KR20200067647A - 열전 모듈 및 그를 포함하는 온도조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열전 모듈은, 플렉서블하고 절연 특성을 가지며, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상인 필름과, 필름의 일면에, 필름의 길이방향으로 교대로 배치되는 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들과, 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을, 필름의 폭방향을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결하는 제1 전극들과 제2 전극들을 포함한다. 필름에 복수 개의 n형 열전소재들, 복수 개의 p형 열전소재들, 제1 전극들, 및 제2 전극들이 접합된 상태에서, 필름의 폭방향을 기준으로, 제1 전극들의 가장 넓은면이 일측을 향하고 제2 전극들의 가장 넓은면이 일측의 반대측인 타측을 향하도록, 필름의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된다.

Description

열전 모듈 및 그를 포함하는 온도조절장치{THERMOELECTRIC MODULE AND APPARATUS FOR MODULATING A TEMPERATURE INCLUDING THEREOF}
본 발명은 열전 모듈 및 그를 포함하는 온도조절장치에 관한 것이다.
열전모듈은 그 양면의 온도 차를 이용하여 기전력을 발생하는 제베크효과(seebeck effect)를 이용한 열전발전시스템에 이용되고 있다.
이러한 열전모듈에 의한 열전발전 시에는 고온부와 저온부 사이의 온도차이를 크게 유지함에 따라 열전발전의 출력량을 증가시킬 수 있다. 이때, 열원으로부터 열전모듈로 전달되는 열전달율이 그 발전의 출력량에 큰 영향을 미친다.
일반적으로 열전 모듈은 세라믹 기판 상에 n형 및 p형 열전소재들과 전극들을 형성하여 제작한다. 그러나, 세라믹 기판은 취성이 높고, 기판과 열전소재들 사이의 계면이 불안정하여 열전소재들이 쉽게 분리되는 문제점이 존재하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 플렉서블한 필름 상에 열젼소재와 전극을 형성하는 필름 타입의 열전 모듈을 고려해볼 수 있었다. 그러나, 필름 타입의 열전 모듈은 얇은 두께로 인해 온도 차를 내기가 어렵고, 또한 내구성이 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 필름 타입의 열전 모듈의 단점을 극복하기 위한 개선된 필름 타입의 열전 모듈을 제공하는 것에 주목적이 있다.
본 발명은 종래의 세라믹 기판으로 구성되는 열전 모듈과 비교할 때 유연성을 가지면서도 구조적으로 안정된 열전 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 열전 모듈은, 플렉서블하고 절연 특성을 가지며, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상인 필름과, 상기 필름의 일면에, 상기 필름의 길이방향으로 교대로 배치되는 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들과, 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결하는 제1 전극들과 제2 전극들을 포함한다.
상기 필름에 상기 복수 개의 n형 열전소재들, 상기 복수 개의 p형 열전소재들, 상기 제1 전극들, 및 상기 제2 전극들이 접합된 상태에서, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 상기 제1 전극들의 가장 넓은면이 일측을 향하고 상기 제2 전극들의 가장 넓은면이 일측의 반대측인 타측을 향하도록, 상기 필름의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치는, 외부로 노출되는 커버층; 상면이 상기 커버층과 접합되고, 열전 모듈이 삽입되며 절연 특성을 갖는 지지체; 상기 지지체의 하면에 접합되고, 상기 지지체보다 열전도성이 높은 재질로 구성되는 방열폼을 포함한다.
상기 열전 모듈은, 플렉서블하고 절연 특성을 가지며, 상기 커버층, 지지체, 방열폼이 적층되는 방향으로 폭을 갖되, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상인 필름; 상기 필름의 일면에, 상기 필름의 길이방향으로 교대로 배치되는 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들; 및 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결하는 제1 전극들과 제2 전극들을 포함한다.
상기 필름에 상기 복수 개의 n형 열전소재들, 상기 복수 개의 p형 열전소재들, 상기 제1 전극들, 및 상기 제2 전극들이 접합된 상태에서, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 상기 제1 전극들의 가장 넓은면이 상기 지지체의 상면을 향하고 상기 제2 전극들의 가장 넓은면이 상기 지지체의 하면을 향하도록, 상기 필름의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된 형상이다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 종래의 세라믹 기판으로 구성되는 열전 모듈과 비교할 때 열전 모듈의 유연성이 향상되어, 표면이 곡률을 가지는 위치 등 보다 다양한 영역에 열전 모듈이 적용 가능해진다.
둘째, 종래의 세라믹 기판으로 구성된 열전 모듈은 서로 접합된 소재들이 충격에 의해 쉽게 분리되는 문제점이 존재하였으나, 그와 비교할 때 본 발명에 따른 열전 모듈은 서로 접합된 소재들이 쉽게 분리되지 않고 구조적으로 안정되게 유지될 수 있다.
셋째, 위와 같은 특징을 가지는 열전모듈을 포함하는 온도조절장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 열전 모듈의 필름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 열전 모듈 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 열전 모듈(100)은 필름(110), 복수 개의 n형 열전소재(121)들, 복수 개의 p형 열전소재(122)들, 제1 전극(131)들, 제2 전극(132)들을 포함한다.
필름(110)은 플렉서블(flexible)하고 절연 특성을 가지며, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상으로 마련된다.
복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들은 필름(110)의 일면에, 상기 필름의 길이방향(DL)으로 교대로 배치된다.
제1 전극(131)들과 제2 전극(132)들은 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 상기 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들을, 상기 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결한다.
일반적으로 열전 모듈은 세라믹 기판 상에 n형 및 p형 열전소재들과 전극들을 형성하여 제작한다. 그러나, 세라믹 기판은 취성이 높고, 기판과 열전소재들 사이의 계면이 불안정하여 열전소재들이 쉽게 분리되는 문제점이 존재하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 플렉서블한 필름 상에 열젼소재와 전극을 형성하는 필름 타입의 열전 모듈을 고려해볼 수 있었다. 그러나, 필름 타입의 열전 모듈은 얇은 두께로 인해 온도차를 내기가 어렵고, 또한 내구성이 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 필름 타입의 열전 모듈의 단점을 극복하기 위한 개선된 필름 타입의 열전 모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 실시예에 따른 열전 모듈(100)은, 상기 필름(110)에 상기 복수 개의 n형 열전소재(121)들, 상기 복수 개의 p형 열전소재(122)들, 상기 제1 전극(131)들, 및 상기 제2 전극(132)들이 접합된 상태에서, 상기 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 상기 제1 전극(131)들의 가장 넓은면이 일측을 향하고 상기 제2 전극(132)들의 가장 넓은면이 일측의 반대측인 타측을 향하도록, 상기 필름(110)의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된 형상인 것에 기본적인 특징이 있다.
본 실시예에 따른 열전 모듈(100)의 특징을 이하에서 보다 상술한다.
도 1을 참조하면, 열전 모듈(100)은 필름의 폭방향(DW)을 기준으로 일단과 타단이 절곡되어, 일측에서 보았을 때 ']' 형상을 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 열전 모듈의 필름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 필름(110)은, 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 일측에 제1 절곡부(111), 타측에 제2 절곡부(112), 상기 제1 절곡부(111)와 상기 제2 절곡부(112)의 사이에 중앙부(113)를 포함할 수 있다.
제1 절곡부(111)는 필름(110)의 일단이 절곡되어 마련되고, 상기 제1 전극(131)들이 배치될 수 있다.
제2 절곡부(112)는 필름(110)의 타단이 절곡되어 마련되고, 상기 제2 전극(132)들이 배치될 수 있다.
상기 제1 절곡부(111)와 상기 제2 절곡부(112)는, 둘 다 상기 필름의 두께방향을 기준으로 일측으로 절곡된 형상이다. 즉, 제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(112) 각각은 필름(110)의 양단의 각각이, 열전소재들(121, 122)이 배치되는 필름의 일측면에서, 상기 일측면에 반대면인 타측면을 향해 절곡되어 형성될 수 있다.
중앙부(113)는 필름의 폭방향(DW)으로 연장된 부분으로, 제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(112)를 연결하는 부분이다.
중앙부(113)는 제1 절곡부(111)에 배치되는 제1 전극(131)들과, 제2 절곡부(112)에 배치되는 제2 전극(132)들의 사이의 온도차를 유지하기 위해, 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 소정 길이로 형성될 수 있다.
예를 들면, 중앙부(113)의 폭은 1 mm ~ 20 mm 정도로 형성될 수 있다. 중앙부(113)의 폭이 20 mm 를 넘으면 중앙부(113)에 형성되는 열전소재의 취성으로 인해 열전 모듈이 쉽게 파손될 수 있다. 한편, 중앙부(113)의 폭이 1 mm 보다 작으면, 제1 전극(131)과 제2 전극(132)의 사이의 온도차가 적어 열전 모듈의 성능이 저하될 수 있다.
일 실시예에서, 필름(110)의 제1 절곡부(111)와 중앙부(113)의 사이, 및 제2 절곡부(112)와 중앙부(113)의 사이에는, 하나 이상의 가이드홈(115)들이 형성되어, 필름(110)에 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들이 형성된 상태에서 필름(110)을 절곡시킬 때 절곡되는 위치가 안내될 수 있다.
여기서, 가이드홈(115)들은 필름(110)의, 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들이 배치되는 일측면과 상기 일측면의 반대면인 타측면 중에 어느 하나에 형성될 수 있다. 예를 들면, 가이드홈(115)들은 필름(110)의 일측면과 타측면 중에 필름(110)이 절곡되는 쪽 면에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 필름(110)은 의 제1 절곡부(111)와 중앙부(113)의 사이, 및 제2 절곡부(112)와 중앙부(113)의 사이 부분이 다른 부분보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 예를 들면,
필름(110)은 플렉서블하고 절연 특성을 가지도록, 폴리머 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 필름(110)은 폴리프로필랜(PP), 폴리에틸렌(PE) 등 가운데 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.
복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들의 각각은 절곡시에도 절단되지 않고 물리적 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들의 각각은 성질이 유지되도록, 소정의 두께로 마련될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들의 각각은 200 μm 이하로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들의 각각은 필름(110) 상에 프린팅되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 n형 열전소재(121)들과 복수 개의 p형 열전소재(122)들의 각각은 스크린 프린팅 기법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 전극(131)들과 제2 전극(132)들은 필름(110)의 일측면 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(131)들과 제2 전극(132)들의 각각은 필름(110) 상에 프린팅되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(131)들과 제2 전극(132)들의 각각은 스크린 프린팅 기법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
제1 전극(131)들과 제2 전극(132)들의 각각은 0.5 mm 이상의 두께로 형성되어, 전류 및 열의 전달을 효과적 수행하도록 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 필름(110)이 펼쳐진 상태에서, 상기 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 상기 제1 전극(131)들과 상기 제2 전극(132)들의 각각의 길이는, 상기 필름(110)의 폭방향(DW) 길이의 절반 이하의 길이를 갖는다. 즉, 상기 필름(110)이 펼쳐진 상태에서, 상기 필름의 폭방향(DW)을 기준으로, 상기 제1, 제2 절곡부(111, 112)들의 각각은, 상기 필름의 중앙부(113)와 제1, 제2 절곡부(111, 112)들의 총 길이의 절반 이하로 형성될 수 있다. 제1 전극(131)들 또는 상기 제2 전극(132)들의, 필름의 폭방향(DW) 길이가 일정 이상이면, 열전 모듈(100)의 열전달 효율이 떨어질 수 있다.
일 실시예에서, 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들 사이의 열전달이 효과적으로 이루어지도록 하기 위해, 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들은 서로 중첩되게 형성될 수 있다. 즉, 열전소재(121, 122)들의 가장 넓은 면과 전극(131, 132)들의 가장 넓은 면이 서로 맞닿도록, 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 열전소재(121, 122)들의 엣지와 전극(131, 132)들의 엣지가 서로 맞닿도록, 열전소재(121, 122)들과 전극(131, 132)들이 형성될 수 있다.
필름(110)상에 열전소재(121, 122)들이 형성되고, 그 위에 전극(131, 132)들이 형성되거나 또는 필름(110)상에 전극(131, 132)들이 형성되고, 그 위에 열전소재(121, 122)들이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 필름(110)의 일면 상에 열전소재(121, 122)들이 형성되고, 그 위에 전극(131, 132)들이 형성되는 경우를 예로써 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 열전 모듈 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
복수 개의 열전 모듈(100)들이 지지체(140)에 삽입된 열전 모듈 구조체를 고려해볼 수 있다.
지지체(140)는 탄성 소재로 구성될 수 있고, 이를 통해 열전 모듈 구조체가 유연성을 가지면서도 구조적으로 안정되게 유지될 수 있다.
지지체(140)는 폴리머로 형성될 수 있다. 예를 들면, 지지체(140)는 폴리디매틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 열전 모듈 구조체는 일 방향으로 복수 개의 열전 모듈(100)이 배열된 상태에서 탄성 소재를 충진시킴으로써 형성될 수 있다.
복수 개의 열전 모듈(100)들은 두께방향으로 소정 간격으로 이격되어 배열될 수 있다.
상기 복수 개의 열전 모듈(100)들은, 상기 복수 개의 열전 모듈(100)들의 각각의 길이방향이 나란히 연장되도록, 상기 지지체의 내부에 삽입될 수 있다. 열전 모듈(100)의 길이방향은 필름의 길이방향(DL)과 동일하게 정의될 수 있다.
복수 개의 열전 모듈(100)들은 제3 전극(133)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전극(133)은 일 방향으로 배열된 복수 개의 열전 모듈(100)들을 일측에서 서로 연결시킬 수 있다.
서로 전기적으로 연결된 복수 개의 열전 모듈(100)들은 제3 전극(133)에 의해 연결되는 일측의 양 끝단에 (+) 전극과 (-)전극을 포함하여, 외부로부터 전원을 공급받거나 생성된 전기를 외부로 제공할 수 있게 마련될 수 있다.
상기 필름(110)과 상기 복수 개의 n형 열전소재(121)들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재(122)들은, 상기 지지체(140)의 내부에 삽입되되, 상기 제1 전극(131)들과 상기 제2 전극(132)들 중에 적어도 어느 하나가 상기 지지체(140)의 외부으로 노출되도록 마련될 수 있다. 지지체(140)의 외부로 노출된 전극은 외부로부터 열을 효과적으로 전달받거나, 또는 외부로 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
이와 같이 마련되는 열전 모듈(100)은 유연성을 가지면서도 구조적으로 안정된 형태로 마련될 수 있어, 다양한 분야에 적용이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따르면, 온도조절장치는 커버층(200), 열전 모듈(100)이 삽입되며 절연 특성을 갖는 지지체(140), 방열폼(300)을 포함한다.
커버층(200)은 외부로 노출되며, 지지체(140)의 상면을 커버한다.
지지체(140)는 상면이 커버층(200)과 접합되고, 열전 모듈(100)이 내부에 삽입된다. 지지체(140)는 전술한 열전 모듈 구조체에 해당될 수 있다.
방열폼(300)은 지지체(140)의 하면에 접합되고, 지지체(140)보다 열전도성이 높은 재질로 구성되어, 지지체(140)로부터 열을 전달받아 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있다.
상기 필름(110)과 상기 복수 개의 n형 열전소재(121)들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재(122)들은, 상기 지지체(140)의 내부에 삽입되되, 상기 제1 전극(131)이 상기 지지체(140)의 상면의 외부로 노출되고, 상기 제2 전극(132)이 상기 지지체(140)의 하면의 외부로 노출되도록 마련되어, 제1 전극(131)과 커버층(200) 사이의 열교환이 효과적으로 이루어지고 제2 전극(132)과 방열폼(300) 사이의 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있다.
방열폼(300)에는 지지체(140)와 인접한 방열폼(300)의 상면과 상면의 반대편인 하면을 관통하는 관통홀(300h)들이 형성되어, 제2 전극(132)의 열이 효과적으로 방열되도록 할 수 있다.
온도조절장치는 지지체(140)와 방열폼(300)의 사이에 배치되는 PCM(phase change material)층(400)을 더 포함할 수 있다.
일반적으로 알려진 바와 같이 PCM(Phase Change Material)은 상변화시 잠열을 이용하여 냉, 온열을 저장할 수 있는 물질을 총칭한다. PCM 물질은 특정 온도에서 고체에서 액체, 액체에서 고체, 기체에서 액체로 상이 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출할 수 있는 잠열재, 축열재 또는 열조절 기능을 하는 물질을 의미하며, 자체적으로 주위의 열을 저장하였다가 필요할 때 방출하는 온도 조절 기능 물질이다. PCM층을 구성하는 PCM물질로는 종래에 알려진 다양한 물질이 이용될 수 있다.
일 실시예에서, PCM층(400)은 실리카셀 구조로 제작될 수 있다. 예를 들면, PCM층(400)은 상변화 물질이 캡슐레이션을 통해 제조될 수 있다.
온도조절장치는 열전모듈(100)의 일측을 더욱 효과적으로 방열시키기 위해 별도의 방열부재(600)을 더 포함할 수 이다.
방열부재(600)는 상기 방열폼(300)의, 상기 지지체(140)와 인접한 상면의 반대측인 하면에 접하게 설치되는 방열덕트(610)를 포함할 수 있다.
방열덕트(610)는 방열폼(300)과 접촉되게 마련될 수도 있고, 방열폼(300)을 방열시키기 위해 마련되는 PCM층(400)과 접촉되게 마련될 수 있다. 방열덕트(610)는 열전 모듈(100)의 제2 전극(132)을 방열시키는 기능을 수행할 수 있다면, 특별히 어느 위치에 한정되지 않고 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 방열덕트(610)는 열전도성이 우수한 금속 소재로 마련될 수 있다. 예를 들면, 방열덕트(610)는 알루미늄 소재로 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 방열덕트(610)는 속이 차있는 형상으로 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 방열덕트(610)는 속이 빈 파이프 형상으로 마련될 수 있다.
온도조절장치는 상기 방열덕트(610)의 내부에서 공기의 유동을 강제하기 위해 마련되는 방열팬(620)을 더 포함할 수 있다. 방열팬(620)은 속이 빈 파이프 형상의 방열덕트(610)와 함께 마련되어, 방열덕트(610)의 내부에 공기 유동을 강제함으로써 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
온도조절장치는 PCM층(400)과 방열폼(300)의 사이, 방열폼(300)과 방열덕트(610)의 사이에 접착층(500)을 더 포함할 수 있다. 접착층(500)은 온도조절장치의 각 층들 사이의 계면에서의 열전달율을 높이기 위해 마련될 수 있다. 또한, 접착층(500)은 온도조절장치의 각 층들을 서로 접합시킬 수 있다. 접착층(500)은 종래의 다양한 접착물질 들 중에서 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
100 : 열전 모듈
110 : 필름
111 : 제1 절곡부
112 : 제2 절곡부
113 : 중앙부
115 : 가이드홈
121 : n형 열전소재
122 : p형 열전소재
131 : 제1 전극
132 : 제2 전극
133 : 제3 전극
140 : 지지체
200 : 커버층
210 : 체결구조
300 : 방열폼
300h : 방열폼 관통홀
400 : PCM층
500 : 접착층
600 : 방열부재
610 : 방열덕트
620: 방열팬
DW : 필름의 폭방향
DL : 필름의 길이방향

Claims (15)

  1. 플렉서블(flexible)하고 절연 특성을 가지며, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상인 필름;
    상기 필름의 일면에, 상기 필름의 길이방향으로 교대로 배치되는 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들; 및
    상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결하는 제1 전극들과 제2 전극들을 포함하고,
    상기 필름에 상기 복수 개의 n형 열전소재들, 상기 복수 개의 p형 열전소재들, 상기 제1 전극들, 및 상기 제2 전극들이 접합된 상태에서, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 상기 제1 전극들의 가장 넓은면이 일측을 향하고 상기 제2 전극들의 가장 넓은면이 일측의 반대측인 타측을 향하도록, 상기 필름의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된 형상인, 열전 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름은, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측에 위치한 절곡부분으로 상기 제1 전극들이 배치된 제1 절곡부와, 타측에 위치한 절곡부분으로 상기 제2 전극들이 배치된 제2 절곡부와, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부의 사이 부분으로 폭방향으로 연장된 부분인 중앙부를 포함하고,
    상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부는, 둘 다 상기 필름의 두께방향을 기준으로 일측으로 절곡된 형상인, 열전 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름은, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측에 위치한 절곡부분으로 상기 제1 전극들이 배치된 제1 절곡부와, 타측에 위치한 절곡부분으로 상기 제2 전극들이 배치된 제2 절곡부와, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부의 사이 부분으로 폭방향으로 연장된 부분인 중앙부를 포함하고,
    상기 제1 절곡부와 상기 중앙부의 사이, 및 상기 제2 절곡부와 상기 중앙부의 사이에는, 하나 이상의 가이드홈들이 형성되어, 상기 필름이 절곡되는 위치가 안내되는, 열전 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 n형 열전소재들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재들이 상기 필름에 접합된 상태에서 상기 필름이 절곡될 때 상기 복수 개의 n형 열전소재들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재들의 각각이 절단되지 않도록, 상기 복수 개의 n형 열전소재들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재들은 소정의 두께로 마련되는, 열전 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극들은, 상기 열전소재들보다 두꺼운 두께를 갖는, 열전 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름이 펼쳐진 상태에서, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들의 각각의 길이는, 상기 필름의 폭방향 길이의 절반 이하인, 열전 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름은, 폴리머(polymer) 재질을 포함하는, 열전 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름을 지지하기 위해, 절연 특성을 갖는 지지체를 더 포함하고,
    상기 필름과 상기 복수 개의 n형 열전소재들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재들은, 상기 지지체의 내부에 삽입되되, 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 중에 적어도 어느 하나가 상기 지지체의 외부으로 노출되도록 마련되는, 열전 모듈.
  9. 외부로 노출되는 커버층;
    상면이 상기 커버층과 접합되고, 열전 모듈이 삽입되며 절연 특성을 갖는 지지체; 및
    상기 지지체의 하면에 접합되고, 상기 지지체보다 열전도성이 높은 재질로 구성되는 방열폼을 포함하고,
    상기 열전 모듈은,
    플렉서블하고 절연 특성을 가지며, 상기 커버층, 지지체, 방열폼이 적층되는 방향으로 폭을 갖되, 폭방향보다 길이방향의 길이가 더 긴 형상인 필름;
    상기 필름의 일면에, 상기 필름의 길이방향으로 교대로 배치되는 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들; 및
    상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을 서로 전기적으로 직렬 연결시키기 위해, 상기 복수 개의 n형 열전소재들과 복수 개의 p형 열전소재들을, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 일측 및 타측에서 교대로 연결하는 제1 전극들과 제2 전극들을 포함하고,
    상기 필름에 상기 복수 개의 n형 열전소재들, 상기 복수 개의 p형 열전소재들, 상기 제1 전극들, 및 상기 제2 전극들이 접합된 상태에서, 상기 필름의 폭방향을 기준으로, 상기 제1 전극들의 가장 넓은면이 상기 지지체의 상면을 향하고 상기 제2 전극들의 가장 넓은면이 상기 지지체의 하면을 향하도록, 상기 필름의 일측단과 타측단의 각각이 절곡된 형상인, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 필름과 상기 복수 개의 n형 열전소재들 및 상기 복수 개의 p형 열전소재들은, 상기 지지체의 내부에 삽입되되, 상기 제1 전극이 상기 지지체의 상면의 외부로 노출되고, 상기 제2 전극이 상기 지지체의 하면의 외부로 노출되도록 마련되는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 열전 모듈은, 복수 개의 열전 모듈들을 포함하고,
    상기 복수 개의 열전 모듈들은, 상기 복수 개의 열전 모듈들의 각각의 길이방향이 나란히 연장되도록, 상기 지지체의 내부에 삽입되고,
    상기 복수 개의 열전 모듈들이 전기적으로 직렬 연결되도록, 상기 복수 개의 열전 모듈들의 제2 전극들을 서로 연결하는 제3 전극들을 더 포함하는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 방열폼에는, 상기 제2 전극을 방열시키기 위해, 상기 방열폼의, 상기 지지체와 인접한 상면 및 상면의 반대면인 하면을 관통하는 관통홀들이 형성되는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 전극을 방열시키기 위해, 상기 지지체와 상기 방열폼의 사이에 배치되는 PCM(phase change material)층을 더 포함하는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 방열폼을 방열시키기 위해, 상기 방열폼의, 상기 지지체와 인접한 상면의 반대측인 하면에 접하게 설치되는 방열덕트와, 상기 방열덕트의 내부에서 공기의 유동을 강제하기 위해 마련되는 방열팬을 더 포함하는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 커버층과 상기 지지체를 서로 결합시키기 위해 체결구조를 더 포함하고,
    상기 체결구조는, 상기 지지체의, 상기 열전 모듈이 위치하지 않는 영역과 상기 커버층을 서로 결합하는, 열전 모듈을 포함하는 온도조절장치.
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