JP2022531562A - 熱変換装置 - Google Patents
熱変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022531562A JP2022531562A JP2021563145A JP2021563145A JP2022531562A JP 2022531562 A JP2022531562 A JP 2022531562A JP 2021563145 A JP2021563145 A JP 2021563145A JP 2021563145 A JP2021563145 A JP 2021563145A JP 2022531562 A JP2022531562 A JP 2022531562A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- duct
- thermoelectric
- power generation
- generation device
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 121
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 93
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 39
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 19
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 16
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 10
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016339 Bi—Sb—Te Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017767 Cu—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018110 Se—Te Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/0233—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/023—Mounting details thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/025—Removal of heat
- F25B2321/0251—Removal of heat by a gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本発明の一実施例に係る発電装置は、第１方向に沿って貫通し、内側面を形成する貫通ホールを含むケース；前記ケースの貫通ホール内に配置され、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って第１流体が流動するように流路が形成されたダクト；前記ダクトの第１表面に配置された第１熱電素子および前記第１熱電素子に配置された第１フィンを含む第１熱電モジュール；前記ダクトの第１表面と対向する第２表面に配置された第２熱電素子および前記第２熱電素子に配置された第２フィンを含む第２熱電モジュール；前記ケースに結合され、前記ダクト上に互いに対向して配置された複数の第１ガイド部；前記ダクトの第１表面と前記第２表面の間に形成された第３表面上に配置される第２ガイド部を含み、前記第２ガイド部は前記複数の第１ガイド部の間で前記第２方向に沿って延び、前記複数の第１ガイド部と前記第２ガイド部はそれぞれ傾斜面を含み、前記第２ガイド部の傾斜面の傾斜角は前記複数の第１ガイド部の傾斜面それぞれの傾斜角と異なる。
Description
本発明は熱変換装置に関し、より詳細には、熱い気体からの熱を利用して発電させる熱変換装置に関する。
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り、熱と電気の間の直接的なエネルギーの変換を意味する。
熱電素子は熱電現象を利用する素子を総称し、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利用する素子、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利用する素子、電流による吸熱または発熱が発生する現象であるペルティエ効果を利用す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。これに伴い、熱電素子の熱電性能に対する要求はますます高まっている。
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および熱電素子を利用して電気を発生させようとするニーズがある。この時、発電性能を高めるための構造が要求される。
本発明が達成しようとする技術的課題は、廃熱を利用して発電する熱変換装置を提供することである。
本発明の一実施例に係る発電装置は、第１方向に沿って貫通し、内側面を形成する貫通ホールを含むケース；前記ケースの貫通ホール内に配置され、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って第１流体が流動するように流路が形成されたダクト；前記ダクトの第１表面に配置された第１熱電素子および前記第１熱電素子に配置された第１フィンを含む第１熱電モジュール；前記ダクトの第１表面と対向する第２表面に配置された第２熱電素子および前記第２熱電素子に配置された第２フィンを含む第２熱電モジュール；前記ケースに結合され、前記ダクト上に互いに対向して配置された複数の第１ガイド部；前記ダクトの第１表面と前記第２表面の間に形成された第３表面上に配置される第２ガイド部を含み、前記第２ガイド部は前記複数の第１ガイド部の間で前記第２方向に沿って延び、前記複数の第１ガイド部と前記第２ガイド部はそれぞれ傾斜面を含み、前記第２ガイド部の傾斜面の傾斜角は前記複数の第１ガイド部の傾斜面それぞれの傾斜角と異なる。
前記第２ガイド部の傾斜面は前記第２方向に沿って配置され得る。
前記第１ガイド部の傾斜面は前記第１方向に沿って第２流体が流動するように前記第１方向または前記第２方向に対して傾斜し、前記第２ガイド部の傾斜面は前記第２流体が前記第１方向に沿って分岐して流動するように前記第１方向に対して傾斜することができる。
前記第２流体の温度は前記第１流体の温度より高くてもよい。
前記ダクトは前記ケースの貫通ホールの内側面に結合され、互いに対向して配置された複数の支持部、および前記複数の支持部間に配置された胴体部を含み、前記複数の第１ガイド部は前記ダクトの複数の支持部上にそれぞれ配置され、前記第２ガイド部は前記ダクトの胴体部上に配置され得る。
前記第１ガイド部と前記第２ガイド部は前記第１方向に互いに重ならなくてもよい。
前記ダクトの複数の支持部それぞれの第１方向の長さは前記ダクトの胴体部の第１方向の長さより大きく、前記ダクトの複数の支持部それぞれの第２方向の長さは前記ダクトの胴体部の第１方向の長さより小さくてもよい。
前記複数の第１ガイド部それぞれは前記貫通ホールの内側面に結合された結合部を含み、前記第２方向に沿って前記結合部から遠ざかるほど前記ダクトに隣接することができる。
前記複数の第１ガイド部の傾斜面と前記第２ガイド部は前記第２方向に互いに重ならなくてもよい。
前記複数の第１ガイド部は前記ダクトに最も隣接した第１端部をそれぞれ含み、前記第２ガイド部は前記第２方向の端部を含むことができる。
前記ダクトの支持部は前記第２ガイド部と向かい合う側面を含み、前記複数の第１ガイド部の複数の第１端部は前記ダクトの支持部上に配置され、前記複数の第１端部は前記の側面に隣接することができる。
前記第１フィンおよび前記第２フィンはそれぞれ前記第１方向に延長され得る。
前記第１フィンおよび前記第２フィンそれぞれは前記第２ガイド部と前記第１方向に所定距離離隔し得る。
前記ダクトは互いに離隔した複数のダクトを含み、前記複数のダクトそれぞれは互いに対向する第１表面、および第２表面を含み、前記第１熱電モジュールは前記第１表面上に配置される複数の一側熱電モジュールを含み、前記第２熱電モジュールは前記第２表面上に配置される複数の他側熱電モジュールを含むことができる。
前記複数の一側熱電モジュールは前記貫通ホールの内側面と向かい合う複数の第１部、および前記第２熱電モジュールと向かい合う複数の第２部を含み、前記複数の他側熱電モジュールは前記貫通ホールの内側面と向かい合う複数の第３部、および前記第１熱電モジュールと向かい合う複数の第４部を含むことができる。
前記一側熱電モジュールの第２部は前記他側熱電モジュールの第４部と所定距離離隔し得る。
前記第１熱電モジュールおよび前記第２熱電モジュールそれぞれは前記ダクトと結合する複数の第１締結部を含むことができる。
前記複数の第１締結部は前記第２方向に沿って互いに離隔して配置され得る。
前記第２ガイド部は複数の溝を含み、前記複数の溝は前記第２方向に沿って互いに離隔して配置され得る。
前記第２ガイド部の複数の溝にそれぞれ配置された複数の第２締結部を含み、前記複数の第１締結部は前記ダクトの第１表面および前記第２表面と向かい合い、前記複数の第２締結部は前記ダクトの第３表面と向かい合い、前記第１表面および前記第２表面は前記第３表面と垂直となり得る。
本発明の一実施例に係る発電装置は、第１方向に冷却用流体が通過するダクト；前記ダクトの第１表面に配置された第１熱電素子および前記第１熱電素子に配置された第１放熱フィンを含む第１熱電モジュール；前記ダクトの第１表面に平行するように配置された第２表面に配置された第２熱電素子および前記第２熱電素子に配置された第２放熱フィンを含む第２熱電モジュール；および前記ダクトの第１表面と前記第２表面の間に配置された第３表面上に配置された気体ガイド部材；を含み、前記気体ガイド部材は前記第１表面と前記第２表面から前記第３表面の中心に行くほど前記第３表面との距離が遠くなる領域を含み、前記第１放熱フィンの外側と前記第２放熱フィンの外側の間の幅は前記気体ガイド部材の幅より大きく、前記第３表面の中心に対応するように配置された前記気体ガイド部材の一つの領域は流入する気体を前記第１熱電モジュールおよび前記第２熱電モジュールに向かって分岐し、前記第３表面と前記気体ガイド部材の間で前記第３表面上に配置された断熱部材および前記第３表面と前記気体ガイド部材の間で前記断熱部材上に配置されたシールド部材をさらに含む。
前記第１表面と前記第１放熱フィン間の距離は前記第１表面と前記第１熱電素子間の距離より大きく、前記第２表面と前記第２放熱フィン間の距離は前記第２表面と前記第２熱電素子間の距離より大きくてもよい。
前記第１熱電素子の外側と前記第２熱電素子の外側の間の幅は前記気体ガイド部材の幅以上であり得る。
前記気体ガイド部材は前記第１表面と前記第２表面の間で前記第３表面と平行するように配置された第４表面にさらに配置され得る。
前記断熱部材は前記第３表面に配置される第１断熱面、前記第１断熱面から前記第１表面と平行な方向に延びて前記第１表面の一部または前記第１熱電素子の一部に配置される第２断熱面および前記第１断熱面から前記第２表面と平行な方向に延びて前記第２表面の一部または前記第２熱電素子の一部に配置される第３断熱面を含み、前記シールド部材は前記第１断熱面に配置される第１シールド面、前記第１シールド面から前記第１表面と平行な方向に延びて前記第２断熱面の少なくとも一部に配置される第２シールド面および前記第１シールド面から前記第２表面と平行な方向に延びて前記第３断熱面の少なくとも一部に配置される第３シールド面を含むことができる。
前記気体ガイド部材、前記第１シールド面、前記第１断熱面および前記第３表面は共に締結され得る。
前記気体ガイド部材と前記第１シールド面間には空気層が形成され得る。
本発明の一実施例に係る発電システムは、第１発電装置、前記第１発電装置に平行し、前記第１発電装置と所定間隔で離隔するように配置された第２発電装置、そして前記第１発電装置および前記第２発電装置を支持するフレームを含み、前記第１発電装置および前記第２発電装置それぞれは、第１方向に冷却用流体が通過するダクト；前記ダクトの第１表面に配置された第１熱電素子および前記第１熱電素子に配置された第１放熱フィンを含む第１熱電モジュール；前記ダクトの第１表面に平行するように配置された第２表面に配置された第２熱電素子および前記第２熱電素子に配置された第２放熱フィンを含む第２熱電モジュール；前記ダクトの第１表面と前記第２表面の間に配置された第３表面上で前記第３表面と離隔して配置された第１気体ガイド部材；および前記第１表面と前記第２表面の間で前記第３表面に平行するように配置された第４表面上で前記第４表面と離隔して配置された第２気体ガイド部材を含み、前記第１気体ガイド部材は前記第１表面と前記第２表面から前記第３表面の中心に行くほど前記第３表面との距離が遠くなる領域を含み、前記第１放熱フィンの外側と前記第２放熱フィンの外側の間の幅は前記第１気体ガイド部材の幅より大きく、前記第３表面の中心に対応するように配置された前記第１気体ガイド部材の一つの領域は流入する気体を前記第１熱電モジュールおよび前記第２熱電モジュールに向かって分岐し、前記フレームは前記気体が通過するように前記第１方向と垂直と、前記第１表面および前記第２表面と平行な第２方向に両側に開口が形成され、前記冷却用流体が通過するように前記第１方向に両側に開口が形成され、前記気体は前記第１発電装置の第２熱電モジュールおよび前記第２発電装置の第１熱電モジュールの間を通過する。
前記フレームの一壁面から前記第１発電装置および前記第２発電装置の第１気体ガイド部材の一側まで傾斜するように配置された第１傾斜部材、そして前記フレームの他壁面から前記第１発電装置および前記第２発電装置の第１気体ガイド部材の他側まで傾斜するように配置された第２傾斜部材をさらに含み、前記フレームの一壁面、前記第１傾斜部材、前記第１気体ガイド部材、前記第２傾斜部材および前記フレームの他壁面は前記第１方向に沿って順次配置され得る。
前記第１発電装置および前記第２発電装置それぞれは、前記ダクトの一端に配置されて前記冷却用流体が流入する流体流入部および前記ダクトの他端に配置されて前記冷却用流体が排出される流体排出部をさらに含み、前記第１傾斜部材は前記フレームの一壁面から前記ダクトと前記流体流入部間の境界に向かって延び、前記第２傾斜部材は前記フレームの他壁面から前記ダクトと前記流体排出部間の境界に向かって延びる。
本発明の実施例によると、発電性能が優秀な熱変換装置を得ることができる。特に、本発明の実施例によると、使われる部品数および占める体積を減らして組立が簡単でありながらも発電性能が優秀な熱変換装置を得ることができる。また、本発明の実施例によると、熱電素子への熱伝達効率が改善された熱変換装置を得ることができる。また、本発明の実施例によると、熱変換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、高温の気体と熱電モジュールの放熱フィンが接触する面積を最大化させ得、これに伴い、発電効率を最大化させることができる。
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細に説明する。
ただし、本発明の技術思想は説明される一部の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で具現され得、本発明の技術思想範囲内であれば、実施例間にその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置換して使うことができる。
また、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）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で通常の知識を有する者に一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使わ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であろう。
また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。
本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせられ得るすべ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の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。
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または順序などに限定されない。
そして、ある成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「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（うえ）または下（した）」に形成または配置されるものと記載される場合、上（うえ）または下（した）は二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（うえ）または下（した）」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係る熱変換装置の断面図であり、図２は本発明の一実施例に係る熱変換装置の斜視図であり、図３は本発明の一実施例に係る熱変換装置の分解斜視図である。図４は本発明の一実施例に係る熱変換装置を含む熱変換システムの一部断面図であり、図５は本発明の一実施例に係る熱変換装置を含む熱変換システムの一部斜視図である。
図６は本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる熱電素子の断面図であり、図７は本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる熱電素子の斜視図である。
図１～５を参照すると、熱変換装置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および気体ガイド部材１４００を含む。そして、熱変換システムは図１～３の熱変換装置１０００を複数個含むことができる。この時、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３は所定間隔で離隔するように配置され得る。
本発明の実施例に係る熱変換装置１０００は、ダクト１１００の内部を通じて流れる冷却用流体およびダクト１１００の外部を通過する高温の気体間の温度差を利用して電力を生産することができる。これに伴い、本明細書で、熱変換装置は発電装置と指称されてもよい。本明細書で、ダクト１１００の内部を通じて流れる流体を第１流体と指称し、ダクト１１００の外部を通過する気体を第２流体と指称することができる。これに伴い、第２流体の温度は第１流体の温度より高くてもよい。
このために、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。この時、第１熱電モジュール１２００と第２熱電モジュール１３００それぞれの両面のうち、ダクト１１００を向くように配置される面が低温部となりれ、低温部と高温部間の温度差を利用して電力を生産することができる。
ダクト１１００に流入する冷却用流体は水であり得るが、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り得る。ダクト１１００に流入する冷却用流体の温度は１００℃未満、好ましくは５０℃未満、さらに好ましくは４０℃未満であり得るが、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冷却用流体の温度はダクト１１００に流入する冷却用流体の温度より高くてもよい。各ダクト１１００は第１面１１１０、第１面１１１０に対向して第１面１１１０と平行するように配置された第２面１１２０、第１面１１１０と第２面１１２０の間に配置された第３面１１３０および第１面１１１０と第２面１１２０の間で第３面１１３０に対向するように配置された第４面１１４０を含み、第１面１１１０、第２面１１２０、第３面１１３０および第４面１１４０によって形成されたダクトの内部で冷却用流体が通過する。冷却用流体はダクト１１００の冷却用流体流入口から流入して冷却用流体排出口を通じて排出される。冷却用流体の流入および排出を容易にし、ダクト１１００を支持するために、ダクト１１００の冷却用流体流入口側および冷却用流体排出口側にはそれぞれ流入口フランジ３１０および排出口フランジ１６００がさらに配置され得る。流入口フランジ１５００および排出口フランジ１６００はそれぞれ冷却用流体流入口および冷却用流体排出口に対応するように開口部が形成されたプレート形状であり、流入口フランジ１５００に形成された開口部はダクト１１００の冷却用流体流入口と大きさ、形状および位置が一致するように形成され、排出口フランジ１６００に形成された開口部（図示されず）はダクト１１００の冷却用流体排出口の大きさ、形状および位置が一致するように形成され得る。
図示してはいないが、ダクト１１００の内壁には放熱フィンが配置され得る。放熱フィンの形状、個数およびダクト１１００の内壁を占める面積などは、冷却用流体の温度、廃熱の温度、要求される発電容量などにより多様に変更され得る。放熱フィンがダクト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％であり得る。これによると、冷却用流体の流動に妨害を与えないながらも、高い熱電変換効率を得ることが可能である。この時、放熱フィンは冷却用流体の流動に妨害を与えない形状を有することができる。例えば、放熱フィンは冷却用流体が流れる方向に沿って形成され得る。すなわち、放熱フィンは冷却用流体流入口から冷却用流体排出口に向かう方向に延びたプレート形状であり得、複数の放熱フィンは所定の間隔で離隔するように配置され得る。放熱フィンはダクト１１００の内壁と一体に形成されてもよい。
そして、ダクト１１００の内部は複数の領域に区画されてもよい。ダクト１１００の内部が複数の領域に区画される場合、冷却用流体の流量がダクト１１００の内部をいっぱいに満たすほど充分でなくても、冷却用流体がダクト１１００内に均一に分散され得るため、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面１１１０に含まれてダクト外部に向かって配置された第１表面１１１２に配置され、第２熱電モジュール１３００はダクト１１００の第２面１１２０に含まれてダクト外部に向かって配置された第２表面１１２２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。
ここで、第１熱電モジュール１２００および第１熱電モジュール１２００に対称となるように配置される第２熱電モジュール１３００を一対の熱電モジュールまたは単位熱電モジュールと指称してもよい。
本明細書で、ダクト１１００ごとに一対の熱電モジュールが配置されたものを例としているが、これに制限されるものではなく、ダクト１１００ごとに複数対の熱電モジュール、すなわち複数の単位熱電モジュールが配置されてもよい。この時、要求される発電量により単位熱電モジュールの大きさおよび個数を調節することができる。
この時、ダクト１１００に連結される複数の第１熱電モジュール１２００の少なくとも一部はバスバー（図示されず）を利用して電気的に互いに連結され、ダクト１１００に連結される複数の第２熱電モジュール１３００の少なくとも一部は他のバスバー（図示されず）を利用して電気的に互いに連結され得る。バスバーは、例えば高温の気体が排出される排出口側に配置され得、外部端子と連結され得る。これに伴い、複数の第１熱電モジュール１２００および複数の第２熱電モジュール１３００のためのＰＣＢが熱変換装置の内部に配置されずとも複数の第１熱電モジュール１２００および複数の第２熱電モジュール１３００に電源が供給され得、これに伴い、熱変換装置の設計および組立が容易である。
第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００はスクリューを利用してダクト１１００と締結され得る。これに伴い、第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００はダクト１１００の表面に安定的に結合することができる。または第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００のうち少なくとも一つは熱伝達物質（ｔｈｅｒｍａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ）を利用してダクト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および第２熱電モジュール１３００それぞれは、第１表面１１１２および第２表面１１２２それぞれに配置された熱電素子１２１０、１３１０および熱電素子１２１０、１３１０に配置された放熱フィン１２２０、１３２０を含む。この時、第１表面１１１２と第１放熱フィン１２２０間の距離は第１表面１１１２と熱電素子１２１０間の距離より大きく、第２表面１１２２と第２放熱フィン１３２０間の距離は第２表面１１２２と熱電素子１３１０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冷却用流体が流れるダクト１１００が配置され、他面に放熱フィン１２２０、１３２０が配置され、放熱フィン１２２０、１３２０を通じて高温の気体が通過すると、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、これに伴い、熱電変換効率を上げることができる。本明細書で、放熱フィン１２２０、１３２０で表現されているが、これは熱を送りだす役割をするフィンだけでなく、吸熱する役割をするフィンを意味してもよい。例えば、放熱フィン１２２０、１３２０は複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間を通過する高温の気体から吸熱して熱電素子１２１０、１３１０の高温部、すなわち吸熱面の温度を高めることができる。これに伴い、放熱フィン１２２０、１３２０は受熱フィンまたは吸熱フィンと指称されてもよい。
この時、熱電素子１２１０、１３１０の構造は図６～７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６～７を参照すると、熱電素子１００は下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および上部基板１６０を含む。
下部電極１２０は下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ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型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の上部底面の間に配置される。これに伴い、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０は下部電極１２０および上部電極１５０によって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、電気的に連結される一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は単位セルを形成することができる。
例えば、口出し線１８１、１８２を通じて下部電極１２０および上部電極１５０に電圧を印加すると、Ｐ型熱電レッグ１３０からＮ型熱電レッグ１４０に電流が流れる基板は吸熱面として作用し、Ｎ型熱電レッグ１４０からＰ型熱電レッグ１３０に電流が流れる基板は放熱面として作用することができる。
ここで、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は、ビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｉ）を主原料で含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。Ｐ型熱電レッグ１３０は全体重量１００ｗｔ％に対してアンチモン（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）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（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）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｅ－Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。Ｎ型熱電レッグ１４０は全体重量１００ｗｔ％に対してセレニウム（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）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（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）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。
Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はバルク型または積層型で形成され得る。一般的にバルク型Ｐ型熱電レッグ１３０またはバルク型Ｎ型熱電レッグ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篩分けして熱電レッグ用粉末を取得した後、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得る。積層型Ｐ型熱電レッグ１３０または積層型Ｎ型熱電レッグ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、単位部材を積層しカッティングする過程を通じて得られ得る。
この時、一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は同じ形状および体積を有するか、互いに異なる形状および体積を有することができる。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０とＮ型熱電レッグ１４０の電気伝導特性が異なるため、Ｎ型熱電レッグ１４０の高さまたは断面積をＰ型熱電レッグ１３０の高さまたは断面積と異なるように形成してもよい。
本発明の一実施例に係る熱電素子の性能は熱電性能指数で表すことができる。熱電性能指数（ＺＴ）は数学式１のように表すことができる。
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、α２σはパワー因子（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ２］）である。そして、Ｔは温度、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［ｃｍ２／Ｓ］であり、ｃｐは比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは密度［ｇ／ｃｍ３］である。
熱電素子の熱電性能指数を得るために、Ｚメーターを利用してＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を利用して熱電性能指数（ＺＴ）を計算することができる。
本発明の実施例によると、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は図６（ｂ）で図示する構造を有してもよい。図６（ｂ）を参照すると、熱電レッグ１３０、１４０は熱電素材層１３２、１４２、熱電素材層１３２、１４２の一面上に積層される第１メッキ層１３４、１４４、熱電素材層１３２、１４２の一面と対向して配置される他面に積層される第２メッキ層１３４、１４４、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４、１４４の間および熱電素材層１３２、１４２と第２メッキ層１３４、１４４の間にそれぞれ配置される第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６、そして第１メッキ層１３４、１４４および第２メッキ層１３４、１４４上にそれぞれ積層される第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８を含む。
ここで、熱電素材層１３２、１４２は半導体材料であるビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を含むことができる。熱電素材層１３２、１４２は図６（ａ）で説明したＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０と同じ素材または形状を有することができる。
そして、第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８は銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）およびアルミニウム合金から選択され得、０．１～０．５ｍｍ、好ましくは０．２～０．３ｍｍの厚さを有することができる。第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８の熱膨張係数は熱電素材層１３２、１４２の熱膨張係数と類似するか、より大きいため、焼結時に第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８と熱電素材層１３２、１４２間の境界面で圧縮応力が加えられ、そのため亀裂または剥離を防止することができる。また、第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８と電極１２０、１５０間の結合力が高いため、熱電レッグ１３０、１４０は電極１２０、１５０と安定的に結合することができる。
次に、第１メッキ層１３４、１４４および第２メッキ層１３４、１４４はそれぞれＮｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｂ、ＣｒおよびＭｏのうち少なくとも一つを含むことができ、１～２０μｍ、好ましくは１～１０μｍの厚さを有することができる。第１メッキ層１３４、１４４および第２メッキ層１３４、１４４は熱電素材層１３２、１４２内半導体材料であるＢｉまたはＴｅと第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８間の反応を防ぐため、熱電素子の性能の低下を防止できるだけでなく、第１金属層１３８、１４８および第２金属層１３８、１４８の酸化を防止することができる。
この時、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４、１４４の間および熱電素材層１３２、１４２と第２メッキ層１３４、１４４の間には、第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６が配置され得る。この時、第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６はＴｅを含むことができる。例えば、第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６はＮｉ－Ｔｅ、Ｓｎ－Ｔｅ、Ｔｉ－Ｔｅ、Ｆｅ－Ｔｅ、Ｓｂ－Ｔｅ、Ｃｒ－ＴｅおよびＭｏ－Ｔｅのうち少なくとも一つを含むことができる。本発明の実施例によると、第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６それぞれの厚さは０．５～１００μｍ、好ましくは１～５０μｍであり得る。本発明の実施例によると、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４、１４４および第２メッキ層１３４、１４４の間にＴｅを含む第１接合層１３６、１４６および第２接合層１３６、１４６を予め配置し、熱電素材層１３２、１４２内Ｔｅが第１メッキ層１３４、１４４および第２メッキ層１３４、１４４に広がることを防止することができる。これに伴い、Ｂｉリッチ領域の発生を防止することができる。
一方、下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される下部電極１２０、そして上部基板１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される上部電極１５０は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（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または上部電極１５０の厚さが０．０１ｍｍ未満の場合、電極としての機能が落ちて電気伝導性能が低下し得、０．３ｍｍを超過する場合、抵抗の増加によって伝導効率が低下し得る。
そして、互いに対向する下部基板１１０と上部基板１６０は絶縁基板または金属基板であり得る。絶縁基板はアルミナ基板または柔軟性を有する高分子樹脂基板であり得る。柔軟性を有する高分子樹脂基板はポリイミド（ＰＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レジン（ｒｅｓｉｎ）のような高透過性プラスチックなどの多様な絶縁性樹脂材を含むことができる。金属基板はＣｕ、ＡｌまたはＣｕ－Ａｌ合金を含むことができ、その厚さは０．１ｍｍ～０．５ｍｍであり得る。金属基板の厚さが０．１ｍｍ未満であるか、０．５ｍｍを超過する場合、放熱特性または熱伝導率が過度に高くなり得るため、熱電素子の信頼性が低下し得る。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の間および上部基板１６０と上部電極１５０の間にはそれぞれ誘電体層１７０がさらに形成され得る。誘電体層１７０は５～１０Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する素材を含み、０．０１ｍｍ～０．１５ｍｍの厚さで形成され得る。誘電体層１７０の厚さが０．０１ｍｍ未満の場合、絶縁効率または耐電圧特性が低下し得、０．１５ｍｍを超過する場合、熱電伝導度が低くなって放熱効率が低下し得る。
この時、下部基板１１０と上部基板１６０の大きさは異なるように形成されてもよい。例えば、下部基板１１０と上部基板１６０のうち一つの体積、厚さまたは面積は他の一つの体積、厚さまたは面積より大きく形成され得る。これに伴い、熱電素子の吸熱性能または放熱性能を高めることができる。
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。これに伴い、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型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０と接触する面に形成される場合、熱電レッグと基板間の接合特性も向上し得る。
一方、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は円筒形状、多角柱形状、楕円形柱形状などを有することができる。
本発明の一実施例によると、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は電極と接合する部分の幅が広く形成されてもよい。
この時、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１２１２、１３１２であり得、アルミニウム基板１２１２、１３１２は第１表面１１１２および第２表面１１２２それぞれと熱伝達物質（ｔｈｅｒｍａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ）によって接着され得る。アルミニウム基板１２１２、１３１２は熱伝達性能が優秀であるため、熱電素子１２１０、１３１０の両面のうち一面と冷却用流体が流れるダクト１１００間の熱伝達が容易である。また、アルミニウム基板１２１２、１３１２と冷却用流体が流れるダクト１１００が熱伝達物質（ｔｈｅｒｍａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｍａｔｅｒｉａｌ、ＴＩＭ）によって接着されると、アルミニウム基板１２１２、１３１２と冷却用流体が流れるダクト１１００間の熱伝達が妨害を受けないことができる。
再び図１～図５を参照すると、冷却用流体は第１方向でダクト１１００を通過し、気体は第１方向と垂直であり、第１表面１１１２および第２表面１１２２と平行な方向に複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間を通過することができる。このために、気体ガイド部材１４００はダクト１１００ごとに一つずつまたはダクト１１００ごとに複数個ずつ配置され得、高温の気体が流入する方向に配置され得る。例えば、ダクト１１００の第３面１１３０が高温の気体が流入する方向に向かい、第４面１１４０が高温の気体が排出される方向に向かう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面１１３０側に配置され得る。または気体ガイド部材１４００は空気力学的原理によってダクト１１００の第４面１１４０側にも配置され得る。
この時、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間に流入する気体の温度は、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間から排出される気体の温度より高い。例えば、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間に流入する気体は自動車、船舶などのエンジンから発生する廃熱であり得るが、これに制限されるものではない。例えば、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間に流入する気体の温度は１００℃以上、好ましくは２００℃以上、さらに好ましくは２２０℃～２５０℃であり得るが、これに制限されるものではない。この時、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間の幅は数ｍｍ以内であり得、熱転換装置の大きさ、流入する気体の温度、気体の流入速度、要求される発電量などにより変わり得る。ここで、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間は一つの熱変換装置１０００の第２熱電モジュール１３００の放熱フィン１３２０と隣り合う熱変換装置１０００の第１熱電モジュール１２００の放熱フィン１２２０間の距離を意味し得る。例えば、図４を参照すると、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）は１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下であり得る。一つの熱変換装置１０００の第２熱電モジュール１３００の放熱フィン１３２０と隣り合う熱変換装置１０００の第１熱電モジュール１２００の放熱フィン１２２０が互いに接触していてもよいが、組立過程で公差が発生し得る。ただし、放熱フィン１２２０、１３２０が配置された空間での油圧に比べて複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）での油圧が低い場合もあり、これに伴い、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間に流入する気体は放熱フィン１２２０、１３２０に比べて複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）を通過しようとする傾向があり、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）で渦流が発生し得る。これに伴い、複数の熱変換装置１
０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）が１０ｍｍを超過する場合、流入する気体と放熱フィン１２２０、１３２０間の熱交換効率が低くなり得る。また、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）が大きくなるほど定められた空間内に設置できる熱変換装置の個数は減らされ得る。これに伴い、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）は１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下であり得る。
０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）が１０ｍｍを超過する場合、流入する気体と放熱フィン１２２０、１３２０間の熱交換効率が低くなり得る。また、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）が大きくなるほど定められた空間内に設置できる熱変換装置の個数は減らされ得る。これに伴い、複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）は１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下であり得る。
気体ガイド部材１４００はダクト１１００の第３面１１３０に含まれ、ダクト外部へ向かう第３表面１１３２上で第３表面１１３２の両端から第３表面１１３２の両端の間の中心に行くほど第３表面１１３２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は傘状または屋根状を有することができる。これに伴い、高温の気体、例えば廃熱が気体ガイド部材１４００を通じて分岐されて複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間を通過するようにガイドできる。この時、気体ガイド部材１４００の傾斜角θは１０～８０°、好ましく２０～７０°、さらに好ましくは３０～６５°、さらに好ましくは４５～６０°であり得る。気体ガイド部材１４００の傾斜角θがこのような数値範囲を外れる場合、例えば気体ガイド部材１４００の傾斜角θがこのような数値範囲の上限を超過する場合、流入する気体は気体ガイド部材１４００に沿って流れた後、放熱フィン１２２０、１３２０が配置された領域を外れて複数の熱変換装置１０００－１、１０００－２、１０００－３の間の離隔した空間（ａ）に流れ得るため熱交換効率が低くなり得る。また、気体ガイド部材１４００の傾斜角θがこのような数値範囲を外れる場合、例えば気体ガイド部材１４００の傾斜角θがこのような数値範囲の下限未満の場合、気体ガイド部材１４００を製作することが難しくなり得、熱変換装置の高さが過度に高くなって気体ガイド部材１４００を通じて気体の熱が奪われ得るため熱交換効率が低くなり得る。
この時、気体ガイド部材１４００は一対の熱電モジュール１２００、１３００単位で形成されてもよく、一つのダクト１１００上に連続して配置された複数対の熱電モジュール１２００、１３００単位で形成されてもよい。
一方、一つの熱変換装置１０００内で第１熱電モジュール１２００の第１放熱フィン１２２０の外側と第２熱電モジュール１３００の第２放熱フィン１３２０の外側の間の幅Ｗ１は、気体ガイド部材１４００の幅Ｗ２より大きくてもよい。そして、第１熱電素子１２１０の外側と第２熱電素子１３１０の外側の間の幅Ｗ３は気体ガイド部材１４００の幅以上であり得る。ここで、第１放熱フィン１２２０の外側と第２放熱フィン１３２０の外側それぞれはダクト１１００を向く側の反対側を意味し得る。これと同様に、第１熱電素子１２１０の外側と第２熱電素子１３１０の外側それぞれもダクト１１００を向く側の反対側を意味し得る。ここで、第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン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放熱フィン１２２０および第２放熱フィン１３２０は気体が流れる第２方向に沿って延びたプレート状を有することができる。または第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン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。この時、第１熱電モジュール１２００の第１放熱フィン１２２０と第２熱電モジュール１３００の第２放熱フィン１３２０の間の最大幅Ｗ１は、ダクト１１００を基準として第１放熱フィン１２２０の最も遠い地点から第２放熱フィン１３２０の最も遠い地点までの距離を意味し得、気体ガイド部材１４００の最大幅Ｗ２はダクト１１００の第３表面１１３２と最も近い領域での気体ガイド部材１４００の幅を意味し得る。これによると、第２方向に流入する気体の流れが気体ガイド部材１４００によって妨害されずに、第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン１３２０に直接伝達され得る。これに伴い、気体と第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン１３２０間の接触面積が大きくなって、第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン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。
この時、気体ガイド部材１４００と放熱フィン１２２０、１３２０間の垂直距離ｄは１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上、さらに好ましくは１７ｍｍ以上であり得る。これによると、気体ガイド部材１４００、ダクト１１００、第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００の締結のための空間が確保され得、気体ガイド部材１４００によって分岐された気体が第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン１３２０を通過して効率的に熱交換され得る。特に、気体ガイド部材１４００と放熱フィン１２２０、１３２０間の垂直距離ｄが長くなるほど気体ガイド部材１４００によって分岐された気体が流路抵抗なしに第１放熱フィン１２２０および第２放熱フィン１３２０を効率的に通過することができる。ただし、気体ガイド部材１４００と放熱フィン１２２０、１３２０間の垂直距離ｄが過度に長くなる場合、熱変換装置の高さが過度に高くなるため、制限された空間内に配置できる熱変換装置の個数が減らされ得、気体ガイド部材１４００を通じて分岐された気体の熱が放熱フィン１２２０、１３２０を通過する前に冷め得るため、熱交換効率が低くなり得る。これに伴い、気体ガイド部材１４００と放熱フィン１２２０、１３２０間の垂直距離ｄは２００ｍｍ以下、好ましくは１５０ｍｍ以下、さらに好ましくは１００ｍｍ以下であり得る。
一方、第１熱電モジュール１２００、ダクト１１００および第２熱電モジュール１３００間のシーリングおよび断熱効果を高めるために、ダクト１１００の第３表面１１３２と気体ガイド部材１４００の間には断熱部材１７００およびシールド部材１８００がさらに配置され得る。
断熱部材１７００は第３表面１１３２に配置される第１断熱面１７１０、第１断熱面１７１０から第１表面１１１２と平行な方向に延びて第１表面１１１２の一部または第１熱電素子１２００の一部に配置される第２断熱面１７２０および第１断熱面１７１０から第２表面１１２２と平行な方向に延びて第２表面１１２２の一部または第２熱電素子１３００の一部に配置される第３断熱面１７３０を含むことができる。ここで、第１熱電素子１２００の一部および第２熱電素子１３００の一部はそれぞれ第１熱電素子１２００および第２熱電素子１３００の下部基板を意味し得、下部基板はアルミニウムプレートであり得る。
そして、シールド部材１８００は第１断熱面１７１０に配置される第１シールド面１８１０、第１シールド面１８１０から第１表面１１１２と平行な方向に延びて第２断熱面１７２０の少なくとも一部に配置される第２シールド面１８２０および第１シールド面１８１０から第２表面１１２２と平行な方向に延びて第３断熱面１７３０の少なくとも一部に配置される第３シールド面１８３０を含むことができる。
特に、第２シールド面１８２０および第３シールド面１８３０それぞれは第１熱電素子１２１０と第１放熱フィン１２２０間の境界および第２熱電素子１３１０と第２放熱フィン１３２０間の境界に配置され得る。
これによると、複数の熱変換装置１０００の間を通過する高温の気体が第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００の放熱フィン１２２０、１３２０のみを通過するだけであり、第１熱電モジュール１２００および第２熱電モジュール１３００に含まれる熱電素子１２１０、１３１０に直接接触する問題を防止することができ、気体ガイド部材１４００と第１熱電モジュール１２００の側面、第３表面１１３０および第２熱電モジュール１３００の側面の間が断熱され得るため、熱電変換性能が低下する問題を防止することができる。
一方、気体ガイド部材１４００、第１シールド面１８１０、第１断熱面１７１０およびダクト１１００の第３表面１１３２は共に締結され得、これに伴い、気体ガイド部材１４００および第２シールド面１８１０の間には空気層が形成され得る。気体ガイド部材１４００および第２シールド面１８１０の間には空気層によって、断熱性能はさらに高くなり得る。
または断熱性能をさらに高めるために、第１断熱面１７１０と第１シールド面１８１０の間には追加の断熱部材１７４０がさらに配置されてもよい。
または図示してはいないが、気体ガイド部材１４００の一面が延びて中空の三角形状を有するように形成されてもよく、これに伴い、第１シールド面１８１０と接合されてもよい。
一方、本発明の実施例によると、気体ガイド部材１４００の高さおよび形状は多様に変形され得る。
図８は本発明の一実施例に係る熱変換装置の一部斜視図であり、図９は本発明の一実施例に係る気体ガイド部材の高さおよび形状に関する多様な変形例を示す。
図９（ａ）および図９（ｂ）を参照すると、気体ガイド部材１４００の高さは気体の流速により変わり得る。例えば、複数の熱変換装置１０００の間を通過する気体の流速が速いほど図９（ａ）に図示された通り、気体ガイド部材１４００の高さが高い方が有利であり、流速が遅いほど図９（ｂ）に図示された通り、気体ガイド部材１４００の高さが低い方が有利であり得る。
または図９（ｃ）および図９（ｄ）のように、気体ガイド部材１４００は曲面を有してもよい。例えば、図９（ｃ）のように、気体ガイド部材１４００の中心から端に行くほど傾斜度が高くなるドーム状を有したり、図９（ｄ）のように、気体ガイド部材１４００の中心から端に行くほど傾斜度が緩やかになる形状を有することができる。
このように、気体ガイド部材１４００の高さおよび形状は気体の流量および流速により適切に変形され得る。前述した通り、気体ガイド部材１４００が気体ガイド部材１４００に形成されたホールを通じてシールド部材１８００、断熱部材１７００およびダクト１１００とスクリューなどで締結される場合、気体の流量および流速により適合な気体ガイド部材１４００を取り換えることが可能である。
一方、以上では熱変換装置１０００のダクト１１００の流体流入口および流体排出口それぞれにフランジ１５００、１６００が形成されるものとして例示されているが、これに制限されるものではない。
図１０は本発明の他の実施例に係る熱変換装置の斜視図であり、図１１～図１４は図１０の熱変換装置を含む熱変換システムの斜視図である。図１～９で説明した内容と同じ内容については重複した説明を省略する。
図１０を参照すると、熱変換装置１０００はダクト１１００の一端に配置されて冷却用流体が流入する流体流入部１９００およびダクト１１００の他端に配置されて冷却用流体が排出される流体排出部１９５０をさらに含むことができる。図示された通り、流体流入部１９００には少なくとも一つの流体流入菅１９０２が連結され、流体排出部１９５０には少なくとも一つの流体排出管１９５２が連結され得る。
一方、図１１～図１３を参照すると、第１熱変換装置１０００－１および第２熱変換装置１０００－２はフレーム３０００によって支持され得る。この時、フレーム３０００は気体が通過するように第２方向に両側に開口３１００、３１０２が形成され、冷却用流体が通過するように第１方向に両側に開口３２００、３２０２が形成され得る。この時、熱変換装置１０００の流体流入菅１９０２は開口３２００を貫通し、流体排出管１９５２は開口３２０２を貫通することができる。
一方、図１１を参照すると、本発明の実施例に係る熱変換システム１０は、フレーム３０００の一壁面から第１熱変換装置１０００－１および第２熱変換装置１０００－２の気体ガイド部材１４００の一側まで傾斜するように配置された第１傾斜部材２０００、そしてフレーム３０００の他壁面から第１熱変換装置１０００－１および第２熱変換装置１０００－２の気体ガイド部材１４００の他側まで傾斜するように配置された第２傾斜部材２１００をさらに含むことができる。
この時、フレーム３０００の一壁面は開口３２００が形成された壁面であり、フレーム３０００の他壁面は開口３２０２が形成された壁面であり得、フレーム３０００の一壁面、第１傾斜部材２０００、気体ガイド部材１４００、第２傾斜部材２１００およびフレーム３０００の他壁面は第１方向に沿って順次配置され得る。
第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００によって、熱変換システム１０の内部に流入する高温の気体が熱電モジュール１２００、１３００が配置された領域に向かうように誘導され得、これに伴い、発電効率を上げることができる。これに伴い、第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００はそれぞれガイド部と指称されてもよい。
特に、熱変換装置１０００が流体流入部１９００および流体排出部１９５０を含む実施例で、第１傾斜部材２０００がフレーム３０００の一壁面からダクト１１００と流体流入部１９００間の境界に向かって延び、第２傾斜部材２１００がフレーム３０００の他壁面からダクト１１００と流体排出口１９５０間の境界に向かって延びる場合、高温の気体が流体流入部１９００および流体排出口１９５０に流れることを遮断することができるので、発電効率を最大化することができる。すなわち、第１傾斜部材２０００、気体ガイド部材１４００および第２傾斜部材２１００は第１方向に互いに重ならないように配置され、第１傾斜部材２０００の傾斜面、気体ガイド部材１４００および第２傾斜部材２１００の傾斜面は第２方向に互いに重ならないように配置され得る。
この時、気体ガイド部材１４００の傾斜面は第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００の傾斜面それぞれと異なる方向に傾斜し得る。例えば、第１流体が流れる第１方向および第２流体が流れる第２方向に垂直な第３方向、すなわち複数の熱変換装置が配置された方向と第１方向がなす仮想の面に対して第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００それぞれの傾斜面は第１方向に延びる仮想の線と傾斜をなすように配置され、気体ガイド部材１４００の傾斜面は第３方向に延びる仮想の線と傾斜をなすように配置され得る。これに伴い、第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００の傾斜面それぞれは第２方向に沿って第２流体が流動するように傾斜し、気体ガイド部材１４００の傾斜面は第２方向に沿って分岐して流動するように傾斜し得る。
または図１２を参照すると、本発明の実施例に係る熱変換システム１０は、フレーム３０００の一壁面から第１熱変換装置１０００－１の気体ガイド部材１４００の一側に向かって傾斜するように配置された第３傾斜部材２２００、そしてフレーム３０００の他壁面から第２熱変換装置１０００－２の気体ガイド部材１４００の他側に向かって傾斜するように配置された第４傾斜部材２３００をさらに含むことができる。
この時、フレーム３０００の一壁面は第１熱変換装置１０００－１と所定間隙離隔して第１熱変換装置１０００－１の熱電モジュールと平行するように配置された面であり得、フレーム３０００の他壁面はフレーム３０００の一壁面と対向し、第２熱変換装置１０００－２と所定間隙離隔して第２熱変換装置１０００－２の熱電モジュールと平行するように配置された面であり得る。すなわち、フレーム３０００の一壁面および他壁面は図１１で第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００が配置された壁面の間に配置された壁面であり得る。これに伴い、フレーム３０００の一壁面、第３傾斜部材２２００、第１熱変換装置１０００－１の気体ガイド部材１４００、第２熱変換装置１０００－２の気体ガイド部材１４００および第４傾斜部材２３００およびフレーム３０００の他壁面は第１方向および第２方向の垂直方向に沿って順次配置され得る。
第３傾斜部材２２００および第４傾斜部材２３００によって、熱変換システム１０の内部に流入する高温の気体が熱電モジュール１２００、１３００が配置された領域に向かうように誘導され得、これに伴い、発電効率を上げることができる。これに伴い、第３傾斜部材２２００および第４傾斜部材２３００はそれぞれガイド部と指称されてもよい。
または図１３を参照すると、本発明の実施例に係る熱変換システム１０は、フレーム３０００の４壁面にそれぞれ配置された第１傾斜部材２０００、第２傾斜部材２１００、第３傾斜部材２２００および第４傾斜部材２３００を含んでもよい。
図１１～図１３で第１傾斜部材２０００、第２傾斜部材２１００、第３傾斜部材２２００および第４傾斜部材２３００がフレーム３０００の内壁面に結合されるものとして図示されているが、これに制限されるものではなく、第１傾斜部材２０００、第２傾斜部材２１００、第３傾斜部材２２００および第４傾斜部材２３００のうち少なくとも一つはフレーム３０００の外壁面を通じて結合されてもよい。
図１１～図１３では二つの熱変換装置を含む熱変換システムを図示しているが、これに制限されるものではなく、図１４に図示された通り、二つを超過する熱変換装置を含んでもよい。これによると、第１傾斜部材２０００および第２傾斜部材２１００はｎ個の熱変換装置が配置された方向、すなわち第１方向および第２方向に垂直な第３方向に沿って長く延長され得る。
前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した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。
Claims (20)
- 第１方向に沿って貫通し、内側面を形成する貫通ホールを含むケース；
前記ケースの貫通ホール内に配置され、前記第１方向に垂直な第２方向に沿って第１流体が流動するように流路が形成されたダクト；
前記ダクトの第１表面に配置された第１熱電素子および前記第１熱電素子に配置された第１フィンを含む第１熱電モジュール；
前記ダクトの第１表面と対向する第２表面に配置された第２熱電素子および前記第２熱電素子に配置された第２フィンを含む第２熱電モジュール；
前記ケースに結合され、前記ダクト上に互いに対向して配置された複数の第１ガイド部；
前記ダクトの第１表面と前記第２表面の間に形成された第３表面上に配置される第２ガイド部を含み、
前記第２ガイド部は前記複数の第１ガイド部の間で前記第２方向に沿って延び、
前記複数の第１ガイド部と前記第２ガイド部はそれぞれ傾斜面を含み、
前記第２ガイド部の傾斜面の傾斜角は前記複数の第１ガイド部の傾斜面それぞれの傾斜角と異なる、発電装置。 - 前記第２ガイド部の傾斜面は前記第２方向に沿って配置された、請求項１に記載の発電装置。
- 前記第１ガイド部の傾斜面は前記第１方向に沿って第２流体が流動するように前記第１方向または前記第２方向に対して傾斜し、
前記第２ガイド部の傾斜面は前記第２流体が前記第１方向に沿って分岐して流動するように前記第１方向に対して傾斜した、請求項２に記載の発電装置。 - 前記第２流体の温度は前記第１流体の温度より高い、請求項３に記載の発電装置。
- 前記ダクトは前記ケースの貫通ホールの内側面に結合され、互いに対向して配置された複数の支持部、および前記複数の支持部間に配置された胴体部を含み、
前記複数の第１ガイド部は前記ダクトの複数の支持部上にそれぞれ配置され、
前記第２ガイド部は前記ダクトの胴体部上に配置された、請求項１に記載の発電装置。 - 前記第１ガイド部と前記第２ガイド部は前記第１方向に互いに重ならない、請求項５に記載の発電装置。
- 前記ダクトの複数の支持部それぞれの第１方向の長さは前記ダクトの胴体部の第１方向の長さより大きく、
前記ダクトの複数の支持部それぞれの第２方向の長さは前記ダクトの胴体部の第１方向の長さより小さい、請求項５に記載の発電装置。 - 前記複数の第１ガイド部それぞれは前記貫通ホールの内側面に結合された結合部を含み、前記第２方向に沿って前記結合部から遠ざかるほど前記ダクトに隣接する、請求項７に記載の発電装置。
- 前記複数の第１ガイド部の傾斜面と前記第２ガイド部は前記第２方向に互いに重ならない、請求項８に記載の発電装置。
- 前記複数の第１ガイド部は前記ダクトに最も隣接した第１端部をそれぞれ含み、
前記第２ガイド部は前記第２方向の端部を含む、請求項９に記載の発電装置。 - 前記ダクトの支持部は前記第２ガイド部と向かい合う側面を含み、
前記複数の第１ガイド部の複数の第１端部は前記ダクトの支持部上に配置され、
前記複数の第１端部は前記の側面に隣接した、請求項１０に記載の発電装置。 - 前記第１フィンおよび前記第２フィンはそれぞれ前記第１方向に延びた、請求項１に記載の発電装置。
- 前記第１フィンおよび前記第２フィンそれぞれは前記第２ガイド部と前記第１方向に所定距離離隔した、請求項１２に記載の発電装置。
- 前記ダクトは互いに離隔した複数のダクトを含み、
前記複数のダクトそれぞれは互いに対向する第１表面、および第２表面を含み、
前記第１熱電モジュールは前記第１表面上に配置される複数の一側熱電モジュールを含み、前記第２熱電モジュールは前記第２表面上に配置される複数の他側熱電モジュールを含む、請求項１３に記載の発電装置。 - 前記複数の一側熱電モジュールは前記貫通ホールの内側面と向かい合う複数の第１部、および前記第２熱電モジュールと向かい合う複数の第２部を含み、
前記複数の他側熱電モジュールは前記貫通ホールの内側面と向かい合う複数の第３部、および前記第１熱電モジュールと向かい合う複数の第４部を含む、請求項１４に記載の発電装置。 - 前記一側熱電モジュールの第２部は前記他側熱電モジュールの第４部と所定距離離隔した、請求項１５に記載の発電装置。
- 前記第１熱電モジュールおよび前記第２熱電モジュールそれぞれは前記ダクトと結合する複数の第１締結部を含む、請求項１２に記載の発電装置。
- 前記複数の第１締結部は前記第２方向に沿って互いに離隔して配置された、請求項１７に記載の発電装置
- 前記第２ガイド部は複数の溝を含み、
前記複数の溝は前記第２方向に沿って互いに離隔して配置された、請求項１に記載の発電装置。 - 前記第２ガイド部の複数の溝にそれぞれ配置された複数の第２締結部を含み、
前記複数の第１締結部は前記ダクトの第１表面および前記第２表面と向かい合い、
前記複数の第２締結部は前記ダクトの第３表面と向かい合い、
前記第１表面および前記第２表面は前記第３表面と垂直である、請求項１９に記載の発電装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2019-0048600 | 2019-04-25 | ||
| KR1020190048600A KR102083611B1 (ko) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | 열변환장치 |
| PCT/KR2020/004570 WO2020218753A1 (ko) | 2019-04-25 | 2020-04-03 | 열변환장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022531562A true JP2022531562A (ja) | 2022-07-07 |
Family
ID=69805584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021563145A Pending JP2022531562A (ja) | 2019-04-25 | 2020-04-03 | 熱変換装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11815297B2 (ja) |
| EP (2) | EP4326037A3 (ja) |
| JP (1) | JP2022531562A (ja) |
| KR (1) | KR102083611B1 (ja) |
| CN (1) | CN113748525A (ja) |
| WO (1) | WO2020218753A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102083611B1 (ko) | 2019-04-25 | 2020-03-02 | 엘지이노텍 주식회사 | 열변환장치 |
| JP2023530321A (ja) * | 2020-06-15 | 2023-07-14 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 熱電モジュール及びこれを含む発電装置 |
| KR20210156537A (ko) * | 2020-06-18 | 2021-12-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 발전장치 |
| US20230066855A1 (en) * | 2021-09-01 | 2023-03-02 | Baidu Usa Llc | Energy-generating fluid distribution module for servers |
| WO2023243816A1 (ko) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | 성균관대학교산학협력단 | 열전 발생기, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 열전 발생 장치. |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1813123A (en) * | 1927-05-05 | 1931-07-07 | Murray Radiator Corp | Radiator |
| JPH08189725A (ja) * | 1995-01-05 | 1996-07-23 | Nippondenso Co Ltd | 冷媒蒸発器 |
| US6672076B2 (en) * | 2001-02-09 | 2004-01-06 | Bsst Llc | Efficiency thermoelectrics utilizing convective heat flow |
| KR101055668B1 (ko) * | 2008-11-20 | 2011-08-10 | 한국과학기술연구원 | 재생증발식 냉방기의 코어 모듈 및 그의 제작방법 |
| FR2954482B1 (fr) * | 2009-12-18 | 2012-04-27 | Valeo Systemes Thermiques | Echangeur de chaleur |
| US8770269B2 (en) * | 2010-06-11 | 2014-07-08 | Hs Marston Aerospace Ltd. | Three phase fin surface cooler |
| KR101433173B1 (ko) * | 2013-01-31 | 2014-08-26 | 주식회사 에프에이치아이코리아 | 열전모듈을 이용한 공기조화기 |
| CA2906160C (en) | 2013-03-15 | 2021-10-19 | Vecarius, Inc. | Thermoelectric device |
| CA2963265A1 (en) | 2014-10-02 | 2016-04-07 | Alphabet Energy, Inc. | Thermoelectric generating unit and methods of making and using same |
| KR20160059031A (ko) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 현대자동차주식회사 | 차량용 제습 장치 |
| CN107112611B (zh) * | 2015-02-18 | 2020-04-21 | 古河电气工业株式会社 | 电池温度调节装置以及电池温度调节系统 |
| DE102015107468A1 (de) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Kraftfahrzeug-Wärmeübertragersystem |
| KR20170012770A (ko) * | 2015-07-23 | 2017-02-03 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 차량의 난방 시스템 및 그 제어방법 |
| US10247490B2 (en) * | 2015-08-06 | 2019-04-02 | Denso International America, Inc. | Flow funneling insert and heat exchanger with flow funneling element |
| DE102017200734A1 (de) * | 2017-01-18 | 2018-07-19 | Airbus Operations Gmbh | Temperierungssystem für ein Galleyfach einer Bordküche |
| KR102332126B1 (ko) | 2017-06-08 | 2021-11-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 열변환장치 |
| WO2019032738A1 (en) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | Pendram, Inc. | SYSTEM AND METHODS FOR STORING PERISHABLE OBJECTS |
| KR102623103B1 (ko) * | 2018-11-20 | 2024-01-09 | 엘지전자 주식회사 | 열전모듈이 구비된 발판 |
| KR102083611B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2020-03-02 | 엘지이노텍 주식회사 | 열변환장치 |
| KR20200134492A (ko) * | 2019-05-22 | 2020-12-02 | 현대자동차주식회사 | 열전모듈이 구비된 열교환기 및 이를 포함하는 배터리 열관리 시스템 |
| US11274601B2 (en) * | 2019-11-26 | 2022-03-15 | Delavan Inc. | Internal fuel/air heat exchangers |
| WO2022015792A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Electric charging particle heater for thermal energy storage |
-
2019
- 2019-04-25 KR KR1020190048600A patent/KR102083611B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-04-03 US US17/604,820 patent/US11815297B2/en active Active
- 2020-04-03 CN CN202080030687.7A patent/CN113748525A/zh active Pending
- 2020-04-03 EP EP23220467.7A patent/EP4326037A3/en active Pending
- 2020-04-03 WO PCT/KR2020/004570 patent/WO2020218753A1/ko unknown
- 2020-04-03 JP JP2021563145A patent/JP2022531562A/ja active Pending
- 2020-04-03 EP EP20794758.1A patent/EP3961732B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11815297B2 (en) | 2023-11-14 |
| CN113748525A (zh) | 2021-12-03 |
| US20220260288A1 (en) | 2022-08-18 |
| EP4326037A2 (en) | 2024-02-21 |
| TW202046624A (zh) | 2020-12-16 |
| EP3961732A4 (en) | 2023-01-11 |
| EP4326037A3 (en) | 2024-04-24 |
| KR102083611B1 (ko) | 2020-03-02 |
| EP3961732B1 (en) | 2024-02-07 |
| EP3961732A1 (en) | 2022-03-02 |
| WO2020218753A1 (ko) | 2020-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2022531562A (ja) | 熱変換装置 | |
| JP7171725B2 (ja) | 熱変換装置 | |
| KR102332126B1 (ko) | 열변환장치 | |
| US20210167269A1 (en) | Power generating apparatus | |
| JP7395494B2 (ja) | 熱変換装置 | |
| EP4092770A1 (en) | Power generation apparatus | |
| JP7072004B2 (ja) | 熱変換装置 | |
| KR102316222B1 (ko) | 열변환장치 | |
| KR102249020B1 (ko) | 열변환장치 | |
| KR102476995B1 (ko) | 열변환장치 | |
| JP2023509995A (ja) | 発電装置 | |
| KR102334189B1 (ko) | 열변환 장치 | |
| TWI842881B (zh) | 熱轉換發電裝置 | |
| KR102487432B1 (ko) | 열변환장치 | |
| JP2022547108A (ja) | 熱電モジュール | |
| KR20220089299A (ko) | 열전장치 | |
| JP2021530112A (ja) | 熱変換装置 | |
| KR20200140014A (ko) | 열전장치 및 이를 포함하는 열전시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211026 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220623 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230309 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240311 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240430 |