KR20180033802A - 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치 - Google Patents

Abstract

열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치가 개시된다. 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치는, 내부에 설치 공간이 형성된 제1 바디와 제1 바디와의 사이에 설치 공간이 형성되도록 연결되는 제2 바디를 포함하는 패키지 바디와, 설치 공간의 내부에 착탈 가능하게 설치되는 열전 모듈과, 열전 모듈을 설치 공간에 착탈 가능하게 고정하는 고정부와, 제1 바디와 제2 바디를 고정하는 연결부를 포함한다.

Description

열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치{PACKAGING APPARATUS WITH REPLACEABLE THERMOELECTRIC MODULE}

본 발명은 열전 모듈의 용이한 교환이 가능한 패키징 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열전 모듈은, 열전 재료(TE: thermoelectric element), 전극 재료와 접합 및 안정성을 위한 재료로 구성되는 것으로, 열전 재료에 가해지는 온도 차이를 이용하여 발전하는 것이 가능하다.

이러한 열전 모듈은, 고상의 재료로 구성되는 것으로 필요에 따라 사이즈의 조절이 가능한 바, 수mm 내지 수십mm의 크기로 제작이 가능하다.

한편, 열전 모듈은 고온 상태에서 효율적인 장시간 구동을 위해 패키징된 상태로 사용된다.

즉, 열전 모듈은 하우징의 내부에 수납된 상태에서, 하우징의 외부를 용접 등으로 접합시킨 상태로 패키징된다.

그러나 열전 모듈의 계속적인 사용에 의해 하우징의 내부에서 승화되는 하우징의 내부 오염이 발생되어 진공도의 저하가 발생되어 구동 수명이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는, 열전 모듈의 이상 발생시 용이하게 교체하는 것이 가능한 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 내부에 설치 공간이 형성된 제1 바디와 제1 바디와의 사이에 설치 공간이 형성되도록 연결되는 제2 바디를 포함하는 패키지 바디와, 설치 공간의 내부에 착탈 가능하게 설치되는 열전 모듈과, 열전 모듈을 설치 공간에 착탈 가능하게 고정하는 고정부와, 제1 바디와 제2 바디를 고정하는 연결부를 포함한다.

제1 바디와 제2 바디의 외표면에는 고정홈이 각각 형성될 수 있다.

연결부는, 양단이 고정홈에 고정되도록 절곡된 고정편일 수 있다.

고정부는, 제1 바디의 내부를 관통하여 설치되는 고정바와, 고정바의 단부에 설치되며, 열전달 모듈의 일측을 고정하는 클램핑부재를 포함할 수 있다.

고정바의 내부에는 열전 모듈과 전기적으로 연결되는 전선부재가 설치될 수 있다.

제1 바디와 제2 바디의 사이 부분에는 실링부재가 설치될 수 있다.

실링부재는, 제1 바디와 제2 바디의 대면하는 표면에 각각 형성된 삽입홈에 일부분이 삽입된 상태로 설치되어 설치 공간의 진공 상태를 유지하는 가스켓일 수 있다.

열전달 모듈의 양측과 패키지 바디의 설치 공간의 내벽면의 사이에 설치되는 열전달부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전 모듈의 계속적인 사용에 의해 하우징의 내부 오염이 발생되거나 고장 발생시 신속하게 교체하는 것이 가능하여, 진공도의 저하에 따른 구동 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈이 패키지 바디의 내부에 고정된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 패키지 바디의 제1 바디를 제거하여, 제1 바디의 내부에 열전 모듈이 고정된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 바디에 삽입홈이 형성된 상태를 개략적으로 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 바디의 측면에 진공 포트가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈이 제1 바디의 내부에서 고정부재로부터 이탈된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 열전 모듈이 제1 바디의 외부로 인출되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈이 패키지 바디의 내부에 고정된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 패키지 바디의 제1 바디를 제거하여, 제1 바디의 내부에 열전 모듈이 고정된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 바디에 삽입홈이 형성된 상태를 개략적으로 도시한 저면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈 패키징 장치(100)는, 내부에 설치 공간(10a)이 형성된 제1 바디(11)와 제1 바디(11)와의 사이에 설치 공간(10a)이 형성되도록 연결되는 제2 바디(13)를 포함하는 패키지 바디(10)와, 설치 공간(10a)의 내부에 착탈 가능하게 설치되는 열전 모듈(20)과, 열전 모듈(20)을 설치 공간(10a)에 고정하는 고정부(30)와, 제1 바디(11)와 제2 바디(13)를 고정하는 연결부(40)를 포함한다.

열전 모듈(20)은 열전 재료(TE: thermoelectric element), 전극 재료와 접합 및 안정성을 위한 재료로 구성되는 것으로, 열전 재료에 가해지는 온도 차이를 이용하여 발전하는 것이 가능한 것이다. 이러한 열전 모듈(20)은 패키지 바디(10)의 내부에 진공 상태로 패키징될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명한다.

패키지 바디(10)는 열전 모듈(20)의 일측이 위치되는 제1 바디(11)와, 열전 모듈(20)의 타측이 위치되는 제2 바디(13)를 포함할 수 있다.

제1 바디(11)는 열전 모듈(20)의 삽입된 상태로 위치되는 삽입부(11a)가 형성될 수 있다.

이러한 제1 바디(11)는 고온의 열원에 외표면에 접촉되는 바, 고온 소자 부분을 설정 온도 이상으로 유지할 수 있다. 따라서 제1 바디(11)는 열전 모듈(20)의 고온 소자 부분이 저온 상태로 유지할 수 있도록 열전달이 용이한 재질로 형성될 수 있다. 제1 바디(11)는 본 실시예에서 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 등의 금속소재로 적용될 수 있다.

열전 모듈(20)은 제1 바디(11)의 내부에서 고정부(30)에 의해 교체 가능하게 설치될 수 있다.

고정부(30)는 열전 모듈(20)을 패키지 바디(10)의 내부에서 착탈 가능하게 고정할 수 있다. 즉, 열전 모듈(20)의 계속적인 발전 작용에 의해 열전 모듈(20)에 사용되는 소재의 승화에 따라 오염이 발생되는 경우, 고정부(30)에 의해 열전 모듈(20)의 교체 및 내부 세척이 가능하도록 할 수 있다.

보다 구체적으로 고정부(30)는, 제1 바디(11)의 내부를 관통하여 설치되는 고정바(31)와, 고정바(31)의 단부에 설치되며 열전 모듈(20)의 일측을 고정하는 클램핑부재(33)를 포함할 수 있다.

고정바(31)는 일측은 제1 바디(11)의 외측으로 돌출되고 타측은 제1 바디(11)의 내부를 관통하여 제1 바디(11)의 내부 설치 공간(10a) 방향으로 긴 길이를 갖도록 연장될 수 있다.

고정바(31)는 클램핑부재(33)를 설치 공간(10a)에 설치 가능하도록 제1 바디(11)의 내부를 관통하도록 설치될 수 있다. 이러한 고정바(31)의 내부에는 열전 모듈(20)과 전기적으로 연결되는 전선부재(32)가 삽입될 수 있다.

한편, 고정바(31)에는 설치 공간(10a)의 내부로 돌출되도록 클램핑부재(33)가 설치될 수 있다.

클램핑부재(33)는 고정바(31)의 단부에 일측에 연결되고 타측은 열전 모듈(20)의 측면을 고정할 수 있다.

이러한 클램핑부재(33)는 열전 모듈(20)의 측면의 일부분을 가압 고정하는 것으로 사용자의 선택에 의해 열전 모듈(20)을 선택적으로 고정할 수 있다.

이를 위해, 열전 모듈(20)의 측면에는 클램핑부재(33)에 고정되는 연장부(21)가 돌출될 수 있다.

연장부(21)는 열전 모듈(20)의 측면으로 돌출되어 클램핑부재(33)에 삽입 고정되는 돌출부(21a)와, 돌출부(21a)를 따라 설치되어 열전 모듈(20)의 발전 전력이 이동되는 전류 라인(21b)을 포함할 수 있다.

돌출부(21a)는 열전 모듈(20)의 일측에서 고정바(31) 방향으로 돌출되는 것으로서, 돌출된 단부는 클램핑부재(33)에 삽입된 상태로 고정될 수 있다.

돌출부(21a)는 열전 모듈(20)의 일측에서 플레이트 형상 또는 원통 형상 등과 같이 다양한 형상으로 돌출될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전 모듈이 제1 바디의 내부에서 고정부재로부터 이탈된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 열전 모듈이 제1 바디의 외부로 인출되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 열전 모듈(20)은 제1 바디(11)와 제2 바디(13)의 사이에 형성된 설치 공간(10a)에서 고정부(30)에 의해 선택적으로 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 열전 모듈(20)의 소재의 승화 등에 의해 진공도의 저하가 발생되어 세척이 필요한 상태에서 열전 모듈(20)을 용이하게 교체하는 것이 가능한 바, 내구성 향상을 통한 구동 수명의 향상이 가능하다.

한편, 제1 바디(11)와 제2 바디(13)는 연결부(40)에 의해 서로간에 연결될 수 있다.

연결부(40)는 제1 바디(11)와 제2 바디(13)를 서로간에 연결하는 고정편으로 형성될 수 있다. 이하에서 연결부와 고정편은 동일 참조 번호를 사용한다.

고정편(40)은 양단이 대략 90도 각도로 절곡 형성될 수 있다. 따라서, 고정편(40)의 양단이 제1 바디(11)와 제2 바디(13)의 각각에 삽입된 상태로 고정되어 강한 수직 응력에 의해 고정된 상태로 설치되는 것이 가능한 바, 열전달 향상과 전단 응력에 대한 내구성의 향상이 가능하다.

본 실시예에서 연결부(40)는 고정편으로 적용되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 제1 바디(11)와 제2 바디(13)를 나사 결합으로 고정하는 볼트부재 등으로 변경 적용되는 것도 가능하다.

제2 바디(13)는 제1 바디(11)에 분해 결합 가능하게 고정되는 것으로서 전술한 바와 같이 고정편(40)에 의해 제1 바디(11)에 고정될 수 있다.

이러한 제2 바디(13)는 저온의 열원에 외표면에 접촉되는 바, 열전 모듈(20)의 저온 소자 부분을 설정 온도 이상으로 유지할 수 있다. 제2 바디(13)의 재질은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 등의 금속소재 중에서 제1 바디(11)의 재질과 동일 또는 상이한 재질로 형성될 수 있다.

한편, 제1 바디(11)와 제2 바디(13)의 사이에는 실링부재(50)가 설치된다.

실링부재(50)는 제1 바디(11)와 제2 바디(13)의 대면하는 표면에 각각 형성된 삽입홈에 일부분이 삽입된 상태로 설치되어 설치 공간(10a)의 진공 상태를 유지하는 가스켓으로 적용될 수 있다.

이러한 실링부재(50)는 도 ~에 도시된 바와 같이 제1 바디(11)와 제2 바디(13)의 대면하는 사이 둘레를 따라 설치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 바디의 측면에 진공 포트가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이. 패키지 바디(10)의 측면에는 설치 공간(10a)의 진공도 유지를 위해 진공 포트(60)가 설치된다.

진공 포트(60)는 설치 공간(10a)과 연통되도록 패키지 바디(10)에 돌출되게 형성되는 것으로, 본 실시예에서 제1 바디(11)의 측면에 돌출될 수 있다.

진공 포트(60)의 내부에는 고무 튜브부재(61)에 의해 외표면이 피복된 상태의 금속 튜브부재(63)가 설치될 수 있다.

이러한 금속 튜브부재(63)를 이용하여 패키지 바디(10)의 내부의 적절한 진동도를 유지할 수 있다. 금속 튜브부재(63)는 패키지 바디(10)의 내부 진공을 형성한 상태에서 용접으로 밀봉될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치(100)는, 열전 모듈의 계속적인 사용에 의해 하우징의 내부 오염이 발생되거나 고장 발생시 신속하게 교체하는 것이 가능하여, 진공도의 저하에 따른 구동 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 7 과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동이 또는 유사 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그자세한 설명을 생략한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치(200)에는 열전 모듈(20)의 양측에 열전달부재(110)가 설치된다.

열전달부재(110)는 서멀 그리스(thermal grease), 열전도성 페이스트, 카본 시트 또는 열전도성 패드 중에서 선택된 어느 하나도 적용될 수 있다.

따라서, 제1 바디(11)와 제2 바디(13)로부터 열전달 부재(110) 방향으로 고온과 저온이 각각 이용하게 이루어지는 바, 열전 모듈(20)의 발전 효율의 향상이 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10...패키지 바디 11...제1 바디
13...제2 바디 20...열전 모듈
21...연장부 21a..돌출부
21b..전류 라인 30...고정부
31...고정바 33...클램핑부재
40...연결부 50...실링부재
60...진공 포트 61...고무 튜브부재
63...금속 튜브부재 110..열전달부재

Claims (7)

1. 내부에 설치 공간이 형성된 제1 바디와 상기 제1 바디와의 사이에 상기 설치 공간이 형성되도록 연결되는 제2 바디를 포함하는 패키지 바디;
   상기 설치 공간의 내부에 착탈 가능하게 설치되는 열전 모듈;
   상기 열전 모듈을 상기 설치 공간에 착탈 가능하게 고정하는 고정부; 및
   상기 제1 바디와 상기 제2 바디를 고정하는 연결부;
   를 포함하는 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 바디와 상기 제2 바디의 외표면에는 고정홈이 각각 형성되고,
   상기 연결부는, 양단이 상기 고정홈에 고정되도록 절곡된 고정편인 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는,
   상기 제1 바디의 내부를 관통하여 설치되는 고정바; 및
   상기 고정바의 단부에 설치되며, 상기 열전달 모듈의 일측을 고정하는 클램핑부재;
   를 포함하는 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정바의 내부에는 상기 열전 모듈과 전기적으로 연결되는 전선부재가 설치되는 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 바디와 상기 제2 바디의 사이 부분에는 실링부재가 설치되는 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 실링부재는,
   상기 제1 바디와 상기 제2 바디의 대면하는 표면에 각각 형성된 삽입홈에 일부분이 삽입된 상태로 설치되어 상기 설치 공간의 진공 상태를 유지하는 가스켓인 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 열전달 모듈의 양측과 상기 패키지 바디의 설치 공간의 내벽면의 사이에 설치되는 열전달부재를 더 포함하는 열전 모듈 교환 가능한 패키징 장치.

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