KR20200034982A

KR20200034982A - Heat conversion device

Info

Publication number: KR20200034982A
Application number: KR1020200035659A
Authority: KR
Inventors: 이언학; 강종현; 전성재
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2020-04-01
Also published as: KR102316222B1

Abstract

According to one embodiment of the present invention, a heat conversion device comprises: a duct through which a cooling fluid passes; a first thermoelectric module disposed on the first surface of the duct; a second thermoelectric module disposed on a second surface to be parallel to the first surface of the duct; and a gas guide member spaced apart from a third surface on the third surface disposed between the first surface and the second surface of the duct. The gas guide member comprises: one end in contact with the first thermoelectric module; the other end in contact with the second thermoelectric module; and an extension portion connecting the one end and the other end. The gas guide member may have a shape in which a distance from the third surface increases as it moves toward the center between the one end and the other end.

Description

Heat conversion device {HEAT CONVERSION DEVICE}

본 발명은 열변환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더운 기체로부터의 열을 이용하여 발전시키는 열변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat conversion device, and more particularly, to a heat conversion device for generating power using heat from a hot gas.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.Thermoelectric phenomena are phenomena caused by the movement of electrons and holes inside a material, which means direct energy conversion between heat and electricity.

열전 소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다. The thermoelectric element is a device that uses a thermoelectric phenomenon, and has a structure in which a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material are bonded between metal electrodes to form a PN junction pair.

열전 소자는 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등으로 구분될 수 있다.The thermoelectric device may be divided into a device that uses a temperature change of electrical resistance, a device that uses the Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated by a temperature difference, and a device that uses a Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat is generated by a current. .

열전 소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전 소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric devices are widely applied to household appliances, electronic parts, and communication parts. For example, the thermoelectric element can be applied to a cooling device, a heating device, a power generation device, and the like. Accordingly, the demand for thermoelectric performance of thermoelectric elements is increasing.

최근, 자동차, 선박 등의 엔진으로부터 발생한 폐열 및 열전소자를 이용하여 전기를 발생시키고자 하는 니즈가 있다. 이때, 발전성능을 높이기 위한 구조가 요구된다. Recently, there is a need to generate electricity using waste heat and thermoelectric elements generated from engines such as automobiles and ships. At this time, a structure for improving power generation performance is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 폐열을 이용하여 발전하는 열변환장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heat conversion device that generates power using waste heat.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈은 상면과 하면을 포함하고, 상기 상면과 상기 하면 사이에 위치한 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 제1 방향을 따라 대향하는 제2 측면을 포함하는 덕트; 상기 제1 측면 상에 배치된 제1 열전 소자; 상기 제2 측면 상에 배치된 제2 열전 소자; 상기 덕트의 상면 상에 배치된 실링부재; 및 상기 실링부재 상에 배치된 가이드부를 포함하고, 상기 실링부재는 상기 덕트의 상면과 수직으로 중첩되는 중첩부, 상기 중첩부에서 상기 제1 방향을 따라 연장되어 상기 제1 열전 소자의 적어도 일부와 수직으로 중첩되는 제1 부, 및 상기 제2 열전 소자의 적어도 일부와 수직으로 중첩되는 제2 부를 포함한다.A thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes a top surface and a bottom surface, a duct including a first side surface located between the top surface and the bottom surface, and a second side surface opposite the first side surface and the first direction ; A first thermoelectric element disposed on the first side; A second thermoelectric element disposed on the second side; A sealing member disposed on the upper surface of the duct; And a guide portion disposed on the sealing member, wherein the sealing member overlaps with the upper surface of the duct vertically, and extends along the first direction from the overlapping portion to at least a portion of the first thermoelectric element. And a first portion vertically overlapping, and a second portion vertically overlapping at least a portion of the second thermoelectric element.

상기 제1 열전 소자, 상기 실링부재의 제1 부, 및 상기 가이드부는 수직으로 중첩될 수 있다.The first thermoelectric element, the first portion of the sealing member, and the guide portion may vertically overlap.

상기 제1 열전 소자 및 상기 제2 열전 소자는 각각 상기 덕트의 제1 측면과 상기 제1 방향으로 이격된 제1 기판 및 상기 덕트의 제2 측면과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 기판을 포함하고, 상기 실링부재의 상기 제1 부 및 상기 제2 부는 각각 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판과 이격될 수 있다.The first thermoelectric element and the second thermoelectric element each include a first substrate spaced in the first direction and a first side surface of the duct, and a second substrate spaced in the first direction and a second side surface of the duct. In addition, the first part and the second part of the sealing member may be spaced apart from the first substrate and the second substrate, respectively.

상기 제1 부와 상기 제1 열전 소자의 수직 방향의 제1 높이는 상기 덕트의 상면과 상기 제1 열전 소자의 수직 방향의 제2 높이보다 작을 수 있다.A first height in the vertical direction of the first portion and the first thermoelectric element may be smaller than a second height in the vertical direction of the upper surface of the duct and the first thermoelectric element.

상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 이격되어 대향하는 복수의 지지부재를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 복수의 지지부재 사이에 배치될 수 있다.It includes a plurality of support members spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first direction, the guide portion may be disposed between the plurality of support members.

상기 가이드부는 상기 가이드부의 중심으로부터 상기 제1 방향을 따라 연장될수록 상기 덕트의 상면과 가까워지도록 경사질 수 있다.The guide portion may be inclined to be closer to an upper surface of the duct as it extends along the first direction from the center of the guide portion.

상기 가이드부와 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 경사부를 포함할 수 있다.The guide portion may include a plurality of inclined portions spaced apart in the first direction.

상기 가이드부는 상기 경사부와 서로 다른 방향으로 경사질 수 있다.The guide portion may be inclined in different directions from the inclined portion.

상기 복수의 경사부 각각은 상기 가이드부와 연결되는 연결부를 포함할 수 있다.Each of the plurality of inclined portions may include a connection portion connected to the guide portion.

본 발명의 실시예에 따른 열전모듈은 상면과 하면을 포함하고, 상기 상면과 상기 하면 사이에 위치한 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 제1 방향으로 대향하는 제2 측면을 포함하는 덕트; 상기 제1 측면에 배치된 제1 열전 소자; 상기 제2 측면에 배치된 제2 열전 소자; 상기 덕트의 상면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 대향하는 복수의 제1 가이드부; 및 상기 복수의 제1 가이드부 사이에 배치된 제2 가이드부를 포함하고, 상기 복수의 제1 가이드부 각각은 상기 제2 가이드부와 상기 제1 방향으로 이격된 경사부를 포함한다.A thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes an upper surface and a lower surface, a duct including a first side surface located between the upper surface and the lower surface, and a second side surface facing the first side surface in a first direction; A first thermoelectric element disposed on the first side; A second thermoelectric element disposed on the second side surface; A plurality of first guide parts disposed on the upper surface of the duct and spaced apart from each other in the first direction to face each other; And a second guide portion disposed between the plurality of first guide portions, and each of the plurality of first guide portions includes an inclined portion spaced apart from the second guide portion in the first direction.

상기 복수의 제1 가이드부 각각은 상기 경사부와 상기 제2 가이드부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.Each of the plurality of first guide portions may include a connecting portion connecting the inclined portion and the second guide portion.

상기 제2 가이드부는 상기 복수의 제1 가이드부 중 하나에 인접한 일단과 상기 복수의 제1 가이드부 중 다른 하나에 인접한 타단을 포함하고, 상기 제2 가이드부는 상기 일단으로부터 상기 타단을 향할수록 상기 덕트의 상면으로부터 멀어지는 경사면을 포함할 수 있다.The second guide portion includes one end adjacent to one of the plurality of first guide portions and the other end adjacent to the other one of the plurality of first guide portions, and the second guide portion is directed to the other end from the one end to the duct It may include an inclined surface away from the top surface of the.

상기 제2 가이드부의 일단에 형성된 경사면은 상기 복수의 제1 가이드부 중 상기 제2 가이드부의 일단에 인접한 제1 가이드부의 경사면과 서로 다른 방향으로 경사질 수 있다.The inclined surface formed at one end of the second guide part may be inclined in a different direction from the inclined surface of the first guide part adjacent to one end of the second guide part among the plurality of first guide parts.

상기 복수의 제1 가이드부 중 적어도 하나와 상기 제2 가이드부 사이로 제1 유체가 유동할 수 있다.A first fluid may flow between at least one of the plurality of first guide portions and the second guide portion.

상기 덕트를 관통하는 유로를 포함하고, 상기 유로는 상기 제1 유체가 유동하는 방향과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.It includes a flow path through the duct, the flow path may extend in a direction perpendicular to the direction in which the first fluid flows.

상기 덕트의 유로 내로 유동하는 제2 유체의 온도는 상기 제1 유체의 온도보다 낮을 수 있다.The temperature of the second fluid flowing into the flow path of the duct may be lower than the temperature of the first fluid.

상기 제1 열전 소자 및 상기 제2 열전 소자에 각각 배치된 핀을 더 포함할 수 있다.Pins disposed on the first thermoelectric element and the second thermoelectric element may be further included.

상기 제1 열전 소자 및 상기 제2 열전 소자는 금속 기판을 각각 포함하고, 상기 제1 열전 소자의 금속 기판과 상기 제1 측면 사이 및 상기 제2 열전 소자의 금속 기판과 상기 제2 측면 사이에 각각 배치되는 열전달물질을 더 포함할 수 있다.The first thermoelectric element and the second thermoelectric element each include a metal substrate, between the metal substrate of the first thermoelectric element and the first side, and between the metal substrate and the second side of the second thermoelectric element, respectively. It may further include a heat transfer material disposed.

상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 이격되어 대향하는 복수의 지지부재를 더 포함할 수 있다.A plurality of support members spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first direction may be further included.

상기 제2 가이드부는 상기 복수의 지지부재 사이에 배치될 수 있다.The second guide part may be disposed between the plurality of support members.

본 발명의 실시예에 따르면, 발전성능이 우수한 열변환장치를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용되는 부품 수 및 차지하는 부피를 줄여 조립이 간단하면서도 발전성능이 우수한 열변환장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전소자로의 열전달 효율이 개선된 열변환장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 단위 열전모듈의 개수 및 덕트의 개수를 조절하여 발전 용량을 조절할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a heat conversion device excellent in power generation performance. Particularly, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a heat conversion device having a simple assembly and excellent power generation performance by reducing the number of parts used and the volume occupied. Further, according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a heat conversion device with improved heat transfer efficiency to a thermoelectric element. In addition, according to an embodiment of the present invention, the number of unit thermoelectric modules and the number of ducts can be adjusted to control power generation capacity.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열변환장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열변환장치의 일부 확대도이다.
도 3은 도 1의 X-X' 방향으로 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 단위 모듈의 분해도이다.
도 5는 열전모듈이 덕트에 체결되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈에 포함되는 열전 소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈에 포함되는 열전 소자의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 포함되는 기체 가이드 부재의 사시도 및 단면도이다.1 is a perspective view of a heat conversion device according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially enlarged view of a heat conversion device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in FIG. 1.
4 is an exploded view of the unit module of FIG. 3.
5 is a view for explaining a structure in which the thermoelectric module is fastened to the duct.
6 is a cross-sectional view of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view and a cross-sectional view of a gas guide member included in another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. The term and / or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열변환장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열변환장치의 일부 확대도이고, 도 3은 도 1의 X-X' 방향으로 자른 단면도이고, 도 4는 도 3의 단위 모듈의 분해도이다. 도 5는 열전모듈이 덕트에 체결되는 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈에 포함되는 열전 소자의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈에 포함되는 열전 소자의 사시도이다. 1 is a perspective view of a heat conversion device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of a heat conversion device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the direction XX 'of FIG. 1 4 is an exploded view of the unit module of FIG. 3. 5 is a view for explaining a structure in which a thermoelectric module is fastened to a duct, FIG. 6 is a cross-sectional view of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the present invention It is a perspective view of a thermoelectric element included in the thermoelectric module.

도 1 내지 4를 참조하면, 열변환장치(1000)는 복수의 덕트(1100), 복수의 제1 열전모듈(1200), 복수의 제2 열전모듈(1300) 및 복수의 기체 가이드 부재(1400)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 열변환장치(1000)는, 덕트(1100)를 통해 흐르는 냉각용 유체 및 복수의 덕트(1100) 간 이격된 공간을 통과하는 고온의 기체 간의 온도 차, 즉 복수의 제1 열전모듈(1200)과 복수의 제2 열전모듈(1300)의 흡열면 및 발열면 간의 온도 차를 이용하여 전력을 생산할 수 있다.1 to 4, the heat conversion device 1000 includes a plurality of ducts 1100, a plurality of first thermoelectric modules 1200, a plurality of second thermoelectric modules 1300, and a plurality of gas guide members 1400. It includes. The heat conversion device 1000 according to an embodiment of the present invention, the temperature difference between the cooling fluid flowing through the duct 1100 and the hot gas passing through the spaced apart between the plurality of ducts 1100, that is, a plurality of agents Electric power may be generated by using a temperature difference between the heat absorbing surface and the heat generating surface of the first thermoelectric module 1200 and the plurality of second thermoelectric modules 1300.

복수의 덕트(1100)는 냉각용 유체가 통과하며, 소정 간격으로 이격되도록 배치된다. 예를 들어, 복수의 덕트(1100)로 유입되는 냉각용 유체는 물일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 냉각 성능이 있는 다양한 종류의 유체일 수 있다. 복수의 덕트(1100)로 유입되는 냉각용 유체의 온도는 100℃미만, 바람직하게는 50℃미만, 더욱 바람직하게는 40℃미만일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 복수의 덕트(1100)를 통과한 후 배출되는 냉각용 유체의 온도는 복수의 덕트(1100)로 유입되는 냉각용 유체의 온도보다 높을 수 있다. 각 덕트(1100)는 제1 면(1110), 제1 면(1110)에 대향하며 제1면(1110)과 평행하게 배치된 제2면(1120), 제1 면(1110)과 제2 면(1120) 사이에 배치된 제3면(1130) 및 제1 면(1110)과 제2 면(1120) 사이에서 제3면(1130)에 대향하도록 배치된 제4면(1140)을 포함하며, 제1면(1110), 제2면(1120), 제3면(1130) 및 제4면(1140)에 의하여 이루어진 덕트 내부로 냉각용 유체가 통과한다. 냉각용 유체는 복수의 덕트(1100)의 냉각용 유체 유입구로부터 유입되어 냉각용 유체 배출구를 통하여 배출된다. 냉각용 유체의 유입 및 배출을 용이하게 하고, 복수의 덕트(1100)를 지지하기 위하여, 복수의 덕트(1100)의 냉각용 유체 유입구 측 및 냉각용 유체 배출구 측에는 각각 유입구 지지부재(1500) 및 배출구 지지부재(1600)가 더 배치될 수 있다. 유입구 지지부재(1500) 및 배출구 지지부재(1600)는 각각 복수의 개구부가 형성된 플레이트 형상이며, 유입구 지지부재(1500)에 형성된 복수의 개구부(1510)는 복수의 덕트(1100)의 냉각용 유체 유입구와 크기, 형상 및 위치가 일치하도록 형성되며, 배출구 지지부재(1600)에 형성된 복수의 개구부(미도시)는 복수의 덕트(1100)의 냉각용 유체 배출구의 크기, 형상 및 위치가 일치하도록 형성될 수 있다.The plurality of ducts 1100 pass through the cooling fluid and are arranged to be spaced apart at predetermined intervals. For example, the cooling fluid flowing into the plurality of ducts 1100 may be water, but is not limited thereto, and may be various types of fluids having cooling performance. The temperature of the cooling fluid flowing into the plurality of ducts 1100 may be less than 100 ° C, preferably less than 50 ° C, and more preferably less than 40 ° C, but is not limited thereto. The temperature of the cooling fluid discharged after passing through the plurality of ducts 1100 may be higher than the temperature of the cooling fluid flowing into the plurality of ducts 1100. Each duct 1100 faces the first surface 1110, the first surface 1110, and the second surface 1120, the first surface 1110, and the second surface disposed parallel to the first surface 1110 It includes a third surface (1130) disposed between (1120) and a fourth surface (1140) disposed to face the third surface (1130) between the first surface (1110) and the second surface (1120), The cooling fluid passes into the duct formed by the first surface 1110, the second surface 1120, the third surface 1130, and the fourth surface 1140. The cooling fluid is introduced from the cooling fluid inlets of the plurality of ducts 1100 and discharged through the cooling fluid outlets. In order to facilitate the inflow and outflow of the cooling fluid, and to support the plurality of ducts 1100, the inlet support member 1500 and the outlet are respectively provided on the cooling fluid inlet side and the cooling fluid outlet side of the plurality of ducts 1100, respectively. The support member 1600 may be further disposed. The inlet support member 1500 and the outlet support member 1600 each have a plate shape in which a plurality of openings are formed, and the plurality of openings 1510 formed in the inlet support member 1500 are fluid inlets for cooling the plurality of ducts 1100. And sizes, shapes, and positions, and a plurality of openings (not shown) formed in the outlet support member 1600 may be formed to match the sizes, shapes, and positions of the cooling fluid outlets of the plurality of ducts 1100. You can.

각 덕트(1100)의 내벽에는 방열핀(1150)이 배치될 수 있다. 방열핀(1150)의 형상, 개수, 각 덕트(1100)의 내벽을 차지하는 면적 등은 냉각용 유체의 온도, 폐열의 온도, 요구되는 발전 용량 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 방열핀(1150)이 각 덕트(1100)의 내벽을 차지하는 면적은, 예를 들어 각 덕트(1100)의 단면적의 1 내지 40%일 수 있다. 이에 따르면, 냉각용 유체의 유동에 방해를 주지 않으면서도, 높은 열전변환 효율을 얻는 것이 가능하다. A heat radiating fin 1150 may be disposed on the inner wall of each duct 1100. The shape, number, and the area occupying the inner wall of each duct 1100 may be variously changed according to the temperature of the cooling fluid, the temperature of waste heat, and the required power generation capacity. The area where the heat dissipation fin 1150 occupies the inner wall of each duct 1100 may be, for example, 1 to 40% of the cross-sectional area of each duct 1100. According to this, it is possible to obtain high thermoelectric conversion efficiency without disturbing the flow of the cooling fluid.

그리고, 각 덕트(1100)의 내부는 복수의 영역으로 구획될 수도 있다. 각 덕트(1100)의 내부가 복수의 영역으로 구획될 경우, 냉각용 유체의 유량이 각 덕트(1100)의 내부를 가득채울 정도로 충분하지 않더라도 냉각용 유체가 각 덕트(1100) 내에 고르게 분산될 수 있으므로, 각 덕트(1100)의 전면에 대하여 고른 열전변환 효율을 얻는 것이 가능하다.Also, the interior of each duct 1100 may be divided into a plurality of regions. When the interior of each duct 1100 is divided into a plurality of regions, the cooling fluid may be evenly distributed within each duct 1100 even if the flow rate of the cooling fluid is not sufficient to fill the interior of each duct 1100. Therefore, it is possible to obtain uniform thermoelectric conversion efficiency with respect to the front surface of each duct 1100.

한편, 복수의 제1 열전모듈(1200)은 각 덕트(1100)의 제1 면(1110)에 포함되고 덕트 외부를 향하여 배치된 제1 표면(1112)에 배치되고, 복수의 제2 열전모듈(1300)은 각 덕트(1100)의 제2 면(1120)에 포함되고 덕트 외부를 향하여 배치된 제2 표면(1122)에서 복수의 제1 열전모듈(1200)에 대칭하도록 배치된다.Meanwhile, the plurality of first thermoelectric modules 1200 are disposed on the first surface 1112 included in the first surface 1110 of each duct 1100 and disposed toward the outside of the duct, and the plurality of second thermoelectric modules ( 1300 is included in the second surface 1120 of each duct 1100 and disposed to be symmetrical to the plurality of first thermoelectric modules 1200 at the second surface 1122 disposed toward the outside of the duct.

이때, 제1 열전모듈(1200) 및 제1 열전모듈(1200)에 대칭하도록 배치되는 제2 열전모듈(1300)을 한 쌍의 열전모듈 또는 단위 열전모듈이라 지칭할 수 있다. At this time, the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 disposed symmetrically to the first thermoelectric module 1200 may be referred to as a pair of thermoelectric modules or unit thermoelectric modules.

각 덕트(1100)마다 복수의 쌍의 열전모듈, 즉 복수의 단위 열전모듈이 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 덕트(1100)마다 m쌍의 열전모듈이 배치되며, 열변환장치(1000)가 n개의 덕트(1100)를 포함하는 경우, 열변환장치(1000)는 m*n쌍의 열전모듈, 즉 2*m*n개의 열전모듈을 포함할 수 있다. 이때, 요구되는 발전량에 따라 단위 열전모듈의 개수 및 덕트의 개수를 조절할 수 있다. For each duct 1100, a plurality of pairs of thermoelectric modules, that is, a plurality of unit thermoelectric modules may be disposed. For example, m pairs of thermoelectric modules are disposed for each duct 1100, and when the heat conversion device 1000 includes n ducts 1100, the heat conversion device 1000 is m * n pairs of thermoelectric A module, that is, 2 * m * n thermoelectric modules may be included. At this time, the number of unit thermoelectric modules and the number of ducts can be adjusted according to the amount of power generation required.

이때, 각 덕트(1100)에 연결되는 복수의 제1 열전모듈(1200)의 적어도 일부는 버스 바(1800)를 이용하여 전기적으로 서로 연결되고, 각 덕트(1100)에 연결되는 복수의 제2 열전모듈(1300)의 적어도 일부는 다른 버스 바(미도시)를 이용하여 전기적으로 서로 연결될 수 있다. 버스 바(1800)는, 예를 들어 고온의 기체가 복수의 덕트(1100) 간의 이격된 공간을 통과한 후 배출되는 배출구, 즉 각 덕트(1100)의 제4면(1140) 측에 배치될 수 있고, 외부 단자와 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 열전모듈(1200) 및 복수의 제2 열전모듈(1300)을 위한 PCB가 열변환장치의 내부에 배치되지 않고도 복수의 제1 열전모듈(1200) 및 복수의 제2 열전모듈(1300)에 전원이 공급될 수 있으며, 이에 따라 열변환장치의 설계 및 조립이 용이하다. At this time, at least a portion of the plurality of first thermoelectric modules 1200 connected to each duct 1100 are electrically connected to each other using a bus bar 1800, and a plurality of second thermoelectric connected to each duct 1100. At least some of the modules 1300 may be electrically connected to each other using different bus bars (not shown). The bus bar 1800, for example, may be disposed on a side of a fourth surface 1140 of each duct 1100, that is, a discharge port that is discharged after hot gas passes through a space spaced between the plurality of ducts 1100. And can be connected to an external terminal. Accordingly, the PCB for the plurality of first thermoelectric modules 1200 and the plurality of second thermoelectric modules 1300 are not disposed inside the thermoelectric conversion device, but the plurality of first thermoelectric modules 1200 and the plurality of second thermoelectrics Power can be supplied to the module 1300, and accordingly, the design and assembly of the heat conversion device is easy.

도 5를 참조하면, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)은 스크류(S)를 이용하여 덕트(1100)와 체결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 열전모듈(1200) 및 복수의 제2 열전모듈(1300)은 덕트(1100)의 표면에 안정적으로 결합할 수 있다. Referring to FIG. 5, the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 may be fastened to the duct 1100 using a screw S. Accordingly, the plurality of first thermoelectric modules 1200 and the plurality of second thermoelectric modules 1300 may be stably coupled to the surface of the duct 1100.

다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300) 각각은 제1 표면(1112) 및 제2 표면(1122) 각각에 배치된 열전소자(1210, 1310), 열전소자(1210, 1310)에 배치된 방열기판(1220, 1320) 및 방열기판(1220, 1320)에 배치된 히트싱크(1230, 1330)를 포함한다. 이와 같이, 열전소자(1210, 1310)의 양면 중 한 면에 냉각용 유체가 흐르는 덕트(1100)가 배치되고, 다른 면에 방열기판(1220, 1320) 및 히트싱크(1230, 1330)가 배치되며, 방열기판(1220, 1320) 및 히트싱크(1230, 1330)를 통하여 고온의 기체가 통과하면, 열전소자(1210, 1310)의 흡열면과 방열면 간 온도 차를 크게 할 수 있으며, 이에 따라 열전변환 효율을 높일 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 4, the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 are thermoelectric elements 1210 and 1310 disposed on the first surface 1112 and the second surface 1122, respectively. ), Heat dissipation substrates 1220, 1320 disposed on thermoelectric elements 1210, 1310, and heat sinks 1230, 1330 disposed on heat dissipation substrates 1220, 1320. As such, a duct 1100 through which the cooling fluid flows is disposed on one of both surfaces of the thermoelectric elements 1210 and 1310, and heat dissipation substrates 1220 and 1320 and heat sinks 1230 and 1330 are disposed on the other surface. , When a high-temperature gas passes through the heat dissipation substrates 1220 and 1320 and the heat sinks 1230 and 1330, the temperature difference between the heat absorbing surface and the heat dissipation surface of the thermoelectric elements 1210 and 1310 can be increased, and accordingly, the thermoelectric Conversion efficiency can be improved.

이때, 제1 표면(1112) 및 제2 표면(1122)과 열전소자(1210, 1310) 사이에는 알루미늄 기판(1240, 1340)이 더 배치되며, 알루미늄 기판(1240, 1340)은 제1 표면(1112) 및 제2 표면(1122) 각각과 열전달물질(thermal interface material, TIM, 1250, 1350)에 의하여 접착될 수 있다. 알루미늄 기판(1240, 1340)은 열전달 성능이 우수하므로, 열전소자(1210, 1310)의 양면 중 한 면과 냉각용 유체가 흐르는 덕트(1100) 간의 열전달이 용이하다. 또한, 알루미늄 기판(1240, 1340)과 냉각용 유체가 흐르는 덕트(1100)가 열전달물질(thermal interface material, TIM, 1250, 1350)에 의하여 접착되면, 알루미늄 기판(1240, 1340)과 냉각용 유체가 흐르는 덕트(1100) 간의 열전달이 방해 받지 않을 수 있다. In this case, the aluminum substrates 1240 and 1340 are further disposed between the first surface 1112 and the second surface 1122 and the thermoelectric elements 1210 and 1310, and the aluminum substrates 1240 and 1340 are first surfaces 1112 ) And the second surface 1122, respectively, and may be adhered by a heat transfer material (thermal interface material, TIM, 1250, 1350). Since the aluminum substrates 1240 and 1340 have excellent heat transfer performance, heat transfer between one of both surfaces of the thermoelectric elements 1210 and 1310 and the duct 1100 through which the cooling fluid flows is easy. In addition, when the aluminum substrates 1240 and 1340 and the duct 1100 through which the cooling fluid flows are adhered by a thermal interface material (TIM, 1250, 1350), the aluminum substrates 1240 and 1340 and the cooling fluid are Heat transfer between the flowing ducts 1100 may not be disturbed.

이때, 열전소자(1210, 1310)의 구조는 도 6 내지 7에 예시된 열전소자(100)의 구조를 가질 수 있다. 도 6 내지 7을 참조하면, 열전 소자(100)는 하부 기판(110), 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)을 포함한다.At this time, the structures of the thermoelectric elements 1210 and 1310 may have the structures of the thermoelectric elements 100 illustrated in FIGS. 6 to 7. 6 to 7, the thermoelectric element 100 includes a lower substrate 110, a lower electrode 120, a P-type thermoelectric leg 130, an N-type thermoelectric leg 140, an upper electrode 150 and an upper substrate 160.

하부 전극(120)은 하부 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 하부 바닥면 사이에 배치되고, 상부 전극(150)은 상부 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 상부 바닥면 사이에 배치된다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)는 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 의하여 전기적으로 연결된다. 하부 전극(120)과 상부 전극(150) 사이에 배치되며, 전기적으로 연결되는 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 단위 셀을 형성할 수 있다. The lower electrode 120 is disposed between the lower substrate 110 and the lower bottom surface of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140, and the upper electrode 150 is the upper substrate 160 and the P-type It is disposed between the upper bottom surface of the thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 are electrically connected by the lower electrode 120 and the upper electrode 150. A pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 disposed between the lower electrode 120 and the upper electrode 150 and electrically connected to each other may form a unit cell.

예를 들어, 리드선(181, 182)을 통하여 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 전압을 인가하면, P형 열전 레그(130)로부터 N형 열전 레그(140)로 전류가 흐르는 기판은 흡열면으로 작용하고, N형 열전 레그(140)로부터 P형 열전 레그(130)로 전류가 흐르는 기판은 방열면으로 작용할 수 있다.For example, when a voltage is applied to the lower electrode 120 and the upper electrode 150 through the lead wires 181 and 182, the substrate through which the current flows from the P-type thermoelectric leg 130 to the N-type thermoelectric leg 140 A substrate that acts as an endothermic surface and flows current from the N-type thermoelectric leg 140 to the P-type thermoelectric leg 130 may function as a heat dissipation surface.

여기서, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Ti)를 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그(130)는 전체 중량 100wt%에 대하여 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Se-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다. N형 열전 레그(140)는 전체 중량 100wt%에 대하여 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Sb-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다.Here, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be bismuthelluride (Bi-Te) -based thermoelectric legs including bismuth (Bi) and tellurium (Ti) as main raw materials. P-type thermoelectric legs 130 are antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium, with respect to 100 wt% of total weight (Ga) Bismutelluride (Bi-Te) -based main raw material material containing at least one of tellurium (Te), bismuth (Bi), and indium (In) 99 to 99.999 wt% and a mixture containing Bi or Te 0.001 It may be a thermoelectric leg containing to 1wt%. For example, the main raw material is Bi-Se-Te, and may further include Bi or Te at 0.001 to 1 wt% of the total weight. The N-type thermoelectric leg 140 is selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium with respect to 100 wt% of the total weight (Ga) Bismutelluride (Bi-Te) -based main raw material material containing at least one of tellurium (Te), bismuth (Bi), and indium (In) 99 to 99.999 wt% and a mixture containing Bi or Te 0.001 It may be a thermoelectric leg containing to 1wt%. For example, the main raw material is Bi-Sb-Te, and may further include Bi or Te at 0.001 to 1 wt% of the total weight.

P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(130) 또는 벌크형 N형 열전 레그(140)는 열전 소재를 열처리하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득한 후, 이를 소결하고, 소결체를 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(130) 또는 적층형 N형 열전 레그(140)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.The P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be formed in a bulk type or a stacked type. In general, the bulk P-type thermoelectric leg 130 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 140 is manufactured by heat-treating a thermoelectric material to produce an ingot, and crushing and sieving the ingot to obtain powder for the thermoelectric leg, and then It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body. The stacked P-type thermoelectric leg 130 or the stacked N-type thermoelectric leg 140 forms a unit member by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate, and then stacking and cutting the unit member. Can be obtained.

이때, 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 동일한 형상 및 체적을 가지거나, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)와 N형 열전 레그(140)의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그(140)의 높이 또는 단면적을 P형 열전 레그(130)의 높이 또는 단면적과 다르게 형성할 수도 있다. At this time, the pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 may have the same shape and volume, or may have different shapes and volumes. For example, since the electrical conduction characteristics of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are different, the height or cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg 140 is the height or cross-sectional area of the P-type thermoelectric leg 130. It may be formed differently.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 제벡 지수로 나타낼 수 있다. 제백 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention can be represented by Seebeck index. The whitening index (ZT) can be expressed by Equation 1.

여기서, α는 제벡계수[V/K]이고, σ는 전기 전도도[S/m]이며, α²σ는 파워 인자(Power Factor, [W/mK²])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는 a·c_p·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm²/S]이고, c_p 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm³]이다.Here, α is the Seebeck coefficient [V / K], σ is the electrical conductivity [S / m], and α ² σ is the power factor (W / mK ² ). And, T is temperature, and k is thermal conductivity [W / mK]. k can be represented by a · c _p · ρ, a is thermal diffusivity [cm ² / S], c _p is specific heat [J / gK], and ρ is density [g / cm ³ ].

열전 소자의 제백 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산할 수 있다.In order to obtain the whitening index of the thermoelectric element, a Z value (V / K) is measured using a Z meter, and a Seebeck index (ZT) can be calculated using the measured Z value.

본 발명의 실시예에 따르면, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 도 6(b)에서 도시하는 구조를 가질 수도 있다. 도 6(b)를 참조하면, 열전 레그(130, 140)는 열전 소재층(132, 142), 열전 소재층(132, 142)의 한 면 상에 적층되는 제1 도금층(134, 144), 열전 소재층(132, 142)의 한 면과 대향하여 배치되는 다른 면에 적층되는 제2 도금층(134, 144), 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134, 144) 사이 및 열전 소재층(132, 142)과 제2 도금층(134, 144) 사이에 각각 배치되는 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146), 그리고 제1 도금층(134, 144) 및 제2 도금층(134, 144) 상에 각각 적층되는 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may have a structure shown in FIG. 6 (b). Referring to FIG. 6 (b), the thermoelectric legs 130 and 140 include thermoelectric material layers 132 and 142 and first plating layers 134 and 144 stacked on one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142, The second plating layers 134 and 144 stacked on one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142 facing the other surface, between the thermoelectric material layers 132 and 142 and the first plating layers 134 and 144, and thermoelectric The first bonding layers 136 and 146 and the second bonding layers 136 and 146 and the first plating layers 134 and 144 disposed between the material layers 132 and 142 and the second plating layers 134 and 144, respectively. And first metal layers 138 and 148 and second metal layers 138 and 148 stacked on the second plating layers 134 and 144, respectively.

여기서, 열전 소재층(132, 142)은 반도체 재료인 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)을 포함할 수 있다. 열전 소재층(132, 142)은 도 6(a)에서 설명한 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 동일한 소재 또는 형상을 가질 수 있다. Here, the thermoelectric material layers 132 and 142 may include bismuth (Bi) and tellurium (Te), which are semiconductor materials. The thermoelectric material layers 132 and 142 may have the same material or shape as the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 described in FIG. 6 (a).

그리고, 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al) 및 알루미늄 합금으로부터 선택될 수 있으며, 0.1 내지 0.5mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.3mm의 두께를 가질 수 있다. 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)의 열팽창 계수는 열전 소재층(132, 142)의 열팽창 계수와 비슷하거나, 더 크므로, 소결 시 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)과 열전 소재층(132, 142) 간의 경계면에서 압축 응력이 가해지기 때문에, 균열 또는 박리를 방지할 수 있다. 또한, 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)과 전극(120, 150) 간의 결합력이 높으므로, 열전 레그(130, 140)는 전극(120, 150)과 안정적으로 결합할 수 있다. And, the first metal layer (138, 148) and the second metal layer (138, 148) may be selected from copper (Cu), copper alloy, aluminum (Al) and aluminum alloy, 0.1 to 0.5mm, preferably 0.2 It may have a thickness of 0.3 mm. The thermal expansion coefficients of the first metal layers 138 and 148 and the second metal layers 138 and 148 are similar to or larger than the thermal expansion coefficients of the thermoelectric material layers 132 and 142, so that the first metal layers 138 and 148 are sintered. And since the compressive stress is applied at the interface between the second metal layers 138 and 148 and the thermoelectric material layers 132 and 142, cracking or peeling can be prevented. In addition, since the bonding force between the first metal layers 138 and 148 and the second metal layers 138 and 148 and the electrodes 120 and 150 is high, the thermoelectric legs 130 and 140 are stably coupled to the electrodes 120 and 150. can do.

다음으로, 제1 도금층(134, 144) 및 제2 도금층(134, 144)은 각각 Ni, Sn, Ti, Fe, Sb, Cr 및 Mo 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 1 내지 20㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 제1 도금층(134, 144) 및 제2 도금층(134, 144)은 열전 소재층(132, 142) 내 반도체 재료인 Bi 또는 Te와 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148) 간의 반응을 막으므로, 열전 소자의 성능 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 금속층(138, 148) 및 제2 금속층(138, 148)의 산화를 방지할 수 있다. Next, the first plating layers 134 and 144 and the second plating layers 134 and 144 may each include at least one of Ni, Sn, Ti, Fe, Sb, Cr, and Mo, and preferably 1 to 20 μm. It may have a thickness of 1 to 10㎛. The first plating layers 134 and 144 and the second plating layers 134 and 144 are Bi or Te, which are semiconductor materials in the thermoelectric material layers 132 and 142, and the first metal layers 138 and 148 and the second metal layers 138 and 148. Since the reaction between) is prevented, not only the performance degradation of the thermoelectric element can be prevented, but also the oxidation of the first metal layers 138 and 148 and the second metal layers 138 and 148 can be prevented.

이때, 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134, 144) 사이 및 열전 소재층(132, 142)과 제2 도금층(134, 144) 사이에는 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146)이 배치될 수 있다. 이때, 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146)은 Te를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146)은 Ni-Te, Sn-Te, Ti-Te, Fe-Te, Sb-Te, Cr-Te 및 Mo-Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146) 각각의 두께는 0.5 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 50㎛일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134, 144) 및 제2 도금층(134, 144) 사이에 Te를 포함하는 제1 접합층(136, 146) 및 제2 접합층(136, 146)을 미리 배치하여, 열전 소재층(132, 142) 내 Te가 제1 도금층(134, 144) 및 제2 도금층(134, 144)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, Bi 리치 영역의 발생을 방지할 수 있다.In this case, between the thermoelectric material layers 132 and 142 and the first plating layers 134 and 144 and between the thermoelectric material layers 132 and 142 and the second plating layers 134 and 144, the first bonding layers 136 and 146 and The second bonding layers 136 and 146 may be disposed. In this case, the first bonding layers 136 and 146 and the second bonding layers 136 and 146 may include Te. For example, the first bonding layers 136 and 146 and the second bonding layers 136 and 146 are Ni-Te, Sn-Te, Ti-Te, Fe-Te, Sb-Te, Cr-Te and Mo- It may include at least one of Te. According to an embodiment of the present invention, the thickness of each of the first bonding layers 136 and 146 and the second bonding layers 136 and 146 may be 0.5 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm. According to an embodiment of the present invention, the first bonding layer 136, 146 including Te between the thermoelectric material layers 132, 142 and the first plating layers 134, 144 and the second plating layers 134, 144, and By arranging the second bonding layers 136 and 146 in advance, it is possible to prevent the Te in the thermoelectric material layers 132 and 142 from spreading to the first plating layers 134 and 144 and the second plating layers 134 and 144. . Accordingly, generation of the Bi-rich region can be prevented.

한편, 하부 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 하부 전극(120), 그리고 상부 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 상부 전극(150)은 구리(Cu), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하며, 0.01mm 내지 0.3mm의 두께를 가질 수 있다. 하부 전극(120) 또는 상부 전극(150)의 두께가 0.01mm 미만인 경우, 전극으로서 기능이 떨어지게 되어 전기 전도 성능이 낮아질 수 있으며, 0.3mm를 초과하는 경우 저항의 증가로 인하여 전도 효율이 낮아질 수 있다.Meanwhile, the lower electrode 120 disposed between the lower substrate 110 and the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140, and the upper substrate 160 and the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type The upper electrode 150 disposed between the thermoelectric legs 140 includes at least one of copper (Cu), silver (Ag), and nickel (Ni), and may have a thickness of 0.01 mm to 0.3 mm. When the thickness of the lower electrode 120 or the upper electrode 150 is less than 0.01 mm, the function as an electrode may be deteriorated, and the electrical conduction performance may be lowered. If it exceeds 0.3 mm, the conduction efficiency may be lowered due to an increase in resistance. .

그리고, 상호 대향하는 하부 기판(110)과 상부 기판(160)은 절연 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 절연 기판은 알루미나 기판 또는 유연성을 가지는 고분자 수지 기판일 수 있다. 유연성을 가지는 고분자 수지 기판은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 환상 올레핀 코폴리(COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 레진(resin)과 같은 고투과성 플라스틱 등의 다양한 절연성 수지재를 포함할 수 있다. 금속 기판은 Cu, Cu 합금 또는 Cu-Al 합금을 포함할 수 있으며, 그 두께는 0.1mm~0.5mm일 수 있다. 금속 기판의 두께가 0.1mm 미만이거나, 0.5mm를 초과하는 경우, 방열 특성 또는 열전도율이 지나치게 높아질 수 있으므로, 열전 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)이 금속 기판인 경우, 하부 기판(110)과 하부 전극(120) 사이 및 상부 기판(160)과 상부 전극(150) 사이에는 각각 유전체층(170)이 더 형성될 수 있다. 유전체층(170)은 5~10W/K의 열전도도를 가지는 소재를 포함하며, 0.01mm~0.15mm의 두께로 형성될 수 있다. 유전체층(170)의 두께가 0.01mm 미만인 경우 절연 효율 또는 내전압 특성이 저하될 수 있고, 0.15mm를 초과하는 경우 열전전도도가 낮아져 방열효율이 떨어질 수 있다. In addition, the lower substrate 110 and the upper substrate 160 facing each other may be an insulating substrate or a metal substrate. The insulating substrate may be an alumina substrate or a flexible polymer resin substrate. The flexible polymer resin substrate has high permeability such as polyimide (PI), polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), cyclic olefin copoly (COC), polyethylene terephthalate (PET), and resin. Various insulating resin materials such as plastics may be included. The metal substrate may include Cu, Cu alloy, or Cu-Al alloy, and the thickness may be 0.1 mm to 0.5 mm. When the thickness of the metal substrate is less than 0.1 mm or more than 0.5 mm, since the heat dissipation characteristics or thermal conductivity may be excessively high, reliability of the thermoelectric element may be deteriorated. In addition, when the lower substrate 110 and the upper substrate 160 are metal substrates, the dielectric layer 170 is provided between the lower substrate 110 and the lower electrode 120 and between the upper substrate 160 and the upper electrode 150, respectively. This can be further formed. The dielectric layer 170 includes a material having a thermal conductivity of 5 to 10 W / K, and may be formed to a thickness of 0.01 mm to 0.15 mm. If the thickness of the dielectric layer 170 is less than 0.01mm, the insulation efficiency or withstand voltage characteristics may be deteriorated, and if it exceeds 0.15mm, the thermal conductivity may be lowered and heat dissipation efficiency may decrease.

이때, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다. At this time, the sizes of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be formed differently. For example, the volume, thickness, or area of one of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be formed to be larger than the volume, thickness, or area of the other. Accordingly, the heat absorbing performance or the heat dissipation performance of the thermoelectric element can be improved.

또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 적어도 하나의 표면에는 방열 패턴, 예를 들어 요철 패턴이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 열전 소자의 방열 성능을 높일 수 있다. 요철 패턴이 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 접촉하는 면에 형성되는 경우, 열전 레그와 기판 간의 접합 특성도 향상될 수 있다. In addition, a heat dissipation pattern, for example, an uneven pattern may be formed on at least one surface of the lower substrate 110 and the upper substrate 160. Accordingly, the heat dissipation performance of the thermoelectric element can be improved. When the uneven pattern is formed on the surface in contact with the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140, the bonding characteristics between the thermoelectric leg and the substrate may also be improved.

한편, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 원통 형상, 다각 기둥 형상, 타원형 기둥 형상 등을 가질 수 있다. Meanwhile, the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may have a cylindrical shape, a polygonal column shape, an elliptical column shape, or the like.

본 발명의 한 실시예에 따르면, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 전극과 접합하는 부분의 폭이 넓게 형성될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may be formed with a wide width of a portion that is joined to an electrode.

또는, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)이 생략될 수도 있다. Alternatively, according to another embodiment of the present invention, the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be omitted.

다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 기체 가이드 부재(1400)는 덕트(1100)마다 하나씩 또는 덕트(1100)마다 복수 개씩 배치될 수 있으며, 고온의 기체가 유입되는 방향에 배치될 수 있다. 예를 들어, 덕트(1100)의 제3 면(1130)이 고온의 기체가 유입되는 방향을 향하고, 제4 면(1140)이 고온의 기체가 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간을 통과한 후 배출되는 방향을 향하도록 배치되는 경우, 기체 가이드 부재(1400)는 덕트(1100)의 제3 면(1130) 측에 배치될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 4, the gas guide member 1400 may be disposed one for each duct 1100 or a plurality for each duct 1100, and may be disposed in a direction in which hot gas is introduced. For example, the third surface 1130 of the duct 1100 faces the direction in which the hot gas flows, and the fourth surface 1140 passes the space in which the hot gas flows between the plurality of ducts 1100. After being disposed to face the direction after being discharged, the gas guide member 1400 may be disposed on the third surface 1130 side of the duct 1100.

이때, 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간에 유입되는 기체의 온도는 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간으로부터 배출되는 기체의 온도보다 높다. 예를 들어, 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간에 유입되는 기체는 자동차, 선박 등의 엔진으로부터 발생하는 폐열일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간으로 유입되는 기체의 온도는 100℃이상, 바람직하게는 200℃이상, 더욱 바람직하게는 220℃내지 250℃일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 이때, 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간의 폭은 수mm 내지 수십 mm일 수 있으며, 열전환장치의 크기, 유입되는 기체의 온도, 기체의 유입 속도, 요구되는 발전량 등에 따라 달라질 수 있다. At this time, the temperature of the gas flowing into the space spaced between the plurality of ducts 1100 is higher than the temperature of the gas discharged from the space spaced between the plurality of ducts 1100. For example, the gas flowing into the space spaced between the plurality of ducts 1100 may be waste heat generated from engines such as automobiles and ships, but is not limited thereto. For example, the temperature of the gas flowing into the space spaced between the plurality of ducts 1100 may be 100 ° C or higher, preferably 200 ° C or higher, and more preferably 220 ° C to 250 ° C, but is not limited to this. no. At this time, the width of the spaced apart between the plurality of ducts 1100 may be several mm to several tens of mm, and may vary depending on the size of the heat conversion device, the temperature of the gas to be introduced, the speed of the gas to be introduced, and the amount of power generation required. .

기체 가이드 부재(1400)는 일단(1410)이 제1 열전모듈(1200)과 연결되고, 덕트(1100)의 제3 면(1130)에 포함되며 덕트 외부로 향하는 제3 표면(1132) 상에서 제3 표면(1132)과 이격되도록 연장되며, 타단(1420)이 제2 열전모듈(1300)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 고온의 기체, 예를 들어 폐열이 기체 가이드 부재(1400)를 통하여 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간을 통과할 수 있다. The gas guide member 1400 has one end 1410 connected to the first thermoelectric module 1200 and is included in the third surface 1130 of the duct 1100 and third on the third surface 1132 facing out of the duct. The surface 1132 is extended to be spaced apart, and the other end 1420 may be connected to the second thermoelectric module 1300. Accordingly, a high-temperature gas, for example, waste heat may pass through the space spaced between the plurality of ducts 1100 through the gas guide member 1400.

이때, 기체 가이드 부재(1400)는 한 쌍의 열전모듈(1200, 1300) 단위로 형성될 수도 있고, 하나의 덕트(1100) 상에 연속하여 배치된 복수의 쌍의 열전모듈(1200, 1300) 단위로 형성될 수도 있다. At this time, the gas guide member 1400 may be formed of a pair of thermoelectric modules (1200, 1300) unit, a plurality of pairs of thermoelectric modules (1200, 1300) units continuously disposed on one duct 1100 It may be formed of.

기체 가이드 부재(1400)의 일단(1410)과 타단(1420) 사이의 연장면(1430)은 일단(1410)과 타단(1420) 사이의 중심으로 갈수록 제3 표면(1130)과의 거리가 멀어지는 형상을 가질 수 있다. 즉, 기체 가이드 부재(1400)의 연장면(1430)은 우산 형상 또는 지붕 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 고온의 기체가 복수의 덕트(1100) 사이에 이격된 공간을 통과할 수 있도록 가이드될 수 있다. The extended surface 1430 between the one end 1410 and the other end 1420 of the gas guide member 1400 increases toward the center between the one end 1410 and the other end 1420 and the distance from the third surface 1130 increases. Can have That is, the extended surface 1430 of the gas guide member 1400 may have an umbrella shape or a roof shape. Accordingly, the hot gas may be guided so as to pass through a space spaced between the plurality of ducts 1100.

또한, 기체 가이드 부재(1400)의 연장면(1430)은 우산 형상 또는 지붕 형상을 가질 경우, 기체 가이드 부재(1400)와 제1 열전모듈(1200)의 측면, 제3 표면(1130) 및 제2 열전모듈(1300)의 측면 사이에는 공기층이 형성되어, 단열 성능을 높일 수 있다. In addition, when the extended surface 1430 of the gas guide member 1400 has an umbrella shape or a roof shape, the side surfaces of the gas guide member 1400 and the first thermoelectric module 1200, the third surface 1130 and the second An air layer is formed between the side surfaces of the thermoelectric module 1300 to increase insulation performance.

여기서, 기체 가이드 부재(1400)의 일단(1410)은 제1 열전모듈(1200)의 히트싱크(1230)에 연결되고, 타단(1420)은 제2 열전모듈(1300)의 히트싱크(1330)에 연결되며, 실링될 수 있다. 이에 따라, 복수의 덕트(1100) 사이를 통과하는 고온의 기체가 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)의 방열 기판(1220, 1320) 및 히트싱크(1230, 1330)만을 통과할 뿐, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)에 포함되는 열전소자(1210, 1220)에 직접 닿는 문제를 방지할 수 있고, 기체 가이드 부재(1400)와 제1 열전모듈(1200)의 측면, 제3 표면(1130) 및 제2 열전모듈(1300)의 측면 사이가 단열될 수 있으므로, 열전 변환 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. Here, one end 1410 of the gas guide member 1400 is connected to the heat sink 1230 of the first thermoelectric module 1200, and the other end 1420 is connected to the heat sink 1330 of the second thermoelectric module 1300. Connected and can be sealed. Accordingly, the high-temperature gas passing between the plurality of ducts 1100 passes only the heat dissipation substrates 1220 and 1320 and the heat sinks 1230 and 1330 of the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300. It is possible to prevent the direct contact with the thermoelectric elements 1210 and 1220 included in the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300, the gas guide member 1400 and the first thermoelectric module ( Since the side surface of the 1200), the third surface 1130 and the side surface of the second thermoelectric module 1300 may be insulated, it is possible to prevent the problem of deterioration in thermoelectric conversion performance.

제1 열전모듈(1200), 덕트(1100)의 제3 표면(1130) 및 제2 열전모듈(1300)의 실링 및 단열 효과를 더욱 높이기 위하여, 복수의 제1 열전모듈(1200)의 측면, 복수의 제2 열전모듈(1300)의 측면, 그리고 복수의 제1 열전모듈(1200)의 측면 및 복수의 제2 열전모듈(1300)의 측면 사이에 배치되는 각 덕트(1100)의 표면은 실링제(1700)에 의하여 일체로 실링될 수도 있다. In order to further improve the sealing and insulation effects of the first thermoelectric module 1200, the third surface 1130 of the duct 1100, and the second thermoelectric module 1300, the side surfaces of the plurality of first thermoelectric modules 1200, a plurality of The surface of each duct 1100 disposed between the side surfaces of the second thermoelectric module 1300, and the side surfaces of the plurality of first thermoelectric modules 1200 and the side surfaces of the plurality of second thermoelectric modules 1300, is a sealing agent ( 1700) may be integrally sealed.

제1 열전모듈(1200), 덕트(1100)의 제3 표면(1130) 및 제2 열전모듈(1300)의 실링 및 단열 효과를 더욱 높이기 위하여, 기체 가이드 부재(1400)와 제1 열전모듈(1200)의 측면, 제3 표면(1130) 및 제2 열전모듈(1300)의 측면 사이에는 단열 부재가 배치될 수도 있다.In order to further improve the sealing and insulation effects of the first thermoelectric module 1200, the third surface 1130 of the duct 1100, and the second thermoelectric module 1300, the gas guide member 1400 and the first thermoelectric module 1200 ), An insulating member may be disposed between the side surface of the third surface 1130 and the second thermoelectric module 1300.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 포함되는 기체 가이드 부재의 사시도 및 단면도이다. 8 is a perspective view and a cross-sectional view of a gas guide member included in another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 기체 가이드 부재(1400)의 일단(1410)과 연장부(1430) 사이 및 기체 가이드 부재(1400)의 타단(1420)과 연장부(1430) 사이에는 보조 가이드부(1440)이 더 배치되며, 보조 가이드부(1440)가 연장부(1430)와 접하는 영역에서는 홀(H)이 더 형성될 수 있다. 이때, 보조 가이드부(1440)는 연장부(1430)와 대칭인 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 고온의 기체는 연장부(1430)를 따라 이동하며, 홀(H)을 통하여 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간으로 효율적으로 유도될 수 있다. Referring to FIG. 8, an auxiliary guide unit 1440 is provided between one end 1410 of the gas guide member 1400 and the extension 1430 and between the other end 1420 and the extension 1430 of the gas guide member 1400. The hole H may be further formed in an area where the auxiliary guide part 1440 contacts the extension part 1430. In this case, the auxiliary guide part 1440 may be formed in a shape symmetrical to the extension part 1430. Accordingly, the high-temperature gas moves along the extension 1430 and can be efficiently guided to the spaced apart between the plurality of ducts 1100 through the hole H.

또한, 기체 가이드 부재(1400)의 연장부(1430)의 표면에는 홈(1450)이 더 형성될 수 있다. 이에 따라, 고온의 기체는 연장부(1430)의 표면에 형성된 홈(1450)을 따라 이동하며, 홀(H)을 통하여 복수의 덕트(1100) 사이의 이격된 공간으로 효율적으로 유도될 수 있다. In addition, a groove 1450 may be further formed on the surface of the extension 1430 of the gas guide member 1400. Accordingly, the high-temperature gas moves along the groove 1450 formed on the surface of the extension 1430 and can be efficiently guided to the spaced apart between the plurality of ducts 1100 through the hole H.

또한, 도 8의 (c)와 같이 보조 가이드부(1440)은 기체 가이드 부재(1400)의 일단(1410) 또는 타단(1420)과 평행하게 연장될 수도 있다. 보조 가이드부(1440)가 연장될 경우 고온의 기체가 열전 모듈에 효율적으로 유도될 수 있다.In addition, as illustrated in (c) of FIG. 8, the auxiliary guide unit 1440 may extend parallel to one end 1410 or the other end 1420 of the gas guide member 1400. When the auxiliary guide part 1440 is extended, hot gas can be efficiently induced to the thermoelectric module.

또한, 도시되지 않았지만 상기 일단(1410)과 상기 연장부(1430)의 사이각과 상기 타단(1420)과 상기 연장부(1430)의 사이각은 같을 수 있으며, 각각의 사이각은 90°보다 크고 180°보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 110°보다 크고 160°보다 작을 수 있다. 사이각이 90°보다 작거나 180°보다 크면 폐열의 흐름을 방해하여 열전 변환효율이 낮아질 수 있다.In addition, although not shown, the angle between the one end 1410 and the extension 1430 and the angle between the other end 1420 and the extension 1430 may be the same, and the angle between each is greater than 90 ° and 180 It may be less than °, preferably greater than 110 ° and less than 160 °. If the angle between the angles is less than 90 ° or greater than 180 °, the heat transfer efficiency may be lowered by interfering with the flow of waste heat.

또한, 도시되지 않았지만 기체 가이드 부재(1400)의 연장부(1430)의 중심부는 소정의 각도를 가질 수 있으며, 상기 일단(1410)과 상기 연장부(1430)의 사이각보다 작을 수 있다. 이와 마찬가지로 상기 타단(1420)과 상기 연장부(1430)의 사이각보다도 작을 수 있다. 상기 연장부(1430)의 중심부의 소정의 각도는 110°보다 크고 160°보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 120°보다 크고 150°보다 작을 수 있다. 상기 연장부(1430)의 중심부의 소정의 각도가 11°보다 작거나 160°보다 크면 폐열의 흐름을 방해하여 열전 변환효율이 낮아질 수 있다.In addition, although not shown, the center portion of the extension portion 1430 of the gas guide member 1400 may have a predetermined angle, and may be smaller than an angle between the one end 1410 and the extension portion 1430. Likewise, it may be smaller than the angle between the other end 1420 and the extension 1430. The predetermined angle of the center of the extension 1430 may be greater than 110 ° and less than 160 °, and preferably greater than 120 ° and less than 150 °. When a predetermined angle of the central portion of the extension portion 1430 is less than 11 ° or greater than 160 °, the flow of waste heat may be prevented and the thermoelectric conversion efficiency may be lowered.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

Claims

A duct including an upper surface and a lower surface, a first side surface located between the upper surface and the lower surface, and a second side surface facing the first side surface and in a first direction;
A first thermoelectric element disposed on the first side;
A second thermoelectric element disposed on the second side;
A sealing member disposed on the upper surface of the duct; And
It includes a guide portion disposed on the sealing member,
The sealing member is an overlapping portion vertically overlapping with an upper surface of the duct, a first portion extending in the first direction from the overlapping portion and vertically overlapping at least a portion of the first thermoelectric element, and the second thermoelectric A thermoelectric module comprising a second portion vertically overlapping at least a portion of the device.

According to claim 1,
The first thermoelectric element, the first portion of the sealing member, and the guide portion is a thermoelectric module that vertically overlaps.

According to claim 2,
The first thermoelectric element and the second thermoelectric element each include a first substrate spaced in the first direction and a first side surface of the duct, and a second substrate spaced in the first direction and a second side surface of the duct. and,
The first part and the second part of the sealing member are thermoelectric modules spaced apart from the first substrate and the second substrate, respectively.

According to claim 1,
The first portion and the first height in the vertical direction of the first thermoelectric element are smaller than the upper surface of the duct and the second height in the vertical direction of the first thermoelectric element.

According to claim 4,
It includes a plurality of supporting members spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first direction,
The guide portion is a thermoelectric module disposed between the plurality of support members.

According to claim 1,
The guide portion is a thermoelectric module inclined to be closer to the upper surface of the duct as it extends along the first direction from the center of the guide portion.

The method of claim 6,
A thermoelectric module including the guide portion and a plurality of inclined portions spaced apart in the first direction.

The method of claim 7,
The guide portion is a thermoelectric module inclined in different directions from the inclined portion.

The method of claim 7,
Each of the plurality of inclined portions is a thermoelectric module including a connection portion connected to the guide portion.

A duct including an upper surface and a lower surface, a first side surface positioned between the upper surface and the lower surface, and a second side surface facing the first side surface in a first direction;
A first thermoelectric element disposed on the first side;
A second thermoelectric element disposed on the second side surface;
A plurality of first guide parts disposed on the upper surface of the duct and spaced apart from each other in the first direction to face each other; And
And a second guide portion disposed between the plurality of first guide portions,
Each of the plurality of first guide portions includes a thermoelectric module including the second guide portion and an inclined portion spaced apart in the first direction.

The method of claim 10,
Each of the plurality of first guide portions includes a thermoelectric module including a connecting portion connecting the inclined portion and the second guide portion.

The method of claim 10,
The second guide portion includes one end adjacent to one of the plurality of first guide portions and the other end adjacent to the other one of the plurality of first guide portions,
The second guide portion is a thermoelectric module including an inclined surface away from the upper surface of the duct toward the other end from the one end.

The method of claim 12,
An inclined surface formed at one end of the second guide part is a thermoelectric module inclined in a different direction from an inclined surface of the first guide part adjacent to one end of the second guide part among the plurality of first guide parts.

The method of claim 13,
A thermoelectric module in which a first fluid flows between at least one of the plurality of first guide parts and the second guide part.

The method of claim 14,
It includes a flow path through the duct,
The flow path is a thermoelectric module extending in a direction perpendicular to the direction in which the first fluid flows.

The method of claim 15,
The temperature of the second fluid flowing into the flow path of the duct is lower than the temperature of the first fluid thermoelectric module.

The method of claim 12,
A thermoelectric module further includes pins disposed on the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, respectively.

The method of claim 10,
The first thermoelectric element and the second thermoelectric element each include a metal substrate,
A thermoelectric module further comprising a heat transfer material disposed between the metal substrate of the first thermoelectric element and the first side, and between the metal substrate and the second side of the second thermoelectric element, respectively.

The method of claim 10,
A thermoelectric module further comprising a plurality of support members spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first direction.

The method of claim 19,
The second guide portion is a thermoelectric module disposed between the plurality of support members.