KR101395926B1 - Cooling apparatus for engine of vehicle using thermoelectric elements - Google Patents

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김승기
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to an engine cooling device for vehicle and, more specifically, to an engine cooling device including: an external case (10) which has an open front and rear sides and an internal case (20) which is installed inside the external case (10) and has open front and rear sides; a cooling water inlet (11) which is formed in the upper end of the external case (10) and a cooling water outlet (12) which is formed in the lower end of the external case (10); an inflow waterway chiller (21) which makes cooling water which comes from the cooling water inlet (11) move to a flow path (23) which is formed around the outer edge of the internal case (20) and an outflow waterway chiller (22) which collects cooling water which moves to the flow path (23) and discharges to the outside; at least one chiller (30) which is installed on the flow path (23) of the internal case (20) in all directions and has a hollow state inside; at least one heat pipe (40) which is attached to the inflow waterway chiller (21) and the lower end of the outflow waterway chiller (22) and chillers (30) and is extended in the central direction of the internal case (20); and a thermoelement (60) which is attached to each lower end of the inflow waterway chiller (21), the outflow waterway chiller, and the chillers (30) and between the heat pipes (40).

Description

열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치{Cooling apparatus for engine of vehicle using thermoelectric elements}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an engine cooling apparatus for an automobile using a thermoelectric element,

본 발명은 자동차의 엔진 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 정면과 배면이 개구된 외부케이스(10)와 상기 외부케이스(10) 내부에 설치되고 정면과 배면이 개구된 내부케이스(20); 상기 외부케이스(10)의 상단에 형성된 냉각수 입구(11)와 상기 외부케이스(10)의 하단에 형성된 냉각수 출구(12); 상기 냉각수입구(11)로부터 유입된 냉각수를 내부케이스(20)의 외주면 둘레에 형성된 유로(23)로 유동시키는 입수로 칠러(21)와, 상기 유로(23)로 유동된 냉각수를 수집하여 외부로 배출시키는 출수로 칠러(22); 상기 내부케이스(20)의 유로(23) 상에 방사상으로 적어도 하나 이상 설치되되 내부가 중공상태인 칠러(30); 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 하단에 부착되어 내부케이스(20)의 중심방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 히트파이프(40); 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 상기 히트파이프(40)의 사이에 부착된 열전소자(60); 를 포함하여 구성되는 엔진 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to an engine cooling apparatus for an automobile. More particularly, the present invention relates to an engine cooling apparatus for an automobile, which comprises an outer case 10 having front and rear openings, an inner case 20 installed inside the outer case 10, ; A cooling water inlet (11) formed at an upper end of the outer case (10) and a cooling water outlet (12) formed at a lower end of the outer case (10); An inlet chiller 21 for flowing the cooling water introduced from the cooling water inlet 11 into the flow path 23 formed around the outer circumferential surface of the inner case 20, An outflow chiller (22) for discharging; At least one chiller (30) radially disposed on the flow path (23) of the inner case (20) and hollow inside; At least one heat pipe (40) attached to the lower end of the chiller (21), the chiller (22) and the chiller (30) and extending in the center direction of the inner case (20); A thermoelectric element 60 attached between the lower end of each of the inlet chiller 21 and the chiller 22 and the chiller 30 and the heat pipe 40; To an engine cooling apparatus.

일반적으로, 엔진 냉각장치의 냉각 원리는, 엔진을 거치면서 뜨거워진 엔진 냉각수를 라디에이터로 이동시킨 후, 모터에 의하여 구동하는 냉각용 팬을 이용하여 라디에이터에 공기를 유입시킨다. 그러면, 라디에이터에 유입된 공기가 라디에이터의 관체 내로 유동하는 냉각수의 온도를 감소시켜 냉각수가 냉각되며, 냉각된 냉각수는 워터 펌프에 의하여 다지 엔진으로 유입되어 냉각 기능을 수행하게 된다. Generally, the cooling principle of the engine cooling apparatus is such that engine cooling water heated while passing through an engine is moved to a radiator, and then air is introduced into the radiator by using a cooling fan driven by a motor. Then, the air introduced into the radiator reduces the temperature of the cooling water flowing into the tubular body of the radiator to cool the cooling water, and the cooled cooling water is introduced into the multi-engine by the water pump to perform the cooling function.

그러나, 상기와 같은 종래 엔진 냉각장치는 냉각팬을 구동시키기 위하여 최대 15 KW의 비교적 대용량의 전력을 소모할 뿐만 아니라, 냉각팬의 회전에 따른 진동과 소음이 함께 발생되어 자동차의 정숙성을 저감시키는 요소로서 작용하기도 한다. However, the conventional engine cooling apparatus consumes relatively large power of 15 KW to drive the cooling fan, and vibration and noise due to rotation of the cooling fan are generated together to reduce the quietness of the vehicle .

또한, 종래의 엔진 냉각장치는 엔진의 온도 게이지인 서모스텟(thermostat)에 의한 차단 또는 개방 작용에 따라서 냉각수의 유출입이 제어되므로 소망하는 온도로서 냉각수를 정밀하게 제어하기가 어려운 단점이 있었다. In addition, the conventional engine cooling apparatus has a disadvantage in that it is difficult to precisely control the cooling water as a desired temperature since cooling / flowing of the cooling water is controlled in accordance with the shutoff or opening action by the thermostat which is the temperature gauge of the engine.

또한, 종래의 엔진 냉각장치는 동절기에 냉각수 온도가 낮을 경우, 단순히 서모스텟을 이용하여 냉각수가 라디에이터로 흐르는 것을 차단하여 냉각수 온도를 증가시키는 방식을 채용하였는데, 이러한 방식은 냉각수 온도를 증가시키는데 많은 시간이 소모될 뿐만 아니라 엔진의 공회전으로 인하여 연비면에서도 불리한 단점이 있었다. Further, in the conventional engine cooling apparatus, when the cooling water temperature is low in the winter season, the cooling water temperature is increased by simply blocking the flow of the cooling water to the radiator by using the thermostat. This method increases the cooling water temperature And there is a disadvantage in terms of fuel economy due to idling of the engine.

나아가, 종래의 엔진 냉각장치는 냉각수 입구온도와 출구온도의 차이가 섭씨 5℃ 인데, 이러한 온도의 차이를 유지하기 위하여 상대적으로 대직경의 냉각팬과 대용량의 라디에이터를 설치하여야 하므로 부피를 많이 차지하면서 무게 및 비용 측면에서 불리한 실정이다. Further, in the conventional engine cooling apparatus, the difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the cooling water is 5 ° C. In order to maintain the difference in temperature, a relatively large diameter cooling fan and a large capacity radiator must be installed. Which is disadvantageous in terms of weight and cost.

한편, 자동차 분야에 열전소자를 이용한 기술이 소개되어 있는데, 열전소자를 발전장치로 이용한 기술이 종래 대한민국특허공개 제 10-2012-8896 호 및 대한민국특허공개 제 10-2010-112039 호에 개시되어 있다.On the other hand, a technology using a thermoelectric element in an automotive field has been introduced, and a technique using a thermoelectric element as a power generation device has been disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-8896 and Korean Patent Publication 10-2010-112039 .

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 열전 소자(Thermoelectric element)를 이용하는 엔진 냉각장치의 구성을 제안함으로써 저전력이면서 진동과 소음이 적으며, 냉각수의 정밀한 온도 제어가 가능하고, 부피와 무게 및 비용을 적게 차지하여 자동차 설계상의 자유도를 증가시킬 수 있는 열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.The present invention has been developed in order to overcome the above-described problems of the related art, and suggests a configuration of an engine cooling device using a thermoelectric element, thereby achieving low power, low vibration and noise, and precise temperature control of cooling water The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a structure of an engine cooling apparatus for an automobile using a thermoelectric element which can increase the degree of freedom in automobile design by taking up volume, weight and cost.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치의 구성은, 정면과 배면이 개구된 외부케이스(10)와 상기 외부케이스(10) 내부에 설치되고 정면과 배면이 개구된 내부케이스(20); 상기 외부케이스(10)의 상단에 형성된 냉각수 입구(11)와 상기 외부케이스(10)의 하단에 형성된 냉각수 출구(12); 상기 냉각수입구(11)로부터 유입된 냉각수를 내부케이스(20)의 외주면 둘레에 형성된 유로(23)로 유동시키는 입수로 칠러(21)와, 상기 유로(23)로 유동된 냉각수를 수집하여 외부로 배출시키는 출수로 칠러(22); 상기 내부케이스(20)의 유로(23) 상에 방사상으로 적어도 하나 이상 설치되되 내부가 중공상태인 칠러(30); 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 하단에 부착되어 내부케이스(20)의 중심방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 히트파이프(40); 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 상기 히트파이프(40)의 사이에 부착된 열전소자(60); 를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cooling an engine of an automobile using a thermoelectric element, the apparatus including an outer case having a front surface and a rear surface opened, An opened inner case 20; A cooling water inlet (11) formed at an upper end of the outer case (10) and a cooling water outlet (12) formed at a lower end of the outer case (10); An inlet chiller 21 for flowing the cooling water introduced from the cooling water inlet 11 into the flow path 23 formed around the outer circumferential surface of the inner case 20, An outflow chiller (22) for discharging; At least one chiller (30) radially disposed on the flow path (23) of the inner case (20) and hollow inside; At least one heat pipe (40) attached to the lower end of the chiller (21), the chiller (22) and the chiller (30) and extending in the center direction of the inner case (20); A thermoelectric element 60 attached between the lower end of each of the inlet chiller 21 and the chiller 22 and the chiller 30 and the heat pipe 40; .

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치의 효과는 다음과 같다. The effect of the engine cooling apparatus for an automobile using the thermoelectric device of the present invention having the above-described configuration is as follows.

첫째, 자동차가 주행하지 않는 정지 상태 구간 또는 저속 주행 구간에서는 요구되는 엔진의 냉각량이 적기 때문에 본 발명의 열전소자만을 이용하여 냉각수의 온도를 낮추고, 자동차의 고속 주행 구간과 같이 요구되는 엔진의 냉각량이 큰 경우에는 주행 방향으로부터 유입되는 공기에 의하여 공랭식으로 냉각되는 동시에 본 발명의 열전소자를 이용한 냉각이 동시에 수행되며, 나아가 외부 케이스와 내부 케이스의 형상이 공기의 유입량을 증대시킬 수 있는 형상으로 되어 있으므로, 종래의 냉각팬을 이용하는 엔진 냉각장치와 비교하여 냉각수의 냉각에 소요되는 전력량을 획기적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.First, since the required cooling amount of the engine is small in a stationary state section or a low-speed traveling section in which the vehicle does not travel, the temperature of the cooling water is reduced using only the thermoelectric element of the present invention, The air is cooled by the air flowing in from the running direction and the cooling using the thermoelectric device of the present invention is performed at the same time. Further, since the shape of the outer case and the inner case is such that the inflow amount of air can be increased , It is possible to drastically reduce the amount of power required for cooling the cooling water as compared with an engine cooling apparatus using a conventional cooling fan.

둘째, 본 발명 엔진 냉각장치에 채용된 열전소자는 인가되는 전류의 양을 조절함으로써 그 성능을 제어할 수 있기 때문에, 엔진의 효율에 부합되도록 냉각수의 온도를 정밀하게 설정하거나 자유롭게 조절하는 것이 가능하게 되는 효과가 있다.Secondly, since the performance of the thermoelectric element employed in the engine cooling apparatus of the present invention can be controlled by adjusting the amount of current applied thereto, it is possible to precisely set or adjust freely the temperature of the cooling water to match the efficiency of the engine .

셋째, 본 발명 엔진 냉각장치는 전류의 방향만을 변경함으로써 흡열부와 발열부의 위치를 용이하게 변경할 수 있기 때문에, 동절기의 자동차 초기 시동시 칠러 하단의 열전소자를 발열부로 변경하기만 하면 냉각수의 온도를 단시간내에 증가시킬 수 있기 때문에 엔진의 웜업(warm-up) 성능을 향상시키고, 엔진의 공회전 시간을 단축시켜 연비향상을 도모할 수 있는 장점을 가진다. Thirdly, since the engine cooling apparatus according to the present invention can easily change the positions of the heat absorbing unit and the heat generating unit by changing only the direction of the current, it is possible to change the temperature of the cooling water only by changing the thermoelectric element at the lower end of the chiller to the heat generating unit at the initial start of the vehicle It is possible to improve the warm-up performance of the engine and shorten the idling time of the engine, thereby improving the fuel efficiency.

넷째, 본 발명의 엔진 냉각장치는 종래와 같은 냉각팬을 채용하지 않는 구조이기 때문에 자동차에서 발생되는 소음 및 진동을 저감시킬 뿐만 아니라, 진동이 없으므로 자동차의 장착되는 부품들의 피로도를 저감시켜 자동차의 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Fourth, since the engine cooling apparatus of the present invention does not employ a conventional cooling fan, noise and vibration generated in a vehicle are reduced, and vibration is eliminated, thereby reducing the fatigue of parts mounted on the vehicle. And the durability can be improved.

다섯째, 종래의 엔진 냉각장치는 냉각팬의 부피로 인하여 설계상의 자유도가 낮은 반면, 본 발명은 냉각팬을 채용하지 않은 구성으로서 부피와 무게 및 비용을 적게 차지하여 자동차 설계상의 자유도를 증가시킬 수 있는 장점을 수득하게 된 매우 진보한 발명인 것이다. Fifth, in the conventional engine cooling apparatus, the degree of freedom in design is low due to the volume of the cooling fan, whereas the present invention does not employ a cooling fan, so that it takes less volume, weight and cost, It is a very advanced invention that has the advantage.

도 1 은 본 발명 엔진 냉각장치의 정면 사시도 및 후면 사시도,
도 2 는 본 발명 엔진 냉각장치의 냉각수 입구 부분 상세도,
도 3 은 본 발명 엔진 냉각장치의 칠러 부분 상세도,
도 4 는 본 발명 엔진 냉각장치의 칠러 부분 단면도,
도 5 는 본 발명 엔진 냉각장치의 종단면도,
도 6 은 본 발명 엔진 냉각장치의 작동상태도로서, 도 6a 는 입수로를 통하여 냉각수가 유입되는 상태를 나타낸 도면, 도 6b 는 히트파이프 및 방열판을 통하여 냉각수의 열이 방열되는 상태를 나타낸 도면, 도 6c 는 본 발명 냉각장치가 공랭식으로 작동하는 상태를 나타낸 도면,
도 7 은 본 발명 엔진 냉각장치의 설치상태도로서, 도 7a 는 그 설치상태의 상방부분 사시도, 도 7b 는 그 설치상태의 하방부분 사시도이다. 1 is a front perspective view and rear perspective view of an engine cooling apparatus according to the present invention,
2 is a detailed view of a cooling water inlet portion of the engine cooling apparatus of the present invention,
3 is a detailed view of the chiller portion of the engine cooling apparatus of the present invention,
4 is a chiller sectional view of the engine cooling apparatus of the present invention,
5 is a longitudinal sectional view of the engine cooling apparatus of the present invention,
FIG. 6A is a view showing a state in which cooling water is introduced through an intake passage, FIG. 6B is a view showing a state in which heat of cooling water is radiated through a heat pipe and a heat radiating plate, FIG. 6c is a diagram showing a state in which the cooling device of the present invention operates in an air-cooling manner,
Fig. 7 is an installation state view of the engine cooling apparatus according to the present invention. Fig. 7A is an upper partial perspective view of the installed state and Fig. 7B is a lower partial perspective view of the installed state.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of an engine cooling apparatus for an automobile using the thermoelectric element of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.It is to be noted, however, that the disclosed drawings are provided as examples for allowing a person skilled in the art to sufficiently convey the spirit of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
In addition, unless otherwise defined, the terms used in the description of the present invention have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A detailed description of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred is omitted.

도 1 은 본 발명 엔진 냉각장치의 정면 사시도 및 후면 사시도, 도 2 는 본 발명 엔진 냉각장치의 냉각수 입구 부분 상세도, 도 3 은 본 발명 엔진 냉각장치의 칠러 부분 상세도, 도 4 는 본 발명 엔진 냉각장치의 칠러 부분 단면도, 도 5 는 본 발명 엔진 냉각장치의 종단면도이다.2 is a detailed view of a cooling water inlet portion of the engine cooling apparatus according to the present invention; Fig. 3 is a detailed view of a chiller portion of the engine cooling apparatus of the present invention; and Fig. 4 is an exploded perspective view of the engine Fig. 5 is a longitudinal sectional view of the engine cooling apparatus of the present invention. Fig.

도면을 참조하면, 본 발명 엔진 냉각장치(1)는, 정면과 배면이 개구된 원통형의 외부케이스(10)와, 상기 외부케이스(10) 내부에 설치되고 정면과 배면이 개구된 원통형의 내부케이스(20)를 포함한다. Referring to the drawings, an engine cooling apparatus 1 according to the present invention includes: a cylindrical outer case 10 having front and rear openings; a cylindrical inner case (not shown) provided inside the outer case 10, (20).

상기 외부케이스(10)의 상단에는 엔진으로부터 냉각수를 유입시키는 냉각수 입구(11)가 형성되고, 상기 외부케이스(10)의 하단에는 본 발명 엔진 냉각장치(1)를 거친 냉각수가 외부로 배출되는 냉각수 출구(12)가 형성된다.A cooling water inlet 11 for introducing cooling water from the engine is formed in the upper end of the outer case 10 and a cooling water inlet port 11 for discharging the cooling water passing through the engine cooling apparatus 1 of the present invention to the outside, An outlet 12 is formed.

또한, 상기 냉각수입구(11)와 대응되는 내부 케이스(20)의 상단에 냉각수입구(11)로부터 유입된 냉각수를 내부케이스(20)의 외주면 둘레에 형성된 유로(23)로 유동시키는 입수로 칠러(chiller)(21)가 형성된다. An inlet chiller (not shown) for flowing the cooling water introduced from the cooling water inlet 11 to the upper end of the inner case 20 corresponding to the cooling water inlet 11 through the flow path 23 formed around the outer circumferential surface of the inner case 20 chiller 21 is formed.

상기 유로(23)는 상기 냉각수입구(11)로부터 유입된 냉각수를 냉각수 출구(12) 방향으로 유동시키는 냉각수의 통로 기능을 수행한다.The flow passage 23 functions as a passage for cooling water flowing in the direction of the cooling water outlet 12 from the cooling water inlet 11.

그리고, 상기 냉각수출구(12)와 대응되는 내부 케이스(20)의 하단에 냉각수를 외부로 배출시키는 출수로 칠러(chiller)(22)가 형성된다. An outflow chiller 22 for discharging cooling water to the outside is formed at the lower end of the inner case 20 corresponding to the cooling water outlet 12.

또한, 상기 내부케이스(20)의 외주면 둘레에 형성된 유로(23) 상에 방사상으로 적어도 하나 이상의 칠러(30)(chiller)들이 형성된다.At least one chiller 30 is radially formed on the flow path 23 formed around the outer circumferential surface of the inner case 20.

상기 칠러(30)의 상면에는 다수개의 방열핀(pin)(31)이 형성되어 칠러(30)로 전달되는 냉각수의 열기를 방열시킨다. A plurality of radiating fins (31) are formed on the upper surface of the chiller (30) to dissipate the heat of the cooling water transferred to the chiller (30).

그리고, 상기 입수로 칠러(21)와 출수로 칠러(22)는 냉각수가 유입 또는 배출될 수 있도록 내부가 비어있는 중공상태이며, 마찬가지로 상기 칠러(30)의 내부도 내부공간이 비어있는 상태의 내부공(32)을 형성한다.The intake chiller 21 and the water chiller 22 are in a hollow state in which the interior of the chiller 30 is empty so that the cooling water can be introduced or discharged. Thereby forming a hole 32.

또한, 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 하단에 내부케이스(20)의 중심방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 히트파이프(heat-pipe)(40)가 구비되고, 상기 히트파이프(40)의 몸체에 직교 방향으로 판형상의 방열판(50)들이 다수개 부착된다.In addition, at least one heat-pipe 40 extending in the center direction of the inner case 20 is provided at the lower end of the intake chiller 21, the water chiller 22 and the chiller 30 And a plurality of plate heat sinks 50 are attached in a direction perpendicular to the body of the heat pipe 40.

따라서, 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들로 전달된 냉각수의 열기가 칠러의 방열핀(31) 뿐만 아니라 그 하단의 히트파이프(40)로 전달되면서 히트파이프(40) 및 이에 부착된 다수개의 방열판(50)을 통하여 방열될 수 있다. The heat of the cooling water transferred to the chiller 21 and the chiller 22 and the chiller 30 is transferred to the heat pipe 40 of the chiller as well as the heat radiating fin 31 of the chiller, (40) and a plurality of heat sinks (50) attached thereto.

이때, 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 상기 히트파이프(40)의 사이에 판형상의 열전소자(60)가 부착된다.At this time, a plate-shaped thermoelectric element 60 is attached between the lower ends of the inlet chiller 21, the water chiller 22 and the chiller 30 and the heat pipe 40.

구체적으로, 상기 열전소자(60)의 흡열부(61)가 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 접촉되도록 부착되고, 상기 흡열부(61)의 하단에 발열부(62)가 부착되고, 상기 발열부(62)의 하단으로 히트파이프(40)가 부착되게 된다. Specifically, the heat absorbing portion 61 of the thermoelectric element 60 is attached so as to be in contact with the lower ends of the intake chiller 21, the water chiller 22 and the chiller 30, And the heat pipe 40 is attached to the lower end of the heat generating part 62. [0052] As shown in FIG.

상기 열전소자(60)는 반도체로 이루어진 양단에 온도차가 부여되면 전류가 생성되어 흐를 수 있도록 작동하는 공지의 소자로서, 상기 흡열부(61) 측에 고온의 열원이 인가되고, 발열부(62) 측에 저온의 열원이 인가되면 열에 의한 기전력이 발생되어 전류가 흐르도록 회로를 구성할 수 있다.
The thermoelectric element 60 is a well-known device that operates to generate and flow a current when a temperature difference is applied to both ends of the semiconductor. The heat source 60 is applied with a high-temperature heat source, When a low-temperature heat source is applied to the side of the substrate, an electromotive force due to heat is generated and a current can flow through the circuit.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 열전소자를 이용한 엔진 냉각장치의 작동을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of the engine cooling apparatus using the thermoelectric element of the present invention will be described in detail.

도 6 은 본 발명 엔진 냉각장치의 작동상태도로서, 도 6a 는 입수로를 통하여 냉각수가 유입되는 상태를 나타낸 도면, 도 6b 는 히트파이프 및 방열판을 통하여 냉각수의 열이 방열되는 상태를 나타낸 도면, 도 6c 는 본 발명 냉각장치가 공랭식으로 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 6A is a view showing a state in which cooling water is introduced through an intake passage, FIG. 6B is a view showing a state in which heat of cooling water is radiated through a heat pipe and a heat radiating plate, FIG. 6C is a view showing a state in which the cooling device of the present invention operates in an air-cooling manner.

먼저, 도 6a 에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 열을 흡수하여 온도가 증가된 상태의 냉각수가 냉각수 입구(11)를 통하여 입수로 칠러(21)로 유입되고, 상기 입수로 칠러(21)로 유입된 냉각수는 유로(23)를 통하여 하방으로 이동되면서 출수로 칠러(22)로 수집되어 냉각수 출구(12)로 배출된다.First, as shown in FIG. 6A, cooling water in which the temperature is increased by absorbing heat from the engine is introduced into the intake chiller 21 through the cooling water inlet 11 and flows into the intake chiller 21 The cooling water is collected by the chiller 22 and discharged to the cooling water outlet 12 while being moved downward through the flow path 23.

이때, 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 각 칠러(30)들의 하단에는 열전소자(60)의 흡열부(61)가 부착되어 있으며 흡열부(61) 하단에는 발열부(62)가 부착된 상태이므로, 흡열부(61)를 전기적으로 제어하여 흡열부(61)가 하단에 부착된 각 칠러(21,22,30)들의 열을 흡수하게 되면, 상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)의 내부공간과 칠러(30)들의 내부공(32)이 냉각되면서 이 공간을 유동하는 냉각수가 열을 빼앗음으로써 냉각수의 온도가 저하된다.At this time, a heat absorbing portion 61 of the thermoelectric element 60 is attached to the lower end of the inlet chiller 21, the water chiller 22 and each chiller 30, and a heat generating portion The heat absorbing unit 61 electrically controls the heat absorbing unit 61 to absorb the heat of the respective chillers 21, 22, and 30 attached to the lower ends of the heat absorbing unit 61, The inner space of the chiller 22 and the inner hole 32 of the chiller 30 are cooled and the cooling water flowing in this space draws heat to lower the temperature of the cooling water.

이어서, 유로(23)상에 방사상으로 연속되게 배치된 각각의 칠러(30)들을 통과하면서 냉각수의 온도가 계속적으로 하강되어 열을 빼앗기면서 차가워진 냉각수는 유로(23)를 경유하여 출수로 칠러(22)로 수집되어 냉각수 출구(12)를 통하여 냉각장치(1)의 외부로 배출되고, 배출된 냉각수는 엔진으로 리턴되게 된다.Subsequently, the cooling water, which is continuously cooled down while passing through the respective chillers 30 arranged radially and continuously on the flow path 23, is cooled and cooled while being flowed through the flow path 23, 22 and is discharged to the outside of the cooling device 1 through the cooling water outlet 12, and the discharged cooling water is returned to the engine.

이때, 본 발명 실시예의 상기 각 칠러(21,22,30)의 형상은 높이가 낮은 정육면체 형태인데, 이는 칠러(21,22,30)의 하단에 열전소자(60)의 부착을 감안하여 칠러(21,22,30)들의 높이가 클 경우 각 칠러 및 냉각수의 온도를 낮추는데 불리하기 때문이다.The shape of each of the chillers 21, 22, and 30 of the embodiment of the present invention is in the form of a cube having a low height. This is because the thermoelectric elements 60 are attached to the lower ends of the chillers 21, 22, 21, 22, 30) is high, it is disadvantageous to lower the temperature of each chiller and cooling water.

또한, 본 발명의 엔진 냉각장치(1)는 상술한 바와 같은 각 칠러(21,22,30)들에 의한 냉각수의 냉각 뿐만 아니라 열전소자(60)의 흡열부(61)에 의하여 빼앗은 열을 발열부(62)를 통하여 히트파이프(40)와 여기에 부착된 방열판(50)으로 전달하여 공랭식으로 냉각수의 온도를 저하시킨다. The engine cooling apparatus 1 of the present invention not only cools the cooling water by the chillers 21, 22 and 30 as described above, but also absorbs heat absorbed by the heat absorbing portion 61 of the thermoelectric element 60 To the heat pipe (40) and the heat sink (50) attached to the heat pipe (40) to lower the temperature of the cooling water by air cooling.

일반적으로, 냉각수의 온도는 여름철에 95 ~ 100℃ 인데, 상기 히트파이프(40)와 방열판(50) 주위의 공기 온도를 40 ℃라고 가정할 경우 그 차이가 무려 55 ~ 100 ℃ 로서, 본 발명의 냉각장치(1)는 이러한 온도 차이에 의한 공냉식 냉각방식을 이용하여 효율이 우수한 냉각장치를 구성하게 되는 것이다.In general, the temperature of the cooling water is 95 to 100 ° C in summer. If the temperature of the air around the heat pipe 40 and the heat sink 50 is 40 ° C, the difference is 55 to 100 ° C. The cooling device 1 constitutes a cooling device having an excellent efficiency by using the air-cooled cooling method based on the temperature difference.

즉, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 흡열부(61)에 의하여 빼앗은 열이 발열부(62)로부터 히트파이프(40)로 전달되어 히트파이프(40)의 말단부로 이동되면서 히트파이프(40)의 자체 특성에 의하여 기화되고, 나아가, 히트파이프(40)에 부착된 다수개의 방열판(50)들을 통하여 히트파이프(40)로 전달된 열이 단시간 내에 방열되면서 칠러(21,22,30)들에 의하여 냉각수로부터 빼앗은 열을 효과적으로 방열할 수 있게 된다. 6B, the heat absorbed by the heat absorbing portion 61 is transferred from the heat generating portion 62 to the heat pipe 40 and moved to the end portion of the heat pipe 40, The heat transferred to the heat pipe 40 through the plurality of heat sinks 50 attached to the heat pipe 40 is discharged in a short time by the chillers 21, The heat absorbed from the cooling water can be effectively dissipated.

특히, 도 6c 에 도시된 바와 같이, 본 발명 외부케이스(10)와 내부케이스(20)의 정면측 말단 단면을 각각 유선형으로 형성함으로써 본 발명 냉각장치(1)로 유입되는 공기의 양을 증폭시킬 수 있게 되며 이는 본 발명의 공랭식 냉각 효과를 증대시킬 수 있게 된다.Particularly, as shown in FIG. 6C, the front end side end faces of the outer case 10 and the inner case 20 of the present invention are formed in a streamlined shape to amplify the amount of air introduced into the cooling device 1 of the present invention So that it is possible to increase the air cooling effect of the present invention.

즉, 상기 내부케이스(20)의 내측으로 통과되는 공기(w1)는 히트파이프(40)와 방열판(50)으로 유입되면서 히트파이프(40)와 방열판(50)에 의한 방열 기능을 향상시키고, 상기 내부케이스(20)와 외부케이스(10) 사이로 통과되는 공기(w2)는 칠러(30)에 형성된 방열핀(31)으로 유입되면서 칠러(30) 자체의 방열 기능을 향상시키게 되는 것이다.That is, the air w1 passing through the inside of the inner case 20 flows into the heat pipe 40 and the heat sink 50 to improve the heat radiation function by the heat pipe 40 and the heat sink 50, The air w2 passing between the inner case 20 and the outer case 10 flows into the radiating fins 31 formed in the chiller 30 to enhance the heat radiation function of the chiller 30 itself.

도 7 은 본 발명 엔진 냉각장치의 설치상태도로서, 도 7a 는 그 설치상태의 상방부분 사시도, 도 7b 는 그 설치상태의 하방부분 사시도이다.Fig. 7 is an installation state view of the engine cooling apparatus according to the present invention. Fig. 7A is an upper partial perspective view of the installed state and Fig. 7B is a lower partial perspective view of the installed state.

도면을 참조하면, 엔진고정블럭(M)에 고정된 엔진블럭(E)의 전방측에 본 발명의 엔진 냉각장치(1)가 부착된다. Referring to the drawings, an engine cooling apparatus 1 of the present invention is attached to the front side of an engine block E fixed to an engine fixing block M.

이때, 본 발명 엔진 냉각장치(1)의 정면이 자동차의 전방을 향하도록 냉각장치(1)를 위치시킴으로써, 자동차의 주행에 따른 주행풍이 본 발명 엔진 냉각장치(1)의 정면부분으로 유입되면서 상술한 공랭식 냉각을 가능하게 한다.At this time, by placing the cooling device 1 so that the front surface of the engine cooling device 1 of the present invention is directed to the front of the automobile, the running wind due to the running of the automobile flows into the front portion of the inventive engine cooling device 1, Thereby enabling one air cooling.

그러므로, 본 발명의 엔진 냉각장치(1)는 종래의 엔진 냉각장치와 마찬가지로 자동차의 전방을 향하도록 설치되므로 주행시 많은 양의 냉각공기를 효과적으로 유입시킬 수 있게 됨은 물론, 종래의 엔진블럭(E) 또는 엔진고정블럭(M)의 형상을 변경하지 않고도 본 발명의 엔진 냉각장치(1)를 적용할 수 있는 장점이 있다.Therefore, since the engine cooling apparatus 1 of the present invention is installed so as to face the front of the automobile like the conventional engine cooling apparatus, it is possible to effectively introduce a large amount of cooling air during traveling, There is an advantage that the engine cooling apparatus 1 of the present invention can be applied without changing the shape of the engine fixing block M.

또한, 버스 및 일부 차량 중 엔진이 주행방향을 향하지 않는 자동차도 공기를 유입시키는 경로를 형성하는 덕트만을 부설하여 엔진 냉각장치(1)로 공기를 유입시키는 구성으로써 본 발명의 엔진 냉각장치(1)의 설치가 가능하다.Also, in the bus and some of the vehicles, only a duct which forms a path for introducing air into the engine is installed in the engine cooling apparatus 1, Can be installed.

나아가, 자동차가 고속으로 주행함으로써 충분한 양의 공기가 본 발명 엔진 냉각장치(1)로 유입되면 열전소자(60)로 인가되는 전류를 차단하여 열전소자(60)에 의한 냉각수의 냉각 기능을 수행하지 않을 수도 있으므로, 열전소자(60)와 공랭식 냉각의 상호 자유로운 협조 냉각도 가능한 장점을 수득할 수 있다.
Further, when a sufficient amount of air flows into the engine cooling apparatus 1 according to the present invention, the current applied to the thermoelectric element 60 is blocked to perform the cooling function of the thermoelectric element 60 It is possible to obtain the advantage that cooperative cooling of the thermoelectric element 60 and air-cooling can be performed freely.

이상의 설명에서 본 발명의 열전소자를 이용한 자동차의 엔진 냉각장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Substitutions should be construed as falling within the scope of protection of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 엔진 냉각장치
10; 외부 케이스
11; 냉각수 입구 12; 냉각수 출구
20; 내부 케이스
21; 입수로 22; 출수로
23; 유로
30; 칠러(Chiller)
31; 방열핀 32; 칠러 내부공
40; 히트파이프
50; 방열판
60; 열전소자
61; 흡열부 62; 발열부
E; 엔진블럭 M; 엔진 고정블럭Description of the Related Art [0002]
One; In the present invention,
10; Outer case
11; Cooling water inlet 12; Cooling water outlet
20; Inner case
21; 22; Outgoing
23; Euro
30; Chiller
31; Radiating fins 32; Chiller inner ball
40; Heat pipe
50; Heat sink
60; Thermoelectric element
61; A heat absorbing portion 62; The heating unit
E; Engine block M; Engine fixing block

Claims (5)

자동차의 엔진 냉각장치에 있어서,
정면과 배면이 개구된 외부케이스(10)와 상기 외부케이스(10) 내부에 설치되고 정면과 배면이 개구된 내부케이스(20);
상기 외부케이스(10)의 상단에 형성된 냉각수 입구(11)와 상기 외부케이스(10)의 하단에 형성된 냉각수 출구(12);
상기 냉각수입구(11)로부터 유입된 냉각수를 내부케이스(20)의 외주면 둘레에 형성된 유로(23)로 유동시키는 입수로 칠러(21)와, 상기 유로(23)로 유동된 냉각수를 수집하여 외부로 배출시키는 출수로 칠러(22);
상기 내부케이스(20)의 유로(23) 상에 방사상으로 적어도 하나 이상 설치되되 내부가 중공상태인 칠러(30);
상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 하단에 부착되어 내부케이스(20)의 중심방향으로 연장된 적어도 하나 이상의 히트파이프(40);
상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 상기 히트파이프(40)의 사이에 부착된 열전소자(60); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각장치.
1. An engine cooling apparatus for an automobile,
An inner case (20) installed inside the outer case (10) and having a front surface and a rear surface opened;
A cooling water inlet (11) formed at an upper end of the outer case (10) and a cooling water outlet (12) formed at a lower end of the outer case (10);
An inlet chiller 21 for flowing the cooling water introduced from the cooling water inlet 11 into the flow path 23 formed around the outer circumferential surface of the inner case 20, An outflow chiller (22) for discharging;
At least one chiller (30) radially disposed on the flow path (23) of the inner case (20) and hollow inside;
At least one heat pipe (40) attached to the lower end of the chiller (21), the chiller (22) and the chiller (30) and extending in the center direction of the inner case (20);
A thermoelectric element 60 attached between the lower end of each of the inlet chiller 21 and the chiller 22 and the chiller 30 and the heat pipe 40; And an engine cooling device for cooling the engine.
제 1 항에 있어서, 상기 열전소자(60)는,
상기 입수로 칠러(21) 및 출수로 칠러(22)와 칠러(30)들의 각 하단과 접촉되는 흡열부(61)와, 상기 흡열부(61)의 하단에 부착된 발열부(62)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 냉각장치.
The thermoelectric module according to claim 1, wherein the thermoelectric element (60)
A heat absorbing portion 61 contacting the lower ends of the intake chiller 21 and the water chiller 22 and the chiller 30 and a heat generating portion 62 attached to the lower end of the heat absorbing portion 61 Wherein the engine cooling device comprises:
제 1 항에 있어서, 상기 칠러(30)의 상면에 다수개의 방열핀(31)이 형성되는 구성을 특징으로 하는 엔진 냉각장치.
The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein a plurality of radiating fins (31) are formed on an upper surface of the chiller (30).
제 1 항에 있어서, 상기 히트파이프(40)에 다수개의 방열판(50)을 부착시키는 구성을 특징으로 하는 엔진 냉각장치.
The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein a plurality of heat sinks (50) are attached to the heat pipe (40).
제 4 항에 있어서,
상기 외부케이스(10)와 내부케이스(20)의 정면측 말단 단면을 각각 유선형으로 형성하는 구성을 특징으로 하는 엔진 냉각장치.5. The method of claim 4,
And the front end side end faces of the outer case (10) and the inner case (20) are formed in a streamlined shape.
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