KR101755874B1 - 열전발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진을 냉각하는 엔진 냉각수 및 라디에이터 그릴을 이용하여 열전발전을 구현하는 열전발전시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 열전발전시스템은, 차량의 전면에 마련되고, 내부에 냉각수통로가 형성된 라디에이터 그릴; 및 상기 라디에이터 그릴에 설치된 열전모듈;을 가지고, 상기 라디에이터 그릴의 냉각수통로에는 엔진용 냉각자켓의 출구로부터 연장된 냉각수유로가 접속된다.

Description

열전발전시스템{THERMOELECTRIC GENERATING SYSTEM}

본 발명은 열전발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진을 냉각하는 엔진 냉각수 및 라디에이터 그릴을 이용하여 열전발전을 구현하는 열전발전시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 열전발전시스템은 열전모듈(thermoelectric module)에 의해 발전하도록 구성되며, 열전모듈은 그 양면의 온도차이에 의해 열기전력을 발생하는 제베크(seeback)효과를 이용하여 발전할 수 있다.

종래의 열전발전시스템은 그 발전량을 증대시키기 위하여 열전모듈의 일면을 차량의 배기파이프에 장착되는 것이 일반적이고, 그 온도차이를 확보하기 위하여 열전모듈의 타면에는 수냉식 냉각시스템을 장착하도록 구성된다.

이와 같이, 종래의 열전발전시스템은 열전모듈이 고온(400℃ 이상)의 배기파이프에 주로 장착됨에 따라 고온과 저온에 반복적으로 노출되고, 이러한 열충격으로 인해 열전모듈의 내구성이 저하될 뿐만 아니라 열전모듈 내의 전도성 접착부가 쉽게 녹는 단점이 있었다.

또한, 열전모듈의 일면을 차량의 배기계 등에 장착하고자 할 경우에, 배기파이프의 외면에 열전모듈을 견고하게 장착하기 위하여 별도의 장착브라켓 등이 추가적으로 필요할 뿐만 아니라 그 설치공간의 확보 등이 요구됨에 따라, 그 조립성 내지 장착성이 매우 취약한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 열전모듈에 대한 내구성 등을 확보할 뿐만 아니라 그 조립성 내지 장착성이 양호한 열전발전시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열전발전시스템은,

차량의 전면에 마련되고, 내부에 냉각수통로가 형성된 라디에이터 그릴; 및

상기 라디에이터 그릴에 설치된 열전모듈;을 포함하고,

상기 라디에이터 그릴의 냉각수통로에는 엔진용 냉각자켓의 출구로부터 연장된 냉각수유로가 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈의 일면이 상기 라디에이터 그릴에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈의 타면에 설치된 냉각모듈을 더 포함하고, 상기 냉각모듈은 복수의 냉각핀을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 라디에이터 그릴은 공기통풍구를 형성하도록 일정간격으로 이격된 복수의 그릴체를 가지고, 상기 그릴체의 내부에 상기 냉각수통로가 개별적으로 형성되며, 상기 그릴체의 표면에는 상기 열전모듈이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈은 상기 그릴체에 동일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 열전발전시스템은,

차량의 전면에 마련되고, 내부에 냉각수통로가 형성된 라디에이터 그릴;

라디에이터와 엔진용 냉각자켓을 연결하는 제1냉각수유로;

상기 엔진용 냉각자켓과 상기 라디에이터 그릴을 연결하는 제2 냉각수유로;

상기 라디에이터 그릴의 냉각수통로과 라이에이터를 연결하는 제3냉각수유로; 및

상기 라디에이터 그릴에 설치된 열전모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈의 일면이 상기 라디에이터 그릴에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈의 타면에 설치된 냉각모듈을 더 포함하고, 상기 냉각모듈은 복수의 냉각핀을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 라디에이터 그릴은 공기통풍구를 형성하도록 일정간격으로 이격된 복수의 그릴체를 가지고, 상기 그릴체의 내부에 상기 냉각수통로가 개별적으로 형성되며, 상기 그릴체의 표면에는 상기 열전모듈이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전모듈은 상기 그릴체에 동일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 라디에이터 그릴의 내부로 엔진용 냉각자켓으로부터 배출되는 고온의 엔진냉각수를 통과시킴과 더불어 라디에이터 그릴의 외면에 열전모듈을 설치함으로써 열전모듈에 의한 발전을 효과적으로 수행할 수 있고, 이를 통해 열전모듈에 대한 열충격을 미연에 방지할 수 있고, 그 조립성 내지 장착성을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 열전발전시스템의 라디에이터 그릴을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 화살표 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 화살표 B 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전발전시스템은, 내부에 냉각수통로(15)가 형성된 라디에이터 그릴(4)과, 라디에이터(3)와 엔진용 냉각자켓(2)을 연결하는 제1냉각수유로(11)과, 엔진용 냉각자켓(2)과 라디에이터 그릴(4)을 연결하는 제2냉각수유로(12)와, 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(15)와 라이에이터(3)를 연결하는 제3냉각수유로(13)와, 라디에이터 그릴(4)에 설치된 열전모듈(20)을 포함한다.

라디에이터 그릴(4)은 차량의 전면에 배치되고, 이러한 라디에이터 그릴(4)을 통해 공기가 차량 내의 라디에이터(3)를 향해 유입됨에 따라 라디에이터(3)가 냉각될 수 있다.

라디에이터 그릴(4)은 도 2에 도시된 바와 같이, 공기통풍구(5)를 형성하도록 일정간격으로 이격된 복수의 그릴체(4a)를 가지고, 그릴체(4a)의 내부에 냉각수통로(15)가 개별적으로 형성되며, 그릴체(4a)의 표면에 열전모듈(20)이 설치된다.

엔진(1)의 내부에는 엔진냉각수가 통과하는 엔진용 냉각자켓(2)이 형성되고, 엔진용 냉각자켓(2)은 엔진냉각수가 유입되는 입구(2a) 및 엔진냉각수가 배출되는 출구(2b)를 가진다.

제1냉각수유로(11)는 엔진용 냉각자켓(2)의 입구(2a)와 라디에이터(3)의 출구(3b)를 연결한다. 이러한 제1냉각수유로(11)를 통해, 엔진냉각수는 라이에이터(3)의 출구(3b)로부터 엔진용 냉각자켓(2)의 입구(2a)로 유입될 수 있다.

제2냉각수유로(12)는 엔진용 냉각자켓(2)의 출구(2b)와 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(16)의 입구(15a)를 연결한다. 이러한 제2냉각수유로(12)를 통해, 엔진냉각수는 엔진용 냉각자켓(2)의 출구(2b)로부터 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(15)로 유입될 수 있다.

또한, 라디에이터 그릴(4)이 복수의 그릴체(4a)로 이루어짐에 따라, 복수의 그릴체(4a)에 대응하여 제2냉각수유로(12)의 일단부에는 복수의 분기유로(12a)가 형성되며, 복수의 분기유로(12a)는 냉각수 통로(15)의 입구(15a)에 개별적으로 접속한다.

제3냉각수유로(13)는 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(15)과 라이에이터(3)를 연결한다. 이러한 제3냉각수유로(13)를 통해, 엔진냉각수는 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(15)로부터 라디에이터(3)의 입구(3a)로 유입될 수 있다.

또한, 라디에이터 그릴(4)이 복수의 그릴체(4a)로 이루어짐에 따라, 복수의 그릴체(4a)에 대응하여 제3냉각수유로(13)의 일단부에는 복수의 분기유로(13a)가 형성되며, 복수의 분기유로(13a)는 냉각수 통로(15)의 출구(15b)에 개별적으로 접속한다.

제1냉각수유로(11), 제2냉각수유로(12), 제3냉각수유로(13) 중에서 어느 하나의 냉각수유로에는 순환펌프(14)가 설치되고, 도 1에서는 제1냉각수유로(11) 상에 순환펌프(14)가 설치됨이 예시되어 있다. 이러한 순환펌프(14)에 의해 냉각수가 라디에이터(13), 엔진용 냉각자켓(2), 라이에이터 그릴(4)으로 원활하게 순환될 수 있다.

열전모듈(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 라디에이터 그릴(4)의 그릴체(6)에 설치되고, 특히 열전모듈(20)의 일면(21)은 그릴체(4a)에 장착된다. 이에, 열전모듈(20)의 일면(21)은 그릴체(4a)의 냉각수통로(15)를 통과하는 고온의 엔진냉각수(대략 110℃정도)와 열접촉함에 따라 고온부를 형성할 수 있다.

열전모듈(20)의 타면(22)에는 냉각모듈(30)이 설치되고, 냉각모듈(30)은 열전모듈(20)의 타면(22)에 부착된 냉각플레이트(31)와, 냉각플레이트(31)에 형성된 복수의 냉각핀(32)을 가진다. 냉각모듈(30)은 공기통풍구(5)에 면하여 배치되고, 이러한 냉각모듈(30)에 의해 열전모듈(20)의 타면(22)이 냉각됨에 따라 열전모듈(20)의 타면(22)은 저온부를 형성할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 라디에이터 그릴(4)에 열전모듈(20)을 설치함과 더불어 라디에이터 그릴(4)의 내부에 엔진용 냉각자켓(2)으로부터 배출되는 고온의 엔진냉각수가 라디에이터 그릴(4)의 냉각수통로(16)를 통과함에 따라 열전모듈(20)의 일면(21)에 고온부를 형성하고, 라디에이터 그릴(4)의 공기통풍구(5)을 통과하는 공기에 의해 열전모듈(20)의 타면(22)에 저온부를 형성함으로써 열전모듈(20)은 그 양면의 온도차이에 의해 열기전력을 발생하고, 이를 통해 열전발전을 매우 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

대안적인 구성에 따르면, 라디에이터 그릴(4)의 그릴체(4a)에 대해 열전모듈(20)이 동일체로 일체 성형되거나 라디에이터 그릴(4)의 그릴체(4a)를 열전모듈(20)과 동일한 소재로 성형할 수 있다. 이러한 대안적인 실시예에 의하면, 별도의 열전모듈(20)을 라디에이터 그릴(4)에 조립할 필요가 없으므로 그 조립편의성이 대폭 증진될 수 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

1: 엔진 2: 엔진용 냉각자켓
3: 라디에이터 4: 라디에이터 그릴
4a: 그릴체 11: 제1냉각수유로
12: 제2냉각수유로 13: 제3냉각수유로
14: 순환펌프 15: 냉각수통로
20: 열전모듈 30: 냉각모듈

Claims (10)

1. 차량의 전면에 마련되고, 내부에 냉각수통로가 형성된 라디에이터 그릴; 및
   상기 라디에이터 그릴에 설치된 열전모듈;을 포함하고,
   상기 라디에이터 그릴의 냉각수통로에는 엔진용 냉각자켓의 출구로부터 연장된 냉각수유로가 접속되며,
   상기 라디에이터 그릴은 공기통풍구를 형성하도록 일정간격으로 이격된 복수의 그릴체를 가지고, 상기 그릴체의 내부에 상기 냉각수통로가 개별적으로 형성되며, 상기 그릴체의 표면에는 상기 열전모듈이 설치되는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전모듈의 일면이 상기 라디에이터 그릴에 장착되는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전모듈의 타면에 설치된 냉각모듈을 더 포함하고, 상기 냉각모듈은 복수의 냉각핀을 가지는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전모듈은 상기 그릴체에 동일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
6. 차량의 전면에 마련되고, 내부에 냉각수통로가 형성된 라디에이터 그릴;
   라디에이터와 엔진용 냉각자켓을 연결하는 제1냉각수유로;
   상기 엔진용 냉각자켓과 상기 라디에이터 그릴을 연결하는 제2 냉각수유로;
   상기 라디에이터 그릴의 냉각수통로와 라이에이터를 연결하는 제3냉각수유로; 및
   상기 라디에이터 그릴에 설치된 열전모듈;을 포함하고,
   상기 라디에이터 그릴은 공기통풍구를 형성하도록 일정간격으로 이격된 복수의 그릴체를 가지고, 상기 그릴체의 내부에 상기 냉각수통로가 개별적으로 형성되며, 상기 그릴체의 표면에는 상기 열전모듈이 설치되는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 열전모듈의 일면이 상기 라디에이터 그릴에 장착되는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 열전모듈의 타면에 설치된 냉각모듈을 더 포함하고,
   상기 냉각모듈은 복수의 냉각핀을 가지는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.
9. 삭제
10. 청구항 6에 있어서,
    상기 열전모듈은 상기 그릴체에 동일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전발전시스템.

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