KR20120055526A

KR20120055526A - Thermoelectrics fabric

Info

Publication number: KR20120055526A
Application number: KR1020120050573A
Authority: KR
Inventors: 박상구
Original assignee: 박상구
Priority date: 2012-05-13
Filing date: 2012-05-13
Publication date: 2012-05-31
Also published as: WO2013172584A1

Abstract

PURPOSE: A thermoelectric fiber causing thermoelectric effect is provided to enable thermoelectric cooling or power generation by durability and workability of a metal. CONSTITUTION: A thermoelectric fiber forms a multi-layered fabric by connecting, crossing, and coupling middle warp thread(12), upper weft thread(21), middle weft thread(22) and lower warp thread(23) by binder warp thread(11). The upper and upper weft threads and binder warp thread are made of two kinds of metal materials forming a thermoelectric couple. The multi-layered fabric is coated with electric insulation materials.

Description

Thermoelectric Fabrics

본 발명은 두개의 서로 다른 금속 선으로 이루어진 접합점을 가지는 폐회로를 구성해 열에너지와 전기 에너지가 상호작용하는 열전 현상(Thermoelectric Effect)을 이루게 하는 열전 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric fiber that forms a closed circuit having a junction point composed of two different metal wires to achieve a thermoelectric effect in which thermal energy and electrical energy interact.

열전 현상(Thermoelectric Effect)이란 두개의 서로 다른 금속 선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성하고, 양단에 온도차가 주면 두 접점사이에 전위차가 발생한다. 이를 열전 현상이라 부르고, 이 때 발생한 전위차를 열기전력이라고 한다.Thermoelectric Effect is a closed circuit by connecting two ends of two different metal wires. When the temperature difference is applied at both ends, a potential difference occurs between two contacts. This is called thermoelectric phenomenon, and the potential difference generated at this time is called thermoelectric power.

이러한 열전 현상은 양단 간의 온도차를 이용하여 기전력을 얻어내는 제벡 효과, 기전력으로 냉각과 가열을 하는 펠티에 효과, 도체의 선상의 온도차에 의해 기전력을 발생하는 톰슨 효과로 나눌 수 있다.These thermoelectric phenomena can be classified into the Seebeck effect of obtaining electromotive force by using the temperature difference between both ends, the Peltier effect of cooling and heating by electromotive force, and the Thompson effect of generating electromotive force by the temperature difference between conductors.

열전 재료는 상기 양단 접점에 온도차를 주었을 때 전기에너지가 생기고 반대로 열전 재료에 전기에너지를 주었을 때 재료 양단 간에 온도차가 생기는 에너지 변환 재료이다. 이러한 열전 재료는 19세기 초에 열전 현상인 제벡효과(Seebeck effect), 펠티에효과(Peltier effect), 톰슨효과(Thomson effect) 등이 발견 후, 1930년대 후반부터 반도체의 발전과 더블어 열전 성능지수가 높은 열전 재료로 개발되었다. 최근에는 열전 발전을 이용한 산간 벽지용, 우주용, 군사용 등의 특수 전원장치로의 사용과 열전 냉각을 이용한 반도체 레이저 다이오드, 적외선 검출소자 등에서의 정밀한 온도제어나 컴퓨터 관련 소형 냉각기와 온도조절장치, 열교환기 등에 사용되고 있다.A thermoelectric material is an energy conversion material in which electrical energy is produced when a temperature difference is applied to both ends of the contact, and conversely, a temperature difference is generated between both ends of the material when an electrical energy is applied to the thermoelectric material. These thermoelectric materials were found in the early 19th century after the Seebeck effect, Peltier effect, and Thomson effect. Developed as a thermoelectric material. Recently, it is used as a special power supply device for mountain wallpaper, space, military, etc. using thermoelectric power generation, and precise temperature control in semiconductor laser diode, infrared detection device, etc. using thermoelectric cooling, computer-related small cooler and temperature controller, heat exchange It is used for a flag.

열전 성능지수는 전기전도도와 제벡계수를 곱하고 이를 열전도도로 나눈 값으로 나타낼 수 있다. 열전 성능지수가 높다는 것은 열전 재료의 에너지 변환효율이 높다는 것을 의미하며, 성능지수를 좌우하는 변수 중에서 제벡계수와 전기전도도는 주로 전하의 이동에 의존하고, 열전도도는 주로 격자의 산란에 의존한다. 상기 열전 재료에서 세 인자는 각각 서로 연관된 상보적 관계에 있다. 예를 들어 전자의 수가 증가할수록 전기전도도는 증가하지만 동시에 제벡 계수의 감소를 가져오고, 열전도도의 경우 물질의 격자진동뿐만 아니라 자유 전자의 영향을 동시에 받아 열전도도를 증가시키게 된다. 이와 같은 상보적 관계는 열전 성능지수가 뛰어난 고효율의 열전 재료의 개발을 저해하는 요인이 되어 왔다.The thermoelectric performance index can be expressed by multiplying the electrical conductivity by the Seebeck coefficient and dividing it by the thermal conductivity. The high thermoelectric performance index means that the energy conversion efficiency of the thermoelectric material is high. Among the variables that determine the performance index, the Seebeck coefficient and the electrical conductivity mainly depend on the charge transfer, and the thermal conductivity mainly depends on the scattering of the lattice. The three factors in the thermoelectric material are each in a complementary relationship with each other. For example, as the number of electrons increases, the electrical conductivity increases, but at the same time, the Seebeck coefficient decreases. In the case of thermal conductivity, the thermal conductivity increases under the influence of free electrons as well as lattice vibration of the material. This complementary relationship has been a deterrent to the development of highly efficient thermoelectric materials with excellent thermoelectric performance indices.

여기서, 제벡 계수의 개념은 열전 재료의 양단 접합점에서 1℃ 당 온도차로 인하여 발생하는 열기전력을 제벡 계수라 한다.Here, the concept of Seebeck coefficient is referred to as the Seebeck coefficient generated by the temperature difference per 1 ℃ at the junction of both ends of the thermoelectric material.

금속의 제벡 계수는 반도체의 경우보다 매우 적기 때문에 열 전기쌍으로는 널리 사용되고 있지만, 금속 재료의 접합점을 이용한 열전 냉각이나 발전은 실용화하지 못하고 있다.Since the Seebeck coefficient of the metal is much smaller than that of the semiconductor, it is widely used as a thermocouple, but thermoelectric cooling or power generation using the junction point of the metal material has not been put to practical use.

본 발명의 목적은 열전 변환 효율이 낮은 금속 재료로도 열전 효과를 낼 수 있게 무수한 접합점을 형성하는 직물 형태의 열전 섬유를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a thermoelectric fiber in the form of a fabric which forms a myriad of junctions so that even a metallic material having low thermoelectric conversion efficiency can produce a thermoelectric effect.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 씨실을 위입하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 제직된 직물 앞까지 밀어주어 날실과 씨실의 조직을 완성시키는 바디침 운동의 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 열전 섬유에 있어서, 상기 직물을 겹조직인 상부층, 중간층, 하부층으로 구성하고, 상기 상부층, 중간층, 하부층을 바인더 날실로 결속시켜 3차원적인 다층 직물이 형성되고, 상기 상?하부층의 씨실과 바인더 날실의 재질은 열 전기쌍을 이루는 두 종류의 금속 재료이고, 상기 상부층과 하부층의 일단부에 경사 방향으로 각각 전극 선 조직이 형성되고, 상기 다층 직물을 전기적 절연 물질로 피복 처리되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the object of the present invention is to open a warp yarn into an upper and lower group by the opening motion of the loom of heaving loom, and to weft through the opened warp yarn by the north needle motion, and to weave the weft yarn in which the body is enclosed in the opening. In the thermoelectric fiber which is woven by repeating the body needle movement to complete the tissue of the warp and weft by pushing to the front, the fabric is formed, the fabric is composed of the upper layer, the middle layer, the lower layer which is a layered structure, the upper layer, middle layer, lower layer The three-dimensional multi-layer fabric is formed by binding with a binder warp, and the materials of the weft and the binder warp of the upper and lower layers are two kinds of metal materials forming a thermoelectric pair, and the one end of the upper layer and the lower layer is inclined direction, respectively. Electrode line tissue is formed, and the multilayer fabric is coated with an electrically insulating material.

본 발명은 열전 변환 효율이 반도체보다 낮은 금속재료이지만, 금속 자체의 내구성 및 용이한 가공성으로 인해, 3차원 직물 구조로 무수한 열전 접합점을 낼 수 있어 열전 냉각이나 열전 발전으로 사용할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a metal material having a thermoelectric conversion efficiency lower than that of a semiconductor, but due to the durability and easy processability of the metal itself, it is possible to produce a myriad of thermoelectric junctions in a three-dimensional fabric structure, which can be used for thermoelectric cooling or thermoelectric power generation.

도 1은 본 발명에 따른 열전 섬유의 다층 직물 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 열전 섬유인 다층 직물 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 열전 섬유의 전극선이 추가된 다층 직물 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 열전 섬유의 전극선이 추가된 다층 직물 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 열전 섬유인 다층 직물의 제직 공정도.1 is a cross-sectional view of a multi-layer fabric of a thermoelectric fiber according to the present invention.
2 is a perspective view of a multi-layer fabric which is a thermoelectric fiber according to the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of a multi-layer fabric added electrode wire of the thermoelectric fiber according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view of a multi-layer fabric added the electrode wire of the thermoelectric fiber according to the present invention.
5 is a weaving process diagram of a multi-layer fabric which is a thermoelectric fiber according to the present invention.

본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 씨실을 위입하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 제직된 직물 앞까지 밀어주어 날실과 씨실의 조직을 완성시키는 바디침 운동의 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 열전 섬유에 있어서, 상기 직물을 겹조직인 상부층, 중간층, 하부층으로 구성하고, 상기 상부층, 중간층, 하부층을 바인더 날실로 결속시켜 3차원적인 다층 직물이 형성되고, 상기 상?하부층의 씨실과 바인더 날실의 재질은 열 전기쌍을 이루는 두 종류의 금속 재료이고, 상기 상부층과 하부층의 일단부에 경사 방향으로 각각 전극 선 조직이 형성되고, 상기 다층 직물을 전기적 절연 물질로 피복 처리되는 것을 특징으로 한다.The present invention is to open the warp yarn in the upper and lower groups by the opening motion of the weaving heald, and to enclose the warp yarn through the north needle movement, and to push the weft yarn in the opening to the front of the woven fabric. In the thermoelectric fiber which is woven by repeated body needle movement to complete the weft tissue, the fabric is composed of the upper layer, the middle layer, and the lower layer, which is a layered structure, and binds the upper layer, the middle layer, and the lower layer with a binder warp. The multi-dimensional multi-layer fabric is formed, and the materials of the weft and the binder warp of the upper and lower layers are two kinds of metal materials forming a thermoelectric pair, and electrode wire tissues are formed in one end of the upper and lower layers in oblique directions, respectively. And the multilayer fabric is coated with an electrically insulating material.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

직물은 날실와 씨실이 서로 아래위로 교차하여 어떤 넓이의 평면체가 된 천이다. 직기로 짜여지며 날실와 씨실의 교차 방법에 따라 여러 가지 직물 조직이 된다.A fabric is a fabric in which warp and weft cross each other up and down to form a flat body of any width. It is woven into looms and is made into various fabrics depending on how the warp and weft intersect.

제직 공정의 주운동은 직물에 따라 날실을 2개 층으로 분리하여 개구(shed)라고 하는 터널(tunnel)을 형성하는 과정인 개구 운동(shedding motion), 직물 폭에 따라 씨실을 개구 된 날실 사이를 통과시키는 북침 운동(picking motion), 그리고 개구를 통과한 씨실을 바디로써 제직된 직물 앞까지 밀어주어 날실과 씨실의 조직을 완성시키는 바디침 운동(beating motion)으로 구성된다. 또한 제직을 연속적으로 하려면 날실을 경사빔에서 풀어 필요한 속도와 적당한 일정 장력으로써 제직 부분에 공급하는 송출운동(let-off)과 필요한 씨실 간격 만큼 일정한 양의 직물을 제직 부분에서 빼내어 직물을 롤러에 감는 권취운동(take-up)이 필요하다.The main motion of the weaving process is the shedding motion, which is the process of separating the warp into two layers according to the fabric and forming a tunnel called shed, and weaving the weft through the warp according to the width of the fabric. It consists of a picking motion to pass through and a beating motion to push the weft through the opening to the front of the woven fabric as a body to complete the warp and weft tissue. In order to continue the weaving, the warp is released from the warp beam, and a certain amount of fabric is removed from the weaving area by the required speed and proper tension to the weaving part (let-off) and the required weft spacing, and the fabric is wound on the roller. Take-up is necessary.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 열전 섬유의 다층 직물 단면도와 사시도로서, 3차원직인 다층 직물의 구성은 3 그룹의 실인 날실, 씨실, 그리고 z-축 실로 구성되고, 상기 3 그룹의 실은 조직을 이루기 위해 날실은 경사방향으로, 그리고 다른 실은 직교 방향으로 교차되며, 씨실은 경사 층 사이에 위입되고, z-축 실은 바인더 날실 기능으로 다른 그룹의 실을 결속시켜 조직이 완성되는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 열전 섬유는 중간층 날실(12)과 상부층 씨실(21), 중간층 씨실(22), 하부층 씨실(23) 간을 바인더 날실(11)로 연결, 교착, 결속시켜 3차원적인 다층 직물을 형성한다.1 and 2 are a cross-sectional view and a perspective view of a multi-layer fabric of a thermoelectric fiber according to the present invention, wherein the three-dimensional fabric of the multi-layer fabric is composed of three groups of warp, weft, and z-axis yarns, the three groups of yarns The warp yarn is crossed in the oblique direction, and the other yarn in the orthogonal direction to achieve, the weft yarn is enclosed between the inclined layer, z-axis yarn is characterized in that the tissue is completed by binding the other groups of yarns with the binder warp function In the thermoelectric fiber of the present invention, the interlayer warp yarn 12, the upper layer weft yarn 21, the middle layer weft yarn 22, and the lower layer weft yarn 23 are connected, interlocked, and bound by the binder warp yarn 11 to form a three-dimensional multilayer fabric. Form.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 열전 섬유의 전극 선이 추가된 다층 직물 단면도와 사시도로서, 상기 바인더 날실(11)로 중간층 날실과 상부층 씨실(21), 중간층 씨실(22), 하부층 씨실(23) 간을 결속시킨 다층 직물의 상부층과 하부층의 일단부에 경사 방향으로 각각 전극 선(31, 33) 조직이 형성되고. 상기 전극 선은 상기 상부층과 하부층의 씨실에 직류 전원을 인가하기 위한 리드선 기능을 한다.3 and 4 are a cross-sectional view and a perspective view of a multi-layer fabric in which the electrode wire of the thermoelectric fiber according to the present invention is added, and the binder warp 11, the middle layer warp and the upper layer weft 21, the middle layer weft 22, the lower layer weft ( 23) The electrode lines 31 and 33 are formed in oblique directions at one end of the upper layer and the lower layer of the multi-layer fabric in which the liver is bound. The electrode line functions as a lead wire for applying DC power to the weft yarns of the upper and lower layers.

상기 전극 선에 직류 전원을 인가하면 상기 상부층과 하부층의 씨실 간을 바인더 날실로 연결되어 폐회로가 형성되고, 상부층과 하부층 상에 각각 두 종류 금속선 간의 접합점이 무수하게 이루어지는 것을 특징으로 한다.When a direct current power is applied to the electrode line, a closed circuit is formed by connecting the weft of the upper layer and the lower layer with a binder warp, and a junction point between two kinds of metal wires is formed on the upper layer and the lower layer, respectively.

상기 두 종류 금속선은 열 전기쌍(thermocouple)이 일어나는 금속 선으로서, 하나의 금속 선은 상부층과 하부층의 씨실로 사용되고, 다른 금속 선은 바인더 날실로 사용되는 것을 특징으로 한다.The two kinds of metal wires are metal wires in which thermocouples are generated. One metal wire is used as the weft of the upper layer and the lower layer, and the other metal wire is used as the binder warp.

즉, 본 발명에 따른 3차원적인 다층 직물인 열전 섬유의 중간층 날실과 중간층 씨실은 전기적인 부도체 성분이고, 바인더 날실과 상?하부층 씨실은 전기적인 도체 성분이면서 열 전기쌍이 일어날 수 있는 금속 재질이다.That is, the interlayer warp and interlayer weft of the thermoelectric fiber, which is a three-dimensional multilayer fabric according to the present invention, is an electrical insulator component, and the binder warp and the upper and lower layer weft are an electrical conductor component and a metallic material capable of generating a thermoelectric pair.

도 5는 본 발명에 따른 열전 섬유인 다층 직물(10)의 제직 공정도로서, 다층으로 사용되는 날실은 직물 폭 방향으로 북길(shuttle path)을 형성하도록 캠(cam) 또는 도비(dobby) 또는 자카드(jacquard)와 같은 수단에 의해 이들의 프레임을 통해 왕복되는 종광을 사용하여 직물 두께 방향으로 "교차" 방식으로 두 부분으로 분리된다. 이들 종광 각각은 중간 위치에 종광 눈를 가지며, 사용된 모든 종광 조립체는 직물 폭 방향으로 북길을 형성하도록 직물 두께 방향으로만 왕복된다. 이렇게 형성된 북길 내로 삽입된 씨실은 날실의 두개의 분리층 사이를 상호연결시킨다. 이렇게 상호 연결된 날실 및 씨실은 제직물이라고 불리는 교차 구조를 형성한다. 다층 직물이 다층 경사에서 다수의 횡방향 북길을 통해 달성된다.5 is a weaving process diagram of the multi-layer fabric 10, which is a thermoelectric fiber according to the present invention, wherein the warp yarns used in the multi-layer are cams or dobbys or jacquards to form a shuttle path in the fabric width direction. using healds reciprocating through their frames by means such as jacquard) to separate the two parts in a "cross" manner in the direction of the fabric thickness. Each of these healds has a heald eye at an intermediate position, and all heald assemblies used are reciprocated only in the fabric thickness direction to form a drum path in the fabric width direction. The wefts inserted into the drum road thus formed interconnect the two separating layers of the warp. This interconnected warp and weft form a cross structure called a woven fabric. Multi-layer fabrics are achieved through multiple transverse drum roads in multi-layered slopes.

즉, 상기 다층을 결속시키는 바인더 날실(11)은 바인더 날실 종광(11a, 11b)에 통경하게 되고, 상?하부층 전극 선(31, 33)은 상부층 전극선 종광(31a, 31b)과 하부층 전극선 종광(33a, 33b)에 각각 통경하게 된다. 이와 같이 통경이 완료된 상부층, 하부층의 다층 직물 제직은 종광의 개구 운동과 상?중?하부층 씨실(21, 22, 23)의 위입에 의하여 조직이 형성된다. 종광의 상하 운동으로 형성된 개구에 씨실이 위입된 후 바디(41)에 의하여 바디 침이 이루어지게 됨으로써 목적하는 결속을 가진 다층 직물 조직이 완성되는 것을 특징으로 한다. 중간층 날실(12)은 종광을 거치지 않고 직접 직물에 통입되어 다층 직물을 형성시킨다. 즉, 상부층과 하부층을 분리하는 기능을 가지며, 중간층 날실과 중간층 씨실의 재질은 전기적인 부도체 성분뿐만 아니라 열적인 단열 기능을 갖는 것을 특징으로 한다. 일반 섬유가 전기적인 부도체와 단열 기능을 구현시킨다.That is, the binder warp 11 for binding the multilayer is passed through the binder warp healds 11a and 11b, and the upper and lower layer electrode lines 31 and 33 are the upper layer electrode line healds 31a and 31b and the lower layer electrode line heald ( 33a, 33b), respectively. In this way, the multi-layer weaving of the upper layer and the lower layer of which the diameter is completed is formed by the opening movement of the heald and the entrainment of the upper, middle and lower layer wefts 21, 22, and 23. After the weft is inserted into the opening formed by the vertical movement of the heald, the body needle is made by the body 41, so that the multi-layer fabric structure having the desired binding is completed. The interlayer warp 12 is introduced directly into the fabric without passing through healds to form a multilayer fabric. That is, it has a function of separating the upper layer and the lower layer, the material of the middle layer warp and the middle layer weft is characterized in that it has a thermal insulation function as well as the electrical non-conductive component. Ordinary fibers provide electrical insulators and thermal insulation.

상기 전극 선은 상?하부층의 씨실에 직류 전원 인가용 리드 선의 역할을 한다. 따라서 전극 선의 재질은 전기 도체로서 구리 선, 알루미늄 선, 스테인리스강 선 등이 바람직하다.The electrode line serves as a lead wire for applying DC power to the weft of the upper and lower layers. Therefore, the material of the electrode wire is preferably an electrical conductor such as a copper wire, an aluminum wire, a stainless steel wire, or the like.

상기 상?하부층의 씨실과 바인더 날실은 구리와 콘스탄탄, 철과 콘스탄탄, 콘스탄탄과 크로멜 등과 같은 열 전기쌍을 이루는 조합된 두 종류의 금속 선 중에서 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.Weft and binder warp of the upper and lower layers is characterized in that any one of the two types of metal wires combined to form a thermoelectric pair such as copper and Constantan, iron and Constantan, Constantan and Cromel.

상기 열 전기쌍을 이루는 두 금속의 조합으로 구성된 다층 직물의 상?하부층 간에 온도차를 만들어 주면 전극 선에서 기전력이 발생하고, 반대로 전극 선에 직류 전원을 인가하면 상기 다층 직물의 상?하부층 간에 온도차가 일어난다.When the temperature difference is generated between the upper and lower layers of the multilayer fabric composed of the combination of the two metals forming the thermoelectric pair, electromotive force is generated at the electrode line. On the contrary, when DC power is applied to the electrode line, the temperature difference between the upper and lower layers of the multilayer fabric is increased. Happens.

즉, 상기 다층 직물의 상?하부층 씨실과 바인더 날실을 열 전기쌍이 일어나는 두 종류의 금속 선으로 구성함으로써, 다층 직물의 상?하부층 상에 두 금속 선의 접합점이 무수히 형성되는 것을 특징으로 한다.That is, the upper and lower layer weft and binder warp of the multi-layer fabric is composed of two kinds of metal wires in which thermoelectric pairs occur, so that the junction points of the two metal lines are formed on the upper and lower layers of the multi-layer fabric.

상기 전기적 절연 물질은 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에스테르, 역청질, 올레오레진, 페놀, 알키드 등이 바람직하다.The electrically insulating material is not particularly limited, but for example, epoxy, polyurethane, silicone, polyester, bitumen, oleoresin, phenol, alkyd and the like are preferable.

따라서 본 발명에 따른 열전 섬유는 상?하부층 씨실과 바인더 날실과의 견고한 전기적 접속으로 안전한 열전 냉각이나 열전 발전을 제공할 수 있다.Therefore, the thermoelectric fiber according to the present invention can provide safe thermoelectric cooling or thermoelectric power generation by a solid electrical connection between the upper and lower layer weft and the binder warp.

열 전기쌍(thermocouple)은 열 기전력을 발생하는 소자로서, 두 종류 금속 선의 양끝을 환상으로 연결한 것으로 양 접합부의 온도가 같은 때에는 전류가 흐르지 않지만 온도가 다르면 열 기전력이 발생하여 열 전류가 흐른다. 이때 열 기전력을 측정하면 한편의 접합부의 온도를 알 수 있다. 열 전기쌍은 임의의 다른 종류의 금속의 조합으로 구성할 수 있지만, 조합된 금속 간의 전위차가 큰 것이 바람직하다.A thermocouple is a device that generates thermal electromotive force. The two ends of two metal wires are annularly connected to each other so that current does not flow when the temperature of both junctions is the same, but when the temperature is different, thermal electromotive force is generated and thermal current flows. At this time, by measuring the thermal electromotive force can be seen the temperature of the junction. The thermoelectric pair may be composed of any other type of metal combination, but it is preferable that the potential difference between the combined metals is large.

즉, 본 발명에 따른 열전 섬유는 다층 직물의 상?하부층 상에 양 접합점이 무수히 존재하며, 다른 금속 재료인 바인더 날실이 상기 상?하부층의 씨실 간을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.That is, the thermoelectric fiber according to the present invention is characterized in that both junctions are present on the upper and lower layers of the multi-layer fabric, the binder warp, which is another metal material is electrically connected between the weft of the upper and lower layers.

열전열의 의미는 두 금속을 비교하여 열 기전력 크기에 따라 금속을 열거할 때 서열을 열전열(thermoelectric series)이라 한다.The meaning of thermoelectrics is that when the two metals are compared and the metals are listed according to the thermal electromotive force, the sequence is called a thermoelectric series.

서로 다른 금속 선을 연결하고 양쪽 접합부의 온도를 달리하면 제베크효과(열전효과)에 의해 전류가 흐른다. 즉, 물질마다 전자의 위치에너지가 다르고 가열에 의해 에너지를 얻은 전자들이 위치에너지가 낮은 쪽으로 이동하여 전류가 발생한다. 다음 금속 중에서 두 종류를 택하여 두 접합부 간에 온도차를 만들어 주면 온도가 높은 쪽 접합부에서 열전열 앞쪽에 있는 원소에서 뒤에 있는 원소 쪽으로 전류가 흐르다. 이 열전열에서 두 금속 사이가 멀어질수록 두 물질 사이의 전자들의 위치에너지 차가 커져 기전력의 크기는 커진다.If different metal wires are connected and the temperature of both junctions is different, current flows by the Seebeck effect (thermoelectric effect). That is, the potential energy of electrons is different for each material, and the electrons which are energized by heating move to the low potential energy, and an electric current is generated. When two kinds of metals are selected to make a temperature difference between two junctions, current flows from the element in front of the heat transfer to the element behind in the junction where the temperature is higher. The farther between the two metals in this heat transfer, the larger the potential energy difference of the electrons between the two materials, the larger the magnitude of the electromotive force.

한 실시 예로서, 구리와 콘스탄탄을 연결하여 열 전기쌍을 만들 경우 한쪽 접점을 온도가 높은 곳에 위치하면 콘스탄탄에서 구리 쪽으로 전류가 흐르게 된다. 보통 온도가 낮은 접점에서 전압을 측정하므로 콘스탄탄 쪽이 음(-)이 되고, 구리 쪽이 양(+)이 된다. 구리 대신 철을 접합하면 구리보다 열전열 사이가 멀어져 더 높은 전압이 측정된다. 즉, 구리와 콘스탄탄의 열기전력은 40 ㎶/K 이고, 철과 콘스탄탄의 열기전력은 51 ㎶/K 이다.As an example, when copper and constantan are connected to form a thermoelectric pair, when one contact is positioned at a high temperature, current flows from constantan to copper. Normally the voltage is measured at the junction where the temperature is low, so the Constantan side is negative and the Copper side is positive. Bonding iron instead of copper results in a higher separation between the heat transfers than copper. That is, the thermal power of copper and constantan is 40 kW / K, and the thermal power of iron and constantan is 51 kW / K.

콘스탄탄과 크로멜의 열기전력이 60 ㎶/K 이므로 가장 바람직하다.It is most preferable because the thermal power of Constantan and Cromel is 60 kW / K.

다음은 각 금속 또는 합금의 열전열을 나타낸 것이다.The following shows the heat transfer of each metal or alloy.

비스무트(Bi), 콘스탄탄(구리와 니켈의 합금), 니켈(Ni), 칼륨(K), 나트륨(Na), 탄탈(Ta), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 우라늄(U), 구리(Cu), 망가니즈(Mg), 타이타늄(Ti), 수은(Hg), 납(Pb), 주석(Sn), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 몰리브뎀(Mo), 철(Fe), 크로멜(니켈과 크롬의 합금), 안티모니(Sb), 저마늄(Ge), 실리콘(Si), 텔루륨(Te).Bismuth (Bi), Constantan (alloy of copper and nickel), Nickel (Ni), Potassium (K), Sodium (Na), Tantalum (Ta), Cobalt (Co), Palladium (Pd), Platinum (Pt), Uranium (U), Copper (Cu), Manganese (Mg), Titanium (Ti), Mercury (Hg), Lead (Pb), Tin (Sn), Chromium (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir) , Gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), zinc (Zn), tungsten (W), cadmium (Cd), molybdenum (Mo), iron (Fe), chrome (nickel and chromium) Alloy), antimony (Sb), germanium (Ge), silicon (Si), tellurium (Te).

본 발명은 상기와 같이 열전 효과를 일으키는 금속 또는 합금 선을 이용하여 열 전기쌍을 형성시키고, 상기 열 전기쌍의 접합점을 무수히 할수 있는 직물 형태로 구성하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by forming a thermoelectric pair using a metal or alloy wire that causes a thermoelectric effect as described above, and is configured in the form of a fabric capable of numerous junction points of the thermoelectric pair.

본 발명은 금속의 내구성과 가공성의 용이함을 고려하여 열 전기쌍 소자의 조합은 구리와 콘스탄탄, 철과 콘스탄탄, 콘스탄탄과 크로멜인 것이 바람직하다.In the present invention, in consideration of the durability of the metal and the ease of workability, the combination of the thermocouple elements is preferably copper and constantan, iron and constantan, constantan and cromel.

그리고 바인더 날실을 이용하여 다층 직물 내부에 구조적으로 직물의 각 층간 간격을 조절할 수 있고, 부피를 키워 줌으로서 층간 단열 효과을 낼 수 있다.And the binder warp can be used to structurally control the interlayer spacing of the fabric inside the multi-layer fabric, and to increase the volume can produce an interlayer insulation effect.

즉, 전극 선에 직류 전원을 인가하면 다층 직물의 상?하부층 간에 온도 차가 발생하고, 상기 온도 차가 발생하면 온도가 높은 층에서 낮은 층으로 열전도가 일어나서 온도 차가 좁아져 열전 현상를 감소시킨다. 따라서, 단열 층인 중간층이 있어야 하며, 단열 효과가 좋을수록 열전 현상이 크게 일어나기 때문이다. 열전 현상으로 온도 차가 일어나면, 자연적인 열전도 현상을 막을 수 있는 것은 다층 직물의 중간층이 할 수 있다. 열전도 현상보다 열전 현상을 보다 크게 할 수 있는 것이다.That is, when DC power is applied to the electrode line, a temperature difference occurs between the upper and lower layers of the multi-layer fabric, and when the temperature difference occurs, thermal conduction occurs from a high temperature layer to a low layer to narrow the temperature difference, thereby reducing the thermoelectric phenomenon. Therefore, there should be an intermediate layer which is a heat insulating layer, and the better the heat insulating effect, the greater the thermoelectric phenomenon occurs. If a temperature difference occurs due to thermoelectric phenomena, it is the middle layer of the multilayer fabric that can prevent the natural thermal conduction phenomenon. The thermoelectric phenomenon can be made larger than the thermal conduction phenomenon.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시 예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although described in detail with respect to preferred embodiments of the present invention as described above, those of ordinary skill in the art, without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims Various modifications may be made to the invention. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not depart from the technology of the present invention.

10: 다층 직물
11: 바인더 날실
11a, 11b: 바인더 날실 종광
12: 중간층 날실
21: 상부층 씨실
22: 중간층 씨실
23: 하부층 씨실
31: 상부층 전극 선
31a, 31b: 상부층 전극선 종광
33: 하부층 전극선
33a, 33b: 하부층 전극선 종광
41: 바디10: multilayer fabric
11: binder warp
11a, 11b: binder warp heald
12: mezzanine warp
21: upper layer weft
22: middle layer weft
23: lower floor weft
31: upper layer electrode line
31a, 31b: upper layer electrode line heald
33: lower layer electrode line
33a, 33b: lower layer electrode line heald
41: body

Claims

Organization of warp and weft by opening the warp into upper and lower groups by the opening movement of the loom of the weaving machine, enclosing the weft through the opening warp through the north needle movement, and pushing the weft of the body into the opening to the front of the woven fabric. In the thermoelectric fiber to form a fabric to complete the fabric, the fabric is composed of the upper layer, the middle layer, the lower layer which is a layered structure, the upper layer, the middle layer, the lower layer by binding the binder warp to form a three-dimensional multi-layer fabric, the upper? The materials of the weft and the binder warp of the lower layer are two kinds of metal materials forming a thermoelectric pair, and electrode wire tissues are formed in oblique directions on one end of the upper layer and the lower layer, respectively, and the multilayer fabric is coated with an electrically insulating material. Thermoelectric fiber characterized in that the.

The thermoelectric fiber according to claim 1, wherein the metal material is any one of copper and constantan, iron and constantan, and constantan and cromel combination.