KR102032117B1 - Reliability assessment device of thermoelectric element - Google Patents

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KR102032117B1
KR102032117B1 KR1020180066852A KR20180066852A KR102032117B1 KR 102032117 B1 KR102032117 B1 KR 102032117B1 KR 1020180066852 A KR1020180066852 A KR 1020180066852A KR 20180066852 A KR20180066852 A KR 20180066852A KR 102032117 B1 KR102032117 B1 KR 102032117B1
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thermoelectric
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허성준
노윤현
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주식회사 블루시스
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Abstract

In a device for evaluating the reliability of a thermoelectric element including a heating module, the device for evaluating the reliability of the thermoelectric element of the present invention is provided with a cooling part which surrounds an outer surface of the heating module and is installed with an opened lower part. A space is formed by separating the cooling part and a lower part of the heating module, and the cooling part can comprise a gas injector for supplying gas, and a gas injection hole formed on one side surface and connected to the gas injector for injecting gas to an outer surface of the heating module. The device for evaluating the reliability of the thermoelectric element according to the present invention can quickly lower the heat of the heating module of the evaluation device by providing the cooling part. In addition, the device of the present invention can lower the heat of the heating module in an air-cooling method by injecting gas through the cooling part.

Description

열전소자의 신뢰성 평가장치{Reliability assessment device of thermoelectric element}Reliability assessment device of thermoelectric element

본 발명은 열전소자의 신뢰성 평가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각부를 구비하여 열전소자의 신뢰성 평가장치의 발열모듈의 열을 빠르게 낮출 수 있는 열전소자의 신뢰성 평가장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for evaluating the reliability of a thermoelectric element, and more particularly, to an apparatus for evaluating the reliability of a thermoelectric element having a cooling unit, which can quickly lower the heat of a heat generating module of a thermoelectric element.

열전소자라 함은 열과 전기의 상호작용을 나타나는 각종 효과를 이용한 소자들을 말하는데, 크게는 2종류 금속의 양끝을 접속하여 그 양끝 온도를 다르게 하면 기전력이 생기는 현상인 제베크효과를 이용한 소자, 2종류의 금속 끝을 접속시켜 여기에 전류를 흘려보내면 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있다. Thermoelectric element is a device using various effects that show the interaction between heat and electricity. Two types of devices using the Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated by connecting two ends of two kinds of metals and changing the temperature at both ends. When a metal end is connected and a current is flowed therein, there is a Peltier element, which is a device using a Peltier effect, in which one terminal absorbs heat and the other terminal generates heat depending on the current direction.

위와 같은 열전소자의 효과를 이용하면 냉각장치, 가열장치 및 발전장치를 용이하게 만들 수 있고 이렇게 열전소자가 이용된 장치들은 다양한 제품에 응용이 가능하여 열전소자를 이용한 제품에 대한 수요는 꾸준히 늘어나고 있는 상황이다. 특히 최근에는 새로의 소재의 개발로 인하여 기존의 효율 한계를 뛰어넘을 수 있는 열전소자의 개발에 대한 기대가 높아지고 있어 전 세계적으로 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. By using the effect of the thermoelectric element as described above, it is possible to easily make the cooling device, the heating device and the power generation device. The devices using the thermoelectric element can be applied to various products, and the demand for the product using the thermoelectric element is steadily increasing. Situation. In particular, recently, due to the development of new materials, there is a high expectation for the development of thermoelectric elements that can exceed the existing efficiency limits, and many research and developments are being made worldwide.

여기에서, 열전소자의 구조 특성상 여러가지 재질이 겹쳐져 있기 때문에 열이 가해지면 서로 열팽창 계수가 달라서, 응력이 발생하게 되고 반복적인 열충격에 의해 결국은 크랙이 발생하거나 접합부가 단락되어 성능이 저하되므로 측정 중에 계속하여 평가 조건을 일정하게 유지할 수 있고 그에 따라 측정의 오차를 줄일 수 있는 열전소자 신뢰성 평가장치의 개발이 필요하다.Here, because of the structural properties of the thermoelectric element, various materials are superimposed, and when the heat is applied, the coefficients of thermal expansion are different from each other, and stress is generated. There is a need for the development of a thermoelectric element reliability evaluation apparatus that can keep the evaluation conditions constant and thereby reduce the measurement error.

이러한, 열전소자 신뢰성 평가장치는 열사이클(Thermal Cycle)의 반복에 따른 발전량, 전압, 전류 등을 반복적으로 측정하고, 실제 열전소자가 설치되는 환경을 모사하기 위해서는 빠른 승온 및 감온 성능이 평가장치에 요구된다.The thermoelectric device reliability evaluation apparatus measures the power generation amount, voltage, current, etc. according to the repetition of the thermal cycle, and in order to simulate the environment in which the actual thermoelectric element is installed, the rapid temperature increase and temperature reduction performance is applied to the evaluation device. Required.

하지만, 아래의 특허문헌 1(대한민국 등록특허 제10-1804710호, 열전소자의 발전 및 냉각효율 평가장치)에서 열전소자의 발전 및 냉각효율 평가장치를 제시하고 있으나, 해당 평가장치는 발열모듈을 한번 사용하면 감온에 많은 시간이 소요되어 열사이클의 1사이클(Cycle) 수행 시간이 2시간 이상 걸리므로, 그로 인하여 실제 환경 모사도 어려울 뿐만 아니라 소요시간이 너무 오래 걸려 실험자가 열전소자의 신뢰성 평가 결과를 빨리 볼 수 없는 문제점이 있다.However, Patent Document 1 below (Korean Patent No. 10-1804710, Power Generation and Cooling Efficiency Evaluation Apparatus for Thermoelectric Devices) proposes a power generation and cooling efficiency evaluation device for thermoelectric devices, but the evaluation device includes a heating module once. When used, it takes a lot of time to reduce the temperature, and the cycle time of one cycle (Cycle) is more than 2 hours. Therefore, it is not only difficult to simulate the actual environment but also takes too long. There is a problem that cannot be seen quickly.

1. 대한민국 등록특허 제10-1804710호(2017.11.28. 등록)1. Republic of Korea Patent No. 10-1804710 (registered on November 28, 2017) 2. 대한민국 공개특허 제10-2016-0049514호(2016.05.09. 공개)2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0049514 (published May 9, 2016)

본 발명은 열전소자의 신뢰성 평가장치의 발열모듈의 히터블록의 열을 빠르게 낮출 수 있는 열전소자의 신뢰성 평가장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus for evaluating reliability of a thermoelectric element capable of rapidly lowering heat of a heater block of a heating module of an apparatus for evaluating reliability of a thermoelectric element.

또한, 냉각부를 통해 기체를 주입하여 발열모듈의 히터블록 주변에 공기를 강제로 순환시킬 수 있는 열전소자의 신뢰성 평가장치를 제공하고자 한다.In addition, by injecting gas through the cooling unit to provide a reliability evaluation device of the thermoelectric element capable of forcibly circulating air around the heater block of the heating module.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects, which are not mentioned above, will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .

본 발명의 실시예들에 따르면, 열전소자 시편의 상측에 맞닿아 상기 열전소자 시편의 일측에 열을 가하는 발열모듈과, 열전소자 시편의 하측에 맞닿아 상기 열전소자 시편의 타측을 냉각하는 냉각모듈과, 상기 발열모듈의 외면을 감싸고 하부가 개방된 형태로 설치되는 냉각부를 포함하고,
상기 발열모듈은 히터블록과, 상부면은 상기 히터블록의 하부면에 결합되고 하부면은 상기 열전소자 시편이 위치하도록 하여 상기 히터블록에서 발산된 열을 상기 열전소자 시편으로 전달할 수 있는 제1 열전달블록을 포함하며,
상기 히터블록은 냉각부의 단차층 위에 위치하고 상기 제1 열전달블록은 상기 냉각부의 하부에 위치하며,
상기 냉각부는,
기체를 공급하는 기체주입기와,
상기 냉각부의 단차층 위 일측면에 형성되고 상기 기체주입기와 연결되어 상기 발열모듈의 외면에 기체를 분사하는 기체주입홀을 포함할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, a heating module that contacts the upper side of the thermoelectric specimen and applies heat to one side of the thermoelectric specimen, and a cooling module that contacts the lower side of the thermoelectric specimen and cools the other side of the thermoelectric specimen. And, surrounding the outer surface of the heating module and includes a cooling unit is installed in an open form,
The heat generating module has a heater block, an upper surface coupled to a lower surface of the heater block, and a lower surface of the thermoelectric element specimen so that the first heat transfer capable of transferring heat radiated from the heater block to the thermoelectric specimen. Contains blocks,
The heater block is located on the stepped layer of the cooling unit and the first heat transfer block is located below the cooling unit,
The cooling unit,
A gas injector for supplying gas,
It is formed on one side of the stepped layer of the cooling unit may be connected to the gas injector may include a gas injection hole for injecting gas to the outer surface of the heating module.

또한, 상기 냉각부는, 타측면에 형성되어 분사된 상기 기체가 배출되는 기체배출홀이 형성될 수 있다.In addition, the cooling unit may be formed on the other side gas discharge hole for discharging the gas is formed.

또한, 상기 냉각부는, 분사된 상기 기체가 하부로 배출되지 않도록 상기 하부에 기체차단블록을 구비할 수 있다.In addition, the cooling unit may be provided with a gas blocking block in the lower portion so that the injected gas is not discharged to the lower portion.

또한, 상기 냉각부는, 상면에 상기 발열모듈과 결합되어 고정되는 복수개의 결합홈이 형성될 수 있다.In addition, the cooling unit, a plurality of coupling grooves are coupled to the heating module and fixed to the upper surface may be formed.

본 발명의 열전소자의 신뢰성 평가장치는, 냉각부를 구비함으로써, 발열모듈의 감온을 빠르게 하고 열사이클의 시간을 줄여 평가결과를 빠르게 확인할 수 있다.The thermoelectric element reliability evaluation apparatus of the present invention includes a cooling unit, thereby quickly confirming the evaluation result by reducing the temperature of the heat generating module and reducing the time of the heat cycle.

또한, 본 발명은 냉각부를 통해 기체를 주입함으로써, 발열모듈의 히터블록 주변에 공기를 강제로 순환시켜 히터블록의 열을 빠르게 낮출 수 있다.In addition, the present invention by injecting gas through the cooling unit, by forcibly circulating air around the heater block of the heating module can quickly lower the heat of the heater block.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치를 나타낸 도면이고,
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 발열모듈 및 냉각부를 나타낸 도면이며,
도 4 및 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 냉각부를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치를 이용한 발열모듈의 기체 분사와 기체 미분사 간의 온도 하강 주기를 비교한 그래프이며,
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 냉각부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an apparatus for evaluating reliability of a thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 and 3 is a view showing the heat generating module and the cooling unit of the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention,
4 and 5 is a view showing a cooling unit of the reliability evaluation apparatus of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention,
6 is a graph comparing the temperature drop period between the gas injection and the gas injection in the heating module using the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention,
7 and 8 are views showing a cooling unit of the reliability evaluation apparatus of the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예 들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of one embodiment of the present invention, and a method of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치를 나타낸 도면이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 발열모듈 및 냉각부를 나타낸 도면이며, 도 4 및 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 냉각부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 are views showing the heating module and the cooling unit of the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention. 4 and 5 are views illustrating a cooling unit of a reliability evaluation apparatus of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치는, 열전소자 시편의 상측에 맞닿는 발열모듈(10)과 열전소자 시편의 하측에 맞닿는 냉각모듈(20)과 발열모듈(10)의 외면을 감싸도록 구비되는 냉각부(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus for evaluating reliability of a thermoelectric device according to an embodiment of the present disclosure includes a heating module 10 abutting on an upper side of a thermoelectric specimen and a cooling module 20 and a heating module abutting on a lower side of a thermoelectric specimen. It may include a cooling unit 100 provided to surround the outer surface of the (10).

여기에서, 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치는, 플레이트 형상의 상부 프레임과 하부프레임이 다수개의 기둥으로 연결되고 그 사이에 시험 중에 열전소자 시편에 적절한 압력을 가하는 가압모듈(30), 열전소자 시편의 일측에 열을 가하는 발열모듈(10) 및 열전소자 시편의 타측을 냉각하는 냉각모듈(20)이 장착되어서 이루어질 수 있다. Here, the thermoelectric device reliability evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention, the plate-shaped upper frame and the lower frame is connected to a plurality of pillars between the pressurizing module for applying an appropriate pressure to the thermoelectric specimen during the test ( 30), the heating module 10 for applying heat to one side of the thermoelectric specimen and the cooling module 20 for cooling the other side of the thermoelectric specimen may be mounted.

또한, 냉각모듈(20)은 열전소자 시편의 하측에 맞닿아 열전소자 시편의 냉각 시 온도를 일정하게 유지시키는 냉각모듈(20)은, 내부에는 냉각수가 흐르도록 하여 주위를 냉각시킬 수 있는 냉각수블록(21)과, 하단은 냉각수블록(21)의 상부면에 결합되되 고정지그(22)에 의해 고정되고 상부면은 열전소자 시편이 위치하도록 하여 상기 열전소자 시편이 냉각수블록(21)에 의해 냉각될 수 있도록 하는 제2 열전달블록(23), 온도를 측정하는 제2 온도센서(24)를 포함할 수 있다.In addition, the cooling module 20 is in contact with the lower side of the thermoelectric specimen, the cooling module 20 for maintaining a constant temperature during the cooling of the thermoelectric specimen, the cooling water block to cool the surroundings by allowing the cooling water to flow inside (21) and the lower end is coupled to the upper surface of the cooling water block 21, it is fixed by the fixing jig 22 and the upper surface so that the thermoelectric specimen is positioned so that the thermoelectric specimen is cooled by the cooling water block 21 It may include a second heat transfer block 23, the second temperature sensor 24 for measuring the temperature.

도 2 및 3을 참조하면, 도 1에 도시된 발열모듈(10) 및 냉각부(100)를 상세히 나타낸 사시도로서, 발열모듈(10)은, 가압모듈(30)에 끼워져 슬라이딩되며 착탈되는 카트리지(11)와, 상기 카트리지(11) 하부면에 결합되되 내부에는 냉각수가 흐르도록 하여 열을 차단할 수 있는 열차단블록(12)과, 상기 열차단블록(12)의 하부면에 결합되되 내부에는 가열수단이 구비되어 열을 발산시킬 수 있는 히터블록(13) 및 상부면은 상기 히터블록(13)의 하부면에 결합되고 하부면은 열전소자 시편이 위치하도록 하여 상기 히터블록(13)에서 발산된 열을 상기 열전소자 시편으로 전달할 수 있는 제1 열전달블록(14)을 포함하여 열전소자 시편의 상측에 열을 가하는 기능을 한다. 2 and 3, a perspective view showing in detail the heat generating module 10 and the cooling unit 100 shown in FIG. 1, the heat generating module 10 is inserted into the pressure module 30 sliding and detachable cartridge ( 11) and the heat shield block 12 is coupled to the lower surface of the cartridge 11 to block heat by allowing the coolant to flow therein, and the heat shield block 12 is coupled to the lower surface of the heat shield block 12 but is heated inside. Means are provided with a heater block 13 and the upper surface is coupled to the lower surface of the heater block 13 and the bottom surface is a thermoelectric specimen is positioned so that the heat dissipated from the heater block 13 is provided It includes a first heat transfer block 14 that can transfer heat to the thermoelectric specimen to function to apply heat to the upper side of the thermoelectric specimen.

여기에서, 열차단블록(12)은 카트리지(11) 하부면에 결합되되 일측면에는 냉각수유출입구(12a)가 형성되어 냉각수유출입구(12a)를 통해 열차단블록(12) 내부에는 냉각수가 흐르도록 하여 열을 차단할 수 있는 기능을 수행한다. 이는 열전소자 시편에 대한 시험 중에는 열전소자 시편에 열을 가하게 되는데, 이 때 가해진 열이 상측으로 대류 되는 것을 방지하고 온전히 열전소자 시편에만 가해지도록 하기 위함이다. Here, the heat blocking block 12 is coupled to the lower surface of the cartridge 11, the coolant outlet 12a is formed on one side of the coolant flow inlet 12a through the coolant flow inlet 12a coolant flows inside It performs a function to block heat. This is to apply heat to the thermoelectric specimen during the test of the thermoelectric specimen, in order to prevent the heat applied to the upper convection and to be applied only to the thermoelectric specimen.

열차단블록(12)에는 본 발명의 일시시예로 단열을 위해서 냉각수가 흐르도록 하였지만, 이 외에 한정하지 않고 내부를 진공으로 형성할 수도 있고 기타 단열재료를 채워 넣을 수도 있다. 또한 상기 냉각수로는 보통은 액체 질소가 사용되기도 하나, 이에 한정하지 않고 액체 헬륨, 프레온 가스 등이 사용될 수도 있다. Although the cooling water flows to the heat-blocking block 12 for thermal insulation as a temporary embodiment of the present invention, the interior of the heat-blocking block 12 may be vacuum-filled or filled with other insulating materials. In addition, as the cooling water, liquid nitrogen is usually used, but not limited thereto, and liquid helium, freon gas, and the like may be used.

히터블록(13)은 열차단블록(12)의 하부면에 결합되고 내부에는 가열수단(13b)이 구비되어 열을 발산시킬 수 있고 그 아래로는 열전달블록(14)이 결합된다. 히터블록(13)의 몸체는 단열재(13a)로 이루어져 있으며 내부의 가열수단(13b)으로는 보통 열선이 구비된다.The heater block 13 is coupled to the lower surface of the heat blocking block 12 and the heating means 13b is provided therein to dissipate heat, and below it the heat transfer block 14 is coupled. The body of the heater block 13 is composed of a heat insulating material (13a) and the heating means (13b) therein is usually provided with a heating wire.

제1 열전달블록(14)은 열전소자 시편의 면적과 동일한 크기의 단면적을 갖는 기둥 형상을 하고 있으며 상부면이 상기 히터블록(13)의 하부면에 결합되고 하부면은 열전소자 시편이 위치하도록 하여 상기 히터블록(13)에서 발산된 열을 상기 열전소자 시편으로 전달하는 기능을 한다. The first heat transfer block 14 has a columnar shape having a cross-sectional area of the same size as the area of the thermoelectric specimen, the upper surface is coupled to the lower surface of the heater block 13 and the lower surface of the thermoelectric specimen is positioned It serves to transfer the heat emitted from the heater block 13 to the thermoelectric specimen.

제1 열전달블록(14)은 본 발명의 일실시예에서 사각 기둥 형상을 하고 히터블록(13)으로부터 전달되는 열이 원활하게 전달될 수 있도록 열전도도가 높은 구리, 알루미늄 등과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 물론 이러한 재질은 필요에 따라 얼마든지 변경이 가능함은 물론이다. The first heat transfer block 14 may be formed of a metal material such as copper, aluminum, or the like having a high thermal conductivity so that the heat transmitted from the heater block 13 may be smoothly transferred in a square pillar shape in one embodiment of the present invention. have. Of course, these materials can be changed as many times as necessary.

제1 열전달블록(14)의 일측면에는 다수개의 제1 온도센서(125)가 삽입 장착될 수 있도록 다수개의 장착홀이 장착될 수 있다. A plurality of mounting holes may be mounted on one side of the first heat transfer block 14 so that a plurality of first temperature sensors 125 may be inserted into and mounted.

제1 온도센서(15)는 상술한 바와 같이 제1 열전달블록(14)을 흐르는 열의 흐름방향을 따라 일정한 간격으로 온도를 계측하기 위하여 제1 열전달블록(14)의 일측면에 일정한 간격으로 장착되도록 하는 것이 바람직하다. As described above, the first temperature sensor 15 is mounted on one side of the first heat transfer block 14 at regular intervals in order to measure temperature at regular intervals along the flow direction of heat flowing through the first heat transfer block 14. It is desirable to.

도 4 및 5를 참조하면, 냉각부(100)는 기체주입기(110), 기체주입홀(120), 단차층(130), 결합홈(140) 등을 포함할 수 있다.4 and 5, the cooling unit 100 may include a gas injector 110, a gas injection hole 120, a stepped layer 130, a coupling groove 140, and the like.

여기에서, 냉각부(100)는 알루미나(산화알루미늄)으로 제조될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the cooling unit 100 may be made of alumina (aluminum oxide), but is not necessarily limited thereto.

기체주입기(110)는 기체주입홀(120)에 연결되어 열전소자의 발전 및 냉각효율에 대한 평가가 끝난 후, 발열모듈(10)의 온도를 낮추기 위해 기체를 주입하여 공랭식으로 발열모듈(10)을 냉각시킬 수 있다.The gas injector 110 is connected to the gas injection hole 120 and after the evaluation of the power generation and cooling efficiency of the thermoelectric element is finished, injecting gas to lower the temperature of the heat generating module 10 to generate air cooling module 10 by air cooling. Can be cooled.

여기에서, 기체주입기(110)에 의해 공급되는 기체로는 보통은 공기가 사용되기도 하나, 이에 한정하지 않고 질소, 프레온 가스 등이 사용될 수도 있다.Here, although air is usually used as the gas supplied by the gas injector 110, nitrogen, freon gas, or the like may be used without being limited thereto.

기체주입홀(120)은 냉각부(100)의 일측면에 발열모듈(10)의 외면에 기체가 분사되도록 기체주입기(110)의 형태에 대응되어 형성되는데, 히터블록(13)과 제1 열전달블록(14)의 외면에 기체가 주입될 수 있도록 일측면의 중앙부에 형성될 수 있다.The gas injection hole 120 is formed corresponding to the shape of the gas injector 110 so that gas is injected into the outer surface of the heat generating module 10 on one side of the cooling unit 100, and the heater block 13 and the first heat transfer. It may be formed in the central portion of one side so that gas can be injected into the outer surface of the block (14).

여기에서, 기존의 히터블록(13)과 제1 열전달블록(14)은 별도의 냉각수단이 구비되어 있지 않아 발열모듈(10) 전체의 온도가 떨어지기까지는 많은 시간이 걸린다는 문제점이 있었는데, 기체를 주입함으로써 공랭식으로 히터블록(13)과 제1 열전달블록(14)을 냉각시켜 발열모듈(10)의 재사용 대기시간을 단축시킬 수 있다.Here, since the conventional heater block 13 and the first heat transfer block 14 are not provided with separate cooling means, it takes a long time before the temperature of the entire heating module 10 drops, but the gas By injecting the air to cool the heater block 13 and the first heat transfer block 14 can reduce the cooldown time of the heat generating module 10.

단차층(130)은 내면에 발열모듈(10)의 상부가 안착되도록 형성됨으로써, 발열모듈(10)의 상부는 냉각부(100)의 단차층(130)에 안착되고, 발열모듈(10)의 하부는 냉각부(100)의 하부와 마주보되 냉각부(100)의 하부와 이격되어 공간을 형성할 수 있다. 즉, 히터블록(13)이 냉각부(100)의 단차층(130) 위에 위치하고, 제1 열전달블록(14)이 냉각부(100)의 하부에 위치할 수 있다.The stepped layer 130 is formed so that the upper portion of the heating module 10 is seated on the inner surface, so that the upper portion of the heating module 10 is seated on the stepped layer 130 of the cooling unit 100, and The lower part may face the lower part of the cooling part 100 but may be spaced apart from the lower part of the cooling part 100 to form a space. That is, the heater block 13 may be located on the stepped layer 130 of the cooling unit 100, and the first heat transfer block 14 may be located below the cooling unit 100.

또한, 기체주입기(110)에 의해 기체주입홀(120)로 공급된 기체가 발열모듈(10)과 냉각부(100) 사이의 공간으로 분사되고, 분사된 기체는 발열모듈(10)의 둘레를 따라 움직이며 유동함으로써, 발열모듈(10)을 냉각시키고 냉각부(100)의 하부로 빠져나가도록 할 수 있다.In addition, the gas supplied to the gas injection hole 120 by the gas injector 110 is injected into the space between the heat generating module 10 and the cooling unit 100, the injected gas is the circumference of the heat generating module 10 By moving along, the heat generating module 10 may be cooled and escaped to the lower portion of the cooling unit 100.

결합홈(140)은 상면에 발열모듈(10)과 결합되어 고정되도록 복수개가 형성될 수 있다. The coupling groove 140 may be formed in plural to be coupled to the heating module 10 and fixed to the upper surface.

이하, 본 발명을 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and may be variously modified and changed.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치는 40*40 mm 크기의 열전소자 시편을 넣고 발열모듈을 100℃에서 600℃까지 가열 후에 기체를 분사한 경우와 기체를 미분사한 경우의 600℃에서 30℃까지 도달시간을 측정하였다.An apparatus for evaluating the reliability of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes inserting a 40 * 40 mm thermoelectric specimen and heating the heating module from 100 ° C. to 600 ° C. and then spraying the gas and unspraying the gas. The arrival time was measured from 600 ° C to 30 ° C.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치를 이용한 발열모듈의 기체 분사와 기체 미분사 간의 온도 하강 주기를 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the temperature drop period between the gas injection and the gas injection in the heating module using the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.

- 실험예 1 Experimental Example 1

상술한 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치를 이용하여 실험하였는데, 냉각부(100)를 통해 발열모듈(10)의 외면에 기체를 분사한 경우의 발열모듈(10)의 온도 하강 주기와 발열모듈(10)에 기체를 분사하지 않은 경우의 온도 하강 주기를 각각 확인하였다.Experiment using the reliability evaluation device of the thermoelectric element according to the above-described embodiment, the temperature drop period and heat generation of the heat generating module 10 when the gas is injected to the outer surface of the heat generating module 10 through the cooling unit 100 Each of the temperature drop cycles when no gas was injected into the module 10 was confirmed.

실험 결과, 도 6을 참조하면, 공기를 주입한 경우는 발열모듈(10)의 온도 상승부터 온도 하강까지 15분정도 소요되고, 공기를 주입하지 않은 경우에는 발열모듈(10)의 온도 상승부터 온도 하강까지 56분정도 소요되는 것을 확인할 수 있다. As a result, referring to FIG. 6, in the case of injecting air, it takes about 15 minutes from the temperature rise of the heat generating module 10 to the temperature drop, and in the case of not injecting air, the temperature increases from the temperature rise of the heat generating module 10. It takes about 56 minutes to descend.

이는 공기를 주입함으로써, 발열모듈(10)의 온도를 낮추는 시간을 40분 가까이 줄일 수 있어 발열모듈(10)의 재사용 대기시간을 효율적으로 줄일 수 있다는 것을 확인할 수 있다.This can be confirmed that by injecting air, the time for lowering the temperature of the heat generating module 10 can be reduced to about 40 minutes, thereby effectively reducing the cooldown time of the heat generating module 10.

도 7 및 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치의 냉각부를 나타낸 도면이다.7 and 8 are views showing a cooling unit of the reliability evaluation device of the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

여기에서, 냉각부(200)는 기체주입기(210), 기체주입홀(220), 단차층(230), 결합홈(240), 기체배출홀(250), 기체차단블록(260) 등을 포함할 수 있다.Here, the cooling unit 200 includes a gas injector 210, a gas injection hole 220, a stepped layer 230, a coupling groove 240, a gas discharge hole 250, a gas blocking block 260, and the like. can do.

기체배출홀(250)은 타측면에 형성되어 분사된 기체가 배출될 수 있다.The gas discharge hole 250 may be formed on the other side to discharge the injected gas.

여기에서, 기체배출홀(250)은 기체주입홀(220)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Here, the gas discharge hole 250 may be formed at a position corresponding to the gas injection hole 220.

또한, 기체배출홀(250)은 호스에 연결되어 외부에 배출되거나, 기체주입기(210)의 내부에 연결되어 기체주입기(210)에서 재사용될 수 있다.In addition, the gas discharge hole 250 may be connected to the hose and discharged to the outside, or may be connected to the inside of the gas injector 210 and reused in the gas injector 210.

기체차단블록(260)은 하부에 구비되고, 단차층(230)으로 인한 발열모듈(10)과 냉각부(100) 사이의 공간의 일부를 폐쇄시켜 분사된 기체가 하부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.The gas blocking block 260 is provided at a lower portion of the gas blocking block 260 to close part of the space between the heating module 10 and the cooling unit 100 due to the stepped layer 230 to prevent the injected gas from being discharged to the lower portion. have.

여기에서, 기체차단블록(260)이 구비됨으로써, 내부에 분사된 기체가 기체배출홀(250)을 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있고, 분사된 기체의 통제가 원활하게 될 수 있다. Here, by the gas blocking block 260, the gas injected therein can be smoothly discharged through the gas discharge hole 250, the control of the injected gas can be smooth.

또한, 기체주입홀(220)에 공급된 기체가 발열모듈(10)과 냉각부(200) 사이의 공간으로 분사되고, 분사된 기체는 발열모듈(10)의 둘레를 따라 움직이며 유동함으로써, 발열모듈(10)을 냉각시키고 기체배출홀(250)을 통해 빠져나가도록 할 수 있다.In addition, the gas supplied to the gas injection hole 220 is injected into the space between the heat generating module 10 and the cooling unit 200, the injected gas moves along the circumference of the heat generating module 10, thereby generating heat The module 10 may be cooled and exit through the gas discharge hole 250.

기체주입기(210), 기체주입홀(220), 단차층(230), 결합홈(240)는 상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예와 유사한 구성이므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. Since the gas injector 210, the gas injection hole 220, the stepped layer 230, and the coupling groove 240 are similar to those of the exemplary embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 다양한 실시예들에 따른 열전소자의 신뢰성 평가장치는, 냉각부를 구비함으로써, 발열모듈의 감온을 빠르게 하고 열사이클의 시간을 줄여 평가결과를 빠르게 확인할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, an apparatus for evaluating reliability of a thermoelectric device may include a cooling unit to quickly confirm the evaluation result by reducing the temperature of the heating module and reducing the time of the heat cycle.

또한, 본 발명은 냉각부를 통해 기체를 주입함으로써, 발열모듈의 히터블록 주변에 공기를 강제로 순환시켜 히터블록의 열을 빠르게 낮출 수 있다.In addition, the present invention by injecting gas through the cooling unit, by forcibly circulating air around the heater block of the heating module can quickly lower the heat of the heater block.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the foregoing description, various embodiments of the present invention have been described and described, but the present invention is not necessarily limited thereto, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may have various modifications without departing from the technical spirit of the present invention. It will be readily appreciated that branch substitutions, modifications and variations are possible.

10: 발열모듈 11: 카트리지
12: 열차단블록 12a: 냉각수유출입구
13: 히터블록 13a: 단열재
13b: 가열수단 14: 제1 열전달블록
15: 제1 온도센서
20: 냉각모듈 21: 냉각수블록
22: 고정지그 23: 제2 열전달블록
24: 제2 온도센서 30: 가압모듈
100,200: 냉각부 110,210: 기체주입기
120,220: 기체주입홀 130,230: 단차층
140,240: 결합홈 250: 기체배출홀
260: 기체차단블록10: heating module 11: cartridge
12: thermal block 12a: coolant outlet
13: heater block 13a: insulation
13b: heating means 14: first heat transfer block
15: first temperature sensor
20: cooling module 21: cooling water block
22: fixed jig 23: second heat transfer block
24: second temperature sensor 30: pressure module
100,200: Cooling unit 110,210: Gas injector
120,220: gas injection hole 130,230: stepped layer
140,240: coupling groove 250: gas discharge hole
260: gas blocking block

Claims (4)

열전소자 시편의 상측에 맞닿아 상기 열전소자 시편의 일측에 열을 가하는 발열모듈과, 열전소자 시편의 하측에 맞닿아 상기 열전소자 시편의 타측을 냉각하는 냉각모듈과, 상기 발열모듈의 외면을 감싸고 하부가 개방된 형태로 설치되는 냉각부를 포함하고,
상기 발열모듈은 히터블록과, 상부면은 상기 히터블록의 하부면에 결합되고 하부면은 상기 열전소자 시편이 위치하도록 하여 상기 히터블록에서 발산된 열을 상기 열전소자 시편으로 전달할 수 있는 제1 열전달블록을 포함하며,
상기 히터블록은 냉각부의 단차층 위에 위치하고 상기 제1 열전달블록은 상기 냉각부의 하부에 위치하며,
상기 냉각부는,
기체를 공급하는 기체주입기와,
상기 냉각부의 단차층 위 일측면에 형성되고 상기 기체주입기와 연결되어 상기 발열모듈의 외면에 기체를 분사하는 기체주입홀을 포함하는 열전소자의 신뢰성 평가장치.
A heating module that contacts the upper side of the thermoelectric specimen and heats one side of the thermoelectric specimen, a cooling module that abuts the lower side of the thermoelectric specimen and cools the other side of the thermoelectric specimen, and wraps the outer surface of the heating module. It includes a cooling unit is installed in the lower form,
The heat generating module has a heater block, an upper surface coupled to a lower surface of the heater block, and a lower surface of the thermoelectric element specimen so that the first heat transfer capable of transferring heat radiated from the heater block to the thermoelectric specimen. Contains blocks,
The heater block is located on the stepped layer of the cooling unit and the first heat transfer block is located below the cooling unit,
The cooling unit,
A gas injector for supplying gas,
And a gas injection hole formed on one side of the stepped layer of the cooling unit and connected to the gas injector for injecting gas into an outer surface of the heat generating module.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는, 타측면에 형성되어 분사된 상기 기체가 배출되는 기체배출홀이 형성되는 열전소자의 신뢰성 평가장치.
The method of claim 1,
The cooling unit, the reliability evaluation device of the thermoelectric element is formed on the other side is formed gas discharge hole for discharging the gas injected.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각부는, 분사된 상기 기체가 하부로 배출되지 않도록 상기 하부에 기체차단블록을 구비하는 열전소자의 신뢰성 평가장치.
The method of claim 2,
The cooling unit, the reliability evaluation device of the thermoelectric element having a gas blocking block in the lower portion so that the injected gas is not discharged to the lower portion.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는, 상면에 상기 발열모듈과 결합되어 고정되는 복수개의 결합홈이 형성된 열전소자의 신뢰성 평가장치.The method of claim 1,
The cooling unit, the reliability evaluation device of the thermoelectric element formed with a plurality of coupling grooves fixed to the heating module coupled to the upper surface.
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