이 쉽다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 차량용 열전발전장치는 열전발전 기능 외에도, 추가적으로 압축 공기의 냉각 기능을 일부 수행하게 되어 열교환기의 사이즈 축소를 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 인터쿨러
110, 120 : 제1헤더탱크, 제2헤더탱크
210, 220 : 제1입구파이프, 제1출구파이프
300 : 튜브
400 : 제1방열핀
500 : 차량용 열전발전장치
510 : 냉각플레이트 520 : 열전모듈
530 : 제2방열핀
540, 550 : 제2입구파이프, 제2출구파이프
560 : 지지판

Claims (10)

  1. 고온 고압의 압축 공기가 유입되는 제1입구파이프(210)가 형성되는 제1헤더탱크(110); 상기 제1헤더탱크(110)와 일정거리 이격되어 나란하게 구비되며, 압축 공기가 배출되는 제1출구파이프(220)가 형성되는 제2헤더탱크(120); 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)에 양단이 고정되어 압축 공기가 유동되는 복수개의 튜브(300); 및 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 제1방열핀(400); 을 포함하여 형성되며, 과급기에 의해 고온, 고압으로 압축된 공기를 냉각시키는 인터쿨러(1)의 제1헤더탱크(110)에 구비되는 차량용 열전발전장치(500)는 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 접하여 설치되며 내부에 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 냉각플레이트(510); 상기 냉각플레이트(510)의 일측면에 구비되는 열전모듈(520); 및 상기 열전모듈(520)의 냉각플레이트(510)와 접하는 면과 반대되는 측면에 구비되는 제2방열핀(530); 이 상기 제1헤더탱크(110) 내부에서 순차적으로 적어도 1회 이상 적층되어 형성되고, 상기 냉각플레이트(510)에 의해 상기 열전모듈(520)의 저온부가 형성되며, 상기 제1헤더탱크(110) 내부에 유입되는 고온, 고압의 압축 공기와 접하는 제2방열핀(530)에 의해 상기 열전모듈(520)의 고온부가 형성됨으로써, 저온부 및 고온부의 온도 차를 이용하여 발전되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각플레이트(510)는
    상기 열전모듈(520)이 위치하는 면과 반대되는 측면에 냉각수가 유입 및 배출되는 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 형성되며,
    상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 상기 제1헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차량용 열전발전장치(500)는
    상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520), 제2방열핀(530) 및 열전모듈(520)이 순차적으로 적층되어 하나의 열전모듈 유닛을 형성하며,
    상기 열전모듈 유닛이 상기 인터쿨러(1)의 폭방향으로 복수 회 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 차량용 열전발전장치(500)는
    상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550)가 복수개의 냉각플레이트(510)와 연통되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제2방열핀(530)은
    상기 열전모듈(520)과 수직하게 폭방향으로 돌출형성된 핀(Pin) 형태이며,
    복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 열전발전장치(500)는
    상기 열전모듈(520)과 상기 제2방열핀(530) 사이에 상기 제2방열핀(530)을 지지하는 지지판(560)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차량용 열전발전장치(500)는
    상기 냉각플레이트(510), 열전모듈(520) 및 지지판(560)이 적층되는 방향으로 삽입되는 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 열전발전장치(500)는
    상기 냉각플레이트(510)가 상기 제1헤더탱크(110)의 내측면에 브레이징 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 냉각플레이트(510)는
    내부에 격벽(511)이 연장 형성되어 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 격벽(511)은
    길이방향으로 연장 형성되며,
    냉각수가 지그재그로 유동되도록 상기 제2입구파이프(540) 및 제2출구파이프(550) 사이에 복수개가 높이방향으로 일정간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열전발전장치.
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