CN117561812A - 热电装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施方式的热电装置包括：流体流动部件，该流体流动部件包括一个表面以及在第一方向上与该一个表面间隔开的另一表面；第一热电元件，该第一热电元件布置在流体流动部件的一个表面上；以及第二热电元件，该第二热电元件布置在流体流动部件的另一表面上。在流体流动部件的一个表面上布置在第一方向上与第一热电元件交叠的第一槽以及在第一方向上不与第一热电元件交叠的第一孔，其中，第一槽的深度小于其一个表面与另一表面之间的距离，并且第一孔从其一个表面穿透至另一表面。

Description

热电装置

技术领域

本发明涉及热电装置，更具体地，涉及使用热电元件的低温部分与高温部分之间的温度差的热电装置。

背景技术

热电现象是由材料内部的电子和空穴的运动引起的现象，并且是指在热与电之间的直接能量转换。

热电元件是用于使用热电现象的元件的通用术语，并且具有以下结构,在该结构中P型热电材料和N型热电材料在金属电极之间接合以形成PN结对。

可以将热电元件分类成：使用电阻的温度变化的元件、使用塞贝克(Seebeck)效应的元件以及使用珀耳帖(Peltier)效应的元件等，塞贝克效应是由于温度差而产生电动势的现象，珀耳帖效应是由于电流而发生吸热或发热的现象。

热电元件被广泛应用于家用电器、电子部件、通信部件等。例如，热电元件可以应用于冷却装置、加热装置、发电装置等。因此，对热电元件的热电性能的要求逐渐增加。

近来，需要使用从车辆、船舶等的发动机和热电元件产生的高温废热来产生电力。在这种情况下，第一流体流动穿过的流体流动部件可以设置在热电元件的低温部分侧，散热器可以设置在热电元件的高温部分侧，并且具有比第一流体更高的温度的第二流体可以穿过散热器。因此，可以通过热电元件的低温部分与高温部分之间的温度差来产生电力。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种使用热电元件的低温部分与高温部分之间的温度差的热电装置。

技术解决方案

根据本发明的实施方式的一种热电装置包括：流体流动部件，该流体流动部件包括一个表面以及在第一方向上与该一个表面间隔开的另一表面，第一热电元件，该第一热电元件设置在流体流动部件的一个表面上，以及第二热电元件，该第二热电元件设置在流体流动部件的另一表面上，其中，在流体流动部件的一个表面中设置在第一方向上与第一热电元件交叠的第一槽以及在第一方向上不与第一热电元件交叠的第一孔，第一槽的深度小于一个表面与另一表面之间的距离，并且第一孔从一个表面至另一表面穿过流体流动部件。

第一热电元件和流体流动部件可以通过设置在第一热电元件和第一槽中的第一联接构件固定。

流体流动部件的流体入口可以设置在一个表面与另一表面之间的一个侧表面中，流体流动部件的流体出口可以设置在一个表面与另一表面之间的面向该一个侧表面的另一侧表面中，流体流动部件可以包括在第二方向上从一个侧表面延伸至另一侧表面的多个流动路径，被配置成分隔多个流动路径的流动路径分隔壁可以设置在多个流动路径之间，并且第一槽可以设置在流动路径分隔壁中。

流动路径分隔壁可以从与一个侧表面间隔预定的距离的点朝向另一侧表面延伸。

热电装置还可以包括第一连接构件和第二连接构件，第一连接构件设置在流体流动部件的一个侧表面侧处并且被配置成将流体传递至流体入口，第二连接构件设置在流体流动部件的另一侧表面侧处并且从流体出口排出的流体穿过第二连接构件。

一个侧表面可以被设置成容纳在第一连接构件中，并且另一侧表面可以被设置成容纳在第二连接构件中。

第一连接构件可以包括被设置成面向流体流动部件的另一侧表面的第一连接孔以及设置在该第一连接孔的边缘处的第一连接表面，并且第二连接构件可以包括被设置成面向流体流动部件的一个侧表面的第二连接孔以及设置在该第二连接孔的边缘处的第二连接表面，流体流动部件的一个侧表面插入第一连接孔，并且流体流动部件的另一侧表面插入第二连接孔。

第一连接构件和第二连接构件均可以焊接至流体流动部件。

可以沿着第一连接表面与流体流动部件之间的边界设置第一焊接部分，并且可以沿着第二连接表面与流体流动部件之间的边界设置第二焊接部分。

流体流动部件的一个侧表面与流动路径分隔壁之间的最短距离可以大于流体流动部件的一个侧表面与第一焊接部分之间的最长距离。

可以在流体流动部件的一个侧表面与一个表面之间以及流体流动部件的一个侧表面与另一表面之间设置倾斜表面。

可以在流体流动部件的另一表面上设置在第一方向上与第二热电元件交叠的第二槽，并且第二槽的深度可以小于一个表面与另一表面之间的距离。

第一槽和第二槽中的每一个的深度可以小于一个表面与另一表面之间的距离的1/2。

热电装置还可以包括设置在流体流动部件的表面上的屏蔽构件，屏蔽构件和流体流动部件可以通过设置在第一孔和屏蔽构件上的第二联接构件固定。

在流体流动部件的一个表面中还可以设置在第一方向上不与第一热电元件交叠的第二孔，第二孔可以从一个表面至另一表面穿过流体流动部件，并且第二孔的尺寸可以大于第一孔的尺寸。

连接至第一热电元件和第二热电元件中的至少一个的导线可以穿过第二孔。

热电装置还可以包括设置在第一热电元件上的第一散热器以及设置在第二热电元件上的第二散热器。

有益效果

根据本发明的实施方式，能够获得热电装置，该热电装置可以具有简单的结构、可以容易地组装、并且可以在预定的空间中容纳最大数目的热电元件。

根据本发明的实施方式，能够通过增加高温部分与低温部分之间的温度差来获得具有高热电性能的热电装置。

根据本发明的实施方式的热电装置可以应用于使用高温部分与低温部分之间的温度差来发电的发电装置。

根据本发明的实施方式的热电装置可以应用于用于冷却或加热诸如流体的特定物体的珀耳帖装置。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的热电装置的立体图。

图2是根据本发明的一个实施方式的热电装置的分解立体图。

图3是根据本发明的一个实施方案的热电元件的截面图。

图4是根据本发明的一个实施方式的热电元件的立体图。

图5是根据本发明的一个实施方式的热电装置中所包括的流体流动部件的一个表面的立体图。

图6是根据本发明的一个实施方式的设置在热电装置中所包括的流体流动部件的一个表面上的多个热电模块的前视图。

图7是根据本发明的一个实施方式的设置在热电装置中所包括的流体流动部件的一个表面上的多个热电模块和多个支承构件的前视图。

图8是根据本发明的一个实施方式的热电装置中所包括的热电模块的立体图。

图9是根据本发明的一个实施方式的热电装置中所包括的热电模块的第一基板的立体图。

图10是沿图5中所示的线A-A’的流体流动部件的截面图。

图11(a)是沿图5中所示的线B-B’的流体流动部件的截面图。

图11(b)是沿图5中所示的线C-C’的流体流动部件的截面图。

图12和图13是图5中所示的流体流动部件和连接构件的截面图。

具体实施方式

下文中，将参照附图对根据本发明的示例性实施方式进行详细描述。

然而，本公开内容的技术精神不限于所描述的实施方式中的一些实施方式，而是可以以各种不同的形式来实现，并且在不背离本公开内容的技术精神的范围的情况下，可以通过选择性地耦合或替换来使用实施方式中的部件中的一个或更多个部件。

另外，除非明确具体地定义和描述，否则在本发明的实施方式中使用的术语(包括技术术语和科学术语)可以解释为本发明所属领域的技术人员通常理解的含义，并且可以考虑相关技术的上下文含义来解释通用术语、比如字典中定义的术语的含义。

另外，本发明的实施方式中使用的术语用于描述实施方式，并且不旨在限制本发明。

在本说明书中，除非在短语中另有说明，否则单数形式也可以包括复数形式，并且当描述为“A、B和C中的至少一者(或者一者或者更多者)”时，可以包括A、B和C的所有可能的组合中的一者或更多者。

另外，诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)之类的术语可以用于描述本公开内容的实施方式的部件。

这些术语仅用于区分一个部件与另一部件的目的，并且相应部件的性质、次序、顺序等不受这些术语的限制。

另外，当第一部件被描述为“连接”、“联接”或“接合”至第二部件时，其可以包括第一部件直接连接、联接或接合至第二部件的情况，而且还包括第一部件通过存在于第一部件与第二部件之间的其他部件来“连接”、“联接”或“接合”至第二部件的情况。

另外，当某一部件被描述为形成或设置在另一部件“上(上方)”或“下(下方)”时，术语“上(上方)”或“下(下方)”不仅可以包括两个部件彼此直接接触的情况，而且还可以包括在这两个部件之间形成或设置有一个或更多个其他部件的情况。另外，当描述为“上(上方)或下(下方)”时，其不仅可以包括基于一个部件的向上方向的含义，还可以包括向下方向的含义。

图1是根据本发明的一个实施方式的热电装置的立体图，图2是根据本发明的一个实施方式的热电装置的分解立体图。

参照图1和图2，热电装置(1000)包括流体流动部件(1100)和设置在流体流动部件(1100)的表面上的热电模块(1200)。

根据本发明实施方式的热电装置(1000)可以使用在流体流动部件(1100)内部流动的第一流体与在流体流动部件(1100)外部流动的第二流体之间的温度差来发电。多个热电装置(1000)可以平行设置，彼此间隔预定的距离，以形成发电系统。

流入流体流动部件(1100)的第一流体可以是水，但不限于此，并且可以是具有冷却性能的各种类型的流体。流入流体流动部件(1100)的第一流体的温度可以低于100℃，优选地，低于50℃，并且更优选地，低于40℃，但不限于此，并且可以是具有比第二流体更低的温度的流体。穿过流体流动部件(1100)之后被排出的第一流体的温度可以高于流入流体流动部件(1100)中的第一流体的温度。

根据本发明的实施方式，多个热电模块(1200)可以设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和面向第一表面(1110)的第二表面(1120)上。第一流体可以从第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的一个侧表面流向第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的面向所述一个侧表面的另一侧表面。为此，可以在该一个侧表面中设置流体入口，并且可以在另一侧表面中设置流体出口。第二流体可以从作为第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的上表面的第三表面(1130)流向作为第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的下表面的第四表面(1140)。为了便于描述，在本说明书中，从第一表面(1110)到第二表面(1120)的方向可以被称为第一方向，第一流体流动的方向可以被称为第二方向，并且第二流体流动的方向可以被称为第三方向，但是本发明不限于此。

为了便于第一流体的引入和排出并支承流体流动部件(1100)，可以分别在流体流动部件(1100)的流体入口侧和流体出口侧处安装第一连接构件(1800-1)和第二连接构件(1800-2)。在本说明书中，第一连接构件(1800-1)和第二连接构件(1800-2)可以分别与第一扩管构件(1800-1)和第二扩管构件(1800-2)互换使用。替选地，在本说明书中，第一连接构件(1800-1)和第二连接构件(1800-2)可以分别与第一扩管块(1800-1)和第二扩管块(1800-2)互换使用。

同时，第二流体流动穿过热电模块(1200)的外部，例如，设置在流体流动部件(1100)外部的散热器。第二流体可以是从车辆、船舶等的发动机产生的废热，但不限于此。例如，第二流体的温度可以是100℃或更高，优选地，200℃或更高，更优选地，220℃至250℃，但不限于此，并且可以是具有比第一流体更高的温度的流体。

在本说明书中，将描述以下示例，在该示例中流动通过流体流动部件(1100)内部的第一流体的温度低于穿过设置在流体流动部件(1100)外部的热电模块(1200)的散热器的第二流体的温度。因此，在本说明书中，流体流动部件(1100)可以被称为管道或冷却部件。然而，本发明的实施方式不限于此，并且流动通过流体流动部件(1100)内部的第一流体的温度可以高于穿过设置在流体流动部件(1100)外部的热电模块(1200)的散热器的第二流体的温度。

根据本发明的实施方式，热电模块(1200)包括热电元件和设置在该热电元件上的散热器。根据本发明的实施方式的热电元件可以具有图3和图4中所示的热电元件(100)的结构。

参照图3和图4，热电元件(100)包括第一基板(110)、第一电极(120)、P型热电腿(130)、N型热电腿(140)、第二电极(150)以及第二基板(160)。

第一电极(120)设置在第一基板(110)与P型热电腿(130)和N型热电腿(140)的下底表面之间，并且第二电极(150)设置在第二基板(160)与P型热电腿(130)和N型热电腿(140)的上底表面之间。因此，多个P型热电腿(130)和多个N型热电腿(140)通过第一电极(120)和第二电极(150)电连接。设置在第一电极(120)与第二电极(150)之间并且电连接的一对P型热电腿(130)和N型热电腿(140)可以形成单元电池。

例如，当电压通过导线(181、182)施加至第一电极(120)和第二电极(150)时，由于珀耳帖效应，其中电流从P型热电腿(130)流动至N型热电腿(140)的基板可以吸收热以用作冷却部件，并且其中电流从N型热电腿(140)流动至P型热电腿(130)的基板可以被加热以用作加热部件。替选地，当在第一电极(120)与第二电极(150)之间施加温度差时，P型热电腿(130)和N型热电腿(140)中的电荷可以由于塞贝克效应而移动以产生电。

这里，P型热电腿(130)和N型热电腿(140)可以是包含铋(Bi)和碲(Te)作为主要原材料的基于碲化铋(Bi-Te)的热电腿。P型热电腿(130)可以是包含锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种的基于碲化铋(Bi-Te)的热电腿。例如，P型热电腿(130)可以包含99wt％至99.999wt％(基于总重量的100wt％)的作为主要原材料的Bi-Sb-Te，并且包含0.001wt％至1wt％的镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种。N型热电腿(140)可以是包含锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种的基于碲化铋(Bi-Te)的热电腿。例如，N型热电腿(140)可以包含99wt％至99.999wt％(基于总重量的100wt％)的作为主要原材料的Bi-Sb-Te，并且包含0.001wt％至1wt％的镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种。

P型热电腿(130)和N型热电腿(140)可以形成为散装型(bulk type)或堆叠型(stacked type)。一般而言，散装型P型热电腿(130)或散装型N型热电腿(140)可以通过以下处理来获得：通过对热电材料进行热处理来制造锭，粉碎并筛分锭以获取用于热电腿的粉末，然后烧结粉末，并切割烧结体。在这种情况下，P型热电腿(130)和N型热电腿(140)可以是多晶热电腿。如上所述，当P型热电腿(130)和N型热电腿(140)是多晶热电腿时，可以增加P型热电腿(130)和N型热电腿(140)的强度。堆叠型P型热电腿(130)或堆叠型N型热电腿(140)可以通过如下处理来获得：用包含热电材料的糊剂涂敷片状基底以形成单元构件，然后堆叠和切割单元构件。

在这种情况下，一对P型热电腿(130)和N型热电腿(140)可以具有相同的形状和体积，或者可以具有不同的形状和体积。例如，由于P型热电腿(130)和N型热电腿(140)的导电特性不同，因此N型热电腿(140)的高度或截面面积可以与P型热电腿(130)的高度或截面面积不同地形成。

在这种情况下，P型热电腿(130)或N型热电腿(140)可以具有圆柱形状、多边形柱形、椭圆形柱形等。

在本说明书中，热电腿可以被称为热电结构、半导体元件、半导体结构等。

根据本发明的一个实施方式的热电元件的性能可以表示为热电优值(ZT)。ZT可以如等式1中所表示的。

[等式1]

ZT＝α²·σ·T/k

这里，α表示塞贝克系数[V/K]，σ表示电导率[S/m]，并且α²σ表示功率因数[W/mK²])。另外，T表示温度，并且k表示热导率[W/mK]。k可以表示为a·cp·ρ，其中，a表示热扩散率[cm²/S]，cp表示比热[J/gK]，并且ρ表示密度[g/cm3]。

为了获得热电元件的热电性能指数，可以使用Z计来测量Z值(V/K)，并且可以使用测量到的Z值来计算ZT。

在此，设置在第一基板(110)与P型热电腿(130)和N型热电腿(140)之间的第一电极(120)，以及设置在第二基板(160)与P型热电腿(130)和N型热电腿(140)之间的第二电极(150)可以包含铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)和镍(Ni)中的至少一种并且具有0.01mm至0.3mm的厚度。当第一电极(120)或第二电极(150)的厚度小于0.01mm时，作为电极的功能可能劣化，从而降低导电性能，并且当厚度超过0.3mm时，由于电阻的增加，导电效率可能降低。

另外，彼此面对的第一基板(110)和第二基板(160)可以是金属基板，并且其厚度可以在0.1mm至1.5mm的范围内。当金属基板的厚度小于0.1mm或大于1.5mm时，热辐射特性或热导率可能过高，从而降低热电元件的可靠性。另外，当第一基板(110)和第二基板(160)是金属基板时，还可以在第一基板(110)与第一电极(120)之间以及在第二基板(160)与第二电极(150)之间形成绝缘层(170)。绝缘层(170)可以包含具有1W/mK至20W/mK的热导率的材料。在这种情况下，绝缘层(170)可以是由包含环氧树脂、硅树脂以及无机材料中的至少一种的树脂组合物或者包含硅和无机材料的硅复合物制成的层。在此，无机材料可以是氧化物、氮化物和碳化物中的至少一种，例如铝、硼和硅。

在这种情况下，第一基板(110)和第二基板(160)可以形成为具有不同的尺寸。换言之，第一基板(110)和第二基板(160)中的一个的体积、厚度或面积可以形成为大于其另一个的体积、厚度或面积。在此，厚度可以是从第一基板(110)到第二基板(160)的方向上的厚度，并且面积可以是在与从第一基板(110)到第二基板(160)的方向垂直的方向上的面积。因此，可以增强热电元件的热吸收或热辐射性能。优选地，第一基板(110)的体积、厚度或面积可以形成为大于第二基板(160)的体积、厚度或面积中的至少一个。在这种情况下，当第一基板(110)被设置在用于塞贝克效应的高温区域时、当第一基板(110)被用作为用于珀尔帖效应的加热区域时，或者当用于保护第一基板(110)不受热电元件的外部环境影响的密封构件(将在下文介绍)被放置在第一基板(110)上时，第一基板的体积、厚度和面积中的至少一者可能会变得大于第二基板(160)。在这种情况下，第一基板(110)的面积可以在第二基板(160)的面积的1.2倍至5倍的范围内。当第一基板(110)的面积形成为小于第二基板(160)的面积的1.2倍时，对提高热传递效率的影响不大，并且当第一基板(110)的面积超过5倍时，热传递效率反而会显著地降低，从而难以维持热电模块的基本形状。

另外，可以在第一基板(110)和第二基板(160)中的至少一者的表面上形成热辐射图案、例如不均匀图案。因此，可以增强热电元件的热辐射性能。当在与P型热电腿(130)或N型热电腿(140)接触的表面上形成不均匀图案时，可以增加热电腿与基板之间的接合特性。

尽管未示出，但是密封构件还可以设置在第一基板(110)与第二基板(160)之间。密封构件可以设置在第一基板(110)与第二基板(160)之间的第一电极(120)、P型热电腿(130)、N型热电腿(140)和第二电极(150)的侧表面上。因此，第一电极(120)、P型热电腿(130)、N型热电腿(140)和第二电极(150)可以屏蔽外部湿气、热、污染物等。

返回参照图1至图2，多个热电模块(1200)可以设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和第二表面(1120)上。

如上所述，每个热电元件包括设置为与流体流动部件(1100)接触的第一基板(110)、设置在第一基板(110)上的多个第一电极(120)、设置在多个第一电极(120)上的多个热电腿(130)和(140)、设置在多个热电腿(130)和(140)上的多个第二电极(150)以及设置在多个第二电极(150)上的第二基板(160)，并且散热器设置在第二基板(160)上。在这种情况下，设置在流体流动部件(1100)上的热电元件的第一基板可以是金属基板，并且该金属基板可以通过热界面材料(thermal interface material，TIM)(未示出)附接至流体流动部件(1100)的表面。由于金属基板具有优异的热传递性能，因此热电元件与流体流动部件(1100)之间的热传递是容易的。另外，当金属基板和流体流动部件(1100)通过TIM接合时，金属基板与流体流动部件(1100)之间的热传递可以不受阻碍。在此，金属基板可以是铜基板、铝基板和铜铝基板中的一者，但不限于此。

多个热电模块(1200)中的每一个可以包括连接器部件，用于将产生的电提取至外部或者施加电以用作为珀耳帖装置。根据本发明的实施方式，通过在连接器部件周围布置支承构件(1400)，可以均匀地保持热电模块(1200)与流体流动部件(1100)之间的接合强度，并保护连接至连接器部件的导线W。

另外，根据本发明的实施方式，还可以设置屏蔽构件(1500)以防止湿气或污染物流入多个热电模块(1200)中。屏蔽构件(1500)可以包括设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)上的第一屏蔽构件(1510)，以及设置在流体流动部件(1100)的第二表面(1120)上的第二屏蔽构件(1520)。第一屏蔽构件(1510)和第二屏蔽构件(1520)均可以设置在热电元件的第二基板上。在这种情况下，为了使第二流体穿过散热器，可以在第一屏蔽构件(1510)和第二屏蔽构件(1520)中分别形成通孔(1512)和通孔(1522)，并且通孔(1512)和通孔(1522)的边缘可以设置在热电元件的第二基板中，使得可以通过通孔(1512)和通孔(1522)露出散热器。因此，可以保护热电元件的内部免受外部污染物、湿气和第二流体的影响，并且允许第二流体直接穿过散热器，从而有效地执行第二流体与散热器之间的热交换。根据本发明的一个实施方式，屏蔽构件(1500)还可以包括设置在流体流动部件(1100)的第三表面(1130)上的第三屏蔽构件(1530)以及设置在流体流动部件(1100)的第四表面(1140)处的第四屏蔽构件(1540)。由于第二流体可以在从流体流动部件(1100)的第三表面(1130)到第四表面(1140)的方向上流动，因此隔热构件还可以设置在流体流动部件(1100)的第三表面(1130)与第三屏蔽件构件(1530)之间以及第四表面(1140)与第四屏蔽构件(1540)之间。因此，由于在流体流动部件(1100)内部流动的第一流体和在流体流动部件(1100)外部流动的第二流体是隔绝的，所以可以增强热电元件的热电性能。

同时，根据本发明的实施方式，引导构件(1700)还可以设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和第二表面(1120)上。引导构件(1700)可以用于将连接至热电模块(1200)的导线引导至外部。引导构件(1700)可以设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和第二表面(1120)中的每一个上的热电模块(1200)的侧表面上。

图5是根据本发明的一个实施方式的热电装置中包括的流体流动部件的一个表面的立体图，图6是根据本发明的一个实施方式的设置在热电装置中包括的流体流动部件的一个表面上的多个热电模块的前视图，图7是根据本发明的一个实施方式的设置在热电装置中包括的流体流动部件的一个表面上的多个热电模块和多个支承构件的正视图，图8是根据本发明的一个实施方式的热电装置中包括的热电模块的立体图，图9是根据本发明的一个实施方式的热电装置中包括的热电模块的第一基板的立体图，图10是沿图5中所示的线A-A’的流体流动部件的截面图，图11(a)是沿图5中所示的线B-B’的流体流动部件的截面图，图11(b)是沿图5中所示的线C-C’的流体流动部件的截面图，图12和图13是图5中所示的流体流动部件和连接构件的截面图。

参照图5至图9，热电模块(1200)设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1100)上。在下文中，为了描述方便，仅描述设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)上的热电模块(1200)，但是本发明不限于此，并且相同的结构可以应用于第二表面(1120)，该第二表面(1120)是面向第一表面(1110)的表面。关于流体流动部件(1100)和热电模块(1200)，将省略与参照图1至图4描述的内容相同的内容的重复描述。

根据本发明的实施方式，热电模块(1200)的第一基板(1212)设置在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)上。在这种情况下，第一基板(1212)可以设置成与流体流动部件(1100)的第一表面(1110)直接接触或者设置成通过TIM等与其间接接触。第一基板(1212)可以是参照图1至图4描述的第一基板(110)。因此，关于第一基板(1212)，将省略与参照图1至图4描述的第一基板(110)相同的内容的重复描述。

如图8和图9中所示，热电模块(1200)的第一基板(1212)可以包括第一区域(A1)和第二区域(A2)。在这种情况下，多个第一电极、多个热电腿、多个第二电极、第二基板和散热器(1220)可以设置在第一区域(A1)中，并且连接至第一电极的连接器部件(210)和连接器部件(220)可以设置在作为第一区域(A1)的一侧的第二区域(A2)中。此处，多个第一电极、多个热电腿、多个第二电极和第二基板可以是参照图1至图4所描述的多个第一电极(120)、多个热电腿(130)和(140)、多个第二电极(150)和第二基板(160)。在图8中，示出了第二基板和散热器(1220)被分成四个部分的示例，但本发明不限于此。针对一个第一基板可以设置一个第二基板和一个散热器(1220)，或者针对一个第一基板可以将第二基板和散热器(1220)分成两个或更多个。

根据本发明的实施方式，如图6和图7中所示，流体流动部件(1100)和热电模块(1200)可以通过联接构件(1300)联接。为此，如图5中所示，形成为在第一方向上(即，从第一表面(1110)到第二表面(1120)的方向)与热电模块(1200)的第一基板(1212)交叠的第一槽(S11)可以在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)上形成，并且如图9中所示，可以在热电模块(1200)的第一基板(1212)的第一区域(A1)中形成与第一槽(S11)相对应的通孔(S12)。另外，如图8中所示，在热电模块(1200)的第二基板(未示出)和散热器(1220)中也可以形成与第一槽(S11)和通孔(S12)相对应的通孔(S13)。因此，如图6和图7中所示，第一联接构件(1310)联接至第一槽(S11)、通孔(S12)和通孔(S13)，并且因此可以将流体流动部件(1100)和热电模块(1200)联接。

同时，根据本发明的实施方式，在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)中还可以形成第二槽(S21)，并且在热电模块(1200)的第一基板(1212)的第二区域(A2)中还可以形成与第二槽(S21)相对应的通孔(S22)。另外，支承构件(1400)可以设置在第一基板(1212)的第二区域(A2)中(参见图7)，并且支承构件(1400)、第一基板(1212)的通孔(S22)和流体流动部件(1100)的第二槽(S21)可以通过第二联接构件(1320)联接。

因此，由于热电模块(1200)的第一基板(1212)的第一区域(A1)和第二区域(A2)都可以联接至流体流动部件(1100)，因此热电模块(1200)的整个第一基板(1212)可以具有与流体流动部件(1100)的均匀接合强度，并且热量可以均匀地分布到整个第一基板(1212)。具体地，当热电模块(1200)的第一基板(1212)和流体流动部件(1100)使用支承构件(1400)联接时，由于支承构件(1400)的应用，可以增加第二联接构件(1320)的紧固扭矩。因此，由于即使在振动条件下第二联接构件(1320)变松的可能性也较低，所以热电模块(1200)可以更牢固地附接至流体流动部件(1100)。

同时，参照图5，流体流动部件(1100)可以具有设置在第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的一个侧表面(1150)中的流体流动部件(1100)的流体入口(1152)以及设置在第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的另一侧表面中的流体流动部件(1100)的流体出口。

参照图10，可以形成沿第二方向从流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)延伸至另一侧表面(1160)的多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)，并且用于分隔多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)的流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)可以设置在多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)之间。

当在流体流动部件(1100)中形成多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)时，流入流体流动部件(1100)中的第一流体可以均匀地分布在多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)中，从而获得热电模块(1200)中的均匀热电性能。

同时，参照图11(a)，可以在流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)中形成第一槽(S11)。因此，可以防止流入流体流动部件(1100)中的第一流体通过第一槽(S11)泄漏到外部的问题。

在这种情况下，第一槽(S11)的深度(t)可以小于流体流动部件(1100)的第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的距离(T)。因此，由于第一槽(S11)不会从流体流动部件(1100)的第一表面(1110)到第二表面(1120)穿过流体流动部件(1100)，因此可以防止涂覆在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)与热电模块(1200)的第一基板(1212)之间的TIM流入第二表面(1120)的问题，并且防止由于涂覆在第一表面(1110)的TIM而导致热电模块(1200)的接合性能在第二表面(1120)上劣化的问题。此处，TIM是具有热传递性能和接合性能的材料，并且可以被称为导热脂、导热膏、导热化合物等。TIM可以是例如分布在硅油中的氧化铝、单晶金刚石和金属颗粒中的至少一种的形式。

第一槽(S11)的深度(t)可以小于流体流动部件(1100)的第一表面(1110)与第二表面(1120)之间的距离(T)的1/2。因此，槽(S11A)也在与流体流动部件(1100)的第二表面(1120)上的第一槽(S11)对称的位置处形成，并且可以紧固热电模块。

同时，返回参照图5至图7和图10，根据本发明的实施方式，可以在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)中形成孔(S31、S41)，以不与热电模块(1200)交叠。孔(S31、S41)可以形成为从流体流动部件(1100)的第一表面(1110)到第二表面(1120)穿过流体流动部件(1100)。孔(S31、S41)可以是通过其来紧固引导构件(1700)或屏蔽构件(1500)的孔。例如，通过其来紧固引导构件(1700)的孔(S31)可以设置在流体流动部件(1100)的流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)上。如图11(b)中所示，通过其来紧固引导构件(1700)的孔(S31)可以形成为穿过流体流动部件(1100)的流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)。根据本发明的实施方式，TIM可以设置在流体流动部件(1100)与热电模块(1200)之间，以使流体流动部件(1100)与热电模块(1200)之间的热传递性能最大化。相反，引导构件(1700)或屏蔽构件(1500)可以在没有TIM的情况下设置在流体流动部件(1100)上，然后使用联接构件紧固。因此，通过其紧固引导构件(1700)或屏蔽构件(1500)的孔(S31、S41)可以形成为穿过流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和第二表面(1120)。

根据本发明的实施方式，还可以在流体流动部件(1100)的第一表面(1110)中形成孔(S51)，以不与热电模块(1200)交叠。孔(S51)可以形成为从流体流动部件(1100)的第一表面(1110)到第二表面(1120)穿过流体流动部件(1100)，并且可以是连接至热电模块(1200)的导线W穿过的孔。为此，孔(S51)可以具有比其他孔(S31、S41)更大的面积。因此，连接至第一表面(1110)的热电模块(1200)的导线W可以通过通孔(S51)电连接至第二表面(1120)的热电模块。

同时，参照图10、图12和图13，第一连接构件(1800-1)可以设置在流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)侧处，并且第二连接构件(1800-2)可以设置在流体流动部件(1100)的另一侧表面(1160)侧处。第一连接构件(1800-1)可以用于将流体供应部分(未示出)的流体传递至流体流动部件(1100)的流体入口(1152)，并且第二连接构件(1800-2)可以用于将流体流动部件(1100)的流体出口的流体传递至流体回收部分(未示出)。

为此，流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)可以设置成容纳在第一连接构件(1800-1)中，并且另一侧表面(1160)可以设置成容纳在第二连接构件(1800-2)中。

第一连接构件(1800-1)可以包括被设置成面向流体供应部分(未示出)的表面(1810)和被设置成面向表面(1810)的表面(1820)。表面(1820)可以包括被设置成面向流体流动部件(1100)的另一侧表面(1160)的第一连接孔(1822)，以及设置在该第一连接孔(1822)的边缘处的第一连接表面(1824)。同样，第二连接构件(1800-2)可以包括被设置成面向流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)的第二连接孔，以及设置在该第二连接孔的边缘处的第二连接表面。

根据本发明的实施方式，流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)可以插入至第一连接孔(1822)中，并且流体流动部件(1100)的另一侧表面(1160)可以插入至第二连接孔中。在此，第一连接构件(1800-1)和流体流动部件(1100)在第一连接孔(1822)中彼此交叠的长度(L1)可以是9mm或更长。如上所述，当流体流动部件(1100)的一个侧表面(1150)容纳在第一连接构件(1800-1)中时，第一连接构件(1800-1)和流体流动部件(1100)可以被稳定地固定。

在这种情况下，可以在流体流动部件(1100)第五表面(1150)与第一表面(1110)、第二表面(1120)、第三表面(1130)和第四表面(1140)之间设置倾斜表面(1170)。因此，流体流动部件(1100)的第五表面(1150)可以容易地插入至第一连接构件(1800-1)的第一连接孔(1822)中。

根据本发明的实施方式，流体流动部件(1100)的第五表面(1150)可以被设置成与第一连接构件(1800-1)的第一连接孔(1822)的侧表面(1826)间隔开。例如，流体流动部件(1100)的第五表面(1150)与第一连接构件(1800-1)的第一连接孔(1822)的侧表面(1826)之间的分隔距离(L2)可以在3mm至7mm的范围内，并且优选地在4mm至6mm的范围内。因此，从第一连接构件(1800-1)的第一连接孔(1822)的侧表面(1826)排出的流体可以在流入流体流动部件(1100)之前经过均匀混合之后被分布，并且可以在热电模块(1200)的所有区域中提供均匀的热电性能。

根据本发明的实施方式，在流体流动部件(1100)的第五表面(1150)侧容纳在第一连接构件(1800-1)的第一连接孔(1822)中之后，可以焊接流体流动部件(1100)与第一连接构件(1800-1)。因此，焊接部分(1900)可以沿着第一连接构件(1800-1)的第一连接表面(1824)与流体流动部件(1100)之间的边界设置。例如，焊接部分(1900)可以沿着第一连接表面(1824)与流体流动部件(1100)的第一表面(1110)、第二表面(1120)、第三表面(1130)和第四表面(1140)之间的边界形成。因此，可以防止流入流体流动部件(1100)的流体通过第一连接构件(1800-1)泄漏的问题。

同时，如上所述，用于分隔多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)的流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)可以在流体流动部件(1100)的内部形成。根据本发明的实施方式，流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)可以从与其上设置有流体入口(1152)的第五表面(1150)间隔预定的距离的点朝向第六表面(1160)延伸。因此，从第一连接构件(00)的第一连接孔(1822)的侧表面(1826)排出的流体可以在流入流体流动部件(1100)内部的多个流动路径(1100F1、1100F2、1100F3)之前经过均匀混合之后被分布，并且可以在热电模块(1200)的所有区域中提供均匀的热电性能。

在这种情况下，焊接部分(1900)和流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)可以被设置成在第一方向上彼此不交叠。例如，流体流动部件(1100)的第五表面(1150)与流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)之间的最短距离(P1)可以大于流体流动部件(1100)的第五表面(1150)与焊接部分(1900)之间的最长距离(P2)。当在流体流动部件(1100)内部形成流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)时，流体流动部件(1100)的第一表面(1110)和第二表面(1120)可以沿着流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)发生细微的弯曲。当根据本发明的实施方式，焊接部分(1900)形成为不与流动路径分隔壁(1100W1、1100W2)交叠时，能够提高焊接的均匀性和质量。

发电系统可以通过从船舶、车辆、发电厂、地热等产生的热源来发电，并且包括被布置成有效地会聚热源的多个发电装置。在这种情况下，在每个发电装置中，能够通过提高热电模块与流体流动部件之间的接合强度来提高热电元件的低温部分的冷却性能，从而提高发电装置的效率和可靠性，并且因此提高诸如船舶或车辆的运输工具的燃料效率。因此，在航运和运输行业中，能够降低运输成本，创造生态友好的工业环境，并且当应用于诸如钢铁厂的制造业时，能够降低材料成本等。

尽管上面已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种热电装置，包括：

流体流动部件，所述流体流动部件包括一个表面以及在第一方向上与所述一个表面间隔开的另一表面；

第一热电元件，所述第一热电元件设置在所述流体流动部件的所述一个表面上；以及

第二热电元件，所述第二热电元件设置在所述流体流动部件的所述另一表面上，

其中，在所述流体流动部件的一个表面中设置在所述第一方向上与所述第一热电元件交叠的第一槽以及在所述第一方向上不与所述第一热电元件交叠的第一孔，

所述第一槽的深度小于所述一个表面与所述另一表面之间的距离，并且

所述第一孔从所述一个表面至所述另一表面穿过所述流体流动部件。

2.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述第一热电元件和所述流体流动部件通过设置在所述第一热电元件和所述第一槽中的第一联接构件固定。

3.根据权利要求2所述的热电装置，其中，在所述一个表面与所述另一表面之间的一个侧表面中设置所述流体流动部件的流体入口，并且在所述一个表面与所述另一表面之间的面向所述一个侧表面的另一侧表面中设置所述流体流动部件的流体出口，

所述流体流动部件包括沿第二方向从所述一个侧表面延伸至所述另一侧表面的多个流动路径，

在所述多个流动路径之间设置被配置成分隔所述多个流动路径的流动路径分隔壁，并且

所述第一槽设置在所述流动路径分隔壁中。

4.根据权利要求3所述的热电装置，其中，所述流动路径分隔壁从与所述一个侧表面间隔预定距离的点朝向所述另一侧表面延伸。

5.根据权利要求4所述的热电装置，还包括第一连接构件以及第二连接构件，所述第一连接构件设置在所述流体流动部件的所述一个侧表面侧处并且被配置成将流体传递至所述流体入口，所述第二连接构件设置在所述流体流动部件的所述另一侧表面侧处并且从所述流体出口排出的所述流体穿过所述第二连接构件。

6.根据权利要求5所述的热电装置，其中，所述一个侧表面被设置成容纳在所述第一连接构件中，并且所述另一侧表面被设置成容纳在所述第二连接构件中。

7.根据权利要求6所述的热电装置，其中，所述第一连接构件包括被设置成面向所述流体流动部件的所述另一侧表面的第一连接孔以及设置在所述第一连接孔的边缘处的第一连接表面，并且所述第二连接构件包括被设置成面向所述流体流动部件的所述一个侧表面的第二连接孔以及设置在所述第二连接孔的边缘处的第二连接表面，并且

所述流体流动部件的所述一个侧表面插入所述第一连接孔，并且所述流体流动部件的所述另一侧表面插入所述第二连接孔。

8.根据权利要求7所述的热电装置，其中，所述第一连接构件和所述第二连接构件均焊接至所述流体流动部件。

9.根据权利要求8所述的热电装置，其中，沿着所述第一连接表面与所述流体流动部件之间的边界设置第一焊接部分，并且沿着所述第二连接表面与所述流体流动部件之间的边界设置第二焊接部分。

10.根据权利要求9所述的热电装置，其中，所述流体流动部件的所述一个侧表面与所述流动路径分隔壁之间的最短距离大于所述流体流动部件的所述一个侧表面与所述第一焊接部分之间的最长距离。