KR20200069897A - Liquide container and water purifying device comprising the same - Google Patents

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KR20200069897A
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박정욱
성명석
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a liquid container with excellent cooling performance and high durability includes a tank for receiving a liquid, a thermoelectric element disposed outside the tank, and a plurality of fastening members for fastening the tank and the thermoelectric element. The thermoelectric element includes: a first metal substrate disposed on an outer side of the tank; a first resin layer disposed on the first metal substrate; a first electrode disposed on the first resin layer; a P-type thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg disposed on the first electrode; a second electrode disposed on the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg; a second resin layer disposed on the second electrode; and a second metal substrate disposed on the second resin layer. One end of each fastening member is connected to the first metal substrate and the other end of each fastening member is disposed in the tank. The liquid container further includes at least one heat conducting member connecting at least two of the plurality of fastening members inside the tank.

Description

액체 수용 장치 및 이를 포함하는 정수 장치{LIQUIDE CONTAINER AND WATER PURIFYING DEVICE COMPRISING THE SAME}LIQUIDE CONTAINER AND WATER PURIFYING DEVICE COMPRISING THE SAME

본 발명은 열전소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자를 이용하는 액체 수용 장치 및 이를 포함하는 정수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric element, and more particularly, to a liquid receiving device using the thermoelectric element and a water purification device including the same.

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

열전소자는 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.

열전소자는 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 element may be divided into a device using a temperature change of electrical resistance, a device using the Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated due to a temperature difference, and a device using a Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat is generated by a current. .

열전소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있으며, 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 열전소자가 정수 장치에 적용되는 경우, 열전소자를 이용하여 수조 내 물의 냉각 성능을 향상시키는 기술에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric elements are widely applied to household appliances, electronic parts, and communication parts, and can be applied to cooling devices, heating devices, power generation devices, and the like. For example, when a thermoelectric element is applied to a water purification device, the demand for a technique for improving the cooling performance of water in a water tank using the thermoelectric element is increasing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전모듈을 포함하는 액체 수용 장치 및 정수 장치를 제공하는 것이다.Technical problem to be achieved by the present invention is to provide a liquid receiving device and a water purification device including a thermoelectric module.

본 발명의 한 실시예에 따른 액체 수용 장치는 액체를 수용하는 수조, 상기 수조의 외측에 배치되는 열전소자, 그리고 상기 수조와 상기 열전소자를 체결하는 복수의 체결부재를 포함하고, 상기 열전소자는, 상기 수조의 외측 상에 배치되는 제1 금속기판, 상기 제1 금속기판 상에 배치되는 제1 수지층, 상기 제1 수지층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그, 상기 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그 상에 배치된 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치되는 제2 수지층, 그리고 상기 제2 수지층 상에 배치된 제2 금속기판을 포함하고, 각 체결부재의 일단은 상기 제1 금속기판에 연결되고, 각 체결부재의 타단은 상기 수조 내에 배치되고, 상기 수조 내에서 상기 복수의 체결부재 중 적어도 두 개의 체결부재를 연결하는 적어도 하나의 열전도부재를 더 포함한다.A liquid accommodating device according to an embodiment of the present invention includes a water tank for receiving a liquid, a thermoelectric element disposed outside the water tank, and a plurality of fastening members for fastening the water tank and the thermoelectric element, wherein the thermoelectric element is , A first metal substrate disposed on the outside of the water tank, a first resin layer disposed on the first metal substrate, a first electrode disposed on the first resin layer, and a P disposed on the first electrode A type thermoelectric leg and an N type thermoelectric leg, a second electrode disposed on the P type thermoelectric leg and an N type thermoelectric leg, a second resin layer disposed on the second electrode, and disposed on the second resin layer It includes a second metal substrate, one end of each fastening member is connected to the first metal substrate, the other end of each fastening member is disposed in the water tank, at least two fastening members of the plurality of fastening members in the water tank It further includes at least one heat-conducting member for connecting.

상기 적어도 하나의 열전도부재는 제1 체결부재와 직접 접촉하는 제1 연결부, 제2 체결부재와 직접 접촉하는 제2 연결부, 그리고 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 배치되는 브릿지부를 포함할 수 있다.The at least one heat conducting member may include a first connection part directly contacting the first fastening member, a second connection part directly contacting the second fastening member, and a bridge part disposed between the first connection part and the second connection part. have.

상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 체결부재와 상기 제2 체결부재 각각의 외주면의 일부와 직접 접촉하는 홀을 포함할 수 있다. Each of the first connection portion and the second connection portion may include a hole in direct contact with a portion of the outer circumferential surface of each of the first fastening member and the second fastening member.

상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 체결부재와 상기 제2 체결부재 각각의 외주면의 일부와 직접 접촉하도록 상기 외주면의 일부를 둘러싸는 관을 포함할 수 있다.Each of the first connecting portion and the second connecting portion may include a tube surrounding a portion of the outer circumferential surface so as to directly contact a portion of the outer circumferential surface of each of the first fastening member and the second fastening member.

각 체결부재는 제1 너트에 제2 너트가 결합되는 더블너트이고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 너트와 상기 제2 너트 사이에 직접 접촉하도록 배치될 수 있다.Each fastening member is a double nut to which a second nut is coupled to a first nut, and each of the first connection portion and the second connection portion may be disposed to directly contact between the first nut and the second nut.

상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부 및 상기 브릿지부는 일체로 형성될 수 있다.The first connection portion, the second connection portion and the bridge portion may be integrally formed.

상기 브릿지부는 상기 제1 금속기판과 평행하게 배치될 수 있다.The bridge portion may be disposed parallel to the first metal substrate.

상기 브릿지부는 상기 제1 금속기판에 대하여 경사지도록 배치될 수 있다.The bridge portion may be disposed to be inclined with respect to the first metal substrate.

상기 복수의 체결부재는 4개의 체결부재를 포함하고, 제1 열전도부재는 두 개의 체결부재를 연결하고, 제2 열전도부재는 나머지 두 개의 체결부재를 연결하고, 상기 제1 열전도부재 및 상기 제2 열전도부재는 서로 교차하도록 배치될 수 있다.The plurality of fastening members include four fastening members, the first heat conducting member connects two fastening members, the second heat conducting member connects the other two fastening members, and the first heat conducting member and the second The heat conducting members may be arranged to cross each other.

본 발명의 실시예에 따르면, 냉각 성능이 우수하고, 내구성이 높은 액체 수용 장치 및 정수 장치를 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a liquid receiving device and a water purifying device having excellent cooling performance and high durability can be obtained.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액체 수용 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자에 포함되는 금속기판의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 금속기판 측의 단면도이다.
도 5는 도 4의 한 영역(A)의 확대도이다.
도 6은 도 4의 다른 영역(B)의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자에 포함되는 금속기판의 상면도이다.
도 8은 도 7의 금속기판을 포함하는 열전소자의 금속기판 측의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 10은 도 9에 따른 열전소자의 사시도이다.
도 11은 도 9에 따른 열전소자의 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액체 수용 장치의 수조 내 체결부재 및 열전도부재 간 연결 관계를 도시한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 열전도부재를 예시한다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 체결부재와 열전도부재 간의 연결 부분을 확대한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결부재와 열전도부재 간의 연결 부분을 확대한 도면이다.
도 18 내지 도 19는 도 12의 제1 방향의 단면도를 예시한다.
도 20 내지 21은 도 12의 제2 방향의 단면도를 예시한다.
도 22는 비교예 및 실시예에 따른 구조이고, 도 23은 비교예 및 실시예에서의 시뮬레이션 결과이다.
도 24는 열전도부재의 부피에 따른 시뮬레이션 결과이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 적용된 정수기의 블록도이다.1 is a cross-sectional view of a liquid receiving device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
3 is a top view of a metal substrate included in a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the metal substrate side of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged view of one area A of FIG. 4.
6 is an enlarged view of another area B of FIG. 4.
7 is a top view of a metal substrate included in a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of the metal substrate side of the thermoelectric element including the metal substrate of FIG. 7.
9 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
10 is a perspective view of the thermoelectric element according to FIG. 9.
11 is an exploded perspective view of the thermoelectric element according to FIG. 9.
12 shows a connection relationship between a fastening member and a heat conducting member in a water tank of a liquid accommodating device according to an embodiment of the present invention.
13 to 15 illustrate a heat conducting member according to an embodiment of the present invention.
16 is an enlarged view of a connection portion between a fastening member and a heat conducting member according to an embodiment of the present invention.
17 is an enlarged view of a connecting portion between a fastening member and a heat conducting member according to another embodiment of the present invention.
18 to 19 illustrate cross-sectional views in the first direction of FIG. 12.
20 to 21 illustrate cross-sectional views in the second direction of FIG. 12.
22 is a structure according to Comparative Examples and Examples, and FIG. 23 is a simulation result in Comparative Examples and Examples.
24 is a simulation result according to the volume of the heat conducting member.
25 is a block diagram of a water purifier to which a thermoelectric element is applied according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the technical spirit scope of the present invention, one or more of its components between embodiments may be selectively selected. It can be used by bonding and substitution.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention (including technical and scientific terms), unless specifically defined and described, can be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as predefined terms, may interpret the meaning in consideration of the contextual meaning of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Further, when described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액체 수용 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a liquid receiving device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 액체 수용 장치(10)는 열전소자(100), 수조(300), 체결부재(400) 및 팬(500)을 포함한다.Referring to Figure 1, the liquid receiving device 10 includes a thermoelectric element 100, a water tank 300, a fastening member 400 and a fan 500.

수조(300)는 액체, 예를 들어 물을 수용한다. 도시되지 않았으나, 수조(300)에는 액체가 유입되는 적어도 하나의 유입구 및 액체가 배출되는 적어도 하나의 배출구가 형성될 수 있다. The water tank 300 accommodates a liquid, for example water. Although not shown, at least one inlet through which liquid is introduced and at least one outlet through which liquid is discharged may be formed in the water tank 300.

열전소자(100)는 수조(300)의 외측에 배치된다. 한 예로, 열전소자(100)의 저온부가 수조(300)의 외측에 배치되며, 수조(300) 내의 액체를 냉각시킬 수 있다. 다른 예로, 열전소자(100)의 고온부가 수조(300)의 외측에 배치되며, 수조(300) 내의 액체를 가열할 수 있다.The thermoelectric element 100 is disposed outside the water tank 300. As an example, the low temperature portion of the thermoelectric element 100 is disposed outside the water tank 300 and can cool the liquid in the water tank 300. As another example, a high temperature portion of the thermoelectric element 100 is disposed outside the water tank 300, and the liquid in the water tank 300 can be heated.

체결부재(400)는 수조(300)와 열전소자(100)를 체결한다. 체결부재(400)는 복수의 체결부재를 포함할 수 있다. 각 체결부재(400)는 열전도 소재로 이루어지며, 각 체결부재(400)의 일단은 열전소자(100) 측에 연결되고, 각 체결부재(400)의 타단은 수조(300) 내에 배치된다. 이에 따라, 열전소자(100)와 수조(300) 간의 열전달은 체결부재(400)를 통하여 이루어질 수 있다. The fastening member 400 fastens the water tank 300 and the thermoelectric element 100. The fastening member 400 may include a plurality of fastening members. Each fastening member 400 is made of a thermal conductive material, one end of each fastening member 400 is connected to the thermoelectric element 100 side, the other end of each fastening member 400 is disposed in the water tank 300. Accordingly, heat transfer between the thermoelectric element 100 and the water tank 300 may be achieved through the fastening member 400.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자에 포함되는 금속기판의 상면도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 금속기판 측의 단면도이고, 도 5는 도 4의 한 영역(A)의 확대도이며, 도 6은 도 4의 다른 영역(B)의 확대도이다. Figure 2 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a top view of a metal substrate included in the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an embodiment of the present invention FIG. 5 is an enlarged view of one region A of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of another region B of FIG. 4.

도 2를 참조하면, 열전소자(100)는 제1 수지층(110), 복수의 제1 전극(120), 복수의 P형 열전 레그(130), 복수의 N형 열전 레그(140), 복수의 제2 전극(150) 및 제2 수지층(160)을 포함한다.2, the thermoelectric element 100 includes a first resin layer 110, a plurality of first electrodes 120, a plurality of P-type thermoelectric legs 130, a plurality of N-type thermoelectric legs 140, a plurality of It includes a second electrode 150 and the second resin layer 160.

복수의 제1 전극(120)은 제1 수지층(110)과 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)의 하면 사이에 배치되고, 복수의 제2 전극(150)은 제2 수지층(160)과 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)의 상면 사이에 배치된다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)는 복수의 제1 전극(120) 및 복수의 제2 전극(150)에 의하여 전기적으로 연결된다. 제1 전극(120)과 제2 전극(150) 사이에 배치되며, 전기적으로 연결되는 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 단위 셀을 형성할 수 있다. The plurality of first electrodes 120 is disposed between the first resin layer 110 and the lower surfaces of the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140, and the plurality of second electrodes 150 ) Is disposed between the second resin layer 160 and the upper surfaces of the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 are electrically connected by the plurality of first electrodes 120 and the plurality of second electrodes 150. A pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 disposed between the first electrode 120 and the second electrode 150 and electrically connected may form a unit cell.

각 제1 전극(120) 상에는 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)가 배치될 수 있으며, 각 제2 전극(150) 상에는 각 제1 전극(120) 상에 배치된 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 중 하나가 겹쳐지도록 한 쌍의 N형 열전 레그(140) 및 P형 열전 레그(130)가 배치될 수 있다.A pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 may be disposed on each first electrode 120, and disposed on each first electrode 120 on each second electrode 150. A pair of N-type thermoelectric legs 140 and P-type thermoelectric legs 130 may be disposed so that one of the paired P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 overlap.

여기서, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)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 (Te) as main raw materials. P type thermoelectric leg 130 is antimony (Sb), 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-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 produced by heat-treating a thermoelectric material to produce an ingot, and by crushing and sieving the ingot to obtain a powder for the thermoelectric leg, this 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 conductivity 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 열전소자의 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.

Figure pat00001
Figure pat00001

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·cp·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.Here, α is Seebeck coefficient [V/K], σ is electrical conductivity [S/m], and α 2 σ is 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 the thermal diffusivity [cm 2 /S], c p is the specific heat [J/gK], and ρ is the density [g/cm 3 ].

열전소자의 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 a 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.

여기서, 제1 수지층(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 복수의 제1 전극(120), 그리고 제2 수지층(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 복수의 제2 전극(150)은 구리(Cu), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Here, a plurality of first electrodes 120 disposed between the first resin layer 110 and the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140, and the second resin layer 160 and the P-type thermoelectric The plurality of second electrodes 150 disposed between the legs 130 and the N-type thermoelectric legs 140 may include at least one of copper (Cu), silver (Ag), and nickel (Ni).

그리고, 제1 수지층(110)과 제2 수지층(160)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 수지층(110)과 제2 수지층(160) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다. In addition, sizes of the first resin layer 110 and the second resin layer 160 may be formed differently. For example, one volume, thickness, or area of one of the first resin layer 110 and the second resin layer 160 may be formed to be larger than the other volume, thickness, or area. Accordingly, the heat absorbing performance or the heat dissipation performance of the thermoelectric element can be improved.

이때, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 원통 형상, 다각 기둥 형상, 타원형 기둥 형상 등을 가질 수 있다. At this time, 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.

또는, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 적층형 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, P형 열전 레그 또는 N형 열전 레그는 시트 형상의 기재에 반도체 물질이 도포된 복수의 구조물을 적층한 후, 이를 절단하는 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 재료의 손실을 막고 전기 전도 특성을 향상시킬 수 있다.Alternatively, the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may have a stacked structure. For example, the P-type thermoelectric leg or the N-type thermoelectric leg may be formed by stacking a plurality of structures coated with a semiconductor material on a sheet-shaped substrate and then cutting it. Accordingly, it is possible to prevent the loss of material and improve the electrical conduction properties.

또는, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 존 멜팅(zone melting) 방식 또는 분말 소결 방식에 따라 제작될 수 있다. 존 멜팅 방식에 따르면, 열전 소재를 이용하여 잉곳(ingot)을 제조한 후, 잉곳에 천천히 열을 가하여 단일의 방향으로 입자가 재배열되도록 리파이닝하고, 천천히 냉각시키는 방법으로 열전 레그를 얻는다. 분말 소결 방식에 따르면, 열전 소재를 이용하여 잉곳을 제조한 후, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득하고, 이를 소결하는 과정을 통하여 열전 레그를 얻는다.Alternatively, the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may be manufactured according to a zone melting method or a powder sintering method. According to the zone melting method, after manufacturing an ingot using a thermoelectric material, the heat is slowly applied to the ingot to refinish the particles to be rearranged in a single direction, and a thermoelectric leg is obtained by cooling slowly. According to the powder sintering method, after producing an ingot using a thermoelectric material, the ingot is pulverized and sieved to obtain a powder for a thermoelectric leg, and a thermoelectric leg is obtained through a sintering process.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 금속기판(170) 상에 제1 수지층(110)이 배치되고, 제2 수지층(160) 상에 제2 금속기판(180)이 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first resin layer 110 may be disposed on the first metal substrate 170, and the second metal substrate 180 may be disposed on the second resin layer 160.

제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 등으로 이루어질 수 있다. 제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)은 제1 수지층(110), 복수의 제1 전극(120), 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140), 복수의 제2 전극(150), 제2 수지층(160) 등을 지지할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자(100)가 적용되는 애플리케이션에 직접 부착되는 영역일 수 있다. 이에 따라, 제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)은 각각 제1 금속지지체 및 제2 금속지지체와 혼용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)이 사용되는 경우, 세라믹 기판에 비하여 깨짐이 발생할 가능성이 적으며, 이에 따라 내구성이 향상될 수 있다. The first metal substrate 170 and the second metal substrate 180 may be made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or the like. The first metal substrate 170 and the second metal substrate 180 include a first resin layer 110, a plurality of first electrodes 120, a plurality of P-type thermoelectric legs 130, and a plurality of N-type thermoelectric legs ( 140), may support a plurality of second electrodes 150, the second resin layer 160, and the like, and may be a region directly attached to an application to which the thermoelectric element 100 according to an embodiment of the present invention is applied. . Accordingly, the first metal substrate 170 and the second metal substrate 180 may be mixed with the first metal support and the second metal support, respectively. When the first metal substrate 170 and the second metal substrate 180 are used according to the exemplary embodiment of the present invention, there is less possibility of cracking compared to the ceramic substrate, and thus durability can be improved.

제1 금속기판(170)의 면적은 제1 수지층(110)의 면적보다 클 수 있으며, 제2 금속기판(180)의 면적은 제2 수지층(160)의 면적보다 클 수 있다. 즉, 제1 수지층(110)은 제1 금속기판(170)의 가장자리로부터 소정 거리만큼 이격된 영역 내에 배치될 수 있고, 제2 수지층(160)은 제2 금속기판(180)의 가장자리로부터 소정 거리만큼 이격된 영역 내에 배치될 수 있다. The area of the first metal substrate 170 may be larger than the area of the first resin layer 110, and the area of the second metal substrate 180 may be larger than the area of the second resin layer 160. That is, the first resin layer 110 may be disposed within a region spaced a predetermined distance from the edge of the first metal substrate 170, and the second resin layer 160 may be disposed from the edge of the second metal substrate 180. It may be disposed within an area spaced a predetermined distance.

이때, 제1 금속기판(170)의 폭 길이는 제2 금속기판(180)의 폭 길이보다 크거나, 제1 금속기판(170)의 두께는 제2 금속기판(180)의 두께보다 클 수 있다. 제1 금속기판(170)은 열을 방출하는 흡열부이고, 제2 금속기판(180)은 열을 흡수하는 방열부일 수 있다. 또는, 제1 금속기판(170)은 열을 방출하는 방열부이고, 제2 금속기판(180)은 열을 흡수하는 흡열부일 수도 있다.At this time, the width of the first metal substrate 170 may be greater than the width of the second metal substrate 180, or the thickness of the first metal substrate 170 may be greater than the thickness of the second metal substrate 180. . The first metal substrate 170 may be an endothermic portion that dissipates heat, and the second metal substrate 180 may be a heat dissipation portion that absorbs heat. Alternatively, the first metal substrate 170 may be a heat dissipation unit that dissipates heat, and the second metal substrate 180 may be an endothermic unit that absorbs heat.

제1 수지층(110) 및 제2 수지층(160)은 에폭시 수지 및 무기충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물로 이루어지거나, PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 실리콘 수지 조성물로 이루어질 수도 있다. The first resin layer 110 and the second resin layer 160 may be made of an epoxy resin composition including an epoxy resin and an inorganic filler, or may be made of a silicone resin composition including polydimethylsiloxane (PDMS).

여기서, 무기충전재는 수지층의 68 내지 88vol%로 포함될 수 있다. 무기충전재가 68vol%미만으로 포함되면, 열전도 효과가 낮을 수 있으며, 무기충전재가 88vol%를 초과하여 포함되면 수지층과 금속기판 간의 접착력이 낮아질 수 있으며, 수지층이 쉽게 깨질 수 있다.Here, the inorganic filler may be included in 68 to 88 vol% of the resin layer. When the inorganic filler is included in less than 68 vol%, the thermal conductivity effect may be low, and when the inorganic filler is included in excess of 88 vol%, the adhesion between the resin layer and the metal substrate may be lowered, and the resin layer may be easily broken.

제1 수지층(110) 및 제2 수지층(160)의 두께는 0.02 내지 0.6mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.6mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.6mm일 수 있으며, 열전도도는 1W/mK이상, 바람직하게는 10W/mK이상, 더욱 바람직하게는 20W/mK 이상일 수 있다. 제1 수지층(110)과 제2 수지층(160)의 두께가 이러한 수치범위를 만족할 경우, 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(160)이 온도 변화에 따라 수축 및 팽창을 반복하더라도, 제1 수지층(110)과 제1 금속기판(170) 간의 접합 및 제2 수지층(160)과 제2 금속기판(180) 간의 접합에는 영향을 미치지 않을 수 있다. The thickness of the first resin layer 110 and the second resin layer 160 may be 0.02 to 0.6 mm, preferably 0.1 to 0.6 mm, more preferably 0.2 to 0.6 mm, and the thermal conductivity is 1 W/mK or more. , Preferably 10 W/mK or more, and more preferably 20 W/mK or more. When the thicknesses of the first resin layer 110 and the second resin layer 160 satisfy these numerical ranges, the first resin layer 110 and the second resin layer 160 repeatedly contract and expand according to temperature changes. Even though, the bonding between the first resin layer 110 and the first metal substrate 170 and the bonding between the second resin layer 160 and the second metal substrate 180 may not be affected.

이를 위하여, 에폭시 수지는 에폭시 화합물 및 경화제를 포함할 수 있다. 이때, 에폭시 화합물 10 부피비에 대하여 경화제 1 내지 10 부피비로 포함될 수 있다. 여기서, 에폭시 화합물은 결정성 에폭시 화합물, 비결정성 에폭시 화합물 및 실리콘 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 결정성 에폭시 화합물은 메조겐(mesogen) 구조를 포함할 수 있다. 메조겐(mesogen)은 액정(liquid crystal)의 기본 단위이며, 강성(rigid) 구조를 포함한다. 그리고, 비결정성 에폭시 화합물은 분자 중 에폭시기를 2개 이상 가지는 통상의 비결정성 에폭시 화합물일 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도되는 글리시딜에테르화물일 수 있다. 여기서, 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리메르캅탄계 경화제, 폴리아미노아미드계 경화제, 이소시아네이트계 경화제 및 블록 이소시아네이트계 경화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 2 종류 이상의 경화제를 혼합하여 사용할 수도 있다.To this end, the epoxy resin may include an epoxy compound and a curing agent. At this time, it may be included in a curing agent 1 to 10 volume ratio with respect to the epoxy compound 10 volume ratio. Here, the epoxy compound may include at least one of a crystalline epoxy compound, an amorphous epoxy compound and a silicone epoxy compound. The crystalline epoxy compound may include a mesogen structure. Mesogen is a liquid crystal. It is a basic unit and includes a rigid structure. In addition, the amorphous epoxy compound may be a conventional amorphous epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, for example, bisphenol A or glycidyl ether derivative derived from bisphenol F. Here, the curing agent may include at least one of an amine-based curing agent, a phenol-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent, a polymercaptan-based curing agent, a polyaminoamide-based curing agent, an isocyanate-based curing agent and a block isocyanate-based curing agent, two or more kinds of curing agents It can also be used by mixing.

무기충전재는 산화알루미늄 및 질화물을 포함할 수 있으며, 질화물은 무기충전재의 55 내지 95wt%로 포함될 수 있으며, 더 좋게는 60~80wt% 일 수 있다. 질화물이 이러한 수치범위로 포함될 경우, 열전도도 및 접합 강도를 높일 수 있다. 여기서, 질화물은, 질화붕소 및 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 질화붕소는 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 질화붕소 응집체일 수 있으며, 질화붕소 응집체의 표면은 하기 단위체 1을 가지는 고분자로 코팅되거나, 질화붕소 응집체 내 공극의 적어도 일부는 하기 단위체 1을 가지는 고분자에 의하여 충전될 수 있다. The inorganic filler may include aluminum oxide and nitride, and the nitride may be included as 55 to 95 wt% of the inorganic filler, more preferably 60 to 80 wt%. When the nitride is included in the numerical range, thermal conductivity and bonding strength may be increased. Here, the nitride may include at least one of boron nitride and aluminum nitride. Here, the boron nitride may be a boron nitride agglomerate in which plate-like boron nitride is agglomerated, and the surface of the boron nitride agglomerate is coated with a polymer having the following unit 1, or at least a part of the voids in the boron nitride agglomerate is a polymer having the following unit 1 Can be charged.

단위체 1은 다음과 같다. Unit 1 is as follows.

[단위체 1][Unit 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, R1, R2, R3 및 R4 중 하나는 H이고, 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 선택되고, R5는 선형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 12인 2가의 유기 링커일 수 있다. Here, one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is H, and the other is selected from the group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene and C 2 to C 3 alkyne, and R 5 May be a linear, branched or cyclic divalent organic linker having 1 to 12 carbon atoms.

한 실시예로, R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지 중 하나는 C2~C3 알켄에서 선택되며, 나머지 중 다른 하나 및 또 다른 하나는 C1~C3 알킬에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 고분자는 하기 단위체 2를 포함할 수 있다. In one embodiment, one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than H is selected from C 2 to C 3 alkene, the other of the other and another from C 1 to C 3 alkyl Can be selected. For example, the polymer according to the embodiment of the present invention may include the following unit 2.

[단위체 2][Unit 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

또는, 상기 R1, R2, R3 및 R4 중 H를 제외한 나머지는 C1~C3 알킬, C2~C3 알켄 및 C2~C3 알킨으로 구성된 그룹에서 서로 상이하도록 선택될 수도 있다.Alternatively, the rest of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 other than H may be selected to be different from each other in a group consisting of C 1 to C 3 alkyl, C 2 to C 3 alkene, and C 2 to C 3 alkyne. have.

이와 같이, 단위체 1 또는 단위체 2에 따른 고분자가 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 질화붕소 응집체 상에 코팅되고, 질화붕소 응집체 내 공극의 적어도 일부를 충전하면, 질화붕소 응집체 내의 공기층이 최소화되어 질화붕소 응집체의 열전도 성능을 높일 수 있으며, 판상의 질화붕소 간의 결합력을 높여 질화붕소 응집체의 깨짐을 방지할 수 있다. 그리고, 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 질화붕소 응집체 상에 코팅층을 형성하면, 작용기를 형성하기 용이해지며, 질화붕소 응집체의 코팅층 상에 작용기가 형성되면, 수지와의 친화도가 높아질 수 있다.As described above, when the polymer according to unit 1 or unit 2 is coated on a boron nitride agglomerate in which plate-like boron nitride is agglomerated, and filling at least a portion of the voids in the boron nitride agglomerate, the air layer in the boron nitride agglomerates is minimized to form the boron nitride agglomerates. The heat conduction performance can be improved, and the bonding strength between the plate-like boron nitrides can be increased to prevent breakage of the boron nitride agglomerates. In addition, when the coating layer is formed on the boron nitride agglomerate in which the plate-like boron nitride is agglomerated, functional groups are easily formed. When the functional group is formed on the coating layer of the boron nitride agglomerates, affinity with the resin may be increased.

이때, 질화붕소 응집체의 입자크기 D50은 250 내지 350㎛이고, 산화알루미늄의 입자크기 D50은 10 내지 30㎛일 수 있다. 질화붕소 응집체의 입자크기 D50과 산화알루미늄의 입자크기 D50이 이러한 수치 범위를 만족할 경우, 질화붕소 응집체와 산화알루미늄이 수지층 내에 고르게 분산될 수 있으며, 이에 따라 수지층 전체적으로 고른 열전도 효과 및 접착 성능을 가질 수 있다.At this time, the particle size D50 of the boron nitride agglomerate may be 250 to 350 μm, and the particle size D50 of aluminum oxide may be 10 to 30 μm. When the particle size D50 of the boron nitride agglomerates and the particle size D50 of the aluminum oxide satisfy these numerical ranges, the boron nitride agglomerates and aluminum oxide can be evenly dispersed in the resin layer, thereby providing an even heat conduction effect and adhesion performance throughout the resin layer. Can have

이와 같이, 제1 금속기판(170)과 복수의 제1 전극(120) 사이에 제1 수지층(110)이 배치되면, 별도의 세라믹 기판 없이도 제1 금속기판(170)과 복수의 제1 전극(120) 사이의 열전달이 가능하며, 제1 수지층(110) 자체의 접착 성능으로 인하여 별도의 접착제 또는 물리적인 체결 수단이 필요하지 않다. 이에 따라, 열전소자(100)의 전체적인 사이즈를 줄일 수 있으며, 열전소자(100)의 내구성을 높일 수 있다.As described above, when the first resin layer 110 is disposed between the first metal substrate 170 and the plurality of first electrodes 120, the first metal substrate 170 and the plurality of first electrodes may be used without a separate ceramic substrate. Heat transfer between the 120 is possible, and a separate adhesive or physical fastening means is not required due to the adhesive performance of the first resin layer 110 itself. Accordingly, the overall size of the thermoelectric element 100 can be reduced, and the durability of the thermoelectric element 100 can be increased.

여기서, 제1 금속기판(170)은 제1 수지층(110)과 직접 접촉할 수 있다. 이를 위하여, 제1 금속기판(170)의 양면 중 제1 수지층(110)이 배치되는 면, 즉 제1 금속기판(170)의 제1 수지층(110)과 마주보는 면에는 표면거칠기가 형성될 수 있다. 이에 따르면, 제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110) 간의 열압착 시 제1 수지층(110)이 들뜨는 문제를 방지할 수 있다. 본 명세서에서, 표면거칠기는 요철을 의미하며, 표면 조도와 혼용될 수도 있다.Here, the first metal substrate 170 may directly contact the first resin layer 110. To this end, a surface roughness is formed on a surface on which the first resin layer 110 is disposed on both surfaces of the first metal substrate 170, that is, a surface facing the first resin layer 110 of the first metal substrate 170. Can be. According to this, the problem that the first resin layer 110 is lifted up during thermal compression between the first metal substrate 170 and the first resin layer 110 can be prevented. In the present specification, the surface roughness means irregularities, and may be mixed with the surface roughness.

도 3 내지 5를 참조하면, 제1 금속기판(170)의 양면 중 제1 수지층(110)이 배치되는 면, 즉 제1 금속기판(170)의 제1 수지층(110)과 마주보는 면은 제1 영역(172) 및 제2 영역(174)을 포함하며, 제2 영역(174)은 제1 영역(172)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 제1 영역(172)은 제1 금속기판(170)의 가장자리로부터 가운데 영역을 향하여 소정 거리 내에 배치될 수 있으며, 제1 영역(172)은 제2 영역(174)을 둘러쌀 수 있다. 3 to 5, the first resin layer 110 is disposed on both sides of the first metal substrate 170, that is, the surface facing the first resin layer 110 of the first metal substrate 170 Includes a first region 172 and a second region 174, and the second region 174 may be disposed inside the first region 172. That is, the first region 172 may be disposed within a predetermined distance from the edge of the first metal substrate 170 toward the center region, and the first region 172 may surround the second region 174.

이때, 제2 영역(174)의 표면거칠기는 제1 영역(172)의 표면거칠기보다 크고, 제1 수지층(110)은 제2 영역(174) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 수지층(110)은 제1 영역(172)과 제2 영역(174) 간의 경계로부터 소정 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 수지층(110)은 제2 영역(174) 상에 배치되되, 제1 수지층(110)의 가장자리는 제2 영역(174) 내부에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(174)의 표면거칠기에 의하여 형성된 홈의 적어도 일부에는 제1 수지층(110)의 일부, 즉 제1 수지층(110)에 포함되는 수지 및 무기충전재의 일부가 스며들 수 있으며, 제1 수지층(110)과 제1 금속기판(170) 간의 접착력이 높아질 수 있다.At this time, the surface roughness of the second region 174 is greater than the surface roughness of the first region 172, and the first resin layer 110 may be disposed on the second region 174. Here, the first resin layer 110 may be disposed to be spaced a predetermined distance from the boundary between the first region 172 and the second region 174. That is, the first resin layer 110 is disposed on the second region 174, and the edge of the first resin layer 110 may be located inside the second region 174. Accordingly, a part of the first resin layer 110, that is, a part of the resin and the inorganic filler included in the first resin layer 110 permeates at least a portion of the groove formed by the surface roughness of the second region 174. The adhesive strength between the first resin layer 110 and the first metal substrate 170 may be increased.

다만, 제2 영역(174)의 표면거칠기는 제1 수지층(110)에 포함되는 무기충전재 중 일부의 입자크기 D50보다는 크고, 다른 일부의 입자크기 D50보다는 작게 형성될 수 있다. 여기서, 입자크기 D50은 입도분포곡선에서 중량 백분율의 50%에 해당하는 입경, 즉 통과질량 백분율이 50%가 되는 입경을 의미하며, 평균 입경과 혼용될 수 있다. 제1 수지층(110)이 무기충전재로 산화알루미늄과 질화붕소를 포함할 경우를 예로 들면, 산화알루미늄은 제1 수지층(110)과 제1 금속기판(170) 간의 접착 성능에 영향을 미치지 않지만, 질화붕소는 표면이 매끄러우므로 제1 수지층(110)과 제1 금속기판(170) 간의 접착 성능에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(174)의 표면거칠기를 제1 수지층(110)에 포함되는 산화알루미늄의 입자크기 D50보다는 크되, 질화붕소의 입자크기 D50보다는 작게 형성하면, 제2 영역(174)의 표면거칠기에 의하여 형성된 홈 내에는 산화알루미늄만이 배치되며, 질화붕소는 배치될 수 없으므로, 제1 수지층(110)과 제1 금속기판(170)은 높은 접합 강도를 유지할 수 있다. However, the surface roughness of the second region 174 may be formed to be larger than the particle size D50 of some of the inorganic fillers included in the first resin layer 110 and smaller than the particle size D50 of the other portions. Here, the particle size D50 means a particle diameter corresponding to 50% of the weight percentage in the particle size distribution curve, that is, a particle diameter in which the percentage of passing mass is 50%, and may be mixed with the average particle diameter. For example, when the first resin layer 110 includes aluminum oxide and boron nitride as an inorganic filler, aluminum oxide does not affect the adhesion performance between the first resin layer 110 and the first metal substrate 170. , Since boron nitride has a smooth surface, it may adversely affect the adhesion performance between the first resin layer 110 and the first metal substrate 170. Accordingly, when the surface roughness of the second region 174 is larger than the particle size D50 of aluminum oxide included in the first resin layer 110, but smaller than the particle size D50 of boron nitride, the second region 174 Since only aluminum oxide is disposed in the groove formed by the surface roughness, and boron nitride cannot be disposed, the first resin layer 110 and the first metal substrate 170 can maintain high bonding strength.

이에 따라, 제2 영역(174)의 표면거칠기는 제1 수지층(110) 내에 포함된 무기충전재 중 크기가 상대적으로 작은 무기충전재, 예를 들어 산화알루미늄의 입자크기 D50의 1.05 내지 1.5배이고, 제1 수지층(110) 내에 포함된 무기충전재 중 크기가 상대적으로 큰 무기충전재, 예를 들어 질화붕소의 입자크기 D50의 0.04 내지 0.15배일 수 있다. Accordingly, the surface roughness of the second region 174 is 1.05 to 1.5 times the particle size D50 of the inorganic filler having a relatively small size among the inorganic fillers contained in the first resin layer 110, for example, aluminum oxide. 1 Among inorganic fillers included in the resin layer 110, inorganic fillers having a relatively large size, for example, may be 0.04 to 0.15 times the particle size D50 of boron nitride.

전술한 바와 같이, 질화붕소 응집체의 입자크기 D50이 250 내지 350㎛이고, 산화알루미늄의 입자크기 D50이 10 내지 30㎛인 경우, 제2 영역(174)의 표면거칠기는 1 내지 50㎛일 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(174)의 표면거칠기에 의하여 형성된 홈 내에는 산화알루미늄만이 배치되며, 질화붕소 응집체는 배치되지 않을 수 있다. As described above, when the particle size D50 of the boron nitride agglomerate is 250 to 350 μm and the particle size D50 of aluminum oxide is 10 to 30 μm, the surface roughness of the second region 174 may be 1 to 50 μm. . Accordingly, only aluminum oxide is disposed in the groove formed by the surface roughness of the second region 174, and boron nitride agglomerates may not be disposed.

이에 따르면, 제2 영역(174)의 표면거칠기에 의하여 형성된 홈 내 수지 및 무기충전재의 함량은 제1 금속기판(170)과 복수의 제1 전극(120) 사이의 가운데 영역에서 수지 및 무기충전재의 함량과 상이할 수 있다. According to this, the content of the resin and the inorganic filler in the groove formed by the surface roughness of the second region 174 is that of the resin and the inorganic filler in the middle region between the first metal substrate 170 and the plurality of first electrodes 120. It may be different from the content.

이러한 표면거칠기는 표면거칠기 측정기를 이용하여 측정될 수 있다. 표면거칠기 측정기는 탐침을 이용하여 단면 곡선을 측정하며, 단면 곡선의 산봉우리선, 골바닥선, 평균선 및 기준길이를 이용하여 표면거칠기를 산출할 수 있다. 본 명세서에서, 표면거칠기는 중심선 평균 산출법에 의한 산술평균 거칠기(Ra)를 의미할 수 있다. 산술평균 거칠기(Ra)는 아래 수학식 2를 통하여 얻어질 수 있다. The surface roughness can be measured using a surface roughness meter. The surface roughness measuring instrument measures the cross-section curve using a probe, and can calculate the surface roughness using the peak, valley, average line and reference length of the cross-section curve. In this specification, the surface roughness may mean arithmetic mean roughness (Ra) by the center line average calculation method. The arithmetic mean roughness Ra can be obtained through Equation 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

즉, 표면거칠기 측정기의 탐침을 얻은 단면 곡선을 기준길이 L만큼 뽑아내어 평균선 방향을 x축으로 하고, 높이 방향을 y축으로 하여 함수(f(x))로 표현하였을 때, 수학식 2에 의하여 구해지는 값을 ㎛미터로 나타낼 수 있다.That is, when the cross-section curve obtained by the probe of the surface roughness measuring instrument is extracted by the reference length L, and the average line direction is the x-axis, and the height direction is the y-axis, it is expressed by the function (f(x)). The obtained value can be expressed in μm.

한편, 도 6을 참조하면, 복수의 제1 전극(120) 중 적어도 하나는 제1 수지층(110)을 향하여 배치된 제1 면(121), 즉 제1 수지층(110)과 마주보는 제1 면(121) 및 제1 면(121)의 반대면, 즉 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)를 향하여 배치된 제2 면(122), 즉 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)와 마주보는 제2 면(122)을 포함하며, 제1 면(121)의 폭 길이(W1)와 제2 면(122)의 폭 길이(W2)는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 면(122)의 폭 길이(W2)는 제1 면(121)의 폭 길이(W1)의 0.8 내지 0.95배일 수 있다. 이와 같이, 제1 면(121)의 폭 길이(W1)가 제2 면(122)의 폭 길이(W2)보다 크면, 제1 수지층(110)과의 접촉 면적이 넓어지므로, 제1 수지층(110)과 제1 전극(120) 간의 접합 강도가 높아질 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 6, at least one of the plurality of first electrodes 120 faces the first surface 121 disposed toward the first resin layer 110, that is, the agent facing the first resin layer 110. One side 121 and the opposite side of the first side 121, that is, the pair of P-type thermoelectric legs 130 and the second side 122 disposed toward the N-type thermoelectric legs 140, that is, a pair It includes a second surface 122 facing the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140, the width length (W1) of the first surface 121 and the width length of the second surface (122) (W2) may be different. For example, the width length W2 of the second surface 122 may be 0.8 to 0.95 times the width length W1 of the first surface 121. In this way, when the width length W1 of the first surface 121 is greater than the width length W2 of the second surface 122, the contact area with the first resin layer 110 is wide, so that the first resin layer The bonding strength between 110 and the first electrode 120 may be increased.

특히, 도 6(b)를 참조하면, 제1 면(121)과 제2 면(122) 사이의 측면(123)은 소정의 곡률을 가지는 곡면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 면(122)과 측면(123) 사이는 소정의 곡률을 가지는 라운드 형상일 수도 있다. 이에 따르면, 복수의 제1 전극(120) 사이를 절연성 수지로 채우기 용이하며, 이에 따라 복수의 제1 전극(120)은 제1 수지층(110) 상에서 안정적으로 지지될 수 있으며, 복수의 제1 전극(120)들이 가까운 거리로 배치되더라도 이웃하는 전극에 전기적인 영향을 미치지 않을 수 있다. In particular, referring to FIG. 6( b), the side surface 123 between the first surface 121 and the second surface 122 may include a curved surface having a predetermined curvature. For example, the second surface 122 and the side surface 123 may have a round shape having a predetermined curvature. According to this, it is easy to fill the insulating resin between the plurality of first electrodes 120, and accordingly, the plurality of first electrodes 120 can be stably supported on the first resin layer 110, and the plurality of first Even if the electrodes 120 are disposed at close distances, they may not have an electrical effect on neighboring electrodes.

이때, 제1 전극(120)은 Cu층으로 이루어지거나, Cu, Ni 및 Au가 순차적으로 적층된 구조를 가지거나, Cu, Ni 및 Sn이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.In this case, the first electrode 120 may be formed of a Cu layer, or may have a structure in which Cu, Ni, and Au are sequentially stacked, or may have a structure in which Cu, Ni, and Sn are sequentially stacked.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자에 포함되는 금속기판의 상면도이고, 도 8은 도 7의 금속기판을 포함하는 열전소자의 금속기판 측의 단면도이다. 도 2 내지 6에서 설명한 내용과 동일한 내용은 중복된 설명을 생략한다.7 is a top view of a metal substrate included in a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the metal substrate side of the thermoelectric element including the metal substrate of FIG. 7. Descriptions identical to those described with reference to FIGS. 2 to 6 are omitted.

도 7 내지 8을 참조하면, 제1 금속기판(170)의 양면 중 제1 수지층(110)이 배치되는 면, 즉 제1 금속기판(170)의 제1 수지층(110)과 마주보는 면은 제1 영역(172) 및 제1 영역(172)에 의하여 둘러싸이고, 제1 영역(172)보다 표면거칠기가 크게 형성된 제2 영역(174)을 포함하되, 제3 영역(176)을 더 포함할 수 있다. 7 to 8, a surface on which the first resin layer 110 is disposed among both surfaces of the first metal substrate 170, that is, a surface facing the first resin layer 110 of the first metal substrate 170 Includes a second region 174 surrounded by the first region 172 and the first region 172 and having a larger surface roughness than the first region 172, but further includes a third region 176 can do.

여기서, 제3 영역(176)은 제2 영역(174)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 제3 영역(176)은 제2 영역(174)에 의하여 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2 영역(174)의 표면거칠기는 제3 영역(176)의 표면거칠기보다 크게 형성될 수 있다. Here, the third region 176 may be disposed inside the second region 174. That is, the third region 176 may be arranged to be surrounded by the second region 174. In addition, the surface roughness of the second region 174 may be formed larger than the surface roughness of the third region 176.

이때, 제1 수지층(110)은 제1 영역(172)과 제2 영역(174) 간 경계로부터 소정 거리 이격되도록 배치되되, 제1 수지층(110)은 제2 영역(174)의 일부 및 제3 영역(176)를 커버하도록 배치될 수 있다.At this time, the first resin layer 110 is disposed to be spaced a predetermined distance from the boundary between the first region 172 and the second region 174, the first resin layer 110 is a part of the second region 174 and It may be arranged to cover the third region 176.

제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110) 간의 접합 강도를 높이기 위하여, 제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110) 사이에는 접착층(800)이 더 배치될 수 있다. In order to increase the bonding strength between the first metal substrate 170 and the first resin layer 110, an adhesive layer 800 may be further disposed between the first metal substrate 170 and the first resin layer 110.

접착층(800)은 제1 수지층(110)을 이루는 수지 조성물과 동일한 수지 조성물일 수 있다. 예를 들어, 제1 수지층(110)을 이루는 수지 조성물과 동일한 수지 조성물을 미경화 상태로 제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110) 사이에 도포한 후, 경화된 상태의 제1 수지층(110)을 적층하고, 고온에서 가압하는 방식으로 제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110)을 접합할 수 있다. The adhesive layer 800 may be the same resin composition as the resin composition constituting the first resin layer 110. For example, after applying the same resin composition as the resin composition constituting the first resin layer 110 between the first metal substrate 170 and the first resin layer 110 in an uncured state, the cured state is removed. 1 The resin layer 110 may be stacked and the first metal substrate 170 and the first resin layer 110 may be bonded in a pressurized manner at a high temperature.

이때, 접착층(800)의 일부, 예를 들어 접착층(800)을 이루는 수지 조성물의 수지 일부 및 무기충전재 일부는 제2 영역(174)의 표면거칠기에 따른 홈의 적어도 일부에 배치될 수 있다.At this time, a portion of the adhesive layer 800, for example, a portion of the resin and the inorganic filler of the resin composition constituting the adhesive layer 800 may be disposed in at least a portion of the groove according to the surface roughness of the second region 174.

이상에서 제1 금속기판(170)과 제1 수지층(110) 간의 관계를 중심으로 설명하고 있으나, 동일한 구조가 제2 금속기판(180)과 제2 수지층(160) 간에도 적용될 수 있다. In the above, the relationship between the first metal substrate 170 and the first resin layer 110 is mainly described, but the same structure may be applied between the second metal substrate 180 and the second resin layer 160.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이고, 도 10은 도 9에 따른 열전소자의 사시도이며, 도 11은 도 9에 따른 열전소자의 분해사시도이다. 도 2 내지 8에서 설명한 내용과 동일한 내용은 중복된 설명을 생략한다. 9 is a cross-sectional view of a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention, FIG. 10 is a perspective view of the thermoelectric element according to FIG. 9, and FIG. 11 is an exploded perspective view of the thermoelectric element according to FIG. 2 to 8, the same contents as those described in the description will be omitted.

도 9 내지 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자(100)는 실링부(190)를 포함한다. 9 to 11, the thermoelectric element 100 according to an embodiment of the present invention includes a sealing portion 190.

실링부(190)는 제1 수지층(110)의 측면과 제 2수지층(160)의 측면에 배치될 수 있다, 즉, 실링부(190)는 제1 금속기판(170)과 제2 금속기판(180) 사이에 배치되며, 제1 수지층(110)의 측면, 복수의 제1 전극(120)의 최외곽, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)의 최외곽, 복수의 제2 전극(150)의 최외곽 및 제2 수지층(160)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 수지층(110), 복수의 제1 전극(120), 복수의 P형 열전 레그(130), 복수의 N형 열전 레그(140), 복수의 제2 전극(150) 및 제2 수지층은 외부의 습기, 열, 오염 등으로부터 실링될 수 있다. The sealing portion 190 may be disposed on the side of the first resin layer 110 and the side of the second resin layer 160, that is, the sealing portion 190 is the first metal substrate 170 and the second metal Is disposed between the substrate 180, the side of the first resin layer 110, the outermost of the plurality of first electrodes 120, a plurality of P-type thermoelectric legs 130 and a plurality of N-type thermoelectric legs 140 It may be disposed to surround the outermost, outermost of the plurality of second electrodes 150 and side surfaces of the second resin layer 160. Accordingly, the first resin layer 110, the plurality of first electrodes 120, the plurality of P-type thermoelectric legs 130, the plurality of N-type thermoelectric legs 140, the plurality of second electrodes 150 and the first 2 The resin layer can be sealed from external moisture, heat, pollution, etc.

여기서, 실링부(190)는 제1 수지층(110)의 측면, 복수의 제1 전극(120)의 최외곽, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)의 최외곽, 복수의 제2 전극(150)의 최외곽 및 제2 수지층(160)의 측면으로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 실링 케이스(192), 실링 케이스(192)와 제2 금속기판(180) 사이에 배치되는 실링재(194), 실링케이스(192)와 제1 금속기판(170) 사이에 배치되는 실링재(196)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 실링케이스(192)는 실링재(194, 196)를 매개로 하여 제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 실링케이스(192)가 제1 금속기판(170) 및 제2 금속기판(180)과 직접 접촉할 경우 실링케이스(192)를 통해 열전도가 일어나게 되고, 결과적으로 △T가 낮아지는 문제를 방지할 수 있다. Here, the sealing portion 190 is a side of the first resin layer 110, the outermost of the plurality of first electrodes 120, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 The outermost, the outermost of the plurality of second electrodes 150 and the sealing case 192, which is disposed at a predetermined distance from the side of the second resin layer 160, the sealing case 192 and the second metal substrate 180 It may include a sealing material 194 disposed between, the sealing case 192 and the sealing material 196 disposed between the first metal substrate 170. As such, the sealing case 192 may contact the first metal substrate 170 and the second metal substrate 180 through the sealing materials 194 and 196. Accordingly, when the sealing case 192 is in direct contact with the first metal substrate 170 and the second metal substrate 180, heat conduction occurs through the sealing case 192, and as a result, △ T is lowered. Can be prevented.

여기서, 실링재(194, 196)는 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함하거나, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나가 양면에 도포된 테이프를 포함할 수 있다. 실링재(194, 196)는 실링케이스(192)와 제1 금속기판(170) 사이 및 실링케이스(192)와 제2 금속기판(180) 사이를 기밀하는 역할을 하며, 제1 수지층(110), 복수의 제1 전극(120), 복수의 P형 열전 레그(130), 복수의 N형 열전 레그(140), 복수의 제2 전극(150) 및 제2 수지층(160)의 실링 효과를 높일 수 있고, 마감재, 마감층, 방수재, 방수층 등과 혼용될 수 있다. Here, the sealing material (194, 196) may include at least one of the epoxy resin and the silicone resin, or at least one of the epoxy resin and the silicone resin may include a tape coated on both sides. The sealing materials 194 and 196 serve to hermetically seal between the sealing case 192 and the first metal substrate 170 and between the sealing case 192 and the second metal substrate 180, and the first resin layer 110 , The sealing effect of the plurality of first electrodes 120, the plurality of P-type thermoelectric legs 130, the plurality of N-type thermoelectric legs 140, the plurality of second electrodes 150 and the second resin layer 160. It can be increased, and can be mixed with a finishing material, a finishing layer, a waterproofing material, a waterproofing layer, and the like.

한편, 실링 케이스(192)에는 전극에 연결된 와이어(200, 202)를 인출하기 위한 가이드 홈(G)이 형성될 수 있다. 이를 위하여, 실링 케이스(192)는 플라스틱 등으로 이루어진 사출 성형물일 수 있으며, 실링 커버와 혼용될 수 있다. Meanwhile, a guide groove G for drawing out the wires 200 and 202 connected to the electrode may be formed in the sealing case 192. To this end, the sealing case 192 may be an injection molding made of plastic or the like, and may be mixed with a sealing cover.

실링부(190)의 구조를 구체적으로 도시하고 있으나, 이는 예시에 지나지 않으며, 실링부(190)는 다양한 형태로 변형될 수 있다. Although the structure of the sealing portion 190 is specifically shown, this is only an example, and the sealing portion 190 may be modified in various forms.

도시되지 않았으나, 실링부(190)를 둘러싸도록 단열재가 더 포함될 수도 있다. 또는 실링부(190)는 단열 성분을 포함할 수도 있다. Although not shown, a heat insulating material may be further included to surround the sealing portion 190. Alternatively, the sealing unit 190 may include an insulating component.

여기서, 열전소자(100)가 수조 내 물을 냉각시키기 위한 용도로 사용되는 경우, 제2 금속기판(180)은 열을 방출하는 방열부 또는 발열부이고, 제1 금속기판(170)은 열을 흡수하는 흡열부 또는 냉각부일 수 있다. 이를 위하여, 제2 금속기판(180)의 폭 길이는 제1 금속기판(170)의 폭 길이보다 클 수 있다. 흡열부 또는 냉각부인 제1 금속기판(170)은 접촉하는 대상물과 최소한의 면적으로 접촉할 수 있으므로, 열손실을 최소화할 수 있다. 또한, 방열부 또는 발열부인 제2 금속기판(180)의 면적이 커질수록 높은 방열 성능을 얻을 수 있다. 바람직하게는, 도시된 바와 같이, 제2 금속기판(180)의 양 면 중 수조(300)를 향하는 면의 반대 면에는 히트싱크가 형성될 수 있으며, 팬(500)이 히트싱크와 마주보도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 금속기판(180)의 열은 효율적으로 방출될 수 있다.Here, when the thermoelectric element 100 is used for the purpose of cooling the water in the water tank, the second metal substrate 180 is a heat dissipation unit or heat generating unit that dissipates heat, and the first metal substrate 170 heats It may be an absorbing heat absorbing portion or a cooling portion. To this end, the width length of the second metal substrate 180 may be greater than the width length of the first metal substrate 170. Since the first metal substrate 170, which is the heat absorbing portion or the cooling portion, can contact the object to be contacted with a minimum area, heat loss can be minimized. In addition, as the area of the second metal substrate 180 that is the heat dissipation unit or the heat generation unit increases, high heat dissipation performance can be obtained. Preferably, as shown, a heat sink may be formed on opposite sides of the surfaces of the second metal substrate 180 facing the water tank 300, and the fan 500 is disposed to face the heat sink. Can be. Accordingly, heat of the second metal substrate 180 can be efficiently discharged.

도 9 내지 11에서 설명한 실시예는, 제1 금속기판(170)이 제1 영역(172)과 제2 영역(174)을 포함하는 도 2 내지 6의 실시예뿐만 아니라, 제1 금속기판(170)이 제1 영역(172), 제2 영역(174) 및 제3 영역(176)을 포함하는 도 7 내지 8의 실시예에도 적용될 수 있다.9 to 11, the first metal substrate 170, as well as the embodiments of FIGS. 2 to 6 in which the first metal substrate 170 includes the first region 172 and the second region 174, ) May also be applied to the embodiments of FIGS. 7 to 8 including the first region 172, the second region 174, and the third region 176.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 액체 수용 장치는 체결부재와 수조 내 물 간의 열전달을 수행하기 위한 열전도부재를 더 포함한다. 이하, 체결부재와 열전도부재의 구조를 더욱 상세하게 설명한다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the liquid accommodating device further includes a heat conducting member for performing heat transfer between the fastening member and the water in the water tank. Hereinafter, the structures of the fastening member and the heat conducting member will be described in more detail.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액체 수용 장치의 수조 내 체결부재 및 열전도부재 간 연결 관계를 도시하고, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 열전도부재를 예시하고, 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 체결부재와 열전도부재 간의 연결 부분을 확대한 도면이며, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결부재와 열전도부재 간의 연결 부분을 확대한 도면이다. 도 18 내지 도 19는 도 12의 제1 방향의 단면도를 예시하고, 도 20 내지 21은 도 12의 제2 방향의 단면도를 예시한다.12 shows a connection relationship between a fastening member and a heat conducting member in a water tank of a liquid accommodating device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 13 to 15 illustrate a heat conducting member according to an embodiment of the present invention, FIG. 16 Is an enlarged view of a connection portion between a fastening member and a heat conducting member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is an enlarged view of a connection portion between a fastening member and a heat conducting member according to another embodiment of the present invention. 18 to 19 illustrate cross-sectional views in the first direction of FIG. 12, and FIGS. 20 to 21 illustrate cross-sectional views in the second direction of FIG. 12.

이하, 액체 수용 장치(10) 내 수조(300)에 수용된 액체를 냉각시키는 실시예를 중심으로 설명하나, 액체 수용 장치(10) 내 수조(300)에 수용된 액체를 가열시키는 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of cooling the liquid accommodated in the water tank 300 in the liquid receiving device 10 will be mainly described, but the same applies to the embodiment of heating the liquid accommodated in the water tank 300 in the liquid receiving device 10. Can be.

도 1 내지 도 21을 참조하면, 열전소자(100)는 수조(300)의 외측에 배치되고, 복수의 체결부재(400)는 수조(300)와 열전소자(100)를 체결한다.1 to 21, the thermoelectric element 100 is disposed outside the water tank 300, and the plurality of fastening members 400 fasten the water tank 300 and the thermoelectric element 100.

열전소자(100)의 제1 금속기판(170)은 수조(300)의 외측 상에 배치될 수 있다. 제1 금속기판(170)은 수조(300)의 외측 상에 직접 접촉할 수 있다. 또는, 제1 금속기판(170)과 수조(300)의 외측 사이에는 열전도층이 더 배치될 수도 있다. 또는, 제1 금속기판(170)과 수조(300)의 외측 사이에는 열전도 성능 및 접착 성능을 동시에 가지는 써멀그리스 또는 써멀패드가 더 배치될 수도 있다.The first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100 may be disposed on the outside of the water tank 300. The first metal substrate 170 may directly contact the outside of the water tank 300. Alternatively, a heat conductive layer may be further disposed between the first metal substrate 170 and the outside of the water tank 300. Alternatively, a thermal grease or a thermal pad may be further disposed between the first metal substrate 170 and the outside of the water tank 300, which simultaneously has thermal conductivity and adhesion performance.

본 발명의 실시예에 따르면, 체결부재(400)를 이용하여 열전소자(100)와 수조(300) 간의 열전달 효율을 높이고자 한다.According to an embodiment of the present invention, it is intended to increase the heat transfer efficiency between the thermoelectric element 100 and the water tank 300 using the fastening member 400.

이를 위하여, 각 체결부재(400)의 일단은 제1 금속기판(170)에 연결되고, 각 체결부재(400)의 타단은 수조(300) 내에 배치될 수 있다. 여기서, 체결부재(400)는 열전도도가 높고, 내부식성이 높은 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)과 수조(300) 내에 수용된 액체 간 열 전달은 체결부재(400)를 매개로 이루어질 수 있다.To this end, one end of each fastening member 400 is connected to the first metal substrate 170, and the other end of each fastening member 400 may be disposed in the water tank 300. Here, the fastening member 400 may be made of a material having high thermal conductivity and high corrosion resistance, for example, may be made of stainless steel. Accordingly, heat transfer between the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100 and the liquid accommodated in the water tank 300 may be performed through the fastening member 400.

한편, 도 12 내지 도 21을 참조하면, 적어도 하나의 열전도부재(600)는 수조(300) 내에서 복수의 체결부재(400) 중 적어도 일부, 예를 들어 적어도 두 개의 체결부재에 연결된다. 열전도부재(600)는 체결부재(400)에 직접 접촉하며, 이에 따라, 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)과 수조(300) 내에 수용된 액체 간 열 전달은 체결부재(400)와 열전도부재(600)를 매개로 이루어질 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 12 to 21, at least one heat conducting member 600 is connected to at least a portion of the plurality of fastening members 400 in the water tank 300, for example, at least two fastening members. The heat-conducting member 600 directly contacts the fastening member 400, and accordingly, heat transfer between the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100 and the liquid accommodated in the water tank 300 is fastened to the fastening member 400. It may be made through the heat conducting member 600.

도시된 바와 같이, 복수의 체결부재(400)가 4 개의 체결부재(400-1, 400-2, 400-3, 400-4)를 포함하는 경우, 제1 열전도부재(600-1)는 두 개의 체결부재(400-1, 400-3)를 연결하고, 제2 열전도부재(600-2)는 나머지 두 개의 체결부재(400-2, 400-4)를 연결하며, 제1 열전도부재(600-1) 및 제2 열전도부재(600-2)는 서로 교차하도록 배치될 수 있다.As illustrated, when the plurality of fastening members 400 include four fastening members 400-1, 400-2, 400-3, and 400-4, the first heat conducting member 600-1 is two. The four fastening members 400-1 and 400-3 are connected, and the second heat conducting member 600-2 connects the other two fastening members 400-2 and 400-4, and the first heat conducting member 600 is -1) and the second heat-conducting member 600-2 may be disposed to cross each other.

수조(300)가 세워져 있으며, 수조(300)의 외측 벽면에 열전소자(100)가 배치되는 것을 가정할 때, 하나의 열전도부재가 상부에 배치된 체결부재와 하부에 배치된 체결부재를 연결하며, 두 개의 열전도부재가 서로 교차하도록 배치되면, 수조(300) 내 물의 대류에 의하여 열전달 효과가 커질 수 있다.Assuming that the water tank 300 is erected and the thermoelectric element 100 is disposed on the outer wall surface of the water tank 300, one heat conducting member connects the fastening member disposed at the top and the fastening member disposed at the bottom, , When two heat conducting members are arranged to cross each other, the heat transfer effect may be increased by convection of water in the water tank 300.

예를 들어, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 각 열전도부재(600)는 하나의 체결부재, 예를 들어 제1 체결부재(400-1)와 직접 접촉하는 제1 연결부(610), 다른 체결부재, 예를 들어 제3 체결부재(400-3)와 직접 접촉하는 제2 연결부(620), 그리고 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620) 사이에 배치되는 브릿지부(630)를 포함한다. 제1 연결부(610), 제2 연결부(620) 및 브릿지부(630)는 일체로 형성될 수 있으며, 열전도도가 높고, 내부식성이 높은 재질, 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)과 수조(300) 내 물 간의 열전달은 체결부재(400)뿐만 아니라 열전도부재(600)를 통하여 이루어질 수 있다.For example, as illustrated in FIGS. 12 to 15, each heat conducting member 600 has one fastening member, for example, a first connection part 610 in direct contact with the first fastening member 400-1, Another fastening member, for example, a second connecting portion 620 directly contacting the third fastening member 400-3, and a bridge portion 630 disposed between the first connecting portion 610 and the second connecting portion 620 It includes. The first connecting portion 610, the second connecting portion 620, and the bridge portion 630 may be integrally formed, and may be made of a material having high thermal conductivity and high corrosion resistance, for example, stainless steel. have. Accordingly, heat transfer between the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100 and the water in the water tank 300 may be achieved through the heat conduction member 600 as well as the fastening member 400.

이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 브릿지부(630)는 바(bar) 형상이거나, 도 14에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 관통홀이 형성된 바 형상이거나, 도 15에 도시된 바와 같이 핀(fin) 형상일 수 있다.At this time, as shown in Figure 13, the bridge portion 630 is a bar (bar) shape, as shown in FIG. 14, at least one through-hole is formed in a bar shape, or a pin as shown in FIG. (fin) shape.

도 13과 같이 두 개의 열전도부재(600-1, 600-2)가 서로 교차하도록 배치되고, 브릿지부(630)가 바 형상이면, 수조(300) 내 상부와 하부 간 열전달 및 좌측과 우측 간 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있다. 도 14와 같이 두 개의 열전도부재(600-1, 600-2)가 서로 교차하도록 배치되고, 브릿지부(630)가 관통홀이 형성된 바 형상이면, 수조(300) 내 상부와 하부 간 열전달 및 좌측과 우측 간 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있으면서도, 브릿지부(630)로 인하여 물의 흐름이 방해 받는 문제를 방지할 수 있다. 도 15와 같이 두 개의 열전도부재(600-1, 600-2)가 서로 교차하도록 배치되고, 브릿지부(630)가 핀 형상이면, 수조(300) 내 상부와 하부 간 열전달 및 좌측과 우측 간 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있고, 브릿지부(630)로 인하여 물의 흐름이 방해 받는 문제를 방지할 수 있으면서도, 물과 브릿지부(630) 간의 접촉 면적이 넓어지므로 열전달 효율을 극대화할 수 있다. 13, the two heat conducting members 600-1 and 600-2 are arranged to cross each other, and if the bridge portion 630 is a bar shape, heat transfer between the upper and lower portions in the water tank 300 and heat transfer between the left and right sides This can be done efficiently. 14, if the two heat conducting members 600-1 and 600-2 are arranged to cross each other, and the bridge portion 630 is a bar shape having a through hole, heat transfer between the upper and lower portions in the water tank 300 and the left side While heat transfer between the right side and the right side can be efficiently performed, it is possible to prevent a problem in which water flow is disturbed due to the bridge portion 630. 15, the two heat conducting members 600-1 and 600-2 are arranged to cross each other, and if the bridge portion 630 is in a pin shape, heat transfer between the upper and lower portions in the water tank 300 and heat transfer between the left and right sides This can be made efficiently, and can prevent the problem of the flow of water due to the bridge portion 630, while also increasing the contact area between the water and the bridge portion 630, thereby maximizing heat transfer efficiency.

한편, 도 13(a), 도 14(a) 및 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620) 각각은 홀(612, 622)을 포함할 수 있으며, 도 16(a)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620)의 홀(612, 622)은 체결부재(400)의 외주면의 일부와 직접 접촉할 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIGS. 13(a), 14(a), and 15(a), each of the first connection portion 610 and the second connection portion 620 may include holes 612 and 622. 16A, holes 612 and 622 of the first connection portion 610 and the second connection portion 620 may directly contact a portion of the outer circumferential surface of the fastening member 400.

또는, 도 13(b), 도 14(b) 및 도 15(b)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620) 각각은 관(614, 624)을 포함할 수도 있으며, 도 16(b)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620)의 관(614, 624)은 체결부재(400)의 외주면의 일부와 직접 접촉하도록 외주면의 일부를 둘러쌀 수도 있다. 이에 따르면, 열전달부재(600)와 체결부재(400) 간의 접촉 면적을 넓힐 수 있으므로, 열전달 성능을 더욱 높일 수 있다.Alternatively, as shown in FIGS. 13(b), 14(b), and 15(b), each of the first connection portion 610 and the second connection portion 620 may include tubes 614 and 624. As shown in Figure 16 (b), the pipes 614 and 624 of the first connecting portion 610 and the second connecting portion 620 are part of the outer circumferential surface so as to directly contact a portion of the outer circumferential surface of the fastening member 400 You can also surround According to this, since the contact area between the heat transfer member 600 and the fastening member 400 can be widened, the heat transfer performance can be further improved.

또는, 도 17에 도시된 바와 같이, 각 체결부재(400)는 제1 너트(2100)에 제2 너트(2200)가 결합되는 더블너트(double nut)일 수 있으며, 도 13(a), 도 14(a) 및 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(610)와 제2 연결부(620) 각각은 제1 너트(2100)와 제2 너트(2200) 사이에 직접 접촉하도록 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 체결부재(400)와 열전도부재(600) 간의 연결이 안정적으로 고정될 수 있으며, 열전달부재(600)와 체결부재(400) 간의 접촉 면적을 넓힐 수 있으므로, 열전달부재(600)와 체결부재(400)의 흡열량이 증가하며, 열전달 성능을 더욱 높일 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 17, each fastening member 400 may be a double nut in which the second nut 2200 is coupled to the first nut 2100, and FIGS. 13(a) and 8 14(a) and 15(a), each of the first connection portion 610 and the second connection portion 620 is disposed to directly contact between the first nut 2100 and the second nut 2200. It may be. According to this, the connection between the fastening member 400 and the heat-conducting member 600 can be stably fixed, and since the contact area between the heat-transfer member 600 and the fastening member 400 can be widened, fastening with the heat-transfer member 600 The heat absorbing amount of the member 400 increases, and heat transfer performance can be further increased.

이때, 수조(300) 내에 배치된 열전달부재(600)의 부피는 수조(300)의 부피의 0.1 내지 4%, 바람직하게는 0.5 내지 3%, 더욱 바람직하게는 1 내지 2.5%일 수 있다. 수조(300) 내에 배치된 열전달부재(600)의 부피가 수조(300)의 부피의 0.1% 미만인 경우, 원하는 수준의 열전달 효율을 얻기 어려울 수 있다. 이에 반해, 수조(300) 내에 배치된 열전달부재(600)의 부피가 수조(300)의 부피의 4%를 초과하는 경우, 수조(300) 내 액체의 유동에 방해가 될 수 있다. At this time, the volume of the heat transfer member 600 disposed in the water tank 300 may be 0.1 to 4% of the volume of the water tank 300, preferably 0.5 to 3%, more preferably 1 to 2.5%. When the volume of the heat transfer member 600 disposed in the water tank 300 is less than 0.1% of the volume of the water tank 300, it may be difficult to obtain a desired level of heat transfer efficiency. On the other hand, when the volume of the heat transfer member 600 disposed in the water tank 300 exceeds 4% of the volume of the water tank 300, it may interfere with the flow of liquid in the water tank 300.

이하, 각 체결부재의 구조를 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the structure of each fastening member will be described in more detail.

도 18 내지 19를 참조하면, 각 체결부재(400)는 열전소자(100)의 제1 금속기판(170) 및 수조(300)의 벽면(310)을 관통하는 볼트(410), 그리고 수조(300) 내에 배치되는 너트(420)를 포함할 수 있다. 18 to 19, each fastening member 400 includes a bolt 410 penetrating through the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100 and the wall surface 310 of the water tank 300, and the water tank 300 ) May include a nut 420.

이때, 너트(420)의 일단은 수조(300)의 내벽면(312)과 접촉하며, 볼트(410)와 체결되고, 너트(420)의 타단은 수조(300)의 내벽면(312)과 대향하는 다른 내벽면(322)을 항하며, 다른 내벽면(322)과 이격되도록 배치될 수 있다. At this time, one end of the nut 420 comes into contact with the inner wall surface 312 of the water tank 300, and is fastened with the bolt 410, and the other end of the nut 420 faces the inner wall surface 312 of the water tank 300. The other inner wall surface 322, which can be arranged to be spaced apart from the other inner wall surface 322.

그리고, 너트(420)에는 열전도부재(600)가 직접 접촉하도록 연결될 수 있다. Further, the heat conducting member 600 may be directly connected to the nut 420.

이에 따라, 너트(420)뿐만 아니라 열전도부재(600)를 통해서도 수조(300) 내에 수용된 액체로부터 흡열될 수 있으므로, 열전도부재(600) 및 너트(420)의 흡열량은 볼트(410)를 거쳐 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)으로 전달될 수 있으며, 수조(300) 내에 수용된 액체는 효율적으로 냉각될 수 있다.Accordingly, since not only the nut 420 but also the heat conducting member 600 can absorb heat from the liquid contained in the water tank 300, the heat absorbing amount of the heat conducting member 600 and the nut 420 is passed through the bolt 410. It can be transferred to the first metal substrate 170 of the device 100, the liquid accommodated in the water tank 300 can be cooled efficiently.

한편, 수조(300)의 내벽면(312)의 적어도 일부에는 냉각판(330)이 배치되며, 너트(420)의 일단은 냉각판(330)에 의하여 지지될 수 있다. 이에 따르면, 수조(300) 내 냉각 성능은 더욱 높아질 수 있다. Meanwhile, a cooling plate 330 is disposed on at least a portion of the inner wall surface 312 of the water tank 300, and one end of the nut 420 may be supported by the cooling plate 330. According to this, the cooling performance in the water tank 300 may be further increased.

이때, 도 23에 도시된 바와 같이, 제1 금속기판(170)의 일부 영역의 높이는 다른 일부 영역의 높이보다 낮고, 볼트(410)는 높이가 낮은 일부 영역을 관통할 수 있다. 이에 따르면, 볼트(410) 체결 공정이 용이해질 수 있다. At this time, as illustrated in FIG. 23, the height of some regions of the first metal substrate 170 is lower than the height of some other regions, and the bolt 410 may penetrate some regions having a low height. According to this, the fastening process of the bolt 410 may be facilitated.

도시되지 않았으나, 너트의 일단, 즉 수조(300)의 내벽면(312)과 접촉하는 부분은 제1 돌출부, 제2 돌출부, 그리고 제1 돌출부와 제2 돌출부 사이에 배치되는 홈부를 포함할 수 있다. 제1 돌출부의 내주면에는 나사산이 형성되어 볼트(410)와 체결될 수 있다. 그리고, 홈부에는 오링(O-ring)이 배치되며, 오링은 수조(300)의 내벽면(312)과 직접 접촉할 수 있다. 이와 같이, 오링이 수조(300)의 내벽면(312)과 직접 접촉할 경우, 수조(300) 내 액체가 체결부재(400)를 통하여 외부로 유출되는 문제를 방지할 수 있다. Although not shown, one end of the nut, that is, a portion in contact with the inner wall surface 312 of the water tank 300 may include a first protrusion, a second protrusion, and a groove disposed between the first protrusion and the second protrusion. . A thread may be formed on the inner circumferential surface of the first protrusion to be fastened with the bolt 410. In addition, an O-ring is disposed in the groove, and the O-ring may directly contact the inner wall surface 312 of the water tank 300. As described above, when the O-ring directly contacts the inner wall surface 312 of the water tank 300, it is possible to prevent a problem in which the liquid in the water tank 300 flows out through the fastening member 400.

이때, 수조(300)의 벽면(310)에는 볼트(410)가 관통하기 홀이 형성되며, 수조의 벽면(310)에 형성된 홀의 직경은 제1 돌출부의 외주면의 직경보다 크고, 제2 돌출부의 내주면의 직경보다 작을 수 있다. 이에 따라, 너트(420)의 오링이 수조(300)의 벽면(310)에 형성된 홀이 경계와 직접 접촉하여, 수조(300) 내 액체가 외부로 유출되는 문제를 방지할 수 있다.At this time, a hole through which the bolt 410 penetrates is formed in the wall surface 310 of the water tank 300, and the diameter of the hole formed in the wall surface 310 of the water tank is larger than the diameter of the outer circumferential surface of the first protrusion, and the inner circumferential surface of the second protrusion It may be smaller than the diameter. Accordingly, a hole formed in the wall surface 310 of the water tank 300 by the O-ring of the nut 420 is in direct contact with the boundary, thereby preventing a problem in which the liquid in the water tank 300 leaks to the outside.

한편, 도 20 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 열전도부재(600)의 브릿지부(630)는 수조(300)의 내벽면(312) 및 이에 대향하는 다른 내벽면(322) 간 거리(D)에 대하여, 수조(300)의 내벽면(312)으로부터 1/5D 내지 3/5D 만큼 떨어진 지점에 배치될 수 있다. 이에 따라, 수조(300) 내 효율적인 열교환이 가능하다. Meanwhile, as illustrated in FIGS. 20 to 21, the bridge portion 630 of the heat conducting member 600 has a distance D between the inner wall surface 312 of the water tank 300 and other inner wall surfaces 322 facing the same. With respect to, it may be disposed at a point 1/5D to 3/5D away from the inner wall surface 312 of the water tank 300. Accordingly, efficient heat exchange in the water tank 300 is possible.

이때, 도 20에 도시된 바와 같이, 열전도부재(600)의 브릿지부(630)는 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)에 평행하게, 즉 수조(300)의 내벽면(312)에 평행하게 배치될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 20, the bridge portion 630 of the heat conducting member 600 is parallel to the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100, that is, the inner wall surface 312 of the water tank 300 It can be placed parallel to.

또는, 도 21에 도시된 바와 같이, 열전도부재(600)의 브릿지부(630)는 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)에 대하여 경사지도록, 즉 수조(300)의 내벽면(312)에 대하여 경사지도록 배치될 수도 있다. Alternatively, as shown in FIG. 21, the bridge portion 630 of the heat conducting member 600 is inclined with respect to the first metal substrate 170 of the thermoelectric element 100, that is, the inner wall surface 312 of the water tank 300 ).

도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 두 개의 열전도부재(600-1, 600-2)가 서로 교차하도록 배치되는 경우, 두 개의 브릿지부(630)의 경사 각도도 교차되도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이 4개의 체결부재(400-1, 400-2, 400-3, 400-4)가 배치되고, 제1 열전도부재(600-1)가 제1 체결부재(400-1) 및 제3 체결부재(400-3)에 연결되고, 제2 열전도부재(600-2)가 제2 체결부재(400-2) 및 제4 체결부재(400-4)에 연결되는 경우, 제1 열전도부재(600-1)는 제1 체결부재(400-1)로부터 제3 체결부재(400-3)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 멀어지도록 경사지고, 제2 열전도부재(600-2)는 제2 체결부재(400-2)로부터 제4 체결부재(400-4)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 가까워지도록 경사질 수 있다. 또는, 그 반대로, 제1 열전도부재(600-1)는 제1 체결부재(400-1)로부터 제3 체결부재(400-3)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 가까워지도록 경사지고, 제2 열전도부재(600-2)는 제2 체결부재(400-2)로부터 제4 체결부재(400-4)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 멀어지도록 경사질 수 있다. 또는, 제1 열전도부재(600-1)는 제1 체결부재(400-1)로부터 제3 체결부재(400-3)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 멀어지도록 경사지고, 제2 열전도부재(600-2)는 제2 체결부재(400-2)로부터 제4 체결부재(400-4)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 멀어지도록 경사질 수도 있다. 또는, 제1 열전도부재(600-1)는 제1 체결부재(400-1)로부터 제3 체결부재(400-3)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 가까워지도록 경사지고, 제2 열전도부재(600-2)는 제2 체결부재(400-2)로부터 제4 체결부재(400-4)로 갈수록 수조(300)의 내벽면(312)과의 거리가 가까워지도록 경사질 수도 있다. 12 to 15, when two heat conducting members 600-1 and 600-2 are arranged to cross each other, the inclination angles of the two bridge parts 630 may also be arranged to cross. For example, as shown in FIG. 12, four fastening members 400-1, 400-2, 400-3, and 400-4 are disposed, and the first heat conducting member 600-1 is the first fastening member (400-1) and the third fastening member (400-3), and the second heat conducting member (600-2) is connected to the second fastening member (400-2) and the fourth fastening member (400-4) If possible, the first heat-conducting member (600-1) from the first fastening member (400-1) to the third fastening member (400-3) so that the distance from the inner wall surface (312) of the water tank (300) increases Inclined, the second heat-conducting member (600-2) from the second fastening member (400-2) to the fourth fastening member (400-4) so that the distance from the inner wall surface (312) of the water tank (300) closer Can be inclined. Or, on the contrary, the distance between the first heat conducting member 600-1 and the inner wall surface 312 of the water tank 300 increases from the first fastening member 400-1 to the third fastening member 400-3. Inclined to be closer, the second heat conducting member 600-2 has a distance from the inner wall surface 312 of the water tank 300 as it goes from the second fastening member 400-2 to the fourth fastening member 400-4. It can be tilted away. Alternatively, the first heat-conducting member 600-1 is inclined so that the distance from the inner wall surface 312 of the water tank 300 increases from the first fastening member 400-1 to the third fastening member 400-3. The second heat conducting member 600-2 is inclined so that the distance from the inner wall surface 312 of the water tank 300 increases from the second fastening member 400-2 to the fourth fastening member 400-4. You may lose. Alternatively, the first heat-conducting member 600-1 is inclined so that the distance from the inner wall surface 312 of the water tank 300 becomes closer as it goes from the first fastening member 400-1 to the third fastening member 400-3. The second heat conducting member 600-2 is inclined so that the distance from the inner wall surface 312 of the water tank 300 becomes closer as it goes from the second fastening member 400-2 to the fourth fastening member 400-4. You may lose.

도 21과 같이 열전도부재(600)의 브릿지부(630)가 경사지도록 배치되는 경우, 수조(300) 내 여러 지점에서의 효율적인 열교환이 가능하다. When the bridge portion 630 of the heat conducting member 600 is arranged to be inclined as shown in FIG. 21, efficient heat exchange at various points in the water tank 300 is possible.

이를 위하여, 열전도부재(600)의 제1 연결부(610)가 직접 접촉하는 체결부재의 외주면의 높이와 열전도부재(600)의 제2 연결부(620)가 직접 접촉하는 체결부재의 외주면의 높이는 상이할 수 있다. To this end, the height of the outer circumferential surface of the fastening member in which the first connecting portion 610 of the heat conducting member 600 directly contacts and the height of the outer circumferential surface of the fastening member in direct contact with the second connecting portion 620 of the heat conducting member 600 may be different. Can be.

또는, 체결부재가 제1 너트에 제2 너트가 결합되는 더블너트인 경우, 열전도부재(600)의 제1 연결부(610)가 연결되는 체결부재의 제1 너트의 높이 및 제2 너트의 높이 간 비는 열전도부재(600)의 제2 연결부(620)가 연결되는 체결부재의 제1 너트의 높이 및 제2 너트의 높이 간 비와 상이할 수 있다. Alternatively, when the fastening member is a double nut in which the second nut is coupled to the first nut, between the height of the first nut and the height of the second nut of the fastening member to which the first connecting portion 610 of the heat conducting member 600 is connected. The ratio may be different from the ratio between the height of the first nut and the height of the second nut of the fastening member to which the second connection portion 620 of the heat conducting member 600 is connected.

이하, 비교예 및 실시예에 따른 열전달 성능을 비교한 결과이다. Hereinafter, the results of comparing the heat transfer performance according to the comparative examples and examples.

비교예는 도 22(a)에서 도시한 바와 같이 수조와 열전소자가 4개의 체결부재로 체결된 구조이고, 실시예는 도 22(b)에 도시한 바와 같이 수조와 열전소자가 4개의 체결부재로 체결되며, 4개의 체결부재에 바 형태의 2개의 열전도부재가 교차하여 연결된 구조이다. Comparative example is a structure in which the water tank and the thermoelectric element are fastened with four fastening members as shown in FIG. 22(a), and in the embodiment, the water tank and the thermoelectric element are four fastening members as shown in FIG. 22(b). It is fastened to, and is a structure in which two heat-conducting members in the form of bars are connected to four fastening members.

도 23을 참조하면, 비교예 및 실시예 각각에서 각 체결부재 인접 영역(비교예 1, 실시예 1)과 4개의 체결부재 사이의 센터 영역(비교예 2, 실시예 2)에 대한 시간 별 온도 변화를 알 수 있다. 이로부터, 비교예에 따른 구조에 비하여 실시예에 따른 구조에서 냉각 성능이 더 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 23, in each of Comparative Examples and Examples, the temperature by time for the center region (Comparative Example 2, Example 2) between each fastening member adjacent region (Comparative Example 1, Example 1) and the four fastening members Change is noticeable. From this, it can be seen that the cooling performance is better in the structure according to the embodiment than the structure according to the comparative example.

표 1 및 도 24는 열전도부재의 부피에 따른 흡열 성능을 시뮬레이션한 결과이다. 수조의 부피는 106mm3인 조건에서 열전도부재의 부피를 변화시켜가며 흡열 성능을 시뮬레이션하였다. Table 1 and Figure 24 is a result of simulating the heat absorption performance according to the volume of the heat-conducting member. The volume of the water tank was simulated by changing the volume of the heat-conducting member under conditions of 10 6 mm 3 .

Qc 발생량Qc generation 열전도부재의 부피(mm3)Volume of heat conducting member (mm 3 ) 50005000 80008000 1800018000 2400024000 5℃5℃ 31.9331.93 32.732.7 34.634.6 33.3833.38 7℃7℃ 32.6932.69 33.0433.04 35.6935.69 34.9634.96 10℃10℃ 33.0833.08 33.3533.35 36.0136.01 35.1635.16 평균Average 32.5732.57 33.0333.03 35.4335.43 34.5034.50

표 1 및 도 24에 따르면, 열전도부재의 부피에 따라 흡열 성능이 달라짐을 알 수 있다. 특히, 열전도부재의 부피가 수조 부피의 0.5 내지 3%, 바람직하게는 1 내지 2.5%인 경우 높은 흡열 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.According to Table 1 and FIG. 24, it can be seen that the heat absorbing performance varies depending on the volume of the heat conducting member. In particular, it can be seen that a high heat absorbing performance can be obtained when the volume of the heat-conducting member is 0.5 to 3% of the volume of the water tank, preferably 1 to 2.5%.

이하에서는 도 25를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 정수기에 적용된 예를 설명한다.Hereinafter, an example in which a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention is applied to a water purifier will be described with reference to FIG. 25.

도 25는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 적용된 정수기의 블록도이다.25 is a block diagram of a water purifier to which a thermoelectric element is applied according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 적용된 정수기(1)는 원수 공급관(12a), 수조 유입관(12b), 수조(300), 필터 어셈블리(13), 냉각 팬(500), 축열조(15), 냉수 공급관(15a), 및 열전소자(100)를 포함한다.The water purifier 1 to which the thermoelectric element according to the embodiment of the present invention is applied is a raw water supply pipe 12a, a water tank inlet pipe 12b, a water tank 300, a filter assembly 13, a cooling fan 500, and a heat storage tank 15 , A cold water supply pipe 15a, and a thermoelectric element 100.

원수 공급관(12a)은 수원으로부터 정수 대상인 물을 필터 어셈블리(13)로 유입시키는 공급관이고, 수조 유입관(12b)은 필터 어셈블리(13)에서 정수된 물을 수조(300)로 유입시키는 유입관이고, 냉수 공급관(15a)은 수조(300)에서 열전소자(100)에 의해 소정 온도로 냉각된 냉수가 최종적으로 사용자에게 공급되는 공급관이다.The raw water supply pipe 12a is a supply pipe for introducing the water to be purified from the water source into the filter assembly 13, and the water tank inlet pipe 12b is an inlet pipe for introducing purified water from the filter assembly 13 into the water tank 300. , The cold water supply pipe 15a is a supply pipe through which cold water cooled to a predetermined temperature by the thermoelectric element 100 in the water tank 300 is finally supplied to the user.

수조(300)는 필터 어셈블리(13)를 경유하며 정수되고 수조 유입관(12b)을 통해 유입된 물을 저장 및 외부로 공급하도록 정수된 물을 잠시 수용한다.The water tank 300 is purified through the filter assembly 13 and temporarily receives purified water so as to store and supply the water introduced through the water tank inlet pipe 12b to the outside.

필터 어셈블리(13)는 침전 필터(13a)와, 프리 카본 필터(13b)와, 멤브레인 필터(13c)와, 포스트 카본 필터(13d)로 구성된다.The filter assembly 13 is composed of a settling filter 13a, a free carbon filter 13b, a membrane filter 13c, and a post carbon filter 13d.

즉, 원수 공급관(12a)으로 유입되는 물은 필터 어셈블리(13)를 경유하며 정수될 수 있다.That is, the water flowing into the raw water supply pipe 12a may be purified through the filter assembly 13.

축열조가 수조(300)와, 열전소자(100) 사이에 배치되어, 열전소자(100)에서 형성된 냉기가 저장될 수 있다. 축열조에 저장된 냉기는 수조(300)로 인가되어, 수조(300)에 수용된 물을 냉각시킬 수 있다.A heat storage tank is disposed between the water tank 300 and the thermoelectric element 100, and cold air formed in the thermoelectric element 100 may be stored. Cold air stored in the heat storage tank is applied to the water tank 300 to cool the water contained in the water tank 300.

냉기 전달이 원활하게 이루어질 수 있도록, 축열조는 수조(300)와 면접촉될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 축열조는 열전소자(100)의 제1 금속기판(170)과 수조(300) 사이에 배치될 수 있다. 또는, 수조(300)의 내벽면(312)에 배치된 냉각판(330)이 축열조의 역할을 할 수도 있다. The heat storage tank may be in surface contact with the water tank 300 so that cold air transfer can be smoothly performed. According to an embodiment of the present invention, the heat storage tank may be disposed between the first metal substrate 170 and the water tank 300 of the thermoelectric element 100. Alternatively, the cooling plate 330 disposed on the inner wall surface 312 of the water tank 300 may serve as a heat storage tank.

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 (9)

액체를 수용하는 수조,
상기 수조의 외측에 배치되는 열전소자, 그리고
상기 수조와 상기 열전소자를 체결하는 복수의 체결부재를 포함하고,
상기 열전소자는,
상기 수조의 외측 상에 배치되는 제1 금속기판, 상기 제1 금속기판 상에 배치되는 제1 수지층, 상기 제1 수지층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그, 상기 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그 상에 배치된 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치되는 제2 수지층, 그리고 상기 제2 수지층 상에 배치된 제2 금속기판을 포함하고,
각 체결부재의 일단은 상기 제1 금속기판에 연결되고,
각 체결부재의 타단은 상기 수조 내에 배치되고,
상기 수조 내에서 상기 복수의 체결부재 중 적어도 두 개의 체결부재를 연결하는 적어도 하나의 열전도부재를 더 포함하는 액체 수용 장치.Water tank,
A thermoelectric element disposed outside the water tank, and
It includes a plurality of fastening members for fastening the water tank and the thermoelectric element,
The thermoelectric element,
A first metal substrate disposed on the outside of the water tank, a first resin layer disposed on the first metal substrate, a first electrode disposed on the first resin layer, and a P-type disposed on the first electrode A thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg, a second electrode disposed on the P-type thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg, a second resin layer disposed on the second electrode, and a second resin layer disposed on the second resin layer 2 Includes a metal substrate,
One end of each fastening member is connected to the first metal substrate,
The other end of each fastening member is disposed in the water tank,
A liquid accommodating device further comprising at least one heat conducting member connecting at least two fastening members of the plurality of fastening members in the water tank. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열전도부재는 제1 체결부재와 직접 접촉하는 제1 연결부, 제2 체결부재와 직접 접촉하는 제2 연결부, 그리고 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 배치되는 브릿지부를 포함하는 액체 수용 장치.According to claim 1,
The at least one heat-conducting member is a liquid including a first connection part directly contacting the first fastening member, a second connection part directly contacting the second fastening member, and a bridge part disposed between the first connection part and the second connection part Accommodation device. 제2항에 있어서,
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 체결부재와 상기 제2 체결부재 각각의 외주면의 일부와 직접 접촉하는 홀을 포함하는 액체 수용 장치. According to claim 2,
Each of the first connecting portion and the second connecting portion includes a hole in direct contact with a portion of the outer circumferential surface of each of the first fastening member and the second fastening member. 제2항에 있어서,
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 체결부재와 상기 제2 체결부재 각각의 외주면의 일부와 직접 접촉하도록 상기 외주면의 일부를 둘러싸는 관을 포함하는 액체 수용 장치.According to claim 2,
Each of the first connecting portion and the second connecting portion includes a pipe surrounding a portion of the outer circumferential surface so as to directly contact a portion of the outer circumferential surface of each of the first fastening member and the second fastening member. 제2항에 있어서,
각 체결부재는 제1 너트에 제2 너트가 결합되는 더블너트이고,
상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 각각은 상기 제1 너트와 상기 제2 너트 사이에 직접 접촉하도록 배치된 액체 수용 장치. According to claim 2,
Each fastening member is a double nut to which the second nut is coupled to the first nut,
Each of the first connection portion and the second connection portion is a liquid accommodating device arranged to be in direct contact between the first nut and the second nut. 제2항에 있어서,
상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부 및 상기 브릿지부는 일체로 형성된 액체 수용 장치. According to claim 2,
The first connecting portion, the second connecting portion and the bridge portion is a liquid receiving device integrally formed. 제2항에 있어서,
상기 브릿지부는 상기 제1 금속기판과 평행하게 배치되는 액체 수용 장치. According to claim 2,
The bridge portion is a liquid receiving device disposed in parallel with the first metal substrate. 제2항에 있어서,
상기 브릿지부는 상기 제1 금속기판에 대하여 경사지도록 배치되는 액체 수용 장치.According to claim 2,
The bridge portion is a liquid receiving device is disposed to be inclined with respect to the first metal substrate. 제1항에 있어서,
상기 복수의 체결부재는 4개의 체결부재를 포함하고,
제1 열전도부재는 두 개의 체결부재를 연결하고,
제2 열전도부재는 나머지 두 개의 체결부재를 연결하고,
상기 제1 열전도부재 및 상기 제2 열전도부재는 서로 교차하도록 배치되는 액체 수용 장치.According to claim 1,
The plurality of fastening members includes four fastening members,
The first heat conducting member connects two fastening members,
The second heat conducting member connects the other two fastening members,
The first heat-conducting member and the second heat-conducting member are disposed to cross each other.
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