KR20080077444A - 열전소자 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자 열교환기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기 자체의 크기를 컴팩트화하여 엔진룸의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라, 열전소자와 냉각수 사이의 열저항을 줄이고 열전소자 양쪽 단면의 온도 차이를 줄임으로써 열전달효율을 향상시키고, 또한 방열핀과 열전소자의 접촉성을 높이고 견고할 뿐만 아니라 방열핀으로의 공기 흐름을 방해하지 않고 무게 및 부피를 줄일 수 있는 체결부를 가지며, 또한 복수 개의 단위 열교환기를 적층함에 있어서도 간소하면서도 견고한 결합이 이루어지도록 하는 열전소자 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 열전소자 열교환기는, 내부에 냉각수가 유통되며 길이 방향으로 연장되되 유입 공기의 하류측에 냉각수가 유입되는 유입구(112)가 길이 방향으로 형성되고 유입 공기의 상류측의 상기 유입구(112)가 형성된 면에 냉각수가 배출되는 배출구(113)가 길이 방향으로 형성된 수로(111)가 그 내부에 형성되는 수냉플레이트(110), 상기 수로(111)와 나란한 위치에 상기 수로를 따라 상기 수냉플레이트(110)의 상하 양면에 구비되는 열전소자(120), 상기 열전소자(120)로 이루어지는 층의 바깥쪽 양측에 지지되어 고정되며, 상기 수냉플레이트(110)의 폭 방향으로 공기를 유통시키고, 상하에 지지플레이트(130)가 부착되며 내부에 방열핀(140)이 결합된 방열핀 블록(135), 상기 방열핀 블록(135)의 길이 방향 전후에 구비되며, 상기 수냉플레이트(110) 상하에 구비된 한 쌍의 상기 방열핀 블록(135)을 서로 결합하는 체결부(150)로 이루어지는 단위 열교환기(100)를 포함하여 구성되는 것을 특 징으로 한다.

열전소자, 열전모듈, 서미스터, 열전달, 열교환, 열교환기, 공냉, 수냉, 체결부, 접촉성, 체결 밴드, 스프링 밴드

Description

열전소자 열교환기 {A Heat Exchanger using Thermoelectric Element}

도 1은 간략하게 도시한 열전소자의 작동원리.

도 2는 종래기술에 의한 열전소자 열교환기.

도 3은 본 발명에 의한 열전소자 열교환기의 측면도 및 정면도.

도 4는 수냉플레이트의 사시도.

도 5는 냉각수의 유동 방향 및 공기의 유동 방향.

도 6은 복수 개의 단위 열교환기의 적층 및 결합 방법.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1000: 열전소자 열교환기

100: 단위 열교환기

110: 수냉플레이트 111: 수로

112: 유입구 113: 배출구

120: 열전소자 130: 지지플레이트

135: 방열핀 블록

140: 방열핀 150: 체결부

본 발명은 열전소자 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공수냉식 열교환기에 열전소자를 사용하여 보다 냉각 효율을 높일 수 있도록 하는 열전소자 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. 여기에서는 펠티에 효과를 이용하여, 열-전기 열펌프로서 소형의 고체상의 소자로도 프레온식 컴프레서나 흡열식 냉동기와 비슷한 냉각기능을 수행할 수 있도록 만든 소자를 열전소자로 칭하기로 한다. 펠티에 효과란 서로 다른 두 개의 전기적 양도체에 직류 전원을 가하였을 때 전류의 방향에 따라 일측은 가열되고 타 측은 냉각되는 현상으로, 이러한 현상은 전자가 한쪽의 반도체에서 다른 쪽의 반도체로 이동하면서 에너지 준위를 높이기 위해 열에너지를 흡수하기 때문에 발생하게 된다. 도 1은 이러한 열전소자의 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 1과 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, 열전소자는 상면(5)에서 하면(4)으로 열을 이동시키는 열펌프(Heat Pump)로서 작동하게 된다.

열전소자는 작동 환경에 따라 그 효율과 용량이 변화하게 되는데, 냉온 양측면의 온도차가 클수록 효율이 낮아지는 경향이 있다는 사실이 잘 알려져 있다. 따라서, 열전소자의 냉온 양측면의 온도차를 감소시켜 줄수록 열전소자의 효율이 상승된다는 것을 알 수 있다.

이와 같이 열전소자는 전기에너지와 열에너지를 상호 교환할 수 있게 해 주는 소자로서, 열전소자를 이용하여 일반적인 열교환기의 성능을 향상시키려는 연구가 있어 왔다. 미국특허등록 제5,561,981호("Heat Exchanger for Thermoelectric Cooling Device", 이하 선행기술1)에서는 도 2(A)에 도시된 바와 같이 열전소자 열 교환기의 중앙에 냉각수 유입구 및 배출구가 구비된 수냉블럭을 배치하고, 상기 수냉블럭의 바깥쪽에 다수 개의 열전소자들이 배열되어 있는 열전소자 어레이 및 방열핀블럭을 배치하여 하나의 열교환기에서 냉각 및 가열이 동시에 가능하도록 구설하고 있다. 방열핀블럭은 다수 열의 핀이 평행으로 적층된 구조로 되어 있으며, 중앙의 수냉블럭과 방열핀블럭도 서로 평행으로 배치된다.

일본특허공개 제1999-002421호(이하 선행기술2)에서는 열전모듈의 양단에 핀을 설치하여 냉각과 가열이 동시에 일어나도록 하고 있다. 도 2(B)는 상기 선행기술2에 의한 열전소자 열교환기의 일부를 도시하고 있다. 도 2(B)에 도시된 공기 흐름은 동절기일 때의 방향을 나타낸 것으로, 고온의 내기는 흡열측 열교환기에 의해 차가워져서 차량 외부로 배출되며, 저온의 외기는 방열측 열교환기에 의해 따뜻해져서 차량 내부로 유입되고, 흡열측 열교환기와 방열측 열교환기 사이에 구비된 열전소자는 이와 같이 상하 각각의 열교환기에서 일어나는 냉각 및 가열 작용을 돕는다.

그런데, 상기 선행기술1 및 선행기술2는 이러한 열전소자의 다음과 같은 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 상술한 바와 같이 열전소자의 양쪽 단면의 온도 차이가 적을수록 효율이 높아지게 되는데, 선행기술 1 및 선행기술2에서는 그 구성상 열전소자 양쪽 단면의 온도 차이가 커지게 되어 열전소자의 효율 역시 떨어지게 되는 문제점이 있다. 특히 선행기술1의 경우, 공기가 유동하며 열교환되는 면 쪽에 상하의 핀을 고정하는 체결구가 형성되기 때문에 공기의 유동이 방해되며, 이에 따라 열교환성능이 저하된다는 문제점이 있다. 또한, 냉각수가 출입하는 수냉블록 또 는 수냉플레이트의 입출구가 열교환기의 양단에 존재하여 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있다. 더불어, 방열핀의 베이스부가 크기 때문에 공기 풍량의 압력저항이 크게 발생하며 또한 방열핀과 수냉플레이트의 체결이 복잡하고 부피가 커서 공기의 유동을 방해하여 열전달효율이 떨어지게 될 뿐만 아니라, 열교환기의 무게 및 부피가 커지는 문제점을 발생시킨다. 또한, 열전소자의 접촉성이 떨어져 열전달효율 역시 감소하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기 자체의 크기를 컴팩트화하여 엔진룸의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라, 열전소자와 냉각수 사이의 열저항을 줄이고 열전소자 양쪽 단면의 온도 차이를 줄임으로써 열전달효율을 향상시키고, 또한 방열핀과 열전소자의 접촉성을 높이고 견고할 뿐만 아니라 방열핀으로의 공기 흐름을 방해하지 않고 무게 및 부피를 줄일 수 있는 체결부를 가지며, 또한 복수 개의 단위 열교환기를 적층함에 있어서도 간소하면서도 견고한 결합이 이루어지도록 하는 열전소자 열교환기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전소자 열교환기는, 내부에 냉각수가 유통되며 길이 방향으로 연장되되 유입 공기의 하류측에 냉각수가 유입되는 유입구(112)가 길이 방향으로 형성되고 유입 공기의 상류측의 상기 유입구(112)가 형성된 면에 냉각수가 배출되는 배출구(113)가 길이 방향으로 형성된 수로(111)가 그 내부에 형성되는 수냉플레이트(110), 상기 수로(111)와 나란한 위치에 상기 수로를 따라 상기 수냉플레이트(110)의 상하 양면에 구비되는 열전소자(120), 상기 열전소자(120)로 이루어지는 층의 바깥쪽 양측에 지지되어 고정되며, 상기 수냉플레이트(110)의 폭 방향으로 공기를 유통시키고, 상하에 지지플레이트(130)가 부착되며 내부에 방열핀(140)이 결합된 방열핀 블록(135), 상기 방열핀 블록(135)의 길이 방향 전후에 구비되며, 상기 수냉플레이트(110) 상하에 구비된 한 쌍의 상기 방열핀 블록(135)을 서로 결합하는 체결부(150)로 이루어지는 단위 열교환기(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 복수 개의 상기 단위 열교환기(100)가 높이 방향으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부(150)는 상기 지지플레이트(130)가 상기 방열핀 블록(135)의 길이 방향 전후로 연장되어 형성되며, 볼트에 의하여 체결되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 체결부(150)는 상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향 둘레 및 높이 방향을 따라 둘러져서 구비되는 체결 밴드(210)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 체결부(150)는 상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향 및 높이 방향을 따라 둘러져서 구비되는 스프링 밴드(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 한 다. 이 때, 상기 스프링 밴드(220)는 상기 단위 열교환기(100)에 대하여 길이 방향으로 밀착되는 부분이 상기 단위 열교환기(100) 쪽을 향해 볼록한 형상으로 형성되어, 복원력에 의해 상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.

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

도 3은 본 발명에 의한 열전소자 열교환기의 측면도 및 정면도이다. 도 3(A)의 측면도에 보이는 바와 같이, 본 발명의 열전소자 열교환기(1000)는 수냉플레이트(110), 열전소자(120), 지지플레이트(130), 방열핀(140)으로 이루어지는 단위 열교환기(100)에 의해 구성된다. 수냉플레이트(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 그 내부에 냉각수가 유통하는 수로(111)가 형성되어 있다. 상기 수로(111)는 상기 수냉플레이트(110)의 길이 방향과 나란한 방향으로 연장되어, 상기 수냉플레이트(110) 일측의 동일면에 냉각수가 유입되는 유입구(112)와 냉각수가 배출되는 배출구(113)를 갖도록 W자 형태로 되어 있다. 물론, 상기 수냉플레이트(110)의 내부유로는 W자 뿐 아니라 U자 등의 다양한 형태일 수 있다. 이와 같이 유입구(112)와 배출구(113)가 동일면에 형성되어 있음으로써, 열교환기 양쪽으로 파이프나 호스 등을 연결해야만 했던 종래의 열교환기와 비교하여 한쪽에만 이러한 연결 장치들이 연결되면 되기 때문에 열교환기 자체의 크기를 컴팩트화할 수 있게 된다.

상기 수냉플레이트(111)의 상하 양측 바깥쪽으로 열전소자(120)와 지지플레이트(130)가 위치하며 이 외측에 방열핀(140)이 부착되는데, 상기 방열핀(140)은 상기 수냉플레이트(110)의 폭 방향과 직교하는 방향으로 공기가 통과하도록 배치된다. 또한, 유입 공기의 하류측에 냉각수가 유입되는 상기 유입구(112)가 배치되도록 한다. 이와 같이 함으로써 공기의 유동 방향에 대해 냉각수의 유동 방향은 대향류가 되게 형성되도록 하여 성능이 향상된다. 도 3(B)의 정면도에 의하면 우측의 유통구가 유입구(112), 좌측의 유통구가 배출구(113)인 것으로 도시되어 있으나, 이것은 공기의 흐름 방향이 도 3(B)를 기준으로 하였을 때 좌측에서 우측으로 흐르기 때문에 이와 같이 유입구(112)와 배출구(113)가 결정된 것이며, 공기의 방향에 따라 상기 유입구(112)와 배출구(113)의 위치는 바뀔 수 있다.

열전소자(120)는 상기 수냉플레이트(110)를 통해 유통하는 냉각수와 상기 방열핀(140)을 통해 유통하는 공기 사이에서 열교환 효율을 높일 수 있도록 구비된다. 따라서 상기 열전소자(120)는 상기 수냉플레이트(110)와 방열핀(140) 사이에 구비되며, 또한 동일한 이유에 의해 열전소자(120)는 수냉플레이트(110)의 수로(111) 위치에 나란하게 배치되도록 위치된다. 열전소자(120)는 수로(111)와 같이 라인 형태를 이루면서 수냉플레이트(110)의 상하 양측면에 부착된다.

본 발명에서, 방열핀(140)은 물결 모양으로 접히는 구조를 가지도록 제작되며, 상하 및/또는 전후에 얇은 재질의 지지플레이트(130)를 부착하여 하나의 방열핀 블록(135)을 형성하도록 한다. 이와 같이 방열핀 블록(135)을 열전소자(120) 층 위에 부착하되, 도 3에 도시된 바와 같이 수냉플레이트(110) 상하 양면에 부착된 방열핀(140) 방열핀 블록(135)들끼리 체결부(150)에 의해 결합되도록 한다. 상기 체결부(150)는 수냉플레이트(110)의 유입구(112) 및 배출구(113)가 위치하는 면 및 그 반대쪽 면, 즉 길이 방향 전후에 구비됨으로써 공기 흐름의 저항을 최소화한다.

종래에는 상기 열전소자(120)에 의해 만들어진 층 위에 지지플레이트와 같은 베이스부를 부착하고 그 바깥쪽에 방열핀(140)을 부착하였다. 수냉플레이트(110)와 열전소자(120)는 서로 견고하고 긴밀하게 접촉되어야만 열전달이 충분히 이루어지게 된다. 따라서 종래에 사용되던 지지플레이트와 같은 베이스부는 수냉플레이트(110)와 열전소자(120)가 그 무게에 의해 눌림으로써 더욱 긴밀하게 접촉될 수 있으며 또한 체결에 의한 응력을 견딜 수 있도록 두꺼운 재질로 만들어졌으며, 더불어 베이스부와 수냉플레이트(110)가 부착 또는 볼트 체결 등과 같은 방법으로 결합되었다.

그런데, 이와 같이 베이스부가 두꺼운 재질로 이루어짐에 따라 공기의 흐름을 방해하는 요인이 되어 열저항이 크게 발생하였으며, 또한 전체 열교환기의 부피 및 중량이 지나치게 커지는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 베이스부와 수냉플레이트(110)의 체결을 위해 방열핀(140) 일부가 제거되거나, 혹은 체결부에 의해 방열핀(140) 일부가 가로막혀 공기 흐름이 방해되어, 결과적으로 제거되거나 가로막힌 방열핀(140) 부분만큼 열교환성능의 손실이 발생하였던 문제점이 있었다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 제거하기 위하여 물결 모양으로 접히는 구조를 가지는 코루게이트형 방열핀(140)을 사용하여 견고한 구조를 가지고 굽힘 하중에 대해서도 충분한 강도를 가지도록 하고, 체결부(150)가 수냉플레이트(110)의 유 입구(112) 및 배출구(113)가 구비된 면 및 그 반대쪽 면, 즉 길이 방향 전후에 구비되도록 함으로써, 종래에 지지플레이트가 두껍게 제작되었던 것과는 달리 얇은 판으로 제작할 수 있게 하였다. 이와 같이 함으로써 종래에 지지플레이트를 두껍게 제작하였기 때문에 발생하였던 문제점들, 즉 열교환기 전체의 부피와 중량이 증가하게 되었던 문제점 및 공기 흐름을 방해하여 열저항이 크게 발생하였던 문제점을 원천적으로 제거하게 된다.

또한 본 발명은 상술한 바와 같이 냉각수의 유동 방향과 공기의 유동 방향이 대향류를 이루도록 하고 있다. 열교환기로 유입된 저온의 냉각수는 열전소자 고온측의 열을 빼앗아 고온이 되어 배출되고, 열교환기로 유입된 고온의 공기는 열전소자의 저온측으로 열을 전달하여 저온이 되어 배출된다. 도 5는 이와 같은 냉각수의 유동 방향 및 공기의 유동 방향을 도시한 것으로, 도시된 바에 의하면 공기가 고온인 측과 냉각수가 고온인 측, 또한 공기가 저온인 측과 냉각수가 저온인 측이 대체로 같은 방향에 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 고온의 공기-고온의 냉각수 / 저온의 공기-저온의 냉각수가 대체로 같은 위치에 있도록 함으로써 각 열전소자(120) 상하 양쪽면의 온도차가 매우 커지지 않도록 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 열전소자는 양쪽면의 온도차가 커질수록 효율이 낮아지며, 온도차가 줄어들수록 높은 성능을 발휘한다. 따라서 본 발명의 열전소자 열교환기(1000)를 사용하게 되면, 열교환이 일어나는 각 영역에서 냉각수와 공기 사이, 즉 열전소자(120) 양쪽면의 온도차를 최대한 줄일 수 있도록 유통 경로가 설계되어 있기 때문에 열전소자(120) 의 성능이 최대로 발휘될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 열전소자 열교환기(1000)는 단일 개의 수냉플레이트(110), 상하 한 쌍의 열전소자(120) 층, 상하 한 쌍의 지지플레이트(130) 및 상하 한 쌍의 방열핀(140)으로 구성되는 단위 열교환기(100)만으로도 독립적인 열교환기로서 작동될 수 있다. 그러나 본 발명은 그 뿐만 아니라, 상기 단위 열교환기(100)를 세로로 적층함으로써 보다 고용량의 열교환기를 매우 용이하고 간단하게 구현할 수 있다. 물론, 상기 단위 열교환기(100)를 직렬로 배열함으로써 열교환용량을 증가시킬 수도 있겠으나, 직렬로 배열할 경우 냉각수의 온도차가 커지게 되어 오히려 열교환성능이 저감될 가능성이 높기 때문에, 상기 단위 열교환기(100) 복수 개를 연결할 경우 세로(병렬)로 적층하는 것이 바람직하다. 이와 같이 세로로 복수 개의 단위 열교환기(100)들을 적층한 후에는, 냉각수가 유통될 수 있도록 유입구(112) 및 배출구(113)를 적절하게 파이프로 연결하여, 간단하게 고용량의 열전소자 열교환기(1000)가 제작된다.

종래에는 열전소자 층 위에 두꺼운 지지플레이트를 부착하고 그 위에 방열핀이 구비되는 형태로 되어 있었기 때문에, 이와 같이 단위 열교환기(100)들을 적층하기가 어려운 문제점이 있었다. 즉 세로로 적층할 시 방열핀(140)끼리 서로 접촉하게 되면 견고하게 적층되지 않을 뿐만 아니라, 방열핀(140)은 매우 얇은 소재로 되어 있기 때문에 방열핀(140) 자체가 손상되거나 파괴되는 등 문제가 발생할 수 있었던 것이다. 따라서 종래에는 방열핀(140)끼리 접촉하지 않도록 그 사이에 구분 플레이트와 같은 구성을 추가적으로 구비하도록 하였다.

그러나 본 발명에서는 방열핀(140)의 상하에 얇은 지지플레이트(130)가 구비되어 방열핀 블록(135) 형태를 이루고 있기 때문에 상술한 구분플레이트와 같은 구성이 전혀 필요하지 않으며, 단지 세로로 적층하여 결합하기만 하면 된다.

이와 같이 복수 개의 단위 열교환기(100)를 적층한 후에는 냉각수가 연결되어 유통될 수 있도록 유통 경로를 구성해 주기만 하면 고용량의 열전소자 열교환기(1000)를 형성할 수 있게 된다. 도 6은 복수 개의 단위 열교환기의 적층 및 결합 방법을 도시한 것이다.

도 6(A)는 열전소자(120)와 방열핀(140)의 접촉성을 증대시키기 위해서 다수 개의 체결 밴드(210)를 구비한 모습이다. 도시된 바와 같이, 체결 밴드(210)는 적층된 단위 열교환기(100)들에 대하여 폭 방향 및 높이 방향을 따라 둘러져서 구비되는데, 이 때 폭이 좁은 것을 사용하여 공기의 흐름에 미치는 영향을 최소화한다. 이와 같이 체결 밴드(210)가 구비됨으로써, 본 발명의 열전소자 열교환기(1000)의 길이 방향 전체적으로 일정한 체결력이 작용하여 열전소자(120)와 방열핀(14)의 접촉성이 더욱 강화된다.

도 6(B)는 스프링 밴드(220)를 사용하여 결합한 모습을 도시한 것이다. 스프링 밴드(220)는 도시된 바와 같이 상하가 안쪽, 즉 열교환기 쪽을 향하여 볼록한 형태로 되어 있으며, 따라서 적층된 단위 열교환기(100)들에 대하여 길이 방향 및 높이 방향을 따라 상기 스프링 밴드(220)가 둘러져 구비되면, 단위 열교환기(100) 들의 길이 방향에서의 중간 부분이 상기 스프링 밴드(220)의 복원력에 의해 더욱 강하게 눌리게 된다. 하나의 단위 열교환기(100)에서 방열핀 블록(135)들끼리를 서로 결합시키는 체결부(150)는 길이 방향 전후에 구비되어 있기 때문에, 상기 방열핀 블록(135)은 길이 방향 중간 부분에서 굽힘 하중을 받게 되며 따라서 이 부분에서 열전소자(120)와 방열핀 블록(135)의 접촉성이 떨어질 가능성이 있다. 그러나 이와 같이 스프링 밴드(220)를 사용하게 되면 길이 방향 중간 부분이 강하게 눌리게 됨으로써 체결부(150)에 의한 굽힘 하중과 서로 상쇄되어 전체적으로 고른 결합력이 가해지게 되고, 따라서 열전소자(120)와 방열핀(140)의 접촉성을 극대화하여 결과적으로 열교환성능을 크게 높일 수 있게 해 준다.

물론, 도 6(A)에 도시된 체결 밴드(210)와 도 6(B)에 도시된 스프링 밴드(220)는 각각 단독으로 사용하여도 무방하며, 또한 두 가지를 한꺼번에 사용하여도 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.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 냉각수와 공기의 대향류 형성에 의해 열 전소자 양단의 온도차를 줄이게 됨으로써 열전소자의 작동효율을 향상시키는 효과가 있다. 따라서 이와 같은 효과들에 의하여 결과적으로 열교환기의 열교환성능이 크게 증가하게 되는 효과가 있다. 특히, 종래에 열전소자가 채용되어 사용되었던 공냉/공냉식 열교환기와 비교하였을 때, 본 발명은 수냉/공냉식 열교환기이기 때문에 훨씬 높은 냉난방 성능 및 효율 향상 효과를 얻을 수 있게 된다.

더불어, 수냉플레이트의 입출구를 일측면에 형성하도록 함으로써 열교환기 자체를 컴팩트화하는 효과가 있으며, 이에 따라 엔진룸 내부의 공간 활용도를 크게 증대시킬 수 있게 된다는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 단위의 열교환기를 적층한 구조로 되어 있음으로써 설계자가 원하는 용량에 따라 간단히 적층할 단위 열교환기의 개수만 결정하면 되기 때문에 용량의 조절이 훨씬 간단하게 되어 설계의 편의성 및 제작의 용이성이 크게 증가하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 방열핀을 물결 모양으로 접히는 구조로 된 것을 선택하고 얇은 지지플레이트를 방열핀 상하에 부착하여 방열핀 블록 형태를 구성하고 이를 열전소자 층 위에 부착함으로써, 종래에 접촉성을 높이기 위하여 두꺼운 지지플레이트를 사용하였기 때문에 공기 흐름을 방해하여 높은 열저항이 발생하고 열교환기 전체적인 부피와 중량이 증가하게 되었던 문제점을 원천적으로 해결하는 효과가 있다. 특히, 본 발명에서는 하나의 단위 열교환기에서 방열핀 블록들끼리의 결합되는 체결부를 열교환기 길이 방향 전후에 위치시킴으로써 공기 흐름에 대한 방해를 최소화하는 효과가 있다.

더불어, 본 발명은 복수 개의 단위 열교환기를 적층할 때 체결 밴드 또는 스 프링 밴드를 더 구비함으로써, 단위 열교환기들끼리의 체결력을 높이고 열전소자와 방열핀의 접촉성을 더욱 증대하는 효과가 있으며, 또한 이에 따라 견고한 열교환기를 구성할 수 있을 뿐만 아니라 열전소자와 방열핀의 접촉성 증대로 인하여 열교환성능의 증가를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 내부에 냉각수가 유통되며 길이 방향으로 연장되되 유입 공기의 하류측에 냉각수가 유입되는 유입구(112)가 길이 방향으로 형성되고 유입 공기의 상류측의 상기 유입구(112)가 형성된 면에 냉각수가 배출되는 배출구(113)가 길이 방향으로 형성된 수로(111)가 그 내부에 형성되는 수냉플레이트(110),

   상기 수로(111)와 나란한 위치에 상기 수로를 따라 상기 수냉플레이트(110)의 상하 양면에 구비되는 열전소자(120),

   상기 열전소자(120)로 이루어지는 층의 바깥쪽 양측에 지지되어 고정되며, 상기 수냉플레이트(110)의 폭 방향으로 공기를 유통시키고, 상하에 지지플레이트(130)가 부착되며 내부에 방열핀(140)이 결합된 방열핀 블록(135),

   상기 방열핀 블록(135)의 길이 방향 전후에 구비되며, 상기 수냉플레이트(110) 상하에 구비된 한 쌍의 상기 방열핀 블록(135)을 서로 결합하는 체결부(150)

   로 이루어지는 단위 열교환기(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   복수 개의 상기 단위 열교환기(100)가 높이 방향으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 체결부(150)는

   상기 지지플레이트(130)가 상기 방열핀 블록(135)의 길이 방향 전후로 연장되어 형성되며, 볼트에 의하여 체결되는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 체결부(150)는

   상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향 둘레 및 높이 방향을 따라 둘러져서 구비되는 체결 밴드(210)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 체결부(150)는

   상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향 및 높이 방향을 따라 둘러져서 구비되는 스프링 밴드(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스프링 밴드(220)는

   상기 단위 열교환기(100)에 대하여 길이 방향으로 밀착되는 부분이 상기 단위 열교환기(100) 쪽을 향해 볼록한 형상으로 형성되어, 복원력에 의해 상기 단위 열교환기(100)의 길이 방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 열전소자 열교환기.

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