JP2021090345A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１０００は、第１流体が通過するダクト１１００、前記ダクト１１００の第１表面で互いに離隔されるように配置された第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール、前記ダクト１１００の第１表面で前記第１熱電モジュール１２００及び前記第２熱電モジュールの間に配置されたコネクター、及び前記ダクト１１００の第１表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材２１００を含み、前記シールド部材２１００は、第１面及び前記第１面より高い高さを有する第２面を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置に関し、より詳しくは、熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置に関する。

熱電現象は、材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって発生する現象であって、熱と電気の間の直接的なエネルギー変換を意味する。

熱電素子は、熱電現象を用いる素子を総称し、Ｐ型熱電材料とＮ型熱電材料を金属電極の間に接合させてＰＮ接合対を形成する構造を有する。

熱電素子は、電気抵抗の温度変化を用いる素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を用いる素子、電流による吸熱又は発熱が発生する現象であるペルティエ効果を用いる素子などに区分され得る。

熱電素子は、家電製品、電子部品、通信用部品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は、冷却用装置、温熱用装置、発電用装置などに適用され得る。これによって、熱電素子の熱電性能に対する要求はさらに高くなっている。

最近、自動車、船舶などのエンジンから発生した高温の廃熱及び熱電素子を用いて電気を発生させようとするニーズがある。このとき、熱電素子の低温部側に第１流体が通過するダクトが配置され、熱電素子の高温部側に放熱ピンが配置され、第２流体が放熱ピンを通過することができる。これによって、熱電素子の低温部と高温部間の温度差によって電気が生成され得、発電装置の構造によって発電性能が変わることがある。

本発明が達成しようとする技術的課題は、熱電素子の低温部と高温部の温度差を用いて発電させる発電装置を提供することである。

本発明の一実施例による発電装置は、第１流体が通過するダクト；前記ダクトの第１表面で互いに離隔されるように配置された第１熱電モジュール及び第２熱電モジュール；前記ダクトの第１表面で前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間に配置されたコネクター；及び前記ダクトの第１表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材を含み、前記シールド部材は、第１面及び前記第１面より高い高さを有する第２面を含む。

前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールは、それぞれ前記第１表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、前記第１面の上面は、前記放熱ピンの下面と同一であるか、前記放熱ピンの下面より低い高さで配置され得る。

前記第１熱電モジュールの熱電素子及び前記第２熱電モジュールの熱電素子のうち少なくとも一つから引き出される電線は、前記コネクターに連結され、前記第２面の下面は、前記電線及び前記コネクターより高い高さで配置され得る。

前記シールド部材は、前記第１面と前記第２面の間で前記第１面より高くて前記第２面より低い高さを有する第３面をさらに含むことができる。

前記第３面は、前記電線より高い高さで配置され、前記第２面は、前記コネクターより高い高さで配置され得る。

前記シールド部材は、前記第１面の上面と前記第３面の上面を連結する第１連結面及び前記第３面の上面及び前記第２面の上面を連結する第２連結面をさらに含み、前記第１連結面は、前記第１面の上面に対して０°より大きく９０°より小さい角度で傾くことができる。

前記シールド部材の第１面は、前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間で対称となるように形成され得る。

前記第３面の面積は、前記第２面の面積より広くてもよい。

前記シールド部材は、互いに離隔される複数の前記第２面を含むことができる。

互いに離隔される二つの第２面の間には、前記第３面が配置され、前記第２連結面は、前記第２面の上面と前記第３面の上面を連結するように対称に配置され得る。

前記第１表面と前記シールド部材の下面の間に配置された断熱部材をさらに含むことができる。

前記断熱部材は、前記第１表面上で前記電線及び前記コネクターの側面に配置され得る。

前記電線と前記シールド部材の下面の間及び前記コネクターと前記シールド部材の下面の間のうち少なくとも一部には、前記断熱部材が配置されなくてもよい。

前記第２面の上面の最高高さは、前記放熱ピンの下面から前記放熱ピンの下面と前記放熱ピンの上面間の高低差の０．２５倍の距離を有するように配置され得る。

前記第１熱電モジュールの放熱ピン、前記シールド部材の上面及び前記第２熱電モジュールの放熱ピンを順次に通過する第２流体の温度は、前記第１流体の温度と相異なっていてもよい。

前記第１流体の流動方向は、前記第２流体の流動方向と相異なっていてもよい。

前記第１流体の流動方向は、前記第２流体の流動方向と垂直であってもよい。

前記ダクトは、第１ダクト及び前記第１ダクトと隣接する第２ダクトを含み、前記シールド部材は、前記第１ダクトの第１表面に配置された前記第１熱電モジュールと前記第２ダクトの第１表面に配置された前記第１熱電モジュールの間に配置され得る。

本発明の他の実施例による発電装置は、第１流体が通過するダクト；前記ダクトの第１表面で互いに離隔されるように配置された第１熱電モジュール及び第２熱電モジュール；前記ダクトの第１表面で前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間に配置された第１コネクター；前記ダクトの第１表面で前記第１コネクター上に配置された第１シールド部材；前記ダクトの第１表面に対向する第２表面で互いに離隔されるように配置された第３熱電モジュール及び第４熱電モジュール；前記ダクトの第２表面で前記第３熱電モジュール及び前記第４熱電モジュールの間に配置された第２コネクター；及び前記ダクトの第２表面で前記第２コネクター上に配置された第２シールド部材を含み、前記第１シールド部材及び前記第２シールド部材は、それぞれ第１面及び前記第１面より高い高さを有する第２面を含む。

前記第１ないし第４熱電モジュールは、それぞれ前記ダクトの表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、前記ダクトの表面と前記第１面間の距離は、前記ダクトの表面と前記放熱ピン間の最短距離以下であってもよい。

本発明の実施例によると、発電性能に優れた発電装置を得ることができる。特に、本発明の実施例によると、用いられる部品数及び占める体積を減らして組み立てが簡単であるとともに発電性能に優れた発電装置を得ることができる。

また、本発明の実施例によると、熱電素子への熱伝逹効率が改善された発電装置を得ることができる。また、本発明の実施例によると、発電装置の個数を調節して発電容量を調節することができる。

また、本発明の実施例によると、第２流体と熱電モジュールの放熱ピンが接触する面積を最大化させ得、これによって、発電効率を極大化させ得る。

図１は、本発明の一実施例による発電装置の斜視図である。 図２は、図１の発電装置の一断面図である。 図３は、図１の発電装置の他の断面図である。 図４は、図１の発電装置の分解斜視図である。 図５は、図１の発電装置の一部拡大図である。 図６は、熱電素子の断面図である。 図７は、熱電素子の斜視図である。 図８は、本発明の一実施例によるシールド部材を含む発電装置の一部斜視図である。 図９は、図８の発電装置の断面図である。 図１０は、図８の発電装置のシールド部材付近の拡大図である。 図１１は、本発明の一実施例によるシールド部材の斜視図である。 図１２は、本発明の一実施例によるシールド部材の断面図である。 図１３は、比較例によるシールド部材の上面図及び断面図である。 図１４は、図１３の比較例によるシールド部材と放熱ピン間の高低差を示す。 図１５ａは、図１３の比較例によるシールド部材を通過する気体の流れを示す。 図１５ｂは、図１３の比較例によるシールド部材を通過する気体の流れを示す。 図１５ｃは、図１３の比較例によるシールド部材を通過する気体の流れを示す。 図１６は、本発明の実施例によるシールド部材の上面図及び断面図である。 図１７は、図１６の実施例によるシールド部材と放熱ピン間の高低差を示す。 図１８ａは、図１６の実施例によるシールド部材を通過する流体の流れを示す。 図１８ｂは、図１６の実施例によるシールド部材を通過する流体の流れを示す。 図１８ｃは、図１６の実施例によるシールド部材を通過する流体の流れを示す。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。

ただし、本発明の技術思想は、説明される一部実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現され得、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例の間のその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置換して用いることができる。

また、本発明の実施例で用いられる用語（技術及び科学的用語を含み）は、明白に特に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者により一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞典に定義された用語のように一般的に用いられる用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈することができる。

また、本発明の実施例で用いられた用語は、実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。

本明細書で、単数形は、文句で特に言及しない限り複数形も含むことができ、「Ａ及び（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（又は一つ以上）」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができる全ての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。

また、本発明の実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることができる。

このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番又は手順などが限定されない。

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されたと記載された場合、その構成要素は他の構成要素に直接的に連結、結合又は接続される場合だけではなく、その構成要素と他の構成要素の間にあるまた他の構成要素により「連結」、「結合」又は「接続」される場合も含むことができる。

また、各構成要素の「上又は下」に形成又は配置されることと記載される場合、上又は下は、二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけではなく、一つ以上のまた他の構成要素が二つの構成要素の間に形成又は配置される場合も含む。また、「上又は下」で表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含むことができる。

図１は、本発明の一実施例による発電装置の斜視図であり、図２は、図１の発電装置の一断面図であり、図３は、図１の発電装置の他の断面図であり、図４は、図１の発電装置の分解斜視図であり、図５は、図１の発電装置の一部の拡大図である。

図１〜図４を参照すると、発電装置１０００は、ダクト１１００、第１熱電モジュール１２００、第２熱電モジュール１３００及び気体ガイド部材１４００を含む。複数個の発電装置１０００は、所定間隔で離隔されるように平行に配置されて発電システムを構成してもよい。図示しなかったが、所定間隔で離隔されるように配置された二つの発電装置１０００の間を第２流体が通過できる。例えば、一つの発電装置１０００の第２熱電モジュール１３００及び隣接する他の発電装置１０００の第１熱電モジュール１２００が所定間隔で離隔されるように平行に配置され、これらの間を第２流体が通過できる。

本発明の実施例による発電装置１０００は、ダクト１１００の内部を通じて流れる第１流体及びダクト１１００の外部を通過する第２流体間の温度差を用いて電力を生産することができる。本明細書で、ダクト１１００の内部を通じて流れる第１流体の温度は、ダクト１１００の外部に配置された熱電モジュール１２００、１３００の放熱ピンを通過する第２流体の温度より低くてもよい。本明細書で、第１流体は、冷却用流体と混用され得、第２流体は、気体又は高温の流体と混用され得る。

これのために、第１熱電モジュール１２００は、ダクト１１００の一表面に配置され、第２熱電モジュール１３００は、ダクト１１００の他の表面に配置され得る。このとき、第１熱電モジュール１２００と第２熱電モジュール１３００のそれぞれの両面のうちダクト１１００に向けるように配置される面が低温部になり、低温部と高温部間の温度差を用いて電力を生産することができる。

ダクト１１００に流入される第１流体は、水であってもよいが、これに制限されるものではなく、冷却性能がある多様な種類の流体であってもよい。ダクト１１００に流入される第１流体の温度は、１００℃未満、好ましくは、５０℃未満、より好ましくは、４０℃未満であってもよいが、これに制限されるものではない。ダクト１１００を通過した後に排出される第１流体の温度は、ダクト１１００に流入される第１流体の温度より高くてもよい。各ダクト１１００は、第１表面１１１０、第１表面１１１０に対向して第１表面１１１０と平行に配置された第２表面１１２０、第１表面１１１０と第２表面１１２０の間に配置された第３表面１１３０及び第１表面１１１０と第２表面１１２０の間で第３表面１１３０に対向するように配置された第４表面１１４０を含み、第１表面１１１０、第２表面１１２０、第３表面１１３０及び第４表面１１４０からなったダクト内部に第１流体が通過する。第１流体は、ダクト１１００の第１流体流入口から流入されて第１流体排出口を通じて排出される。第１流体の流入及び排出を容易にし、ダクト１１００を支持するために、ダクト１１００の第１流体流入口側及び第1 流体排出口側には、それぞれ流入口フランジ（図示せず）及び排出口フランジ（図示せず）がさらに配置され得る。又は、ダクト１１００の第１表面１１１０、第２表面１１２０、第３表面１１３０及び第４表面１１４０の間の両面のうち一つである第５表面１１５０には、複数の第１流体流入口１１５２が形成され、第１表面１１１０、第２表面１１２０、第３表面１１３０及び第４表面１１４０の間の両面のうち他の一つである第６表面１１６０には、複数の第１流体排出口１１６２が形成され得る。複数の第１流体流入口１１５２及び複数の第１流体排出口１１６２は、ダクト１１００内の複数の第１流体通過管１１７０と連結され得る。これによって、各第１流体流入口１１５２に流入された第１流体は、各第１流体通過管１１７０を通過した後に各第１流体排出口１１６２から排出され得る。これによれば、第１流体の流量がダクト１１００の内部を満たす程度に十分ではないか、ダクト１１００の表面積が広くなっても第１流体がダクト１１００内に均一に分散され得るので、ダクト１１００の全面に対して均一熱電変換効率を得ることが可能であり、流入口フランジ及び排出口フランジを省略することが可能である。

このとき、各第１流体流入口１１５２は、第１フィッティング部材１１８０を通じて第１流体流入管１１８２と連結され得、各第１流体排出口１１６２は、第２フィッティング部材１１９０を通じて第１流体排出管１１９２と連結され得る。

ここで、第１流体流入管１１８２及び第１流体排出管１１９２は、ダクト１１００の第５表面１１５０及び第６表面１１６０から突出するように配置され得る。

図示しなかったが、ダクト１１００の内壁には、放熱ピンが配置され得る。放熱ピンの形状、個数及びダクト１１００の内壁を占める面積などは、第１流体の温度、廃熱の温度、要求される発電容量などによって多様に変更され得る。放熱ピンがダクト１１００の内壁を占める面積は、例えば、ダクト１１００の断面積の１〜４０％であってもよい。これによれば、第１流体の流動を妨害しないと共に高い熱電変換効率を得ることが可能である。このとき、放熱ピンは、第１流体の流動を妨害しない形状を有することができる。例えば、放熱ピンは、第１流体が流れる方向に沿って形成され得る。すなわち、放熱ピンは、第１流体流入口から第１流体排出口に向かう方向に延長されたプレート形状であってもよく、複数の放熱ピンは、所定の間隔で離隔されるように配置され得る。放熱ピンは、ダクト１１００の内壁と一体に形成されてもよい。

本発明の実施例によると、ダクト１１００は、複数個であってもよい。例えば、ダクト１１００は、第１ダクト１１００−１及び第１ダクト１１００−１と隣接する第２ダクト１１００−２を含むことができる。これによれば、第１流体の流量がダクト１１００の内部を満たす程度に十分ではないとしても第１流体が第１ダクト１１００−１及び第２ダクト１１００−２内に均一に分散され得るので、ダクト１１００の全面に対して均一な熱電変換効率を得ることが可能である。

一方、第１熱電モジュール１２００は、ダクト１１００の第１表面１１１０上に配置され、第２熱電モジュール１３００は、ダクト１１００の第２表面１１２０上で第１熱電モジュール１２００に対称となるように配置される。

第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール１３００は、スクリューを用いてダクト１１００と締結され得る。これによって、第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール１３００は、ダクト１１００の表面に安定的に結合できる。又は、第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール１３００のうち少なくとも一つは、熱伝逹物質（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ、１２１２、１３１２）を用いてダクト１１００の表面に接着されてもよい。

一方、第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール１３００は、それぞれ第１表面１１１０及び第２表面１１２０のそれぞれに配置された熱電素子１２１０、１３１０及び熱電素子１２１０、１３１０に配置された放熱ピン１２２０、１３２０を含む。このとき、第１表面１１１０と第１放熱ピン１２２０の間の距離は、第１表面１１１０と熱電素子１２１０の間の距離より大きく、第２表面１１２０と第２放熱ピン１３２０の間の距離は、第２表面１１２０と熱電素子１３１０の間の距離より大きくてもよい。このように、熱電素子１２１０、１３１０の両面のうち一面に第１流体が流れるダクト１１００が配置され、他の面に放熱ピン１２２０、１３２０が配置され、放熱ピン１２２０、１３２０を通じて第２流体が通過すると、熱電素子１２１０、１３１０の吸熱面と放熱面間の温度差を大きくすることができ、これによって、熱電変換効率を高めることができる。このとき、第１流体が流れる方向と第２流体が流れる方向は相異なっていてもよい。例えば、第１流体が流れる方向と第２流体が流れる方向は、略垂直であってもよい。

このとき、図５を参照すると、放熱ピン１２２０、１３２０と熱電素子１２１０、１３１０は、複数の締結部材１２３０、１３３０により締結され得る。これのために、放熱ピン１２２０、１３２０と熱電素子１２１０、１３１０の少なくとも一部には、締結部材１２３０、１３３０が貫通する貫通ホールＳが形成され得る。ここで、貫通ホールＳと締結部材１２３０、１３３０の間には、別途の絶縁体１２４０、１３４０がさらに配置され得る。別途の絶縁体１２４０、１３４０は、締結部材１２３０、１３３０の外周面を取り囲む絶縁体又は貫通ホールＳの壁面を取り囲む絶縁体であってもよい。これによれば、熱電モジュールの絶縁距離を広げることが可能である。

このとき、熱電素子１２１０、１３１０の構造は、図６及び図７に例示された熱電素子１００の構造を有することができる。図６及び図７を参照すると、熱電素子１００は、下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電脚１３０、Ｎ型熱電脚１４０、上部電極１５０及び上部基板１６０を含む。

下部電極１２０は、下部基板１１０とＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０の下部底面の間に配置され、上部電極１５０は、上部基板１６０とＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０の上部底面の間に配置される。これによって、複数のＰ型熱電脚１３０及び複数のＮ型熱電脚１４０は、下部電極１２０及び上部電極１５０により電気的に連結される。下部電極１２０と上部電極１５０の間に配置されて電気的に連結される一対のＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、単位セルを形成することができる。

例えば、リード線１８１、１８２を通じて下部電極１２０及び上部電極１５０に電圧を印加すると、ペルティエ効果によりＰ型熱電脚１３０からＮ型熱電脚１４０に電流が流れる基板は、熱を吸収して冷却部として作用し、Ｎ型熱電脚１４０からＰ型熱電脚１３０に電流が流れる基板は、加熱されて発熱部として作用することができる。又は、下部電極１２０及び上部電極１５０の間に温度差を加えると、ゼーベック効果によりＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０内の電荷が移動して電気が発生しうる。

ここで、Ｐ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、ビスマス（Ｂｉ）及びテルル（Ｔｅ）を主原料で含むビスマステルライド（Ｂｉ−Ｔｅ）系熱電脚であってもよい。Ｐ型熱電脚１３０は、アンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ−Ｔｅ）系熱電脚であってもよい。例えば、Ｐ型熱電脚１３０は、全体重量１００ｗｔ％に対して主原料物質であるＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅを９９〜９９．９９９ｗｔ％で含み、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを０．００１〜１ｗｔ％で含むことができる。Ｎ型熱電脚１４０は、セレニウム（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ−Ｔｅ）系熱電脚であってもよい。例えば、Ｎ型熱電脚１４０は、全体重量１００ｗｔ％に対して主原料物質であるＢｉ−Ｓｅ−Ｔｅを９９〜９９．９９９ｗｔ％で含み、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを０．００１〜１ｗｔ％で含むことができる。これによって、本明細書で熱電脚は、半導体構造物、半導体素子、半導体材料層、半導体物質層、半導体素材層、導電性半導体構造物、熱電構造物、熱電材料層、熱電物質層、熱電素材層などと指称されてもよい。

Ｐ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、バルク型又は積層型に形成され得る。一般的に、バルク型Ｐ型熱電脚１３０又はバルク型Ｎ型熱電脚１４０は、熱電素材を熱処理してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造し、インゴットを粉砕してスクリーニングして熱電脚用粉末を獲得した後、これを焼結し、焼結体をカッティングする過程を通じて得られる。このとき、Ｐ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、多結晶熱電脚であってもよい。多結晶熱電脚のために、熱電脚用粉末を焼結するとき、１００ＭＰａ〜２００ＭＰａで圧縮することができる。例えば、Ｐ型熱電脚１３０の焼結時に熱電脚用粉末を１００〜１５０ＭＰａ、好ましくは、１１０〜１４０ＭＰａ、より好ましくは、１２０〜１３０ＭＰａで焼結することができる。また、Ｎ型熱電脚１４０の焼結時に熱電脚用粉末を１５０〜２００ＭＰａ、好ましくは、１６０〜１９５ＭＰａ、より好ましくは、１７０〜１９０ＭＰａで焼結することができる。このように、Ｐ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、多結晶熱電脚である場合、Ｐ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０の強度が高くなり得る。積層型Ｐ型熱電脚１３０又は積層型Ｎ型熱電脚１４０は、シート状の基材上に熱電素材を含むペーストを塗布して単位部材を形成した後、単位部材を積層してカッティングする過程を通じて得られる。

このとき、一対のＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０は、同一の形状及び体積を有するか、互いに異なる形状及び体積を有することができる。例えば、Ｐ型熱電脚１３０とＮ型熱電脚１４０の電気伝導特性が相異なるので、Ｎ型熱電脚１４０の高さ又は断面積をＰ型熱電脚１３０の高さ又は断面積と異なるように形成してもよい。

このとき、Ｐ型熱電脚１３０又はＮ型熱電脚１４０は、円筒状、多角柱状、楕円形柱状などを有することができる。

本発明の一実施例による熱電素子の性能は、熱電性能指数（ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ、ＺＴ）で示すことができる。熱電性能指数（ＺＴ）は、数学式１のように示すことができる。

ここで、αは、ゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］であり、σは、電気伝導度［Ｓ／ｍ］であり、α^２σは、力率（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ^２］である。そして、Ｔは、温度であり、ｋは、熱伝導度［Ｗ／ｍＫ］である。ｋは、ａ・ｃｐ・ρで示すことができ、ａは、熱拡散度［ｃｍ^２／Ｓ］であり、ｃｐは、比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは、密度［ｇ／ｃｍ^３］である。

熱電素子の熱電性能指数を得るために、Ｚメーターを用いてＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を用いて熱電性能指数（ＺＴ）を計算することができる。

ここで、下部基板１１０とＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０との間に配置される下部電極１２０、そして、上部基板１６０とＰ型熱電脚１３０及びＮ型熱電脚１４０との間に配置される上部電極１５０は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及びニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含み、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの厚さを有することができる。下部電極１２０又は上部電極１５０の厚さが０．０１ｍｍ未満である場合、電極としての機能が落ちるようになって電気伝導性能が低くなり得、０．３ｍｍを超過する場合、抵抗の増加により伝導効率が低くなり得る。

そして、相互対向する下部基板１１０と上部基板１６０は、金属基板であってもよく、その厚さは、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。金属基板の厚さが０．１ｍｍ未満であるか、１．５ｍｍを超過する場合、放熱特性又は熱伝導率が過度に高くなり得るので、熱電素子の信頼性が低下され得る。また、下部基板１１０と上部基板１６０が金属基板である場合、下部基板１１０と下部電極１２０の間及び上部基板１６０と上部電極１５０の間には、それぞれ絶縁層１７０がさらに形成され得る。絶縁層１７０は、１〜２０Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する素材を含むことができる。

このとき、下部基板１１０と上部基板１６０のサイズは、異って形成されてもよい。例えば、下部基板１１０と上部基板１６０のうち一つの体積、厚さ又は面積は、他の一つの体積、厚さ又は面積より大きく形成され得る。これによって、熱電素子の吸熱性能又は放熱性能を高めることができる。好ましくは、下部基板１１０の体積、厚さ又は面積は、上部基板１６０の体積、厚さ又は面積のうち少なくとも一つより大きく形成され得る。このとき、下部基板１１０は、ゼーベック効果のために高温領域に配置される場合、ペルティエ効果のために発熱領域に適用される場合、又は後述する熱電素子の外部環境から保護のためのシーリング部材が下部基板１１０上に配置される場合に、上部基板１６０より体積、厚さ又は面積のうち少なくとも一つを一層大きくすることができる。このとき、下部基板１１０の面積は、上部基板１６０の面積に対して１．２〜５倍の範囲に形成することができる。下部基板１１０の面積が上部基板１６０に比べて１．２倍未満に形成される場合、熱伝逹効率の向上に及ぼす影響は高くなく、５倍を超過する場合には、むしろ熱伝逹効率が著しく落ち、熱電モジュールの基本形状を維持しにくい。

また、下部基板１１０と上部基板１６０のうち少なくとも一つの表面には、放熱パターン、例えば、凹凸パターンが形成されてもよい。これによって、熱電素子の放熱性能を高めることができる。凹凸パターンがＰ型熱電脚１３０又はＮ型熱電脚１４０と接触する面に形成される場合、熱電脚と基板の間の接合特性も向上され得る。熱電素子１００は、下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電脚１３０、Ｎ型熱電脚１４０、上部電極１５０及び上部基板１６０を含む。

図示しなかったが、下部基板１１０と上部基板１６０の間には、シーリング部材がさらに配置されてもよい。シーリング部材は、下部基板１１０と上部基板１６０の間で下部電極１２０、Ｐ型熱電脚１３０、Ｎ型熱電脚１４０及び上部電極１５０の側面に配置され得る。これによって、下部電極１２０、Ｐ型熱電脚１３０、Ｎ型熱電脚１４０及び上部電極１５０は、外部の湿気、熱、汚染などからシーリングされ得る。

このとき、ダクト１１００上に配置される下部基板１１０は、アルミニウム基板であってもよく、アルミニウム基板は、第１表面１１１０及び第２表面１１２０のそれぞれと熱伝逹物質（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ）により接着され得る。アルミニウム基板は、熱伝逹性能に優れるので、熱電素子１２１０、１３１０の両面のうち一面と第１流体が流れるダクト１１００の間の熱伝逹が容易である。また、アルミニウム基板と第１流体が流れるダクト１１００が熱伝逹物質（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ）により接着されると、アルミニウム基板と第１流体が流れるダクト１１００の間の熱伝逹が妨害を受けない。

また、図１〜図４を参照すると、第１流体は、第１方向にダクト１１００を通過し、気体は、第１方向と垂直し、第１表面１１１０及び第２表面１１２０と平行した方向に分岐され得る。これのために、気体ガイド部材１４００は、ダクト１１００ごとに一つずつ又はダクト１１００ごとに複数個ずつ配置され得、第２流体が流入される方向に配置され得る。例えば、ダクト１１００の第３表面１１３０が第２流体が流入される方向を向き、第４表面１１４０が第２流体が排出される方向を向くように配置される場合、気体ガイド部材１４００は、ダクト１１００の第３表面１１３０側に配置され得る。又は、気体ガイド部材１４００は、空気力学的原理によってダクト１１００の第４表面１１４０側にも配置され得る。

このとき、発電装置に流入される気体の温度は、発電装置の熱電モジュールに含まれた放熱ピンを通過した後に排出される気体の温度より高い。例えば、発電装置に流入される気体は、自動車、船舶などのエンジンから発生する廃熱であってもよいが、これに制限されるものではない。例えば、発電装置に流入される気体の温度は、１００℃以上、好ましくは、２００℃以上、より好ましくは、２２０℃〜２５０℃であってもよいが、これに制限されるものではない。

気体ガイド部材１４００は、ダクト１１００の第３表面１１３０上で第３表面１１３０の両端から第３表面１１３０の両端の間の中心に行くほど第３表面１１３０との距離が遠くなる形状を有することができる。例えば、気体ガイド部材１４００は、傘形状又は屋根形状を有することができる。これによって、第２流体、例えば、廃熱が気体ガイド部材１４００を通じて分岐されて発電装置の両面に配置された第１熱電モジュール１２００及び第２熱電モジュール１３００に接触するようにガイドされ得る。

一方、一つの発電装置１０００内で第１熱電モジュール１２００の第１放熱ピン１２２０の外側と第２熱電モジュール１３００の第２放熱ピン１３２０の外側との間の幅Ｗ１は、気体ガイド部材１４００の幅Ｗ２より大きくてもよい。ここで、第１放熱ピン１２２０の外側と第２放熱ピン１３２０の外側は、それぞれダクト１１００に向かう側の反対側を意味することができる。ここで、第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０は、気体の流れを妨害しない方向に形成され得る。例えば、第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０は、気体が流れる第２方向に沿って延長されたプレート形状を有することができる。又は、第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０は、気体が流れる第２方向に沿って流路が形成されるようにフォールディングされている形状を有してもよい。このとき、第１熱電モジュール１２００の第１放熱ピン１２２０と第２熱電モジュール１３００の第２放熱ピン１３２０との間の最大幅Ｗ１は、ダクト１１００を基準に第１放熱ピン１２２０の最も遠い地点から第２放熱ピン１３２０の最も遠い地点までの距離を意味することができ、気体ガイド部材１４００の最大幅Ｗ２は、ダクト１１００の第３表面１１３０と最も近い領域での気体ガイド部材１４００の幅を意味することができる。これによれば、第２方向に流入される気体の流れが気体ガイド部材１４００により妨害を受けず、第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０に直接伝達され得る。これによって、気体と第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０の間の接触面積が大きくなるので、第１放熱ピン１２２０及び第２放熱ピン１３２０が気体から受ける熱量が増え、発電効率が高くなり得る。

一方、第１熱電モジュール１２００、ダクト１１００及び第２熱電モジュール１３００の間のシーリング及び断熱効果を高めるために、ダクト１１００の第３表面１１３０と気体ガイド部材１４００の間には、断熱部材１７００及びシールド部材１８００がさらに配置され得る。

一方、気体ガイド部材１４００、シールド部材１８００、断熱部材１７００及びダクト１１００の第３表面１１３０は、一緒に締結され得、これによって、気体ガイド部材１４００及びシールド部材１８００の間には、空気層が形成され得る。気体ガイド部材１４００及びシールド部材１８００の間の空気層により断熱性能は一層高くなり得る。

又は、断熱性能を一層高めるために、断熱部材１７００とシーリング部材１８００の間には、追加の断熱部材１７４０がさらに配置されてもよい。

又は、図示しなかったが、気体ガイド部材１４００の一面が延長されて中空の三角形状を有するように形成されてもよく、これによって、シールド部材１８００と接合されてもよい。

一方、本発明の実施例によると、ダクト１１００の第１表面１１１０に配置される第１熱電モジュール１２００は、複数個であってもよく、ダクト１１００の第２表面１１２０に配置される第２熱電モジュール１３００は、複数個であってもよい。要求される発電量によって熱電モジュールのサイズ及び個数を調節することができる。

このとき、ダクト１１００の第１表面１１１０に配置された複数の第１熱電モジュール１２００の少なくとも一部は、電気的に互いに連結され、ダクト１１００の第２表面１１２０に配置された複数の第２熱電モジュール１３００の少なくとも一部は、電気的に互いに連結され得る。これのために、各熱電素子に含まれた複数の電極のうち一部に電線が連結されて各熱電素子の外部に引き出され、引き出された電線は、各熱電素子の外部に配置されたコネクターに連結され得る。

一方、電線及びコネクターは、外部の熱又は湿気に脆弱であり、放熱ピンを通過する第２流体が電線及びコネクターに直接接する場合、電線及びコネクターが損傷され得る。そこで、本発明の実施例による発電装置は、電線及びコネクターをカバーするためのシールド部材をさらに含むことができる。ただし、シールド部材が熱電モジュールの間に配置される場合、シールド部材が第２流体の流路を妨害することがある。本発明の実施例では、第２流体の流路を妨害しないと共に電線及びコネクターをカバーすることができるシールド部材の構造を提供しようとする。

本発明の実施例による発電装置は、複数の第１熱電モジュール１２００のうち隣接する二つの第１熱電モジュール１２００−１、１２００−２の間に配置された第１シールド部材２１００及び複数の第２熱電モジュール１３００のうち隣接する二つの第２熱電モジュール１３００のうち隣接する二つの第２熱電モジュール１３００−１、１３００−２の間に配置された第２シールド部材（図示せず）を含むことができる。

図８は、本発明の一実施例によるシールド部材を含む発電装置の一部斜視図であり、図９は、図８の発電装置の断面図であり、図１０は、図８の発電装置のシールド部材付近の拡大図であり、図１１は、本発明の一実施例によるシールド部材の斜視図であり、図１２は、本発明の一実施例によるシールド部材の断面図である。図１〜図７で説明した内容と同一の内容に対しては重複された説明を省略する。説明の便宜のために、ダクトの第１表面に配置された複数の第１熱電モジュールのみを例にあげて説明するが、これに制限されるものではなく、同一の構造がダクトの第２表面に配置された複数の第２熱電モジュール側にも適用され得る。

図８〜図１２を参照すると、ダクト１１００の第１表面１１１０上に複数の第１熱電モジュール１２００が配置される。複数の第１熱電モジュール１２００は、それぞれ第１表面１１１０上に配置された熱電素子１２１０及び熱電素子１２１０上に配置された放熱ピン１２２０を含む。そして、各第１熱電モジュール１２００は、熱電素子１２１０から引き出される電線３００及び電線３００が連結されるコネクター４００を含む。ここで、電線３００は、図６のリード線１８１、１８２に対応できる。

一つの第１熱電モジュール１２００−１に含まれる熱電素子１２１０−１から引き出される電線３００及び隣接する他の第１熱電モジュール１２００−２に含まれる熱電素子１２１０−２から引き出される電線３００は、コネクター４００に連結され得る。

本発明の実施例によると、一つの第１熱電モジュール１２００−１と隣接する他の第１熱電モジュール１２００−２の間に第１シールド部材２１００が配置され、第１シールド部材２１００は、一つの第１熱電モジュール１２００−１と隣接する他の第１熱電モジュール１２００−２の間の電線３００及びコネクター４００をカバーすることができる。これによって、ダクト１１００の第１表面１１１０と第１シールド部材２１００の間には、電線３００及びコネクター４００が配置され得る。

このとき、ダクト１１００の第１表面１１１０と第１シールド部材２１００の間には、断熱部材３０００がさらに配置されてもよい。これによれば、ダクト１１００内の第１流体と第１シールド部材２１００上の第２流体との間の断熱が維持され得るので、発電装置の発電性能を最大化することができる。

例えば、断熱部材３０００は、第１表面１１１０と電線３００及びコネクター４００との間に配置され得る。又は、断熱部材３０００は、第１表面１１１０上で電線３００及びコネクター４００の側面に配置され得る。このとき、断熱部材３０００は、電線３００及びコネクター４００と第１シールド部材２１００との間には配置されなくてもよい。すなわち、断熱部材３０００には、電線３００及びコネクター４００が貫通するホールが形成されてもよい。これによれば、断熱部材３０００により第１シールド部材２１００の高さが一層高くなるわけではないので、断熱部材３０００が第２流体の流れに及ぼす影響を除去することができる。

これによって、本発明の実施例による発電装置を通過する第２流体は、隣接する二つの第１熱電モジュール１２００−１、１２００−２のうち一つの第１熱電モジュール１２００−１の第１放熱ピン１２２０−１、第１シールド部材２１００及び隣接する二つの第１熱電モジュール１２００−１、１２００−２のうち他の一つの第１熱電モジュール１２００−２の第２放熱ピン１２２０−２を順次に通過するように流れることができる。第２流体が流れる方向は、ダクト１１００に第１流体が流入されて排出される第１方向に垂直する第２方向であってもよい。

これと同様に、一つの第２熱電モジュール１３００と隣接する他の第２熱電モジュール１３００の間に第２シールド部材２２００が配置され、第２シールド部材２２００は、一つの第２熱電モジュール１３００と隣接する他の第２熱電モジュール１３００の間の電線及びコネクターをカバーすることができる。これによって、ダクト１１００の第２表面１１２０と第２シールド部材の間には、電線及びコネクターが配置され得る。本明細書で、説明の便宜のために第１シールド部材２１００を中心に説明するが、同一の構造が第２シールド部材２２００にも適用され得る。

このとき、本発明の実施例による第１シールド部材２１００は、第１面２１１０及び第１面２１１０より高い高さを有する第２面２１２０を含む。そして、第１シールド部材２１００は、第１面２１１０の高さより高い高さを有し、第２面２１２０の高さより低い高さを有する第３面２１３０をさらに含むことができる。このとき、第１面２１１０は、放熱ピン１２２０の底面１２２２と同一であるか底面１２２２より低い高さで配置され得る。本明細書で、高さは、ダクト１１００の表面を基準としてダクト１１００の表面に対して垂直する方向の距離を意味することができる。第１シールド部材２１００が互いに隣接する二つの第１熱電モジュール１２００−１、１２００−２の間に配置される場合、第１シールド部材２１００の第１面２１１０は、互いに隣接する二つの第１熱電モジュール１２００−１、１２００−２の間で対称となるように形成され得る。これによれば、第１放熱ピン１２２０−１を通過した第２流体は、流れに妨害を受けずに第１シールド部材２１００に沿って第２放熱ピン１２２０−２に流入され得る。

そして、第３面２１３０は、電線３００より高い高さで配置され、第２面２１２０は、電線３００及びコネクター４００より高い高さで配置され得る。例えば、第２面２１２０の最大高さは、放熱ピン１２２０の底面１２２２から放熱ピン１２２０の底面１２２２と上面１２２４間の高低差Ｈの０．２５倍、好ましくは、０．２倍、より好ましくは、０．１８倍以下になるように配置され得る。これによれば、第１放熱ピン１２２０−１及び第２放熱ピン１２２０−２が第２面２１２０によりカバーされる面積を最小化することができるので、第２流体の流れが妨げられない。

このとき、第３面２１３０の面積は、第２面２１２０の面積より広くてもよい。すなわち、第２面２１２０は、コネクター４００をカバーするように形成され、第１面２１１０及び第２面２１２０を除いた全ての領域は、第３面２１３０になり得る。図示したように、第１面２１１０は、第１放熱ピン１２２０−１及び第２放熱ピン１２２０−２に沿って形成され得る。そして、第２面２１２０−１は、一つの第１熱電モジュール１２００−１から引き出された第１極性及び第２極性のうち一つの電線が連結される第１コネクター及び他の一つの第１熱電モジュール１２００−２から引き出された第１極性及び第２極性のうち一つの電線が連結される第２コネクターをカバーするように形成され得る。そして、第２面２１２０−２は、一つの第１熱電モジュール１２００−１から引き出された第１極性及び第２極性のうち他の一つの電線が連結される第３コネクター及び他の一つの第１熱電モジュール１２００−２から引き出された第１極性及び第２極性のうち他の一つの電線が連結される第４コネクターをカバーするように形成され得る。このように、第２面２１２０は、互いに離隔される複数の第２面２１２０−１、２１２０−２を含むことができる。ここで、第１コネクター及び第２コネクターは、一つのコネクター又は別途のコネクターであってもよく、第３コネクター及び第４コネクターは、一つのコネクター又は別途のコネクターであってもよい。

そして、第１シールド部材２１００の第１面２１１０及び第２面２１２０を除いた領域は、全て第３面２１３０であってもよい。第２面２１２０が互いに離隔される複数の第２面を含む場合、互いに離隔される二つの第２面２１２０−１、２１２０−２の間には、第３面２１３０が配置され得る。これによれば、第２面２１２０の面積を最小化することができるので、第１シールド部材２１００が第１放熱ピン１２２０−１から第２放熱ピン１２２０−２までの気体の流路を妨害しないことがある。

一方、本発明の実施例によると、第１面２１１０と第３面２１３０を連結する第１連結面２１４０及び第３面２１３０と第２面２１２０を連結する第２連結面２１５０を含む。

ここで、第１連結面２１４０は、第１面２１１０に対して０°より大きく９０°より小さい角度（θ１）、好ましくは、１０°より大きく７５°より小さい角度、より好ましくは、２０°より大きく６０°より小さい角度で傾くことができる。これと同様に、第２連結面２１５０は、第２面２１２０に対して０°より大きく９０°より小さい角度（θ２）、好ましくは、１０°より大きく７５°より小さい角度、より好ましくは、２０°より大きく６０°より小さい角度で傾くことができる。これによれば、第１放熱ピン１２２０−１を通過した気体が大きい抵抗なしに第１シールド部材２１００に沿って第２放熱ピン１２２０−２に流入され得る。

一方、互いに離隔される二つの第２面２１２０−１、２１２０−２の間には、第３面２１３０が配置される場合、第２連結面２１５０−１は、第３面２１３０と第２面２１２０−１を連結し、第２連結面２１５０−２は、第３面２１３０と第２面２１２０−２を連結するように対称に配置され得る。

以下、本発明の実施例によるシールド部材を用いた気体の流れをシミュレーションした結果を説明する。

図１３は、比較例によるシールド部材の上面図及び断面図であり、図１４は、図１３の比較例によるシールド部材と放熱ピンの間の高低差を示し、図１５は、図１３の比較例によるシールド部材を通過する気体の流れを示す。

図１６は、本発明の実施例によるシールド部材の上面図及び断面図であり、図１７は、図１６の実施例によるシールド部材と放熱ピンの間の高低差を示し、図１８は、図１６の実施例によるシールド部材を通過する気体の流れを示す。

ここで、放熱ピンの底面と上面間の高低差は、６．５ｍｍであり、ダクト１１００の第１表面１１１０を基準にコネクター４００の高さは、３ｍｍであり、電線３００の高さは、２．６ｍｍであり、断熱部材の高さは、１．４ｍｍであり、シールド部材の厚さは、０．５ｍｍである条件下でシミュレーションを行った。

図１３〜図１５の比較例によると、シールド部材とコネクター間のギャップは、２ｍｍであり、シールド部材と電線間のギャップは、２．４ｍｍに設定された。これによって、放熱ピンのピンオープン高さ、すなわち、シールド部材の上面及び放熱ピンの上面間の高低差は、３．６ｍｍであり、放熱ピンのピンオープン面積、すなわち、シールド部材の上面から放熱ピンの上面までのオープンされた放熱ピンの面積は、放熱ピンの最大ピンオープン面積、すなわち、放熱ピンの底面から上面までのオープン面積の５５．４％と現われた。

図１６〜図１８の実施例によると、シールド部材とコネクター間のギャップは、１ｍｍであり、シールド部材と電線間のギャップは、０．６ｍｍに設定された。これによって、第３面での放熱ピンのピンオープン高さは、５．４ｍｍであり、第２面での放熱ピンのオープン高さは、４．６ｍｍであり、放熱ピンのピンオープン面積は、放熱ピンの最大ピンオープン面積の７９．４％と現われた。

これによって、本発明の実施例によるシールド部材を用いると、放熱ピンのピンオープン面積が増加するようになるので、気体の流動がシールド部材により妨害を受ける問題を最小化することができる。

特に、図１３に示した構造で気体の流れをシミュレーションした。図１５の（ｂ）は、図１５の（ａ）のＡ領域を流れる気体の圧力ベクター（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｃｔｏｒ）の拡大図であり、図１５の（ｃ）は、図１５の（ａ）のＡ領域を流れる気体の圧力ストリームライン（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅ）の拡大図である。また、図１６に示した構造で気体の流れをシミュレーションした。図１８の（ｂ）は、図１８の（ａ）のＡ領域を流れる気体の圧力ベクター（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｃｔｏｒ）の拡大図であり、図１８の（ｃ）は、図１８の（ａ）のＡ領域を流れる気体の圧力ストリームライン（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅ）の拡大図である。

図１５の（ｂ）のＡ１領域（放熱ピン通過領域）で圧力ベクターは、１．４９３ｅ＋００５〜１．４９５ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ２領域（シールド部材通過領域）で圧力ベクターは、約 １．４８８ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ３領域（放熱ピン通過領域）で圧力ベクターは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示した。そして、図１５（ｃ）のＡ１領域（放熱ピン通過領域）で圧力ストリームラインは、１．４９３ｅ＋００５〜１．４９５ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ２領域（シールド部材通過領域）で圧力ストリームラインは、約１．４８８ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ３領域（放熱ピン通過領域）で圧力ストリームラインは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示した。

また、図１８（ｂ）のＡ１領域（放熱ピン通過領域）で圧力ベクターは、１．４９３ｅ＋００５〜１．４９５ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ２領域（シールド部材通過領域）で圧力ベクターは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ３領域（放熱ピン通過領域）で圧力ベクターは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示した。

また、図１８の（ｃ）のＡ１領域（放熱ピン通過領域）で圧力ストリームラインは、１．４９３ｅ＋００５〜１．４９５ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ２領域（シールド部材通過領域）で圧力ストリームラインは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示し、Ａ３領域（放熱ピン通過領域）で圧力ストリームラインは、約１．４９０ｅ＋００５Ｐａの分布を示した。

これによって、本発明の実施例によるシールド部材を用いる場合、隣接する二つの熱伝モジュールの間を通過する気体の流れが一層円滑に行われ得る。

上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることは理解すべきである。

Claims (20)

1. 第１流体が通過するダクト；
   前記ダクトの第１表面で互いに離隔されるように配置された第１熱電モジュール及び第２熱電モジュール；
   前記ダクトの第１表面で前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間に配置されたコネクター；及び
   前記ダクトの第１表面で前記コネクター上に配置されたシールド部材を含み、
   前記シールド部材は、第１面及び前記第１面より高い高さを有する第２面を含むことを特徴とする、発電装置。
2. 前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールは、それぞれ前記第１表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、
   前記第１面の上面は、前記放熱ピンの下面と同一であるか、前記放熱ピンの下面より低い高さで配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発電装置。
3. 前記第１熱電モジュールの熱電素子及び前記第２熱電モジュールの熱電素子のうち少なくとも一つから引き出される電線は、前記コネクターに連結され、
   前記第２面の下面は、前記電線及び前記コネクターより高い高さで配置されることを特徴とする、請求項２に記載の熱電装置。
4. 前記シールド部材は、前記第１面と前記第２面の間で前記第１面より高くて前記第２面より低い高さを有する第３面をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の発電装置。
5. 前記第３面は、前記電線より高い高さで配置され、前記第２面は、前記コネクターより高い高さで配置されることを特徴とする、請求項４に記載の発電装置。
6. 前記シールド部材は、前記第１面の上面と前記第３面の上面を連結する第１連結面及び前記第３面の上面及び前記第２面の上面を連結する第２連結面をさらに含み、
   前記第１連結面は、前記第１面の上面に対して０°より大きく９０°より小さい角度で傾くことを特徴とする、請求項５に記載の発電装置。
7. 前記シールド部材の第１面は、前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間で対称となるように形成されることを特徴とする、請求項６に記載の発電装置。
8. 前記第３面の面積は、前記第２面の面積より広いことを特徴とする、請求項７に記載の発電装置。
9. 前記シールド部材は、互いに離隔される複数の前記第２面を含むことを特徴とする、請求項８に記載の発電装置。
10. 互いに離隔される二つの第２面の間には、前記第３面が配置され、前記第２連結面は、前記第２面の上面と前記第３面の上面を連結するように対称に配置されたことを特徴とする、請求項９に記載の発電装置。
11. 前記第１表面と前記シールド部材の下面間に配置された断熱部材をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の発電装置。
12. 前記断熱部材は、前記第１表面上で前記電線及び前記コネクターの側面に配置されたことを特徴とする、請求項１１に記載の発電装置。
13. 前記電線と前記シールド部材の下面の間及び前記コネクターと前記シールド部材の下面の間のうち少なくとも一部には、前記断熱部材が配置されないことを特徴とする、請求項１２に記載の発電装置。
14. 前記第２面の上面の最高高さは、前記放熱ピンの下面から前記放熱ピンの下面と前記放熱ピンの上面間の高低差の０．２５倍の距離を有するように配置されることを特徴とする、請求項３に記載の発電装置。
15. 前記第１熱電モジュールの放熱ピン、前記シールド部材の上面及び前記第２熱電モジュールの放熱ピンを順次に通過する第２流体の温度は、前記第１流体の温度と相異なることを特徴とする、請求項３に記載の発電装置。
16. 前記第１流体の流動方向は、前記第２流体の流動方向と相異なることを特徴とする、請求項１５に記載の発電装置。
17. 前記第１流体の流動方向は、前記第２流体の流動方向と垂直であることを特徴とする、請求項１６に記載の発電装置。
18. 前記ダクトは、第１ダクト及び前記第１ダクトと隣接する第２ダクトを含み、
    前記シールド部材は、前記第１ダクトの第１表面に配置された前記第１熱電モジュールと前記第２ダクトの第１表面に配置された前記第１熱電モジュールの間に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の発電装置。
19. 第１流体が通過するダクト；
    前記ダクトの第１表面で互いに離隔されるように配置された第１熱電モジュール及び第２熱電モジュール；
    前記ダクトの第１表面で前記第１熱電モジュール及び前記第２熱電モジュールの間に配置された第１コネクター；
    前記ダクトの第１表面で前記第１コネクター上に配置された第１シールド部材；
    前記ダクトの第１表面に対向する第２表面で互いに離隔されるように配置された第３熱電モジュール及び第４熱電モジュール；
    前記ダクトの第２表面で前記第３熱電モジュール及び前記第４熱電モジュールの間に配置された第２コネクター；及び
    前記ダクトの第２表面で前記第２コネクター上に配置された第２シールド部材を含み、
    前記第１シールド部材及び前記第２シールド部材は、それぞれ第１面及び前記第１面より高い高さを有する第２面を含むことを特徴とする、発電装置。
20. 前記第１ないし第４熱電モジュールは、それぞれ前記ダクトの表面上に配置された熱電素子及び前記熱電素子上に配置された放熱ピンを含み、
    前記ダクトの表面と前記第１面間の距離は、前記ダクトの表面と前記放熱ピン間の最短距離以下であることを特徴とする、請求項１９に記載の発電装置。
    

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