KR20110130760A - Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same - Google Patents

Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR20110130760A
KR20110130760A KR1020100050241A KR20100050241A KR20110130760A KR 20110130760 A KR20110130760 A KR 20110130760A KR 1020100050241 A KR1020100050241 A KR 1020100050241A KR 20100050241 A KR20100050241 A KR 20100050241A KR 20110130760 A KR20110130760 A KR 20110130760A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoelectric element
heating
cooling
moving part
element under
Prior art date
Application number
KR1020100050241A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101102414B1 (en
Inventor
박승남
김봉학
유용심
박철웅
이근우
이상정
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020100050241A priority Critical patent/KR101102414B1/en
Publication of KR20110130760A publication Critical patent/KR20110130760A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101102414B1 publication Critical patent/KR101102414B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R5/00—Instruments for converting a single current or a single voltage into a mechanical displacement
    • G01R5/22—Thermoelectric instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286—External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2863—Contacting devices, e.g. sockets, burn-in boards or mounting fixtures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2874—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature

Abstract

PURPOSE: A thermoelectric element property measuring apparatus and method are provided to accurately calculate generation efficiency and thermal conductivity using an absorbed radiant flux output and a current voltage property. CONSTITUTION: A heating construction body(130) is arranged with a cooling structure body. An under test thermoelectric element(140) is located between the heating construction body and the cooling structure body. A current and voltage measuring part(150) measures a current and voltage of the under test thermoelectric element. The cooling structure body cools one side of the under test thermoelectric element. The heating construction body heat the other side of the under test thermoelectric element.

Description

열전 소자 특성 측정 장치 및 그 측정 방법{THERMOELECTRIC DEVICE CHARACTERISTICS MEASURING APPARATUS AND MEASURING METHOD OF THE SAME}Thermoelectric element characteristic measuring apparatus and its measuring method {THERMOELECTRIC DEVICE CHARACTERISTICS MEASURING APPARATUS AND MEASURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 열전 소자의 특성을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 상기 열전소자에 복사 가열을 통하여 상기 열전소자의 발전 효율을 측정하는 장치에 관하 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the characteristics of a thermoelectric element, and more particularly to an apparatus for measuring the power generation efficiency of the thermoelectric element through the radiation heating to the thermoelectric element.

열전 소자는 소자의 양단에 온도차를 인가하면 기전력이 발생하는 지벡효과(Seeback effect)와 전위차를 인가하면 온도차가 발생하는 펠티어(Peltier) 효과를 나타낸다. 지벡효과를 이용한 소자 중에서 대표적인 것이 열전대이며, 펠티어 효과를 응용한 것이 열전냉각소자이다. 열전냉각소자는 열전효과를 극대화하기 위하여 단일소자를 집적하여 온도차가 절연기판 양면에 발생하도록 제작된다. 펠티어 효과를 응용한 열전냉각소자도 높은 지벡효과를 나타내기 때문에 열전발전에 활용될 수 있다.The thermoelectric device exhibits a Seeback effect in which electromotive force is generated when a temperature difference is applied at both ends of the device, and a Peltier effect in which a temperature difference is generated by applying a potential difference. Among the devices using the Seebeck effect, a thermocouple is a representative example, and the Peltier effect is a thermoelectric cooling device. In order to maximize the thermoelectric effect, thermoelectric cooling devices are fabricated such that a temperature difference occurs on both sides of an insulating substrate by integrating a single device. Peltier effect applied thermoelectric cooling element also shows high Seebeck effect can be used for thermoelectric power generation.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 열전 소자의 발전 효율을 추출하는 측정 장치를 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide a measuring device for extracting the power generation efficiency of the thermoelectric element.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 열전 소자의 발전 효율을 추출하는 측정 방법을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved of the present invention is to provide a measuring method for extracting the power generation efficiency of the thermoelectric device.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 특성 측정 장치는 냉각 구조체, 상기 냉각 구조체와 정렬되어 배치되는 가열 구조체, 및 상기 냉각 구조체와 상기 가열 구조체 사이에 개재되는 피측정 열전 소자의 전류-전압을 측정하는 전류전압 측정부를 포함한다. 상기 냉각 구조체는 상기 피측정 열전소자의 일면을 냉각하고, 상기 가열 구조체는 상기 피측정 열전소자의 타면을 가열한다.The thermoelectric element characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention measures a current-voltage of a thermoelectric element to be interposed between a cooling structure, a heating structure arranged in alignment with the cooling structure, and the cooling structure and the heating structure. It includes a current voltage measuring unit. The cooling structure cools one surface of the thermoelectric element under measurement, and the heating structure heats the other surface of the thermoelectric element under measurement.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 특성 측정 방법은 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 고온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제1 전류전압 특성을 측정하는 단계, 상기 피측정 열전 소자의 일면에서 흡수되는 흡수 복사 출력을 산출하는 단계, 및 상기 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 흑체 복사체에서 복사되는 광을 조사하여 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제2 전류전압 특성을 측정하는 단계를 포함한다.In the thermoelectric element characteristic measuring method according to an embodiment of the present invention, one surface of the thermoelectric element under test is kept at a low temperature, and the other surface of the thermoelectric element under test is kept at a high temperature, and the input and output terminals of the thermoelectric element under measurement are variable. Measuring a first current voltage characteristic while applying a voltage, calculating absorption radiation output absorbed by one surface of the thermoelectric element under measurement, and one surface of the thermoelectric element under measurement are kept at a low temperature, and the thermoelectric element under measurement is measured The other surface of the device includes measuring the second current voltage characteristic by irradiating light radiated from the black body radiator while applying a variable voltage to an input terminal and an output terminal of the thermoelectric element under measurement.

본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치는 피측정 열전 소자에 이미 산출된 흡수 복사 출력을 제공하고, 이와 동시에 피측정 열전 소자의 전류전압특성을 측정한다. 상기 흡수 복사 출력과 전류전압특성을 이용하여, 발전 효율 및 열전도도를 용이하고 정확하게 산출할 수 있다.The measuring device according to an embodiment of the present invention provides the absorbed radiant output that is already calculated for the thermoelectric element under measurement, and simultaneously measures the current voltage characteristic of the thermoelectric element under measurement. By using the absorption radiation output and the current voltage characteristic, power generation efficiency and thermal conductivity can be calculated easily and accurately.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도차에 대한 전류-전압특성 측정장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피측정 열전 소자를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 측정 장치에 의하여 측정된 전류전압특성을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류전압특성을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 전류전압특성을 개방 전압 또는 단락 전류에 따른 온도차로 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수체의 복사율을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a view for explaining a current-voltage characteristic measuring apparatus for a temperature difference according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a thermoelectric element under measurement according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating current voltage characteristics measured by the measuring apparatus of FIG. 2.
4 and 5 are diagrams illustrating a measuring device according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a current voltage characteristic according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a current voltage characteristic of FIG. 6 as a temperature difference according to an open voltage or a short circuit current.
8 is a view showing the radiation rate of the absorber according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a measuring device according to another embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a measuring method according to an embodiment of the present invention.

열전소자의 발전효율(η)은 온접점(hot junction)에서 흡수된 열에너지에 대한 부하로 공급할 수 있는 최대전력으로 정의된다.The generation efficiency (η) of the thermoelectric element is defined as the maximum power that can be supplied to the load on the thermal energy absorbed at the hot junction.

어떤 온도차에서 부하에 공급할 수 있는 최대 전력은 전류-전압 특성 곡선을 측정하면 구할 수 있다. 하지만, 온접점에서 흡수되는 열량을 측정하는 것은 쉽지 않다. 일 방법은 온접점에 열선을 설치하고 열선에 원하는 전력을 공급하고, 전력과 발생한 열량의 등가성을 적용함으로써 열량을 산출할 수 있다. 그러나, 이 방법은 발생한 열량이 모두 온접점에서 흡수된다는 것을 전제로 한다. 따라서, 많은 흡수되지 않은 손실된 열량은 모두 측정 오차로 작용한다. 따라서, 온접점에서 흡수되는 열량을 측정하는 정확한 방법이 필요하다.The maximum power that can be supplied to the load at any temperature difference can be found by measuring the current-voltage characteristic curve. However, measuring the amount of heat absorbed at the hot junction is not easy. One method is to calculate the amount of heat by installing a heating wire at the on-contact point, supplying the desired power to the heating wire, and applying the equivalence of the power and the amount of heat generated. However, this method assumes that all the generated heat is absorbed at the hot junction. Thus, a large amount of lost heat that is not absorbed all acts as a measurement error. Therefore, there is a need for an accurate method of measuring the amount of heat absorbed at the on-contact point.

이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조 번호들을 이용하여 인용될 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. . Identical components will be referred to using the same reference numerals. Similar components will be referred to using similar reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도차에 대한 전류-전압특성 측정장치를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a current-voltage characteristic measuring apparatus for a temperature difference according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 측정 장치는 냉각 구조체(120), 상기 냉각 구조체(120)와 정렬되어 배치되는 가열 구조체(130), 및 상기 냉각 구조체(120)와 상기 가열 구조체(130) 사이에 개재되는 피측정 열전 소자(140)의 전류-전압을 측정하는 전류전압 측정부(150)를 포함한다. 상기 냉각 구조체(120)는 상기 피측정 열전소자(140)의 일면을 냉각하고, 상기 가열 구조체(130)는 상기 피측정 열전소자(140)의 타면을 가열한다. 상기 측정 장치는 상기 피측정 열전 소자(140)에 온도차를 인가하고 전류-전압 특성 곡선을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 1, the measuring device is interposed between a cooling structure 120, a heating structure 130 arranged in alignment with the cooling structure 120, and between the cooling structure 120 and the heating structure 130. It includes a current voltage measuring unit 150 for measuring the current-voltage of the thermoelectric element 140 to be measured. The cooling structure 120 cools one surface of the thermoelectric element 140 under measurement, and the heating structure 130 heats the other surface of the thermoelectric element 140 under measurement. The measuring device may apply a temperature difference to the thermoelectric element under measurement 140 and measure a current-voltage characteristic curve.

상기 냉각 구조체(120)는 냉각판(124), 상기 냉각판(124)과 정렬되어 배치되는 방열판(128), 상기 방열판(128)에 공기를 제공하는 냉각팬(122), 및 상기 냉각판(124)과 상기 방열판(128) 사이에 개재되는 냉각 열전 소자(126)를 포함한다. 상기 냉각판(124)의 일면은 상기 피측정 열전 소자(140)의 일면과 접촉한다. 상기 냉각 구조체(120)는 상기 냉각판(124)에 부착되어 상기 냉각판(124)의 온도를 측정하는 온도계(125), 및 상기 온도계(125)의 온도를 측정하고 상기 냉각 열전 소자(126) 및/ 상기 냉각팬(122)을 제어하는 냉각 온도 조절부(129)를 더 포함할 수 있다.The cooling structure 120 may include a cooling plate 124, a heat sink 128 aligned with the cooling plate 124, a cooling fan 122 providing air to the heat sink 128, and the cooling plate ( And a cooling thermoelectric element 126 interposed between the 124 and the heat sink 128. One surface of the cooling plate 124 contacts one surface of the thermoelectric element 140 to be measured. The cooling structure 120 is attached to the cooling plate 124, the thermometer 125 for measuring the temperature of the cooling plate 124, and the temperature of the thermometer 125 and the cooling thermoelectric element 126 And a cooling temperature controller 129 controlling the cooling fan 122.

상기 냉각판(124)은 열전도도가 높은 무산소동(Oxgen-Free-Copper)으로 제작될 수 있다. 상기 냉각판(124)은 판형일 수 있다. 상기 냉각판의 외경은 상기 피측정 열전 소자의 외경보다 클 수 있다. 상기 냉각판(124)의 일면은 상기 피측정 열전소자(140)의 일면과 접촉하여 배치될 수 있다. 상기 온도계(125)는 상기 냉각판(124)의 내부 또는 표면에 배치되어 상기 냉각판(124)의 온도를 측정할 수 있다. 상기 온도계(125)는 열전대 또는 서미스터일 수 있다.The cooling plate 124 may be made of oxygen-free copper having high thermal conductivity. The cooling plate 124 may be a plate shape. An outer diameter of the cooling plate may be larger than an outer diameter of the thermoelectric element under measurement. One surface of the cooling plate 124 may be disposed in contact with one surface of the thermoelectric element under measurement 140. The thermometer 125 may be disposed inside or on the surface of the cooling plate 124 to measure the temperature of the cooling plate 124. The thermometer 125 may be a thermocouple or thermistor.

상기 냉각 열전 소자(126)는 상기 냉각판(124)과 상기 방열판(128) 사이에 배치된다. 상기 냉각 열전소자(126)는 상기 냉각판(124)에서 열을 빼앗아 상기 방열판(128)에 제공한다. 이에 따라, 상기 냉각판(124)은 냉각되고, 상기 방열판(128)은 가열된다. 상기 방열판(128)은 상기 냉각팬(122)에 의하여 주위의 분위기 온도로 냉각될 수 있다. 상기 냉각판(124)은 상기 피측정 열전 소자(140)의 양면에 온도차를 제공할 수 있다.The cooling thermoelectric element 126 is disposed between the cooling plate 124 and the heat sink 128. The cooling thermoelectric element 126 takes heat from the cooling plate 124 and provides it to the heat sink 128. Accordingly, the cooling plate 124 is cooled, and the heat sink 128 is heated. The heat sink 128 may be cooled to an ambient temperature by the cooling fan 122. The cooling plate 124 may provide a temperature difference to both surfaces of the thermoelectric element 140 to be measured.

상기 방열판(128)의 일면은 상기 냉각 열전 소자(126)의 타면과 접촉하여 배치될 수 있다. 상기 방열판(128)의 타면은 핀(fin) 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 방열판(128)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 밀착 수단(127)은 상기 냉각 열전 소자(126)를 사이에 두고 상기 방열판(128)과 상기 냉각판(124)을 서로 밀착시킬 수 있다.One surface of the heat sink 128 may be disposed in contact with the other surface of the cooling thermoelectric element 126. The other surface of the heat sink 128 may have a fin shape. The heat sink 128 may be formed of aluminum. The contact means 127 may closely contact the heat sink 128 and the cooling plate 124 with the cooling thermoelectric element 126 therebetween.

상기 냉각팬(122)은 상기 방열판(128)의 타면과 접촉하거나 이격되어 배치될 수 있다. 상기 냉각팬(122)은 냉각용 팬(123)을 포함할 수 있다.The cooling fan 122 may be disposed in contact or spaced apart from the other surface of the heat sink 128. The cooling fan 122 may include a cooling fan 123.

상기 냉각 온도 조절부(129)는 상기 온도계(125)를 통하여 상기 냉각판(124)의 온도를 측정하고, 상기 냉각판(124)의 온도를 일정하게 유지하도록 상기 냉각 열전 소자(126) 및 상기 냉각팬(122)을 제어할 수 있다. 상기 냉각 온도 조절부(129)는 상기 냉각 열전 소자(126)에 공급되는 전류를 조정하여 상기 냉각판(124)의 온도를 제어할 수 있다. 상기 냉각 구조체는 일체형으로 제작될 수 있다.The cooling temperature controller 129 measures the temperature of the cooling plate 124 through the thermometer 125 and maintains the temperature of the cooling plate 124 at a constant temperature. The cooling fan 122 may be controlled. The cooling temperature controller 129 may control the temperature of the cooling plate 124 by adjusting a current supplied to the cooling thermoelectric element 126. The cooling structure may be manufactured in one piece.

상기 가열 구조체(130)는 가열판(134), 상기 가열판(134)과 정렬되어 배치되는 방열판(138), 상기 방열판(138)에 공기를 제공하는 냉각팬(132), 및 상기 가열판(134)과 상기 방열판(138) 사이에 개재되는 가열 열전 소자(136)를 포함한다. 상기 가열판(134)의 일면은 상기 피측정 열전 소자(140)의 타면과 접촉한다. 상기 가열 구조체(130)는 상기 가열판(134)에 부착되어 상기 가열판(134)의 온도를 측정하는 온도계(135), 및 상기 온도계(135)의 온도를 측정하고 상기 가열 열전소자(136) 및/또는 상기 냉각팬(132)를 제어하는 가열 온도 조절부(139)를 더 포함할 수 있다.The heating structure 130 includes a heating plate 134, a heat sink 138 arranged in alignment with the heating plate 134, a cooling fan 132 for providing air to the heat sink 138, and the heating plate 134. The heating thermoelectric element 136 is interposed between the heat sink 138. One surface of the heating plate 134 contacts the other surface of the thermoelectric element 140 to be measured. The heating structure 130 is attached to the heating plate 134 to measure the temperature of the heating plate 134, 135 and the temperature of the thermometer 135 and the heating thermoelectric element 136 and / Or it may further include a heating temperature control unit 139 for controlling the cooling fan 132.

상기 가열판(134)은 열전도도가 높은 무산소동으로 제작될 수 있다. 상기 가열판(134)은 판형일 수 있다. 상기 가열판(134)의 일면은 상기 피측정 열전소자(140)의 타면과 접촉하여 배치될 수 있다. 상기 온도계(135)는 상기 가열판(134)의 내부 또는 표면에 배치되어 상기 가열판(134)의 온도를 측정할 수 있다. 상기 온도계(135)는 열전대 또는 서미스터일 수 있다.The heating plate 134 may be made of oxygen-free copper having high thermal conductivity. The heating plate 134 may have a plate shape. One surface of the heating plate 134 may be disposed in contact with the other surface of the thermoelectric element 140 to be measured. The thermometer 135 may be disposed inside or on the surface of the heating plate 134 to measure the temperature of the heating plate 134. The thermometer 135 may be a thermocouple or thermistor.

상기 가열 열전 소자(136)는 상기 가열판(134)과 상기 방열판(138) 사이에 배치된다. 상기 가열 열전소자(136)는 상기 방열판(138)에서 열을 빼앗아 상기 가열판(134)에 제공한다. 이에 따라, 상기 가열판(134)은 가열되고, 상기 방열판(138)은 냉각된다. 상기 방열판(138)은 상기 냉각팬(132)에 의하여 주위의 온도로 가열될 수 있다. 상기 가열판(134)은 상기 피측정 열전 소자(140)에 온도차를 제공할 수 있다.The heating thermoelectric element 136 is disposed between the heating plate 134 and the heat sink 138. The heating thermoelectric element 136 takes heat from the heat sink 138 and provides it to the heating plate 134. Accordingly, the heating plate 134 is heated, and the heat sink 138 is cooled. The heat sink 138 may be heated to an ambient temperature by the cooling fan 132. The heating plate 134 may provide a temperature difference to the thermoelectric element 140 to be measured.

상기 방열판(138)의 일면은 상기 가열 열전 소자(136)의 타면과 접촉하여 배치될 수 있다. 상기 방열판(138)의 타면은 핀(fin) 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 방열판(138)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.One surface of the heat sink 138 may be disposed in contact with the other surface of the heating thermoelectric element 136. The other surface of the heat sink 138 may have a fin shape. The heat sink 138 may be formed of aluminum.

상기 냉각팬(132)은 상기 방열판(138)의 타면과 접촉하거나 이격되어 배치될 수 있다. 상기 냉각팬(132)은 상기 방열판에 분위기 온도의 공기를 제공하는 팬(133)을 포함할 수 있다. The cooling fan 132 may be disposed in contact or spaced apart from the other surface of the heat sink 138. The cooling fan 132 may include a fan 133 that provides air of ambient temperature to the heat sink.

상기 가열 온도 조절부(139)는 상기 온도계(135)를 통하여 상기 가열판(134)의 온도를 측정하고, 상기 가열판(134)의 온도를 일정하게 유지하도록 상기 가열 열전 소자(136) 및/또는 상기 냉각팬(132)을 제어할 수 있다.The heating temperature adjusting unit 139 measures the temperature of the heating plate 134 through the thermometer 135 and maintains the temperature of the heating plate 134 at a constant temperature. The cooling fan 132 may be controlled.

상기 측정 장치는 지지 기판(112), 상기 지지 기판(112)에 수직하게 고정된 기둥(114), 상기 냉각부(120)에 고정 결합하고 상기 기둥(114)을 따라 이동 가능한 냉각 이동부(163), 상기 가열부(130)에 고정 결합하고 상기 기둥(114)을 따라 이동 가능한 가열 이동부(168)를 포함한다. 상기 냉각 이동부(163) 및 상기 가열 이동부(168)는 상기 피측정 열전 소자(140)에 일정한 압력을 제공할 수 있다.The measuring device includes a support substrate 112, a pillar 114 fixed perpendicularly to the support substrate 112, and a cooling moving part 163 fixedly coupled to the cooling unit 120 and movable along the pillar 114. ), And a heating moving part 168 fixedly coupled to the heating part 130 and movable along the pillar 114. The cooling moving unit 163 and the heating moving unit 168 may provide a constant pressure to the thermoelectric element under measurement 140.

상기 기둥(114)은 원형 기둥일 수 있다. 상기 기둥(114)은 상기 냉각부(120) 및 가열부(130)의 정렬 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 냉각 이동부(163)는 상기 기둥(114)에 삽입되어 이동할 수 있는 실린더 형태의 원통(161)을 포함할 수 있다. 상기 원통(161)의 내부에는 이동을 원활히 하도록 베어링 블록(미도시)이 장착될 수 있다. 상기 냉각 이동부(163)는 상기 원통(161)이 상기 기둥(114)에 고정될 수 있는 고정 수단(162)을 포함할 수 있다. 상기 고정 수단(162)은 볼트일 수 있다. 상기 냉각 이동부(163)는 상기 냉각판(124) 및/또는 상기 방열판(128)과 고정 결합할 수 있는 연결 수단(169a)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각 이동부(163)가 상기 기둥(114)을 따라 이동함에 따라, 상기 냉각부(120)가 이동할 수 있다.The pillar 114 may be a circular pillar. The pillar 114 may be disposed in parallel with the alignment direction of the cooling unit 120 and the heating unit 130. The cooling moving part 163 may include a cylindrical cylinder 161 that is inserted into the pillar 114 and is movable. A bearing block (not shown) may be mounted inside the cylinder 161 to facilitate movement. The cooling moving part 163 may include fixing means 162 in which the cylinder 161 may be fixed to the pillar 114. The fixing means 162 may be a bolt. The cooling moving part 163 may include a connection means 169a that may be fixedly coupled to the cooling plate 124 and / or the heat sink 128. Accordingly, as the cooling moving part 163 moves along the pillar 114, the cooling part 120 may move.

상기 가열 이동부(168)는 상기 기둥(114)에 결합할 수 있는 제1 가열 이동부(166), 상기 제1 가열 이동부(166)과 상기 기둥(114)을 따라 이격되고 상기 가열부(130)와 고정 결합하는 제2 가열 이동부(164), 및 상기 제1 가열 이동부(166)와 상기 제2 가열 이동부(164)에 사이에 배치되고 상기 기둥(114)을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 가열 이동부(166) 및 상기 제2 가열 이동부(164)에 고정 결합하는 스프링부(165)를 포함할 수 있다.The heating moving part 168 is spaced apart along the first heating moving part 166, the first heating moving part 166 and the pillar 114, which may be coupled to the pillar 114, and the heating part ( A second heating moving part 164 fixedly coupled to 130, and disposed between the first heating moving part 166 and the second heating moving part 164 and surrounding the pillar 114. It may include a spring portion 165 fixedly coupled to the first heating moving part 166 and the second heating moving part 164.

상기 제1 가열 이동부(166)는 원통 형상일 수 있고, 고정 수단(167)은 상기 제1 가열 이동부(166)를 상기 기둥(114)에 고정시킬 수 있다. 상기 제2 가열 이동부(164)는 원통 형상일 수 있다. 연결 수단(169b)은 제2 가열 이동부(164)과 상기 가열부(130)를 고정결합시킬 수 있다. 상기 연결 수단(169b)는 상기 가열판(134) 및/또는 상기 방열판(138)에 결합될 수 있다. 상기 제1 가열 이동부(166)가 상기 기둥(114)에 고정되는 경우, 상기 스프링부(165)는 탄성력에 의하여 상기 피측정 열전 소자(140)의 양면에 일정한 접촉 압력을 제공할 수 있다.The first heating moving part 166 may have a cylindrical shape, and the fixing means 167 may fix the first heating moving part 166 to the pillar 114. The second heating moving part 164 may have a cylindrical shape. The connection means 169b may fix the second heating moving part 164 and the heating part 130 to each other. The connecting means 169b may be coupled to the heating plate 134 and / or the heat sink 138. When the first heating moving part 166 is fixed to the pillar 114, the spring part 165 may provide a constant contact pressure to both surfaces of the thermoelectric element 140 under elastic force.

상기 전류전압 측정부(150)는 상기 피측정 열전 소자(140)에 가변 전압을 공급하는 전원부(152), 상기 전원부(152)에 병렬연결된 전압 측정부(154), 및 상기 전원부(152)에 직렬 연결된 전류 측정부(156)를 포함할 수 있다. 상기 피측정 열전 소자(140)에 온도차 인가되는 경우, 상기 피측정 열전소자(140)는 일정한 전압과 전류를 제공할 수 있다. 그러나, 상기 피측정 열전 소자(140)의 전류전압 특성 곡선을 측정하기 위하여 상기 피측정 열전 소자의 양단에 전원부(152)가 연결된다. 상기 전원부(152)의 출력 전압은 가변될 수 있다. 이에 따라, 상기 피측정 열전 소자(140)에 의한 기전력은 상기 전원부(152)의 출력 전압에 의하여 상쇄 또는 보강될 수 있다. 상기 전원부(152)의 출력 전압을 변경하면서, 상기 피측정 열전 소자의 양단 간의 전압은 상기 전압 측정부(154)에 의하여 측정되고, 상기 피측정 열전 소자(140)를 통하여 흐르는 전류는 상기 전류 측정부(1560에 의하여 측정될 수 있다.The current voltage measuring unit 150 is connected to a power supply unit 152 for supplying a variable voltage to the thermoelectric element under measurement 140, a voltage measurement unit 154 connected in parallel to the power supply unit 152, and the power supply unit 152. It may include a current measuring unit 156 connected in series. When a temperature difference is applied to the thermoelectric element under measurement 140, the thermoelectric element under measurement 140 may provide a constant voltage and current. However, the power supply units 152 are connected to both ends of the thermoelectric element under measurement in order to measure the current voltage characteristic curve of the thermoelectric element under measurement 140. The output voltage of the power supply unit 152 may vary. Accordingly, the electromotive force by the thermoelectric element under measurement 140 may be canceled or reinforced by the output voltage of the power supply unit 152. While changing the output voltage of the power supply unit 152, the voltage between both ends of the thermoelectric element under measurement is measured by the voltage measuring unit 154, and the current flowing through the thermoelectric element under measurement 140 measures the current. It can be measured by the portion 1560.

상기 전류 측정부(156)는 표준 저항 및 전압계를 포함할 수 있다. 저항값이 낮은 표준 저항이 상기 전류 측정부(156)의 위치에 배치된다. 상기 표준 저항 양단의 전압이 측정된다. 상기 전류는 상기 전압을 상기 표준 저항의 저항값으로 나누어 산출될 수 있다.The current measuring unit 156 may include a standard resistor and a voltmeter. A standard resistor having a low resistance value is disposed at the position of the current measuring unit 156. The voltage across the standard resistor is measured. The current may be calculated by dividing the voltage by the resistance value of the standard resistor.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피측정 열전 소자를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a thermoelectric element under measurement according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 피측정 열전 소자는 제1 세라믹 기판(141), 상기 세라믹 기판(141) 상에 배치된 하부 전극(142), 상기 하부 전극(141)과 전기적으로 연결되고 상기 하부 전극(141) 상에 배치된 열전 구조체(144), 상기 열전 구조체(144) 상에 배치되고 제1 열전 구조체(144)에 전기적으로 연결된 상부 전극(143), 및 상기 상부 전극(143) 상에 배치된 제2 세라믹 기판(147)을 포함할 수 있다. 상기 열전 구조체(144)는 직렬 연결된 한 쌍의 N형 열전 소자(145)와 P형 열전 소자(146)를 포함할 수 있다. 상기 열전 구조체들(144)은 서로 직렬 연결될 수 있다. 상기 제1 세라믹 기판(141) 및 상기 제2 세라믹 기판(147) 사이에 온도차가 인가되는 경우, 상기 열전 구조체들(144)은 기전력을 발생시킬 수 있다. 상기 피측정 열전 소자(140)는 외부로 노출된 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)를 포함할 수 있다. 전원부(152)는 상기 제1 노드(N1)와 상기 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 2, the thermoelectric element under test is electrically connected to the first ceramic substrate 141, the lower electrode 142 disposed on the ceramic substrate 141, and the lower electrode 141, and the lower electrode ( A thermoelectric structure 144 disposed on 141, an upper electrode 143 disposed on the thermoelectric structure 144 and electrically connected to a first thermoelectric structure 144, and disposed on the upper electrode 143. It may include a second ceramic substrate 147. The thermoelectric structure 144 may include a pair of N-type thermoelectric elements 145 and P-type thermoelectric elements 146 connected in series. The thermoelectric structures 144 may be connected in series with each other. When a temperature difference is applied between the first ceramic substrate 141 and the second ceramic substrate 147, the thermoelectric structures 144 may generate an electromotive force. The thermoelectric element under measurement 140 may include a first node N1 and a second node N2 exposed to the outside. The power supply unit 152 may be connected between the first node N1 and the second node N2.

도 3은 도 2의 측정 장치에 의하여 측정된 전류전압특성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating current voltage characteristics measured by the measuring apparatus of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 피측정 열전 소자의 양면에 일정한 온도차가 유지되는 경우, 전류-전압 특성 곡선은 전원부에 의하여 가변 전압을 인가하면서 측정된다. 이에 따라, y축은 전압 측정부에 의하여 측정되는 측정 전압이며, x축은 전류 측정부에 의하여 측정되는 측정 전류이다. 측정 전압이 영인 지점에서의 전류는 상기 피측정 열전 소자에 의한 기전력을 상쇄시킨 전압에서의 단락 전류(ISC)이다. 또한, 측정 전류가 영인 지점의 측정 전압은 개방 전압(VOC)이 된다.Referring to FIG. 3, when a constant temperature difference is maintained on both surfaces of a thermoelectric element under measurement, a current-voltage characteristic curve is measured while applying a variable voltage by a power supply unit. Accordingly, the y-axis is the measured voltage measured by the voltage measuring unit, and the x-axis is the measured current measured by the current measuring unit. The current at the point where the measured voltage is zero is the short circuit current I SC at the voltage that cancels the electromotive force by the thermoelectric element under measurement. In addition, the measured voltage at the point where the measured current is zero becomes the open voltage V OC .

피측정 열전 소자의 전류전압특성은 전류에 비례하는 전압강하(voltage difference) 특성을 보인다. 또한, 온도차가 증가함에 따라, 상기 전류 및 전압강하는 증가한다. 상기 전압 강하가 전류에 비례하는 경우, 측정 전류(I)와 측정 전압(V)은 다음과 같이 표시된다.The current voltage characteristic of the thermoelectric element under test shows a voltage difference characteristic proportional to the current. Also, as the temperature difference increases, the current and voltage drop increase. When the voltage drop is proportional to the current, the measured current I and the measured voltage V are expressed as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Voc는 개방 전압이고, Isc는 단락전류이다. 이 경우, 전력은 다음과 같이 표시된다.Where Voc is the open voltage and Isc is the short-circuit current. In this case, power is expressed as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

최대전력(Pmax)은 단락 전류의 반이 되는 지점에서 발생하며, 그 크기는 다음과 같다.The maximum power Pmax occurs at half the short-circuit current, and its magnitude is as follows.

Figure pat00003
Figure pat00003

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 설명하는 도면이다.4 and 5 are diagrams illustrating a measuring device according to another embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 측정 장치는 냉각 구조체(120), 상기 냉각 구조체(120)와 정렬되어 배치되는 가열 구조체(230), 및 상기 냉각 구조체(120)와 상기 가열 구조체(230) 사이에 개재되는 피측정 열전 소자(140)의 전류-전압을 측정하는 전류전압 측정부(150)를 포함한다. 상기 냉각 구조체(120)는 상기 피측정 열전소자(140)의 일면을 냉각하고, 상기 가열 구조체(230)는 상기 피측정 열전소자(140)의 타면을 가열한다. 상기 측정 장치는 상기 피측정 열전 소자(140)에 타면에 복사열을 제공하고, 전류-전압 특성 곡선을 측정한다. 상기 냉각부(120)는 상기 피측정 소자(140)의 일면의 온도가 실온 이하가 되도록 냉각하는 것이 바람직하다.4 and 5, the measuring device includes a cooling structure 120, a heating structure 230 arranged in alignment with the cooling structure 120, and the cooling structure 120 and the heating structure 230. And a current voltage measuring unit 150 for measuring the current-voltage of the thermoelectric element 140 to be interposed therebetween. The cooling structure 120 cools one surface of the thermoelectric element 140 to be measured, and the heating structure 230 heats the other surface of the thermoelectric element 140 to be measured. The measuring device provides radiant heat to the other surface of the thermoelectric element 140 to be measured and measures a current-voltage characteristic curve. The cooling unit 120 preferably cools the temperature of one surface of the device under measurement 140 to be room temperature or less.

상기 피측정 열전 소자(140)의 타면은 흡수체(141)로 코팅될 수 있다. 상기 흡수체(141)는 적외선 영역에서 복사율 또는 흡수율이 높은 흑색 페인트일 수 있다. The other surface of the thermoelectric element 140 to be measured may be coated with an absorber 141. The absorber 141 may be black paint having high emissivity or high absorptivity in the infrared region.

상기 가열 구조체(230)는 흑체 복사체(234), 상기 흑체 복사체(234)에서 복사되는 광을 통과시키는 일정한 직경의 개구부를 가지는 조리개(232), 상기 피측정 열전 소자(140)의 둘레에 배치되고 상기 흑체 복사체(234)에서 복사되는 광을 가이드 하는 지지 원통(234)을 포함한다. 상기 흑체 복사체(234) 및 상기 조리개(232)는 상기 피측정 열전 소자(140)의 타면에 수직하게 정렬 배치되고, 상기 흑체 복사체(234)의 광은 상기 피측정 열전 소자(140)의 타면에 조사된다.The heating structure 230 is disposed around a black body radiator 234, an aperture 232 having a constant diameter opening through which light radiated from the black body radiator 234 passes, and the thermoelectric element 140 to be measured. And a support cylinder 234 for guiding light radiated from the blackbody radiator 234. The black body radiator 234 and the diaphragm 232 are arranged perpendicularly to the other surface of the thermoelectric element under measurement 140, and the light of the black body radiator 234 is disposed on the other side of the thermoelectric element 140 under measurement. Is investigated.

상기 가열 구조체(230)는 레이저 또는 태양 모사광을 포함하도록 변형될 수 있다.The heating structure 230 may be modified to include laser or solar simulated light.

상기 흑체 복사체(234)는 대략 3000 켈빈의 온도에서 흑체 복사를 할 수 있다. 상기 흑체 복사체(234)의 온도는 적외선 복사온도계(170)를 사용하여 측정될 수 있다.The blackbody radiator 234 is capable of blackbody radiation at a temperature of approximately 3000 Kelvin. The temperature of the blackbody radiator 234 may be measured using an infrared radiation thermometer 170.

상기 조리개(232)는 상기 흑체 복사체(234)의 앞에 배치된다. 상기 조리개(232)는 원형의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부의 반경(r1) 또는 면적(A1)은 측정될 수 있다. 상기 피측정 열전 소자(140)의 중심축과 상기 개구부의 중심축은 서로 일치할 수 있다. 상기 피측정 열전 소자(140)의 흡수체가 코팅된 면과 상기 조리개 사이의 거리(d)는 상기 코딩된 면에서 복사조도의 공간분포가 균일하도록 충분히 유지한다.The stop 232 is disposed in front of the black body copy 234. The stop 232 may include a circular opening. The radius r1 or area A1 of the opening can be measured. The central axis of the thermoelectric element 140 and the central axis of the opening may be coincident with each other. The distance d between the surface on which the absorber of the thermoelectric element 140 is coated and the aperture is sufficiently maintained so that the spatial distribution of the irradiance on the coded surface is uniform.

상기 지지 원통(234)은 상기 피측정 열전 소자(140)의 측면에 결합할 수 있다. 상기 지지 원통(234)과 상기 피측정 열전 소자(140)의 접촉 면적은 최소화하는 것이 바람직하다.The support cylinder 234 may be coupled to a side surface of the thermoelectric element 140 to be measured. Preferably, the contact area between the support cylinder 234 and the thermoelectric element 140 to be measured is minimized.

상기 측정 장치는 지지 기판(112), 상기 지지 기판(112)에 수직하게 고정된 기둥(114), 상기 냉각부(120)에 고정 결합하고 상기 기둥(114)을 따라 이동 가능한 냉각 이동부(163), 상기 가열부(230)에 고정 결합하고 상기 기둥(114)을 따라 이동 가능한 가열 이동부(168)를 포함한다. 상기 냉각 이동부(163) 및 상기 가열 이동부(168)는 상기 피측정 열전 소자(140)에 일정한 압력을 제공한다.  The measuring device includes a support substrate 112, a pillar 114 fixed perpendicularly to the support substrate 112, and a cooling moving part 163 fixedly coupled to the cooling unit 120 and movable along the pillar 114. ), And a heating moving part 168 fixedly coupled to the heating part 230 and movable along the pillar 114. The cooling moving part 163 and the heating moving part 168 provide a constant pressure to the thermoelectric element 140 to be measured.

상기 가열 이동부(168)는 상기 기둥(114)에 고정 결합할 수 있는 제1 가열 이동부(166), 상기 제1 가열 이동부(166)과 상기 기둥(114)을 따라 이격되고 상기 지지 원통(234)과 고정 결합하는 제2 가열 이동부(164), 및 상기 제1 가열 이동부(166)와 상기 제2 가열 이동부(164)에 사이에 배치되고 상기 기둥(114)을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 가열 이동부(166) 및 상기 제2 가열 이동부(164)에 고정 결합하는 스프링부(165)를 포함한다.The heating moving part 168 is spaced apart along the first heating moving part 166, the first heating moving part 166 and the pillar 114, which can be fixedly coupled to the pillar 114, and the support cylinder. A second heating moving part 164 fixedly coupled to 234, and disposed between the first heating moving part 166 and the second heating moving part 164 and surrounding the pillar 114. And a spring part 165 fixedly coupled to the first heating moving part 166 and the second heating moving part 164.

상기 가열 이동부(168)는 상기 기둥(114)을 따라 회전 운동하거나 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지 원통(234)가 배치된 위치에 적외선 복사온도계(170)가 배치하여, 상기 흑체 복사체(234)의 온도를 측정할 수 있다. 또는 상기 지지 원통(234)이 배치된 위치에서 복사 조도계(미도시)를 설치하여 상기 흑체 복사체(234)의 상기 복사 조도를 측정할 수 있다. The heating moving part 168 may be rotated or removed along the pillar 114. Accordingly, the infrared radiation thermometer 170 may be disposed at the position where the support cylinder 234 is disposed to measure the temperature of the black body radiator 234. Alternatively, a radiation illuminometer (not shown) may be installed at a position where the support cylinder 234 is disposed to measure the radiance of the black body radiator 234.

상기 피측정 열전 소자의 발전 효율 계산하기 위하여, 온접점에서 흡수된 열 에너지를 계산하는 방법을 이하에서 설명한다.In order to calculate the power generation efficiency of the thermoelectric element under measurement, a method of calculating the thermal energy absorbed at the hot junction will be described below.

상기 온접점에서 흡수된 열 에너지를 저항체와 같은 발열 물질을 사용하는 경우, 정확한 흡수된 열 에너지를 산출하기 어렵다. 따라서, 광을 이용하여 상기 온접점에서 흡수된 열 에너지를 산출하는 방법을 설명한다.When the heat energy absorbed at the on-contact point uses a heating material such as a resistor, it is difficult to calculate the correct absorbed heat energy. Therefore, a method of calculating the thermal energy absorbed at the on-contact point using light will be described.

예를 들어, 상기 흡수된 열에너지는 흑체 복사체(234)에 의한 열복사에 의하여 공급될 수 있다.For example, the absorbed thermal energy may be supplied by heat radiation by the black body radiator 234.

상기 흑체 복사체(234)의 온도가 T(단위: Kelvin)인 경우, 상기 흑체 복사체(234)의 분광 복사 휘도(L)는 다음과 같이 표시된다.When the temperature of the blackbody radiator 234 is T (unit: Kelvin), the spectral radiant luminance L of the blackbody radiator 234 is expressed as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, Φ는 복사 선속이고, Ω는 입체각이고, A는 면적이고, λ는 파장이고, C1 및 C2는 각각 제1 복사상수 및 제2 복사상수이고, 및 n은 굴절률이다. 여기서 굴절율 n은 1로 가정한다.Where? Is the radiation flux,? Is the solid angle, A is the area,? Is the wavelength, C1 and C2 are the first and second radiation constants, respectively, and n is the refractive index. Here, the refractive index n is assumed to be 1.

상기 흑체 복사체(234) 앞에 배치된 상기 조리개(232)의 개구부의 반지름은 r1이고, 상기 조리개(232)의 면적은 A1이다. 상기 피측정 열전 소자(140)가 원형인 경우, 상기 피측정 열전 소자(140)의 반경은 r2이고, 상기 피측정 열전 소자(140)의 면적은 A2이다. 상기 피측정 열전 소자(140)에 입사하는 분광 복사조도(E)는 다음과 같이 표시된다.The radius of the opening of the diaphragm 232 disposed in front of the blackbody copy 234 is r1, and the area of the diaphragm 232 is A1. When the thermoelectric element 140 under measurement has a circular shape, the radius of the thermoelectric element 140 under measurement is r2 and the area of the thermoelectric element 140 under measurement is A2. The spectral irradiance E incident on the thermoelectric element 140 to be measured is expressed as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, d는 상기 조리개와 상기 피측정 열전 소자 사이의 거리이다.Here, d is a distance between the stop and the thermoelectric element under measurement.

상기 피측정 열전 소자(140)의 흡수, 상기 피측정 열전 소자의 표면에서 복사 방출, 및 대류에 의한 열손실을 고려하면, 상기 피측정 열전 소자(140)의 가열면으로 들어가는 복사 출력(Φ)은 다음과 같이 표현될 수 있다.In consideration of absorption of the thermoelectric element 140 under measurement, radiation emission from the surface of the thermoelectric element under measurement, and heat loss due to convection, a radiation output Φ entering the heating surface of the thermoelectric element 140 under measurement. Can be expressed as

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, To는 분위기 온도 또는 측정 장치 주위의 온도이고, k는 자연 대류에 의한 손실계수이고, Th는 상기 피측정 열전 소자(140)의 가열되는 면의 온도이고, ε(λ)는 파장에 따른 상기 피측정 열전 소자(140)의 가열면 흡수체(141)의 흡수율이다.Where To is the ambient temperature or the temperature around the measuring device, k is the loss coefficient due to natural convection, T h is the temperature of the heated surface of the thermoelectric element under measurement 140, and ε (λ) is the wavelength. This is the absorption rate of the heating surface absorber 141 of the thermoelectric element 140 under measurement.

가시 광선 영역에서 근적외선 영역의 흡수율(ε(λ))은 반사율을 측정하여, 흡수율은 1-반사율의 관계를 이용하여 산출할 수 있다. 또한, 근적외선 밖에서의 흡수율은 FT-IR 분광 복사계를 이용하여, 복수율이 측정될 수 있다. 이 복사율은 흡수율에 대응된다.The absorptance ε (λ) of the near infrared region in the visible light region can be measured by measuring the reflectance, and the absorptivity can be calculated using the relationship of 1-reflectance. In addition, the absorptivity outside the near infrared ray can be measured using the FT-IR spectroradiometer. This emissivity corresponds to the water absorption.

Th가 분위기 온도와 크게 차이나지 않으면, 상기 피측정 열전 소자의 복사 방출 및 대류에 의한 열손실은 무시할 수 있다. 따라서, 상기 피측정 열전 소자의 가열면으로 입사하는 복사 출력(Φ)은 다음과 같이 근사될 수 있다.If T h does not differ significantly from the ambient temperature, the heat loss due to radiation emission and convection of the thermoelectric element under measurement can be neglected. Therefore, the radiation output Φ incident on the heating surface of the thermoelectric element under measurement can be approximated as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서

Figure pat00008
는 흑체 복사체의 분광 복사 휘도 분포를 고려한 평균 복사율이고, σ는 스테판-볼츠만 상수이다. 상기 흑체 복사체의 온도(T)는 적외선 복사온도계를 이용하여 측정될 수 있다. 상기 복사 출력(Φ)은 이미 측정된 변수를 대입하여 산출될 수 있다.here
Figure pat00008
Is the average emissivity taking into account the spectral radiance distribution of the blackbody radiant, and σ is the Stefan-Boltzmann constant. The temperature T of the blackbody radiator may be measured using an infrared radiation thermometer. The radiant output Φ can be calculated by substituting already measured variables.

이 복사 출력(Φ)에 의하여 상기 피측정 열전 소자의 두께 방향으로 온도차가 인가된다. 이어서, 상기 온도차가 안정화되면, 상기 피측정 열전 소자에 제공되는 복사 출력(Φ)은 다음과 같이 표시될 수 있다.The temperature difference is applied in the thickness direction of the thermoelectric element under measurement by the radiation output Φ. Subsequently, when the temperature difference is stabilized, the radiant output Φ provided to the thermoelectric element under measurement may be expressed as follows.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, Δx는 상기 피측정 열전 소자의 두께이고, ΔT는 상기 피측정 열전 소자의 양면의 온도차이고, k는 상기 피측정 열전 소자의 두께 방향 열전도도이다. Here, Δx is the thickness of the thermoelectric element under measurement, ΔT is the temperature difference between both sides of the thermoelectric element under measurement, and k is the thickness direction thermal conductivity of the thermoelectric element under measurement.

상기 피측정 열전소자의 가열면에 상기 복사 출력(Φ)이 제공되는 경우, 상기 피측정 열전 소자의 제2 전류전압특성이 측정될 수 있다. 상기 제2 전류전압 특성은 제1 전류전압 특성과 동일한 방법으로 측정될 수 있다. 다만, 이 경우, 온도차는 미지의 변수이다.When the radiation output Φ is provided on the heating surface of the thermoelectric element under measurement, the second current voltage characteristic of the thermoelectric element under measurement may be measured. The second current voltage characteristic may be measured in the same manner as the first current voltage characteristic. In this case, however, the temperature difference is an unknown variable.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류전압특성을 설명하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a current voltage characteristic according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 전류전압특성을 개방 전압 또는 단락 전류에 따른 온도차로 표시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a current voltage characteristic of FIG. 6 as a temperature difference according to an open voltage or a short circuit current.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 복사 가열에 의한 피측정 열전 소자의 온도차는 이미 측정한 제1 전류전압특성에서 내삽하여 추출할 수 있다. 또한, 단락 전류 및 개방 전압을 추출할 수 있다. 6 and 7, the temperature difference of the thermoelectric element under measurement by radiant heating may be interpolated and extracted from the measured first current voltage characteristics. It is also possible to extract the short circuit current and open voltage.

예를 들어, 도 3에서 설명한 제1 전류전압 특성 곡선에 새로 측정한 제2 전류 전압 특성을 표시할 수 있다. 이어서, 단락 전류(Isc) 및/또는 개방 전압(Voc)을 산출하고, 상기 단락 전류(Isc) 또는 개방 전압(Voc)에 따른 온도차(ΔT)를 구할 수 있다. 이에 따라, 수학식 3을 이용하여 최대 전력(Pmax)을 산출할 수 있다. For example, the second measured current voltage characteristic may be displayed on the first current voltage characteristic curve described with reference to FIG. 3. Subsequently, the short-circuit current Isc and / or the open voltage Voc may be calculated, and the temperature difference ΔT depending on the short-circuit current Isc or the open voltage Voc may be obtained. Accordingly, the maximum power Pmax may be calculated using Equation 3.

따라서, 발전 효율(η)은 다음과 같이 표시될 수 있다.Therefore, the power generation efficiency η can be expressed as follows.

Figure pat00010
Figure pat00010

또한, 상기 온도차(ΔT)가 구해진 경우, 수학식 8의 상기 피측정 열전소자의 열전도도(k)가 구해질 수 있다.In addition, when the temperature difference ΔT is obtained, the thermal conductivity k of the thermoelectric device under Equation 8 may be obtained.

상기 피측정 열전 소자의 가열면은 흡수율을 증가시키고, 측정 오차를 줄이기 위하여 복사율이 좋은 흡수체로 코팅될 수 있다.The heating surface of the thermoelectric element to be measured may be coated with an absorbent having good emissivity in order to increase absorption and reduce measurement error.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수체의 복사율을 나타내는 도면이다.8 is a view showing the radiation rate of the absorber according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 흡수체의 흡수율 또는 복사율은 3 종류의 물질(NexelTM, AeograzeTM, PyromarkTM )에 대하여 측정되었다. PyromarkTM 가 가장 높은 흡수율을 나타내었다.Referring to FIG. 8, the absorbance or the emissivity of the absorber was measured for three kinds of materials (Nexel ™ , Aeograze ™ , Pyromark ™ ). Pyromark TM Showed the highest absorption rate.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정 장치를 설명하는 도면이다.9 is a view for explaining a measuring device according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 도 4에서 설명한 측정 장치와 동일하다. 다만, 도 4의 측정 장치가 90도 회전하여 배치된 구조를 가진다.9, it is the same as the measuring apparatus described with reference to FIG. 4. 4 has a structure in which the measuring device of FIG. 4 is rotated by 90 degrees.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a measuring method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 우선, 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 고온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제1 전류전압 특성을 측정한다(S110).Referring to FIG. 10, first, one surface of a thermoelectric element under measurement is kept at a low temperature, the other surface of the thermoelectric element under measurement is kept at a high temperature, and a first voltage is applied to an input terminal and an output terminal of the thermoelectric element under measurement. The current voltage characteristic is measured (S110).

상기 피측정 열전 소자의 타면에서 흡수되는 흡수 복사 출력이 산출된다(S130).Absorption radiation output absorbed by the other surface of the thermoelectric element under measurement is calculated (S130).

수학식 4 내지 7을 참조하면, 상기 흡수 복사 출력은 다음과 같이 산출될 수 있다. 우선, 상기 피측정 열전 소자의 타면에 흡수체를 코팅한다(S132). 이어서, 복사체가 상기 흡수체를 조사하고 있는 조건하에서, 상기 흡수체가 코팅된 상기 피측정 열전 소자의 표면의 흡수율을 측정한다(S134). 이어서, 상기 복사체의 복사 온도 또는 복사 조도를 측정한다(S136). 이어서, 상기 복사 온도 또는 상기 복사 조도 및 상기 흡수율을 이용하여 상기 흡수 복사 출력을 산출한다(S138).Referring to Equations 4 to 7, the absorption radiation output may be calculated as follows. First, an absorber is coated on the other surface of the thermoelectric element under measurement (S132). Subsequently, under the condition that the radiator irradiates the absorber, the absorbance of the surface of the measured thermoelectric element coated with the absorber is measured (S134). Subsequently, the radiant temperature or radiant illuminance of the radiant is measured (S136). Next, the absorbed radiant output is calculated using the radiant temperature or the radiant illuminance and the absorptivity (S138).

상기 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 흑체 복사체에서 복사되는 광을 조사하여 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제2 전류전압 특성이 측정된다(S140).One surface of the thermoelectric element under test is maintained at a low temperature, and the other surface of the thermoelectric element under test applies a variable voltage to an input terminal and an output terminal of the thermoelectric element under test by irradiating light radiated from a black body radiator to provide a second current voltage characteristic. This is measured (S140).

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 전류전압 특성을 이용하여 상기 제1 전류전압 특성에서 상기 피측정 열전 소자의 온도차, 개방 전압, 및 단락 전류를 산출한다(S150).  6 and 7, the temperature difference, the open voltage, and the short-circuit current of the thermoelectric element under measurement are calculated from the first current voltage characteristic using the second current voltage characteristic (S150).

수학식 3을 사용하여, 상기 피측정 열전 소자의 개방 전압 및 단락 전류를 이용하여 상기 피측정 열전 소자의 최대 출력 전력을 산출한다(S160). Using Equation 3, the maximum output power of the thermoelectric element under measurement is calculated using the open voltage and the short-circuit current of the thermoelectric element under measurement (S160).

수학식 9를 사용하여, 상기 출력 전력 및 상기 흡수 복사 출력을 이용하여 발전 효율을 산출한다(S162). Using Equation 9, power generation efficiency is calculated using the output power and the absorbed radiant output (S162).

수학식 8을 사용하여, 상기 피측정 열전 소자의 온도차, 상기 흡수 복사 출력을 이용하여 상기 피측정 열전 소자의 열전도도를 추출한다(S164).Using Equation 8, the thermal conductivity of the thermoelectric element under measurement is extracted by using the temperature difference of the thermoelectric element under measurement and the absorption radiation output (S164).

이제까지 본 발명에 대하여 구체적 예를 통해 그 내용을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far, the present invention has been described through specific examples. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

120: 냉각 구조체
130: 가열 구조체
140: 피측정 열전 소자
150: 전류전압 측정부
236: 흑체 복사체
234: 조리개120: cooling structure
130: heating structure
140: thermoelectric element under measurement
150: current voltage measurement unit
236: blackbody copy
234: aperture

Claims (17)

냉각 구조체;
상기 냉각 구조체와 정렬되어 배치되는 가열 구조체; 및
상기 냉각 구조체와 상기 가열 구조체 사이에 개재되는 피측정 열전 소자의 전류-전압을 측정하는 전류전압 측정부를 포함하고,
상기 냉각 구조체는 상기 피측정 열전소자의 일면을 냉각하고, 상기 가열 구조체는 상기 피측정 열전소자의 타면을 가열하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.Cooling structure;
A heating structure disposed in alignment with the cooling structure; And
It includes a current voltage measuring unit for measuring the current-voltage of the thermoelectric element under measurement interposed between the cooling structure and the heating structure,
And the cooling structure cools one surface of the thermoelectric element under measurement, and the heating structure heats the other surface of the thermoelectric element under measurement. 제 1항에 있어서,
상기 냉각 구조체는:
냉각판;
상기 냉각판과 정렬되어 배치되는 방열판;
상기 방열판에 공기를 제공하는 냉각 팬; 및
상기 냉각판과 상기 방열판 사이에 개재되는 냉각 열전 소자를 포함하고,
상기 냉각판의 일면은 상기 피측정 열전 소자의 일면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 1,
The cooling structure is:
Cold plate;
A heat sink arranged in alignment with the cooling plate;
A cooling fan providing air to the heat sink; And
It includes a cooling thermoelectric element interposed between the cooling plate and the heat sink,
One surface of the cooling plate is in contact with the one surface of the thermoelectric element to be measured thermoelectric element characteristics measuring apparatus. 제 2 항에 있어서,
상기 냉각 구조체는:
상기 냉각판에 부착되어 상기 냉각판의 온도를 측정하는 온도계; 및
상기 온도계의 온도를 측정하고 상기 냉각 열전 소자 및 상기 냉각팬을 제어하는 냉각 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 2,
The cooling structure is:
A thermometer attached to the cooling plate to measure a temperature of the cooling plate; And
The thermoelectric element characteristic measuring apparatus further comprises a cooling temperature control unit for measuring the temperature of the thermometer and controls the cooling thermoelectric element and the cooling fan. 제 1 항에 있어서,
상기 가열 구조체는:
가열판;
상기 가열판과 정렬되어 배치되는 방열판;
상기 방열판에 공기를 제공하는 냉각 팬; 및
상기 가열판과 상기 방열판 사이에 개재되는 가열 열전 소자를 포함하고,
상기 가열판의 일면은 상기 피측정 열전 소자의 타면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 1,
The heating structure is:
Hot plate;
A heat sink arranged in alignment with the heating plate;
A cooling fan providing air to the heat sink; And
A heating thermoelectric element interposed between the heating plate and the heat sink;
One surface of the heating plate is in contact with the other surface of the thermoelectric element to be measured thermoelectric element characteristics measuring apparatus. 제 4 항에 있어서,
상기 가열 구조체는:
상기 가열판에 부착되어 상기 가열판의 온도를 측정하는 온도계; 및
상기 온도계의 온도를 측정하고 상기 가열 열전소자 및 상기 냉각 팬를 제어하는 가열 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 4, wherein
The heating structure is:
A thermometer attached to the heating plate to measure a temperature of the heating plate; And
The thermoelectric element characteristic measuring apparatus further comprises a heating temperature control unit for measuring the temperature of the thermometer and controls the heating thermoelectric element and the cooling fan. 제 1 항에 있어서,
지지 기판;
상기 지지 기판에 수직하게 고정된 기둥;
상기 냉각부에 고정 결합하고 상기 기둥을 따라 이동 가능한 냉각 이동부;
상기 가열부에 고정 결합하고 상기 기둥을 따라 이동 가능한 가열 이동부를 포함하고,
상기 냉각 이동부 및 상기 가열 이동부는 상기 피측정 열전 소자에 일정한 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 1,
Support substrates;
A pillar fixed perpendicularly to the support substrate;
A cooling moving part fixedly coupled to the cooling part and movable along the pillar;
A heating moving part fixedly coupled to the heating part and movable along the pillar,
And the cooling moving part and the heating moving part provide a constant pressure to the thermoelectric element under measurement. 제 6 항에 있어서,
상기 가열 이동부는:
상기 기둥에 고정 결합할 수 있는 제1 가열 이동부;
상기 제1 가열 이동부과 상기 기둥을 따라 이격되고 상기 가열부와 고정 결합하는 제2 가열 이동부; 및
상기 제1 가열 이동부와 상기 제2 가열 이동부에 사이에 배치되고 상기 기둥을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 가열 이동부 및 상기 제2 가열 이동부에 고정 결합하는 스프링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method according to claim 6,
The heating moving part:
A first heating moving part fixedly coupled to the pillar;
A second heating moving part spaced apart from the first heating moving part and the pillar and fixedly coupled to the heating part; And
And a spring part disposed between the first heating moving part and the second heating moving part to surround the pillar and fixedly coupled to the first heating moving part and the second heating moving part. Thermoelectric element measurement device. 제 1 항에 있어서,
상기 전류전압 측정부는:
상기 피측정 열전 소자에 가변 전압을 공급하는 전원부;
상기 전원부에 병렬 연결된 전압측정부; 및
상기 전원부에 직렬 연결된 전류 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 1,
The current voltage measuring unit:
A power supply unit supplying a variable voltage to the thermoelectric element under measurement;
A voltage measuring unit connected in parallel to the power supply unit; And
And a current measuring unit connected in series with the power supply unit. 제 1 항에 있어서,
상기 가열 구조체는 상기 피측정 열전소자의 타면에 복사 출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 1,
And the heating structure provides a radiative output to the other surface of the thermoelectric element under measurement. 제 9 항에 있어서,
상기 가열 구조체는:
흑체 복사체;
상기 흑체 복사체에서 복사되는 광을 통과시키는 일정한 직경을 가지는 조리개;
상기 피측정 열전 소자의 둘레에 배치되고 상기 흑체 복사체에서 복사되는 광을 가이드 하는 지지 원통을 포함하고,
상기 흑체 복사체 및 상기 조리개는 상기 피측정 열전 소자의 타면에 수직하게 정렬 배치되고, 상기 흑체 복사체의 광은 상기 피측정 열전 소자의 타면에 조사되는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 9,
The heating structure is:
Blackbody copy;
An aperture having a constant diameter for passing the light radiated from the blackbody radiator;
A support cylinder disposed around the thermoelectric element to be measured and for guiding light radiated from the blackbody radiator,
And the black body radiator and the diaphragm are aligned perpendicular to the other surface of the thermoelectric element under measurement, and the light of the black body radiator is irradiated to the other surface of the thermoelectric element under measurement. 제 9 항에 있어서,
상기 가열 구조체는 흑체 복사체, 레이저, 및 태양모사광 중에서 하나를 포함하는 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 9,
The heating structure is a thermoelectric element characteristic measuring device, characterized in that it comprises one of a black body radiator, a laser, and solar radiation. 제 9 항에 있어서,
지지 기판;
상기 지지 기판에 수직하게 고정된 기둥;
상기 냉각부에 고정 결합하고 상기 기둥을 따라 이동 가능한 냉각 이동부;
상기 가열부에 고정 결합하고 상기 기둥을 따라 이동 가능한 가열 이동부를 포함하고,
상기 냉각 이동부 및 상기 가열 이동부는 상기 피측정 열전 소자에 일정한 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 9,
Support substrates;
A pillar fixed perpendicularly to the support substrate;
A cooling moving part fixedly coupled to the cooling part and movable along the pillar;
A heating moving part fixedly coupled to the heating part and movable along the pillar,
And the cooling moving part and the heating moving part provide a constant pressure to the thermoelectric element under measurement. 제 9 항에 있어서,
상기 가열 이동부는:
상기 기둥에 고정 결합할 수 있는 제1 가열 이동부;
상기 제1 가열 이동부과 상기 기둥을 따라 이격되고 상기 지지 원통과 고정 결합하는 제2 가열 이동부; 및
상기 제1 가열 이동부와 상기 제2 가열 이동부에 사이에 배치되고 상기 기둥을 둘러싸도록 배치되어 상기 제1 가열 이동부 및 상기 제2 가열 이동부에 고정 결합하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 9,
The heating moving part:
A first heating moving part fixedly coupled to the pillar;
A second heating moving part spaced apart from the first heating moving part and the pillar and fixedly coupled to the support cylinder; And
The thermoelectric element characteristic measurement, which is disposed between the first heating moving part and the second heating moving part and is arranged to enclose the pillar and is fixedly coupled to the first heating moving part and the second heating moving part. Device. 제 9 항에 있어서,
상기 피측정 열전 소자의 일면 상에 코팅된 흡수체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 장치.The method of claim 9,
The thermoelectric element characteristic measuring apparatus further comprises an absorber coated on one surface of the thermoelectric element under measurement. 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 고온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제1 전류전압 특성을 측정하는 단계;
상기 피측정 열전 소자의 타면에서 흡수되는 흡수 복사 출력을 산출하는 단계; 및
상기 피측정 열전 소자의 일면은 저온으로 유지되고, 상기 피측정 열전 소자의 타면은 흑체 복사체에서 복사되는 광을 조사하여 상기 피측정 열전 소자의 입력단 및 출력단에 가변 전압을 인가하면서 제2 전류전압 특성을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 방법.Measuring a first current voltage characteristic while one surface of the thermoelectric element under test is kept at a low temperature, and the other surface of the thermoelectric element under test is at a high temperature, while applying a variable voltage to an input terminal and an output terminal of the thermoelectric element under measurement;
Calculating absorption radiation output absorbed at the other surface of the thermoelectric element under measurement; And
One surface of the thermoelectric element under test is maintained at a low temperature, and the other surface of the thermoelectric element under test applies a variable voltage to an input terminal and an output terminal of the thermoelectric element under test by irradiating light radiated from a black body radiator to provide a second current voltage characteristic. Thermoelectric element characteristic measurement method comprising the step of measuring. 제15 항에 있어서,
상기 흡수 복사 출력을 산출하는 단계는:
상기 피측정 열전 소자의 타면에 흡수체를 코팅하는 단계;
상기 흡수체가 코팅된 상기 피측정 열전 소자의 표면의 흡수율을 측정하는 단계;
상기 흑체 복사체의 복사 온도 또는 복사 조도를 측정하는 단계; 및
상기 복사 온도 또는 상기 복사 조도 및 상기 흡수율을 이용하여 상기 흡수 복사 출력을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 방법.The method of claim 15,
Computing the absorbed radiant output includes:
Coating an absorber on the other surface of the thermoelectric element to be measured;
Measuring an absorptivity of the surface of the thermoelectric element under measurement with the absorber coated thereon;
Measuring the radiation temperature or the irradiance of the blackbody radiator; And
And calculating the absorbed radiant output by using the radiant temperature or the radiant illuminance and the absorptivity. 제15 항에 있어서,
상기 제2 전류전압 특성을 이용하여 상기 제1 전류전압 특성에서 상기 피측정 열전 소자의 온도차, 개방 전압, 및 단락 전류를 산출하는 단계;
상기 피측정 열전 소자의 개방 전압 및 단락 전류를 이용하여 상기 피측정 열전 소자의 최대 출력 전력을 산출하는 단계;
상기 출력 전력 및 상기 흡수 복사 출력을 이용하여 발전 효율을 산출하는 단계; 및
상기 피측정 열전 소자의 온도차, 상기 흡수 복사 출력을 이용하여 상기 피측정 열전 소자의 열전도도를 추출하는 단계 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 소자 특성 측정 방법.
The method of claim 15,
Calculating a temperature difference, an open voltage, and a short circuit current of the thermoelectric element under measurement from the first current voltage characteristic using the second current voltage characteristic;
Calculating a maximum output power of the thermoelectric element under measurement using an open voltage and a short circuit current of the thermoelectric element under measurement;
Calculating a power generation efficiency using the output power and the absorbed radiant output; And
And extracting thermal conductivity of the thermoelectric element under measurement by using the temperature difference of the thermoelectric element under measurement and the absorption radiant output.
KR1020100050241A 2010-05-28 2010-05-28 Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same KR101102414B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100050241A KR101102414B1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100050241A KR101102414B1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110130760A true KR20110130760A (en) 2011-12-06
KR101102414B1 KR101102414B1 (en) 2012-01-05

Family

ID=45499412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100050241A KR101102414B1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101102414B1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104007139A (en) * 2014-06-10 2014-08-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Testing system and method of thermoelectric module
KR101484956B1 (en) * 2013-04-24 2015-01-22 (주)트리비스 Thermoelectric device's test apparatus and test method for it
KR20160049514A (en) * 2016-04-15 2016-05-09 한국기계연구원 Complex Specifics Testing Apparatus for Thermoelectric Element
US9631981B2 (en) 2013-09-30 2017-04-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for measuring thermoelectric device
KR20170054452A (en) * 2014-10-23 2017-05-17 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Electronic component test device
KR20170059387A (en) * 2015-11-20 2017-05-30 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스 Apparatus and method for analyzing evolved gas
US10247685B2 (en) 2016-01-28 2019-04-02 Korea Institute Of Energy Research High-temperature structure for measuring properties of curved thermoelectric device, and system and method for measuring properties of curved thermoelectric device using the same
KR20200087530A (en) * 2019-01-11 2020-07-21 한국산업기술시험원 life test apparatus for thermoelement electric energy harvester
KR102264055B1 (en) * 2021-03-24 2021-06-11 주식회사 아이브이솔루션 Apparatus and Method for Inspecting Thermoelectric Device`s Performance
CN113805037A (en) * 2021-08-24 2021-12-17 西安交通大学 Testing device and testing method for thermoelectric power generation chip

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0518913A (en) * 1991-07-10 1993-01-26 Tokuyama Soda Co Ltd Method and apparatus for measuring thermoelectromotive force
JP2832334B2 (en) * 1995-05-23 1998-12-09 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 Thermoelectric conversion performance evaluation method and apparatus
JP2001174497A (en) 1999-12-17 2001-06-29 Yamaha Corp Method for testing power conduction of thermionic element and apparatus for testing power conduction of thermionic element
JP2008182011A (en) 2007-01-24 2008-08-07 Toshiba Corp Device and method for evaluating reliability on thermoelectric conversion system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101484956B1 (en) * 2013-04-24 2015-01-22 (주)트리비스 Thermoelectric device's test apparatus and test method for it
US9631981B2 (en) 2013-09-30 2017-04-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for measuring thermoelectric device
CN104007139A (en) * 2014-06-10 2014-08-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Testing system and method of thermoelectric module
KR20170054452A (en) * 2014-10-23 2017-05-17 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Electronic component test device
KR20170059387A (en) * 2015-11-20 2017-05-30 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스 Apparatus and method for analyzing evolved gas
US10247685B2 (en) 2016-01-28 2019-04-02 Korea Institute Of Energy Research High-temperature structure for measuring properties of curved thermoelectric device, and system and method for measuring properties of curved thermoelectric device using the same
KR20160049514A (en) * 2016-04-15 2016-05-09 한국기계연구원 Complex Specifics Testing Apparatus for Thermoelectric Element
KR20200087530A (en) * 2019-01-11 2020-07-21 한국산업기술시험원 life test apparatus for thermoelement electric energy harvester
KR102264055B1 (en) * 2021-03-24 2021-06-11 주식회사 아이브이솔루션 Apparatus and Method for Inspecting Thermoelectric Device`s Performance
CN113805037A (en) * 2021-08-24 2021-12-17 西安交通大学 Testing device and testing method for thermoelectric power generation chip

Also Published As

Publication number Publication date
KR101102414B1 (en) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101102414B1 (en) Thermoelectric device characteristics measuring apparatus and measuring method of the same
US9933311B2 (en) Blackbody function
Lesage et al. Optimal electrical load for peak power of a thermoelectric module with a solar electric application
KR101898037B1 (en) High temperature structure for measuring of properties of curved thermoelectric device, system for measuring of properties of curved thermoelectric device using the same and method thereof
Kraemer et al. Accurate determination of the total hemispherical emittance and solar absorptance of opaque surfaces at elevated temperatures
JP2012506056A (en) Nanowire bolometer photodetector
Pozzobon et al. High heat flux mapping using infrared images processed by inverse methods: an application to solar concentrating systems
Jenkins et al. Energy efficiency of a quartz tungsten halogen lamp: Experimental and numerical approach
Cesarini et al. Long-wave infrared emissivity characterization of vanadium dioxide-based multilayer structure on silicon substrate by temperature-dependent radiometric measurements
KR101401275B1 (en) Contactless temperature measuring apparatus and contactless temperature measuring method
López et al. Thermophotovoltaic conversion efficiency measurement at high view factors
KR20240035962A (en) Method and device for measuring radiative heat transfer between two material surfaces
KR20190072366A (en) Method and apparatus for measuring efficiency of solar photovoltaic-thermoelectric fusion device
US20230408341A1 (en) Radiometric performance enhancement of extended area blackbodies
Fürjes et al. Thermal investigation of micro-filament heaters
Ott et al. Efficient thermal infrared emitter with high radiant power
RU2449263C1 (en) Apparatus and method of controlling radiation flux when conducting ground-based thermal-vacuum tests on spacecraft
JPS60133329A (en) Non-contact temperature detection control apparatus
Lee et al. Thermal performance analysis of vacuum variable-temperature blackbody system
Hou et al. An in-situ self-test method for measuring absorptivity of film-type uncooled infrared detectors
Webb et al. Near-field radiative heat transfer measurements between parallel plates
dos Santos et al. FIRST STEPS OF THE INFRARED SIMULATION DEVELOPMENT BY TUNGSTEN FILAMENT LAMPS.
Zhang et al. Testing and analysing of 256× 256 MOS resistor array for IR scene projector
Tokunaga et al. Experimental study of heat transfer in micro glass tubes mediated by surface phonon polaritons
KR101316615B1 (en) Temperature measureing apparatus by using thermoelectric device and temperature measureing method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee