KR101776382B1 - 터보차져 액츄에이터용 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터보차져 액츄에이터의 주변 폐열을 이용하여 추가적인 에너지 손실없이 터보차져 액츄에이터를 냉각시켜 고온의 환경하에서도 오작동없이 정상적인 기능을 구현할 수 있도록 하는 터보차져 액츄에이터용 냉각장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차져 액츄에이터용 냉각장치는 복수 개의 열원에 설치되어 폐열을 전기 에너지로 변환시키는 복수 개의 열전소자; 및 터보차져의 액츄에이터를 공랭시키도록, 상기 액츄에이터에 인접하여 설치되되 상기 열전소자에서 변환된 전기 에너지를 공급받아 작동되는 냉각 팬;을 포함한다.

Description

터보차져 액츄에이터용 냉각장치{COOLING DEVICE FOR TURBO CHARGER ACTUATOR}
본 발명은 열전소자를 이용한 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보차져 액츄에이터의 주변 폐열을 이용하여 추가적인 에너지 손실없이 터보차져 액츄에이터를 냉각시켜 고온의 환경하에서도 오작동없이 정상적인 기능을 구현할 수 있도록 하는 터보차져 액츄에이터용 냉각장치에 관한 것이다.
최근 자동차는 종래 기계식으로 작동되는 시스템을 여러가지 외부 환경에 대하여 보다 효율적인 대응이 가능하도록 전자제어화 시킨 전자제어 부품으로 대체되고 있다.
이러한 전자제어 부품은 종래 기계식 부품에서 감지되는 각종 물리량을 해당 물리량을 검출하는 각종 센서로부터 전기적 신호로 입력받아 이를 판단하고, 이에 대한 적정의 조치를 해당 액츄에이터에 전기적으로 출력하여 액츄에이터에 의한 물리적 작동이 수행되도록 하는 것이다.
부연하자면, 각종 센서에서 측정된 물리량을 전기적 신호로 전환하여 전자 제어 유니트(ECU)로 전송하면 전자제어 유니트는 이를 수신받아 액츄에이터에 제어신호를 출력하여 액츄에이터를 작동시킨다.
액츄에이터는 기기의 성능에 아주 큰 영향을 미치는 각종 신호 처리에 있어 매우 중요한 장치이나, 열에 민감하여 고열에 의한 기능 고장 발생 우려가 크다.
특히, 터보차져에 사용되는 액츄에이터는 일반적으로 폐열이 많이 발생되는 위치에 설치되는 바, 위치선정이 어려우며 주변 열원으로부터 발생된 고열에 의한 고장이 발생 우려가 커 이를 냉각시키기 위한 별도의 장치가 필요한 실정이다.
종래, 엔진의 배기계에 다수의 열전소자를 설치함에 의해, 배기가스의 폐열을 전기에너지로 변환하여 엔진의 라디에이터를 구동시킬 수 있도록 하는 차량의 열전소자를 이용한 엔진냉각 장치에 대해서는 "차량의 열전소자를 이용한 엔진냉각 장치(한국공개특허공보 제10-2004-0024196호)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 다수 개의 고온 열원들 사이에 설치되는 터보차져의 액츄에이터를 냉각시키는 기술이 아니며, 제어를 위한 별도의 센서가 설치되는 바, 주변의 열원들에서 발생된 고온의 폐열에 의해 센서가 손상되는 경우 작동되지 않아 액츄에이터와 같은 전자제어 부품의 손상이 발생되는 문제점을 가지고 있었다.
한국공개특허공보 제10-2004-0024196호 (2004. 03. 20.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다수의 고온 열원에 둘러 싸여 설치되는 터보차져의 액츄에이터를 주변 온도에 따라 냉각시킴으로써, 오작동 또는 고장 등 이상발생을 방지할 수 있는 터보차져 액츄에이터용 냉각장치를 제공한다.
또한, 별도의 에너지 소모 없이 터보차져 액츄에이터를 냉각시킬 수 있는 터보차져 액츄에이터용 냉각장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치는 복수 개의 열원에 설치되어 폐열을 전기 에너지로 변환시키는 복수 개의 열전소자; 및 터보차져의 액츄에이터를 공랭시키도록, 상기 액츄에이터에 인접하여 설치되되 상기 열전소자에서 변환된 전기 에너지를 공급받아 작동되는 냉각 팬;을 포함한다.
상기 복수 개의 열전소자는, 인접하는 복수의 열원으로부터 발생되는 복사열이 상기 액츄에이터에 전달되는 것을 차단할 수 있도록, 상기 액츄에이터를 둘러싸고 배치되는 것이 바람직하다.
상기 냉각 팬은, 상기 복수 개의 열전소자에서 발생되는 전기 에너지의 량에 따라, 풍량이 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
열전소자를 이용하여 터보차져 액츄에이터 주변의 열원으로부터 전기에너지를 생산하여 냉각시킴으로써 에너지 소모없이 터보차져 액츄에이터를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 열전소자가 터보차져 액츄에이터를 둘러 싸도록 배치되어 주변 복수의 열원으로부터 발생되는 복사열이 터보차져 액츄에이터에 전달되어 터보차져 액츄에이터를 승온시키는 것을 최소화함으로써, 터보차져 액츄에이터의 오작동 등 이상발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 온도차에 의하여 발생되는 전기 에너지의 크기에 따라 냉각 팬의 송풍량이 제어되도록 함으로써, 터보차져 액츄에이터의 온도조절을 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되거나, 당업자에게 자명하다고 판단되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치는 복수 개의 열전소자(10) 및 냉각 팬(20)으로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치는 배기가스 등에 의하여 고온의 폐열을 발생시키는 복수의 열원(200)이 존재하는 엔진의 배기계 내부에 설치된다.
복수 개의 열전소자(10)는 폐열을 발생시키는 각각의 열원(200)에 각각 고정 설치되어 두 금속 간에 발생되는 온도차에 의한 전위차 즉, 제베크(Seebeck) 전압을 이용하여 열 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.
이때, 복수 개의 열전소자(10)는 각각의 열원(200)에 고정 설치되되, 액츄에이터(100)를 둘러 싸도록 액츄에이터(100)를 중심으로 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 각각의 열원(200)에서 발생되는 복사열을 물리적으로 차단함으로써, 복사열이 액츄에이터(100)에 직접 전달되어 액츄에이터(100)가 승온되는 것을 최소화할 수 있기 때문이다.
이에, 액츄에이터(100)의 온도조절을 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기와 같이, 각각의 열전소자(10)에서 발생된 전기 에너지는 냉각 팬(20)으로 전달되어 냉각 팬(20)을 작동시켜 터보차져의 액츄에이터(100)를 냉각시킨다.
이때, 냉각 팬(20)은 액츄에이터(100) 방향으로 송풍될 수 있도록 액츄에이터(100)에 인접하여 설치되며, 액츄에이터(100)의 회전속도는 열전소자(10)로부터 공급되는 전기 에너지에 따라 조절된다.
즉, 각각의 열원(200)의 온도가 높을수록 열전소자(10)에서 온도차가 커지게 되어 발생되는 전류 값도 증가하게 된다.
이에 따라, 냉각 팬(20)으로 전달되는 전기 에너지량이 증가하게 되며, 냉각 팬(20)은 복수의 열전소자(10)로부터 공급받은 전기 에너지의 총량이 커질수록 그 회전속도가 증가되어 액츄에이터(100)를 빠르게 냉각시킨다.
반면, 열원(200)의 온도가 낮은 경우 즉, 온도차가 적은 경우 발생되는 전류 값이 감소함에 따라 냉각 팬(20)의 회전속도가 감소되어 액츄에이터(100)를 느리게 냉각시키게 된다.
이에, 별도의 온도센서 등을 구비하지 않더라도, 액츄에이터(100) 주변의 온도변화에 따라 냉각 팬(20)을 자동으로 제어할 수 있어, 초기 비용을 절감하고, 액츄에이터(100)의 온도제어를 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 열전소자 20: 냉각 팬
100: 액츄에이터 200: 열원

Claims (3)

  1. 복수 개의 열원에 설치되어 폐열을 전기 에너지로 변환시키는 복수 개의 열전소자; 및
    터보차져의 액츄에이터를 공랭시키도록, 상기 액츄에이터에 인접하여 설치되되 상기 열전소자에서 변환된 전기 에너지를 공급받아 작동되는 냉각 팬;을 포함하고,
    상기 복수 개의 열전소자는 인접하는 복수의 열원으로부터 발생되는 복사열이 상기 액츄에이터에 전달되는 것을 차단할 수 있도록, 상기 액츄에이터를 중심으로 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 팬은,
    상기 복수 개의 열전소자에서 발생되는 전기 에너지의 량에 따라, 풍량이 제어되는 것을 특징으로 하는, 터보차져 액츄에이터용 냉각장치.
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