KR101473899B1 - 열전모듈 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전모듈 열교환기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 열전모듈 열교환기에 있어서 종래의 볼트 체결 방식을 이용한 수냉블록을 사용하였던 것과는 달리 얇은 튜브와 헤더탱크로 이루어지는 수냉블록을 사용함으로써 열전모듈 열교환기의 부피를 획기적으로 저감시키고 열교환성능을 증대시키는 열전모듈 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 열전모듈 열교환기는, 내부에 냉각수가 유통되도록 유입구(210), 배출구(220) 및 냉각수 유로를 구비하는 수냉블록(200), 상기 수냉블록(200)의 상하 양면에 구비되는 열전모듈 어레이(100), 상기 열전모듈 어레이(100) 층의 바깥쪽 양측에 밀착되어 고정 구비되며 상기 수냉블록(200)의 폭 방향으로 공기를 유통시키는 방열핀블록(300)으로 이루어지는 단위 열교환기(500); 를 포함하되, 상기 단위 열교환기(500)는 하나 또는 적어도 2개 이상이 높이 방향으로 적층되어 구성되는 열전모듈 열교환기(1000)에 있어서, 슬롯 형태로 형성되며 상기 열전모듈 어레이(100)층의 상하면과 내측에서 면접촉하면서 상기 열전모듈 어레이(100)를 수용하는 커버(110)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열전모듈 열교환기, 열전모듈 어레이, 커버, 수냉블록, 튜브, 브레이징

Description

열전모듈 열교환기 {A Heat Exchanger using Thermoelectric Modules}

본 발명은 열전모듈 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부피를 최소화하고 유로 상의 흐름저항 및 열저항을 저감시킴으로써 열교환성능을 향상시키는 열전모듈 열교환기에 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. 특히 펠티에 효과를 이용하여, 열-전기 열펌프로서 소형의 고체상의 소자로도 프레온식 컴프레서나 흡열식 냉동기와 비슷한 냉각기능을 수행할 수 있도록 만든 소자를 열전모듈(Thermoelectric Module)이라 한다. 펠티에 효과란 서로 다른 두 개의 전기적 양도체에 직류 전원을 가하였을 때 전류의 방향에 따라 일측은 가열되고 타측은 냉각되는 현상으로, 이러한 현상은 전자가 한쪽의 반도체에서 다른 쪽의 반도체로 이동하면서 에너지 준위를 높이기 위해 열에너지를 흡수하기 때문에 발생하게 된다.

도 1은 이러한 열전모듈의 작동원리를 설명할 수 있는 간단한 회로를 도시하고 있다. N형 반도체(전류 캐리어가 주로 전자인 반도체)와 P형 반도체(전류 캐리어가 주로 정공인 반도체)를 도 1(A)와 같이 연결하고 직류 전원(3)을 인가하면 전자들은 시스템을 통과하는데 필요한 에너지를 얻게 되며, N형 반도체로부터 P형 반도체로 전자가 이동하는 과정에서, 상면(5)을 통과하는 전자들이 열에너지를 흡수함으로써 상면(5)은 냉각되며, 하면(4)에서는 전자들이 열에너지를 방출하게 되기 때문에 하면(4)은 가열되게 된다. 이 때, 냉각이 일어나는 상면(5)과 가열이 일어나는 하면(4) 사이에 적절한 열전달을 시키면, 열전모듈은 상면(5)에서 하면(4)으로 열을 이동시키는 열펌프(Heat Pump)로서 작동하게 된다. 열전모듈은 작동 환경에 따라 그 효율과 용량이 변화하게 되는데, 냉온 양측면의 온도차가 클수록 효율이 낮아지는 경향이 있다는 사실이 잘 알려져 있다. 따라서 열전모듈의 냉온 양측면의 온도차를 감소시켜 줄수록 열전모듈의 효율이 상승된다. 이와 같이 열전모듈은 전기에너지와 열에너지를 상호 교환할 수 있게 해 주는 소자이다.

도 1(B)는 일반적인 열전모듈의 형태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 P형 반도체와 N형 반도체는 평면 상에 서로 교차되게 배열되어 도체에 의해 서로 연결되고, 상하에 기판이 덮여진다. 도 1(B)에 도시된 바와 같이 (+), (-)의 전기를 외부에서 인가해 주면, 역시 도시된 바와 같이 일측에서는 흡열 현상이, 타측에서 는 방열 현상이 발생하게 된다. 도 1(B)에 도시된 바와 같이 일반적으로 사용되는 열전모듈들은 다수 개의 P형 및 N형 반도체가 배열되고, 여기에 전기를 공급하기 위해 양, 음의 전선 1쌍이 결합된 형태로 이루어져 있다. 이와 같은 규격으로 만들어진 다수 개의 열전모듈들을 열교환기의 겉면에 배치하여 열전모듈 어레이를 형성함으로써, 열전모듈을 이용하여 열교환기의 열교환성능을 보다 향상시키려는 연구가 있어 왔다.

미국특허등록 제5,561,981호("Heat Exchanger for Thermoelectric Cooling Device", 이하 선행기술)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 열전모듈 열교환기(1000')의 중앙에 냉각수 유입구 및 배출구가 구비된 수냉블록(200')을 배치하고, 상기 수냉블록(200')의 바깥쪽에 다수 개의 열전모듈들이 배열되어 있는 열전모듈 어레이(100') 및 방열핀블록(300')을 배치하여 하나의 열교환기에서 냉각 및 가열이 동시에 가능하도록 구설하고 있다. 방열핀블록(300')은 다수 열의 핀이 평행으로 적층된 구조로 되어 있으며, 중앙의 수냉블록(200')과 방열핀블록(300')도 서로 평행으로 배치된다. 상기 방열핀블록(300')들이 고정볼트(310')에 의하여 서로 체결됨으로써 상기 방열핀블록(300'), 수냉블록(200') 및 열전모듈 어레이(100')가 서로 일체로 결합될 수 있게 된다. 또한, 상기 열전모듈 어레이(100')에는 전선(110')이 연결되어 외부로부터 상기 열전모듈 어레이(100')에 전원을 공급한다.

이와 같은 종래의 열전모듈 열교환기(1000')에서, 상기 수냉블록(200')은 상기 유로(230')로부터의 냉각수 누출을 방지할 수 있도록 내부 압력 또는 외부 힘에 의한 파손 등의 위험 요소를 고려하여 견고하게 제작되어야 하는 바, 상기 유로(230')가 있는 부분에서 일정 이상의 두께를 가지도록 형성되어야만 한다. 그러나 이와 같이 수냉블록(200')의 두께가 두꺼워지게 되면, 상기 유로(230') 내의 냉각유로부터 상기 열전모듈 어레이(100') 또는 상기 방열핀블록(300')으로의 열전달에 있어서 열저항이 커지게 되는 문제점이 있다. 즉 상기 수냉블록(200')의 두께가 두꺼워질수록 열저항이 커져 상기 종래의 열전모듈 열교환기(1000')의 열교환성능이 크게 저하되는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 수냉블록(200')의 두께가 두꺼워짐에 따라, 상기 종래의 열전모듈 열교환기(1000')의 부피를 일정 수준 이하로 낮추는 것이 불가능해진다. 경량화 및 소형화 추세가 강해지고 엔진 룸 내의 공간 활용도가 높아지고 있는 현재 자동차 부품의 생산 경향에 비추어, 종래의 열전모듈 열교환기(1000')의 부피를 줄일 수 없다는 점은 생산에 있어서 매우 큰 문제점으로 여겨지고 있다.

또한, 이와 같은 구조로 되어 있을 경우 상기 수냉블록(200')과 상기 방열핀블록(300')을 결합하기 위해 도시된 바와 같이 볼팅 등을 이용하여야만 하는데, 즉 공기가 유동하며 열교환되는 면 쪽에 상하의 핀을 고정하는 체결구가 형성되기 때문에 공기의 유동이 방해되며, 이에 따라 열교환성능이 저하된다는 문제점 또한 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 열전모듈 열교환기에 있어서 종래의 볼트 체결 방식을 이용한 수냉블록을 사용하였던 것과는 달리 얇은 튜브와 헤더탱크로 이루어지는 수냉블록을 사용함으로써 열전모듈 열교환기의 부피를 획기적으로 저감시키고 열교환성능을 증대시키는 열전모듈 열교환기를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 얇은 튜브와 헤더탱크로 이루어지는 수냉블록을 사용함과 동시에 열전모듈 어레이를 수용하는 커버를 사용하고 수냉블록 및 방열핀블록을 열전모듈 어레이 커버에 브레이징 부착하는 구조를 사용함으로써, 열전모듈 어레이와 수냉블록 / 방열핀블록 간의 열저항을 최소화하고 종래의 볼트 등과 같은 결합구에 의한 공기 저항 발생 요인을 완전히 제거하여 궁극적으로 열교환성능을 극대화하는 열전모듈 열교환기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전모듈 열교환기는, 내부에 냉각수가 유통되도록 유입구(210), 배출구(220) 및 냉각수 유로를 구비하는 수냉블록(200), 상기 수냉블록(200)의 상하 양면에 구비되는 열전모듈 어레이(100), 상기 열전모듈 어레이(100) 층의 바깥쪽 양측에 밀착되어 고정 구비되며 상기 수냉블록(200)의 폭 방향으로 공기를 유통시키는 방열핀블록(300)으로 이루어지는 단위 열교환기(500); 를 포함하되, 상기 단위 열교환기(500)는 하나 또는 적어도 2개 이상이 높이 방향으로 적층되어 구성되는 열전모듈 열교환기(1000)에 있어서, 슬롯 형태로 형성되며 상기 열전모듈 어레이(100)층의 상하면과 내측에서 면접촉하면서 상기 열전모듈 어레이(100)를 수용하는 커버(110)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 커버(110)는 상하면에 각각 상기 수냉블록(200) 또는 상기 방열핀블록(300)이 브레이징 결합되되, 상기 커버(110)의 상하면 각각의 전체 면적이 상기 수냉블록(200) 또는 상기 방열핀블록(300) 각각의 전체 면적에 걸쳐 면접촉되도록 형성된다. 또한 상기 커버(110)에는 다수 개의 격벽이 형성되어, 상기 격벽들에 의하여 구분되는 각각의 공간에 열전모듈이 수용 배치되도록 형성된다. 또한 상기 수냉블록(200)은, 단일 개의 튜브(230) 또는 나란히 밀접하여 배열된 다수 개의 튜브(230)로 이루어지는 유로 및 상기 튜브(230)의 양단에 구비되며 일측에 유입구(210) 또는 배출구(220)가 구비된 한 쌍의 헤더탱크(240)로 이루어지되, 상기 헤더탱크(240)의 높이가 상기 튜브(230)의 높이보다 높게 형성되어, 한 쌍의 상기 헤더탱크(240)들 사이에 함몰 공간이 형성되도록 이루어져, 상기 함몰 공간에 상기 커버(110)가 수용 배치되도록 형성된다.

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또한, 상기 커버(110)는 상기 튜브(230)와 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브(230)는 압출 튜브 또는 용접형 튜브 중 선택되는 어느 한 가지인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단위 열교환기(500)는 최외측의 상하면을 덮는 판재의 커버플레이트(310)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래에 내부에 유로를 형성하면서도 충분한 강성을 가질 수 있도록 일정 두께 이상으로 형성되어야만 했던 수냉블록의 구조를 개선하여 얇은 튜브와 헤더탱크로 이루어지는 수냉블록을 채용함으로써, 종래의 열전모듈 열교환기에 비해 획기적으로 단위 열교환기의 부피가 줄어들게 되며, 이에 따라 열전모듈 열교환기 전체적인 부피 역시 획기적으로 줄어들게 하는 효과가 있고, 물론 따라서 엔진룸 내부의 공간 활용성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 볼트 체결 방식을 이용한 수냉블록의 경우 상술한 바와 같이 일정 두께 이상으로 형성됨으로써 수냉블록을 통과하는 냉각수와 (수냉블록 외부에 부착된) 방열핀블록을 통과하는 공기 사이의 열교환 과정에서의 열저항이 매우 컸기 때문에 열손실이 많이 발생하였으나, 본 발명의 경우 수냉블록의 부피가 극소화되고 이에 따라 수냉블록을 통과하는 냉각수와 방열핀블록을 통과하는 공기 사이의 열저항 역시 극소화되는 바, 열손실이 크게 감소되어 열교환성능을 비약적으로 증대시킬 수 있게 되는 큰 효과가 있다.

더불어 본 발명에 의하면, 열전모듈 어레이를 둘러싸는 커버 구조를 도입하여 열전모듈 어레이가 안정적으로 조립 및 결합될 수 있게 하는 효과가 있다. 본 발명의 커버는 열전모듈 어레이를 보호할 뿐만 아니라 커버 상에 수냉블록 및 방열핀블록이 미리 브레이징되어 부착됨으로써 단위 열교환기의 조립 과정을 매우 간소화되게 해 주는 효과가 있으며, 물론 이에 따라 생산 시간, 비용의 절약 및 생산 효율 증대의 효과 또한 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 커버는, 종래의 열전모듈 열교환기에서 각 부품을 조립하기 위해서는 방열핀블록을 통과하는 공기의 흐름을 방해하는 체결구를 필요로 했던 것과는 달리, 공기 흐름 부분에 공기 저항 구조가 전혀 존재하지 않는 바, 공기의 압력강하량 특성에 있어서의 성능을 크게 개선하고 열교환성능을 더욱 증대시키는 효과가 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열전모듈 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 열전모듈 열교환기를 구성하는 단위 열교환기를 도시한 것으로, 도 3a는 조립된 모습의 사시도를 도시한 것이며 도 3b는 분해사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 3c는 본 발명의 수냉블록의 두 가지 실시예를 도시한 것이다. 본 명세서에서 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 통칭할 경우 도 3이라고 기재하기로 하며, 이하 다른 도면의 경우에서도 마찬가지이다.

본 발명의 열전모듈 열교환기(1000) 역시 기본적으로는 종래의 열전모듈 열교환기처럼 단위 열교환기(500)가 하나 또는 적어도 2개 이상이 높이 방향으로 적 층되어 구성되는 바, 먼저 도 3에 본 발명에 의한 단위 열교환기(500)의 구성을 도시하였다. 본 발명에 의한 단위 열교환기(500)는, 내부에 냉각수가 유통되도록 유입구(210), 배출구(220) 및 길이 방향으로 냉각수를 유통시키는 유로를 구비하는 수냉블록(200), 상기 수냉블록(200)의 상하 양면에 구비되는 열전모듈 어레이(100), 상기 열전모듈 어레이(100) 층의 바깥쪽 양측에 밀착되어 고정 구비되며 상기 수냉블록(200)의 폭 방향으로 공기를 유통시키는 방열핀블록(300)으로 이루어지는 단위 열교환기(500); 를 포함하여 이루어지되, 본 발명의 단위 열교환기(500)는 특히 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 슬롯 형태로 형성되며 상기 열전모듈 어레이(100)층의 상하면과 내측에서 면접촉하면서 상기 열전모듈 어레이(100)를 수용하는 커버(110)를 포함하여 이루어지게 된다.

상기 방열핀블록(300)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 코루게이트 핀으로 이루어질 수도 있으며, 물론 플레이트 핀 형태로 이루어져도 무방하다. 도 3에서는 상기 방열핀블록(300)이 특히 루버가 형성되어 있는 코루게이트 핀으로 이루어진 것으로 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 단위 열교환기(500)는 상기 방열핀블록(300)의 최외측면을 덮는 판재의 커버플레이트(310)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 열전모듈 열교환기(1000)는, 상기 도 3에 도시된 구성으로 이루어지는 단위 열교환기(500) 단일 개로 이루어질 수도 있으며, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 단위 열교환기(500) 다수 개가 높이 방향으로 적층되어 구성될 수 있다. 도 4에서는 상기 도 3a의 폭 방향 정면에서의 본 발명의 열전모듈 열 교환기(1000)의 단면도를 도시한 것이다. 이와 같이 상기 열전모듈 열교환기(1000)가 다수 개의 단위 열교환기(500)가 적층되어 형성되는 경우, 상기 단위 열교환기(500)의 각 유입구(210) 및 배출구(220)들이 서로 연결되어 어느 하나의 단위 열교환기(500)로 유입된 냉각수가 순차적으로 각 단위 열교환기(500)를 통과하여 배출되게 된다.

상기 커버(110)는 상술한 바와 같이 슬롯 형태로 형성되어, 상기 열전모듈 어레이(100) 층과 내측 면에서 면접촉하면서 상기 열전모듈 어레이(100) 층을 수용한다. 여기에서 슬롯 형태란, 전체적인 형상은 상하면이 넓은 직육면체 형태(즉 함체 형태)로 형성되되 좁은 면들 중 선택되는 하나의 면 또는 마주보는 어느 한 쌍의 면들이 제거되어 있는 형태를 말한다. 물론, 슬롯 형태로 형성되되 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 일측이 개폐 가능하게 형성될 수도 있으며, 또는 모든 측이 개폐 불가능하게 되어 있어 개방되어 있는 측으로 상기 열전모듈 어레이(100)가 삽입되도록 하여도 무방하다. 상기 커버(110)의 형태에 대해서는 하기의 도 6의 설명에서 보다 상세히 설명한다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 커버(110)는 얇은 판재로 이루어지는 바, 상기 열전모듈 어레이(100)의 상하층으로부터 전달되는 열이 상기 커버(110)를 통과하는 과정에서 거의 손실이 일어나지 않게 된다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 종래의 열전모듈 열교환기의 경우, 열전모듈 어레이에 방열핀을 안정적으로 부착시키기 위하여 방열핀과 열전모듈 어레이 사이에 베이스 플레이 트가 구비되기 때문에 방열핀과 열전모듈 어레이 사이의 열전달 과정에서 두꺼운 베이스 플레이트를 통과하면서 열손실이 발생하게 되는 것이 당연하였다. 뿐만 아니라, 종래의 열전모듈 열교환기의 경우 수냉블록의 내부에 냉각수가 유통되는 유로가 형성되는 구성을 채용하고 있었던 바, 냉각수 유로가 형성된 위치에서 수냉블록의 내구성을 위하여 소정 두께 이상의 두께로 형성되어야 하며, 이에 따라 수냉블록에 열전모듈 어레이가 밀착되어 있다고 하더라도 냉각수가 유통하는 유로와 열전모듈 어레이 사이에 열전달이 일어나는 과정에서 열이 통과하는 거리가 역시 길어지게 되어 열손실이 많이 발생하게 되었다.

그러나 본 발명의 경우, 상기 방열핀 블록(300)은 도시된 바와 같이 순수한 핀으로만 형성되어 상기 커버(110) 상에 브레이징 결합될 수 있는 바, 상기 방열핀 블록(300)과 상기 열전모듈 어레이(100) 층 간에 얇은 판재로 된 커버(110)밖에는 없기 때문에, 상기 방열핀블록(300) 및 상기 열전모듈 어레이(100) 간의 열전달 과정에서의 열손실이 종래에 비해 비약적으로 감소하게 된다. 또한 본 발명의 경우, 상기 커버(110)에 직접 부착이 가능하도록 수냉블록(200)의 구성을 개선하여 역시 상기 수냉블록(200) 및 상기 열전모듈 어레이(100) 간의 열전달 과정에서의 열손실 또한 종래에 비해 비약적으로 감소한다. 따라서 본 발명에 의하면 상기 수냉블록(200), 상기 방열핀블록(300) 및 상기 열전모듈 어레이(100)를 수용한 커버(110)를 결합함에 있어 별도의 결합 구조를 전혀 필요로 하지 않으며, 따라서 공기 흐름 저항이 발생할 여지가 전혀 없고 각 부품들 간 열전달 과정에서 발생되는 열손실 역시 크게 저감되기 때문에, 본 발명에 의하면 열교환성능이 비약적으로 증대될 수 있게 된다.

상기 수냉블록(200)의 개선된 구성에 대하여 이하에서 보다 상세히 설명한다. 상기 수냉블록(200)은 본 발명에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 얇은 튜브(230)로 형성된 본체와, 상기 튜브(230)의 양측에 구비되며 각각 유입구(210) 및 배출구(220)가 구비되는 헤더탱크(240)를 포함하여 이루어진다. 도 3c는 본 발명의 수냉블록의 두 가지 실시예로서, 도 3c(A)에는 (폭이 넓은) 하나의 튜브(230)만이 구비되는 경우를, 도 3c(B)에는 (보다 폭이 좁은) 다수 개의 튜브가 폭 방향으로 나란히 배치되어 구비되는 경우를 각각 도시하고 있다. 이와 같이 형성되는 상기 튜브(230)는, 그 양단부가 상기 헤더탱크(240)에 삽입 결합되며, 또한 상기 튜브(230)가 상기 커버(110)에 직접 브레이징 등의 방법을 통해 부착되게 된다.

상기 수냉블록(200)이 이와 같이 형성됨으로써, 상기 튜브(230) 내를 흐르는 냉각수와 상기 열전모듈 어레이(100) 간의 열전달 과정에서 통과하는 매체는 상기 튜브(230)의 벽 및 상기 커버(110)의 벽 뿐으로, 상기 튜브(230)의 벽도 얇은 판 형상으로 형성되며 상기 커버(110) 벽 역시 얇은 판재로 이루어지는 바, 종래에 비해 열손실이 비약적으로 저감될 수 있게 된다. 상기 수냉블록(200)을 형성하는 상기 튜브(230)는 도 5(A)에 도시된 바와 같이 단순한 압출 튜브 형태로 형성될 수도 있고, 또는 도 5(B)에 도시된 바와 같이 용접형(welded) 튜브로 형성될 수도 있는 등, 어떤 형태로 형성되어도 무방하다.

도 6은 본 발명의 커버의 다양한 실시예들을 도시하고 있다.

도 6a(A)에 도시된 커버(110)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 형태와 같은 형태의 실시예로서, 슬롯 형태로 되어 있되 일측면 또는 일측 모서리가 고리 결합에 의하여 개폐 가능하도록 되어 있다. 즉, 고리 결합된 부분을 개방하여 열전모듈 어레이(100)를 삽입한 후 개방된 면을 고리 결합으로 다시 폐쇄하여, 열전모듈 어레이(100)를 안정적으로 수용할 수 있도록 하는 것이다. 여기에서 일측면 또는 일측 모서리가 개폐 가능하다는 것은 고리의 위치에 따라 결정되는 것이다. 즉 고리 결합 구조 부분이 모서리에 가깝게 형성될 경우 일측 모서리가 개방된다고 할 수 있고, 고리 결합 구조 부분이 면 중간에 가깝게 형성될 경우 일측면이 개방된다고 할 수 있는 것이다.

도 6a(B)에 도시된 커버(110)는 모든 면이 개방 불가능한 단순 슬롯 형태의 실시예이다. 이 경우, 열전모듈 어레이(100)는 슬롯 형태에서 자체적으로 개방되어 있는 면을 통해 상기 커버(110) 내로 삽입될 수 있다. 또한, 도 6a(B)에 도시되어 있는 바와 같이 열전모듈 어레이(100)를 형성하는 열전모듈들이 각각 삽입될 수 있도록, 커버(110) 내에 격벽이 형성되도록 할 수도 있다.

도 6b(C)에 도시된 커버(110)는 일측면 또는 일측 모서리가 고리 결합에 의하여 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되되, 상기 튜브(230)와 일체형으로 형성되는 실시예이다. 상술한 바와 같이 상기 튜브(230)는 얇은 판재로 형성되기 때문에, 압출로 만들어질 수도 있지만 판재를 벤딩하여 만들어져도 무방하다. 따라서 도 6b(C)에 도시된 바와 같은 적절한 형상으로 판재를 벤딩하고, 필요 부위를 브레이징 결합해 줌으로써, 상기 튜브(230)와 일체형으로 형성되는 커버(110)를 만들어 낼 수 있다. 이 경우 일측면 또는 일측 모서리가 개방되면, 상기 커버(110)와 일체형으로 형성되는 상기 튜브(230)의 상하면 양측으로 상기 열전모듈 어레이(100) 층 2개를 삽입한 후, 다시 고리 결합으로 개방되었던 면 또는 모서리를 폐쇄함으로써 구성을 완료하게 된다.

도 6b(D)에 도시된 커버(110)는 양측면 또는 양측 모서리가 고리 결합에 의하여 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되는 실시예이다. 또한 도 6b(D)에 도시된 커버(110)는, 상기 튜브(230)의 상하 양측에 상기 열전모듈 어레이(100) 층이 각각 밀착 구비된 결합체를 수용하도록 되어 있다. 즉 이 경우, 상기 커버(110)의 양측을 개방한 후, 상기 커버(110)의 하부 - 상기 열전모듈 어레이(100) 층 - 상기 튜브(230) - 상기 열전모듈 어레이(100) 층 - 상기 커버(110)의 상부를 순차적으로 배치한 다음 양측의 고리 결합를 폐쇄함으로써 구성을 완료할 수 있다. 도 6b(D)에 도시된 바와 같이 상기 커버(110)가 상기 수냉블록(200)의 상하면에 각각 배치된 한 쌍의 열전모듈 어레이(100)로 이루어지는 결합체를 수용하도록 형성될 경우, 상기 열전모듈 어레이(100) 및 상기 튜브(230)는 서로 직접 접촉하게 되어 열전달 과정에서의 열손실이 될 수 있다.

상기 도 6a(A) 내지 도 6b(D)에 도시되어 있는 실시예들로 본 발명이 제한되는 것은 물론 아니며, 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 형태라면 어떤 형태로 형성되어도 무방하다. 즉 일례로, 도 6a(A)에는 상기 커버(110)가 일측이 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되어 상기 열전모듈 어레이(100) 층만을 수용할 수 있도록 되어 있지만, 상기 커버(110)가 일측이 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되되 도 6b(D) 에서와 같이 상기 수냉블록(200)의 상하면에 각각 배치된 한 쌍의 열전모듈 어레이(100)로 이루어지는 결합체를 수용할 수 있도록 형성되어도 무방하다. 물론 반대로, 상기 도 6b(D)에는 상기 커버(110)가 양측이 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되어 상기 수냉블록(200)의 상하면에 각각 배치된 한 쌍의 열전모듈 어레이(100)로 이루어지는 결합체를 수용할 수 있도록 되어 있지만, 상기 커버(110)가 양측이 개폐 가능한 슬롯 형태로 형성되되 열전모듈 어레이(100) 층만을 수용할 수 있도록 형성되어도 무방하다. 또한, 상기 도 6a(B)에는 상기 커버(110)의 내부에 격벽이 형성되어 열전모듈 어레이(100)를 형성하는 각각의 열전모듈들이 격벽으로 구분된 공간 각각에 수용되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 커버(110)가 이러한 격벽이 없이 형성되어 열전모듈 어레이(100) 층 자체가 상기 커버(110) 내부로 삽입 수용되도록 하여도 무방하다. 또한, 상기 도 6b(C)에서 상기 커버(110)와 상기 튜브(230)를 일체형으로 형성하기 위한 벤딩 설계의 한 예가 도시되었으나, 상기 도 6b(C)에 도시된 예와는 다르더라도 상기 커버(110)와 상기 튜브(230)를 일체형으로 형성할 수 있다면 어떤 형태로 벤딩이 이루어져도 무방하다.

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.

도 1은 열전모듈의 작동원리.

도 2는 종래의 열전모듈 열교환기.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 열전모듈 열교환기를 구성하는 단위 열교환기.

도 3c는 본 발명의 수냉블록의 두 가지 실시예.

도 4는 본 발명의 열전모듈 열교환기.

도 5는 본 발명의 튜브의 실시예들.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 커버의 실시예들.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1000: 열전모듈 열교환기 100: 열전모듈 어레이

110: 커버 120: 후크

200: 수냉블록

210: 유입구 220: 배출구

230: 튜브 240: 헤더탱크

300: 방열핀블록 310: 플레이트커버

500: 단위 열교환기

Claims (8)

1. 내부에 냉각수가 유통되도록 유입구(210), 배출구(220) 및 냉각수 유로를 구비하는 수냉블록(200), 상기 수냉블록(200)의 상하 양면에 구비되는 열전모듈 어레이(100), 상기 열전모듈 어레이(100) 층의 바깥쪽 양측에 밀착되어 고정 구비되며 상기 수냉블록(200)의 폭 방향으로 공기를 유통시키는 방열핀블록(300)으로 이루어지는 단위 열교환기(500); 를 포함하되, 상기 단위 열교환기(500)는 하나 또는 적어도 2개 이상이 높이 방향으로 적층되어 구성되는 열전모듈 열교환기(1000)에 있어서,

   슬롯 형태로 형성되며 상기 열전모듈 어레이(100)층의 상하면과 내측에서 면접촉하면서 상기 열전모듈 어레이(100)를 수용하는 커버(110)를 포함하여 이루어지되,

   상기 커버(110)는 상하면에 각각 상기 수냉블록(200) 또는 상기 방열핀블록(300)이 브레이징 결합되되, 상기 커버(110)의 상하면 각각의 전체 면적이 상기 수냉블록(200) 또는 상기 방열핀블록(300) 각각의 전체 면적에 걸쳐 면접촉되도록 형성되며,

   상기 커버(110)에는 다수 개의 격벽이 형성되어, 상기 격벽들에 의하여 구분되는 각각의 공간에 열전모듈이 수용 배치되도록 형성되며,

   상기 수냉블록(200)은, 단일 개의 튜브(230) 또는 나란히 밀접하여 배열된 다수 개의 튜브(230)로 이루어지는 유로 및 상기 튜브(230)의 양단에 구비되며 일측에 유입구(210) 또는 배출구(220)가 구비된 한 쌍의 헤더탱크(240)로 이루어지되,

   상기 헤더탱크(240)의 높이가 상기 튜브(230)의 높이보다 높게 형성되어, 한 쌍의 상기 헤더탱크(240)들 사이에 함몰 공간이 형성되도록 이루어져, 상기 함몰 공간에 상기 커버(110)가 수용 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈 열교환기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 커버(110)는

   상기 튜브(230)와 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈 열교환기.
7. 제 1항에 있어서, 상기 튜브(230)는

   압출 튜브 또는 용접형 튜브 중 선택되는 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는 열전모듈 열교환기.
8. 제 1항에 있어서, 상기 단위 열교환기(500)는

   최외측의 상하면을 덮는 판재의 커버플레이트(310)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈 열교환기.

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