KR20210027858A - Thermoelectric module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극의 절연 성능이 보다 우수하게 확보될 수 있는 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to thermoelectric technology, and more particularly, to a thermoelectric module in which insulation performance of an electrode can be better secured, and a thermoelectric device including the same.
고체 상태인 재료의 양단에 온도차가 있으면 열 의존성을 갖는 캐리어(전자 혹은 홀)의 농도 차이가 발생하고 이것은 열기전력이라는 전기적인 현상, 즉 열전 현상으로 나타난다. 이와 같이 열전 현상은 온도의 차이와 전압 사이의 가역적이고도 직접적인 에너지 변환을 의미한다. 이러한 열전 현상은 전기적 에너지를 생산하는 열전 발전과, 반대로 전기 공급에 의해 양단의 온도차를 유발하는 열전 냉각/가열로 구분할 수 있다.When there is a temperature difference between both ends of a material in a solid state, a difference in the concentration of carriers (electrons or holes) having a heat dependence occurs, which appears as an electrical phenomenon called thermoelectric power, that is, a thermoelectric phenomenon. As such, the thermoelectric phenomenon refers to a reversible and direct energy conversion between a temperature difference and a voltage. These thermoelectric phenomena can be classified into thermoelectric power generation that produces electrical energy and thermoelectric cooling/heating that causes a temperature difference at both ends by supplying electricity.
열전 현상을 보이는 열전 재료, 즉 열전 반도체는 발전과 냉각 과정에서 친환경적이고 지속 가능한 장점이 있어서 많은 연구가 이루어지고 있다. 더욱이, 산업 폐열, 자동차 폐열 등에서 직접 전력을 생산해낼 수 있어 연비 향상이나 CO2 감축 등에 유용한 기술로서, 열전 재료에 대한 관심은 더욱 높아지고 있다.Thermoelectric materials exhibiting thermoelectric phenomena, that is, thermoelectric semiconductors, are environmentally friendly and sustainable in the process of power generation and cooling, so many studies are being conducted. Moreover, since it is possible to directly generate electric power from industrial waste heat, automobile waste heat, etc. , as a useful technology for improving fuel efficiency or reducing CO 2 , interest in thermoelectric materials is increasing.
도 1은, 종래 기술에 따른 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a configuration of a thermoelectric module according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 열전 모듈은, p형 레그와 n형 레그로 구성된 열전 레그(10), p형 레그와 n형 레그 사이를 연결하는 전극(20), 및 판상으로 구성되며 하부와 상부에 배치되어 전극과 같은 내부의 구성요소를 외부와 전기적으로 차단시키는 기판(30)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, a conventional thermoelectric module is composed of a
그리고, 열전 모듈은, 이러한 기판(30)의 외부에 열원(도면에서 'Hot'으로 표시) 혹은 냉원(도면에서 'Cold'로 표시)이 배치될 수 있으며, 이러한 열원 혹은 냉원에 의해 형성된 상부와 하부의 온도차를 통해 전기를 생성할 수 있다.In addition, in the thermoelectric module, a heat source (indicated as'Hot' in the drawing) or a cooling source (indicated as'Cold' in the drawing) may be disposed outside the
하지만, 열전 모듈은 고온부와 저온부 사이에 위치하는 특성 상, 열팽창 정도의 차이가 발생하면서, 열전 모듈의 휨 현상이 발생할 수 있다. 특히, 열전 모듈의 외측에 위치하는 기판은, 하나의 넓은 판상 재질로 구성되는 경우가 많아, 열전 모듈의 휨 현상 발생 시 파손될 위험성이 높다. 따라서, 최근에는 이러한 기판의 휨 현상을 해소하고자 단위 기판을 갖는 형태의 열전 모듈이 제안되고 있다.However, the thermoelectric module is located between the high-temperature portion and the low-temperature portion, so that a difference in the degree of thermal expansion occurs, and a bending phenomenon of the thermoelectric module may occur. In particular, the substrate positioned outside the thermoelectric module is often made of one wide plate-like material, and there is a high risk of being damaged when the thermoelectric module is bent. Accordingly, recently, a thermoelectric module having a unit substrate has been proposed in order to solve such a warpage of the substrate.
도 2는 종래 기술에 따른 단위 기판을 갖는 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 열전 모듈 구성에서 하나의 열전 쌍을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a thermoelectric module having a unit substrate according to the prior art, and FIG. 3 is a front cross-sectional view schematically illustrating one thermocouple in the configuration of the thermoelectric module of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 열전 모듈에 구비된 다수의 전극(20)에 대하여, 외면을 전기적으로 절연시키기 위하여, 각 전극(20)의 외면, 특히 각 전극(20)의 상면과 하면에 세라믹과 같은 절연성 재질의 단위 기판(30')을 별도로 구비시키는 형태가 제안되고 있다. 이러한 형태의 열전 모듈은, 하나의 절연성 기판에 다수의 전극이 부착된 구조가 아니기 때문에, 열전 모듈의 휨 현상 등 발생 시에 보다 적응적으로 대처할 수 있는 장점을 갖는다.2 and 3, in order to electrically insulate the outer surface of the plurality of
이와 같은 형태의 열전 모듈에서, 전극(20) 외표면에 단위 기판(30')을 구비시키기 위해서는, 전극(20)에 대하여 열전 레그(10)와 접촉하는 표면을 제외한 나머지 표면에 대하여 절연 코팅 등의 공정이 수행되어야 한다. In this type of thermoelectric module, in order to provide the
그런데, 상기와 같은 단위 기판(30')을 갖는 형태의 열전 모듈은, 각 전극(20)의 단부에 대한 절연이 취약한 문제점을 가질 수 있다. 특히, 도 3에서 A1으로 표시된 부분과 같은 전극(20)의 모서리 부근 내지 전극(20)의 측면 부분에서는, 절연 코팅이 잘 이루어지지 않거나, 절연 코팅이 이루어지더라도 매우 취약하게 이루어질 가능성이 많다. 더욱이, 고온용 열전소자의 경우, 높은 온도에서 이용되기 때문에, 단위 기판(30')으로서 폴리머 재질이 이용되기 어렵고 주로 세라믹 재질이 이용되는 경우가 많다. 이때, 세라믹 재질의 단위 기판(30')은 코팅을 통해 형성될 수 있는데, 전극(20)의 모서리 부분이나 옆면의 코팅이 제대로 이루어지지 않거나, 코팅이 이루어진다 하더라도 추후 단위 기판(30')이 전극(20)으로부터 박리될 가능성이 많다.However, the thermoelectric module having the
따라서, 열전 모듈이 제조된 이후 사용 과정에서, 이러한 부분의 코팅 불량으로 전기적 단락이나 합선이 발생할 위험성이 매우 높다. 뿐만 아니라, 이러한 전극(20)의 모서리 부분 내지 측면 부분의 절연 코팅이 충분하게 이루어지도록 하기 위해서는, 전극(20)에 대하여 다양한 각도에서 여러 차례 절연성 코팅액을 분사하는 등, 코팅 공정이 복잡해짐으로써 공정성이 저하될 수 있다.Therefore, in the process of use after the thermoelectric module is manufactured, there is a very high risk of occurrence of an electrical short or short circuit due to a defective coating on such a part. In addition, in order to sufficiently perform the insulating coating on the edge or side portions of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 다수의 단위 기판을 구비하면서도 각 단위 기판에 의한 전극의 전기적 절연이 안정적으로 확보될 수 있는 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 발전 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and a thermoelectric module including a plurality of unit substrates and in which electrical insulation of electrodes by each unit substrate can be stably secured, and a thermoelectric power generation device including the same, etc. It aims to provide.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전 모듈은, 다수의 n형 레그와 다수의 p형 레그를 구비하고, 상기 n형 레그와 상기 p형 레그는 수평 방향으로 서로 이격된 상태로 교호적으로 배치된 열전 레그; 전기 전도성 재질로 구성되며, 일단이 상기 n형 레그의 상단 또는 하단에 접합되고, 타단이 상기 p형 레그의 상단 또는 하단에 접합되며, 접합면, 외부면 및 측면을 구비하되 상기 측면의 적어도 일부는 상기 접합면에 수직인 방향에서 소정 각도 기울어진 형태로 경사지게 구성된 다수의 전극; 및 전기 절연성 재질로 구성되며, 상기 다수의 전극에 대하여, 각 전극의 외부면 및 측면을 감싸는 형태로 상기 전극의 외부에 코팅된 절연 코팅층을 포함한다.The thermoelectric module according to the present invention for achieving the above object includes a plurality of n-type legs and a plurality of p-type legs, and the n-type leg and the p-type leg are interchanged in a state spaced apart from each other in a horizontal direction. Thermoelectric legs arranged in a family line; Consisting of an electrically conductive material, one end is bonded to the top or bottom of the n-type leg, the other end is bonded to the top or bottom of the p-type leg, and has a bonding surface, an outer surface, and a side surface, but at least a part of the side surface A plurality of electrodes configured to be inclined at a predetermined angle in a direction perpendicular to the bonding surface; And an insulating coating layer made of an electrically insulating material and coated on the outside of the electrode in a form surrounding the outer surface and side surfaces of each electrode with respect to the plurality of electrodes.
여기서, 상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면이 이루는 각도가 둔각을 형성하도록 구성될 수 있다.Here, the electrode may be configured such that an angle between the side surface and the outer surface forms an obtuse angle.
또한, 상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면이 접하는 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다.In addition, the electrode may be configured in a shape in which an edge contacting the side surface and the outer surface is chamfered.
또한, 상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면 사이의 모서리에 상기 전극의 내측 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다.In addition, in the electrode, a groove having a concave shape in the inner direction of the electrode may be formed at a corner between the side surface and the outer surface.
또한, 상기 전극은, 상기 측면에 상기 전극의 내측 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다.In addition, in the electrode, a groove having a concave shape in the inner direction of the electrode may be formed on the side surface.
또한, 상기 전극은, 상기 측면에 상기 전극의 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 돌기가 형성될 수 있다.In addition, the electrode may have a protrusion having a convexly protruding shape in the outer direction of the electrode on the side surface.
또한, 상기 전극은, 상기 측면에 요철이 형성될 수 있다.In addition, the electrode may have irregularities formed on the side surfaces.
또한, 상기 열전 레그는, 상기 전극의 수평 방향 외측에 상부 또는 하부 방향으로 돌출되게 형성된 차단부를 구비하고, 상기 절연 코팅층은, 상기 전극의 측면과 상기 차단부 사이 공간에 채워진 형태로 구성될 수 있다.In addition, the thermoelectric leg may include a blocking portion formed to protrude in an upper or lower direction outside the horizontal direction of the electrode, and the insulating coating layer may be formed in a form filled in a space between the side surface of the electrode and the blocking portion. .
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전 발전 장치는, 본 발명에 따른 열전 모듈을 포함할 수 있다.In addition, the thermoelectric power generation device according to the present invention for achieving the above object may include the thermoelectric module according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상부 기판 또는 하부 기판이 하나의 기판으로 이루어지지 않고 다수의 단위 기판을 구비하는 형태로 이루어져 온도차에 의한 휨 현상이 효과적으로 방지되는 한편, 각 전극의 전기적 절연성이 안정적으로 확보될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the upper substrate or the lower substrate is not composed of a single substrate, but is formed in a form including a plurality of unit substrates, so that bending due to temperature difference is effectively prevented, while the electrical insulation of each electrode is stable. Can be secured.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 각 전극에 대하여 모서리 부분 또는 측면에 대한 절연 코팅층이 충분한 두께로 형성되고, 열전 모듈의 사용 중 이러한 절연 코팅층이 안정적으로 유지될 수 있다.In particular, according to an exemplary embodiment of the present invention, the insulating coating layer for the edge portion or the side surface of each electrode is formed to have a sufficient thickness, and such an insulating coating layer can be stably maintained during use of the thermoelectric module.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 전극에 대하여 다양한 각도에서 여러 차례 코팅액을 분사하지 않더라도, 전극의 모서리 부분 및 측면에 대하여 코팅이 안정적으로 이루어질 수 있다. In addition, according to an aspect of the present invention, even if the coating liquid is not sprayed several times at various angles with respect to the electrode, the coating can be stably formed on the edge and side surfaces of the electrode.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 코팅을 통한 열전 모듈의 단위 기판 형성 시 공정성이 효과적으로 향상될 수 있다.Accordingly, according to this aspect of the present invention, processability can be effectively improved when forming a unit substrate of a thermoelectric module through coating.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래 기술에 따른 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 종래 기술에 따른 단위 기판을 갖는 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 열전 모듈 구성에서 하나의 열전 쌍을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 4의 A2 부분에 대한 정단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 9의 A6 부분에 대한 확대도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is described in such drawings. It is limited to and should not be interpreted.
1 is a perspective view schematically showing a configuration of a thermoelectric module according to the prior art.
2 is a perspective view schematically showing the configuration of a thermoelectric module having a unit substrate according to the prior art.
3 is a front cross-sectional view schematically illustrating one thermocouple in the configuration of the thermoelectric module of FIG. 2.
4 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
5 is a front cross-sectional view of a portion A2 in FIG. 4.
6 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view schematically showing a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view schematically showing a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
10 is an enlarged view of portion A6 in FIG. 9.
11 is a top view schematically showing a configuration of an electrode according to an embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 A2 부분에 대한 정단면도이다.4 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a front cross-sectional view of portion A2 of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 열전 모듈은, 열전 레그(100), 전극(200) 및 절연 코팅층(300)을 포함한다.4 and 5, the thermoelectric module according to the present invention includes a
상기 열전 레그(100)는, 열전 재료, 즉 열전 반도체로 구성될 수 있다. 열전 반도체에는, 칼코게나이드(chalcogenide)계, 스쿠테루다이트(skutterudite)계, 실리사이드(silicide)계, 클래스레이트(clathrate)계, 하프 휘슬러(Half heusler)계 등 다양한 종류의 열전 재료가 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 열전 모듈의 경우, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 종류의 열전 반도체가 열전 레그(100)의 재료로 이용될 수 있다.The
이러한 열전 레그(100)는, n형 레그(110)와 p형 레그(120)를 구비할 수 있다. 상기 n형 레그(110)는 전자가 이동하여 열에너지를 이동시키고, 상기 p형 레그(120)는 홀이 이동하여 열에너지를 이동시킬 수 있다.The
여기서, n형 레그(110)는 n형 열전 재료를 포함하는 형태로 구성되고, p형 레그(120)는 p형 열전 재료를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 즉, n형 레그(110)는, 상기와 같은 열전 재료에 n형 도펀트를 사용하여 구성될 수 있다. 또한, p형 레그(120)는, 상기와 같은 열전 재료에 p형 도펀트를 사용하여 구성될 수 있다. Here, the n-
예를 들어, CoSb3를 기본 구성으로 하는 스쿠테루다이트계 열전 재료에 대하여, n형 도펀트로는 Ni, Pd, Pt, Te, Se 등이 사용될 수 있다. 또한, p형 도펀트로는 Fe, Mn, Cr, Sn 등이 사용될 수 있다. 여기서, n형 도펀트는 CoSb3의 Sb 자리에 치환되어 과잉 전자를 만들고, p형 도펀트는 CoSb3의 Sb 자리에 치환되어 홀을 만들 수 있다.For example, for a scuterdite -based thermoelectric material having CoSb 3 as a basic configuration, Ni, Pd, Pt, Te, Se, or the like may be used as the n-type dopant. In addition, Fe, Mn, Cr, Sn, etc. may be used as the p-type dopant. Here, the n-type dopant may be substituted at the Sb site of CoSb 3 to create an excess electron, and the p-type dopant may be substituted at the Sb site of CoSb 3 to create a hole.
본 발명에 따른 열전 레그(100)는, p형 레그(120)와 n형 레그(110) 한 쌍이 기본 단위가 될 수 있다.In the
상기 열전 레그(100)는, 열전 재료가 벌크 형태로 소결된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전 레그(100)는, 도면에 도시된 바와 같이, 막대 형태, 이를테면 직육면체 형태로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 열전 레그(100)의 특정 형태로 한정되는 것은 아니다.The
또한, 상기 p형 레그(120) 및 상기 n형 레그(110)는, 각 원료의 혼합 단계, 열처리를 통한 합성 단계 및 소결 단계를 거치는 방식으로 제조될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 열전 레그(100)의 특정 제조 방식에 의해 한정되는 것은 아니다.In addition, the p-
본 발명에 따른 열전 모듈에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 열전 레그(100), 즉 다수의 p형 레그(120) 및 다수의 n형 레그(110)가 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 다수의 p형 레그(120)와 다수의 n형 레그(110)는, 서로 다른 종류의 열전 소자가 교호적으로 배치되어 상호 연결되도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 p형 레그(120)와 n형 레그(110)는, 하나의 평면(도면의 x-y 평면) 상에서 수평 방향으로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.The thermoelectric module according to the present invention may include a plurality of
그리고, 이러한 p형 레그(120) 및 n형 레그(110)는, 전극(200)을 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 각 열전 레그(100)의 상단과 하단에는 각각 전극(200)이 접합될 수 있다. 그리고, 대부분의 열전 레그(100)는, 인접하는 다른 종류의 열전 레그(100)와 이러한 전극(200)을 통해 상단 및 하단이 서로 연결될 수 있다.In addition, the p-
상기 전극(200)은, 전기 전도성 재질, 특히 금속 재질로 구성될 수 있다. 이를테면, 상기 전극(200)은, Cu, Al, Ni, Au, Ti 등 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 그리고, 전극(200)은 판상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전극(200)은 모두, 구리판 형태로 구성될 수 있다.The
상기 전극(200)은, p형 레그(120)와 n형 레그(110) 사이에 구비되어, 이들 사이를 상호 연결할 수 있다. 그리고, 전극(200)은, 일단이 n형 레그(110)의 상단 또는 하단에 접합되고, 타단이 p형 레그(120)의 상단 또는 하단에 접합될 수 있다. 더욱이, 전극(200)은, 상부 전극(210)과 하부 전극(220)을 구비하여, 열전 레그(100)의 상단 사이 및 하단 사이를 각각 연결할 수 있다. 즉, 하부 전극(220)은, 일단이 n형 레그(110)의 하단에 접합 연결되고, 타단이 p형 레그(120)의 하단에 접합 연결될 수 있다. 그리고, 상부 전극(210)은, 일단이 n형 레그(110)의 상단에 접합 연결되고, 타단이 p형 레그(120)의 상단에 접합 연결될 수 있다. 즉, 상부 전극(210)과 하부 전극(220)은 각각, 양단에 서로 다른 종류의 열전 레그(100)가 접합될 수 있다. 이처럼, 전극(200)의 양단에는 열전 레그(100)가 접합될 수 있기 때문에, 전극(200)은, 양단에 열전 레그(100)가 용이하게 접합될 수 있도록, 일방향이 상대적으로 긴 직사각형 플레이트 형태로 구성될 수 있다.The
상부 전극(210)과 하부 전극(220)은 각각 다수 포함될 수 있다. 예를 들어, 열전 모듈에는 다수의 열전 레그(100)가 포함될 수 있으며, 이 경우, 각 열전 레그(100)의 상단과 하단에는 각각 서로 다른 상부 전극(210)과 하부 전극(220)들이 구비될 수 있다. 그러므로, 하나의 열전 모듈에는, 많은 수의 상부 전극(210)과 하부 전극(220)이 각각 포함될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 열전 모듈에는 전극 어레이가 포함되어 있다고 할 수 있다.Each of the
특히, 본 발명에 따른 열전 모듈에 있어서, 상기 전극(200)은, 측면(203)의 적어도 일부가 경사면을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.In particular, in the thermoelectric module according to the present invention, the
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 특히, 도 6은 도 5의 구성에서 상부 전극(210)과 그 외부에 코팅된 절연 코팅층(300)의 구성을 나타낸 도면이라 할 수 있다.6 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 6 may be a view showing the configuration of the
도 6을 참조하면, 상기 전극(200)은, 접합면(201), 외부면(202) 및 측면(203)을 구비할 수 있다. Referring to FIG. 6, the
여기서, 접합면(201)은, 열전 레그(100)가 접합되는 표면을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 전극(200)은 상부 전극(210)이므로, 열전 레그(100)는 전극(200)의 하부 표면에 접합될 수 있다. 따라서, 도 6의 구성에서 전극(200)의 하면이 접합면(201)이 될 수 있다. 이러한 접합면(201)은, 열전 레그(100)와 안정적으로 접합되기 위해, 대체로 평평한 형태로 구성될 수 있다. 한편, 하부 전극(220)의 경우에는, 열전 레그(100)가 상면에 접합되므로, 상면이 곧 접합면(201)이 될 수 있다.Here, the
외부면(202)은, 전극(200)에서 열전 레그(100)의 외부 측을 향하는 표면으로서 접합면(201)과 반대에 위치하는 표면일 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성에서, 전극(200)의 외부면(202)은 열전 레그(100)가 위치하는 부분의 반대면인 상부 표면일 수 있다. 이러한 상부 표면은 도면에 도시된 바와 같이, 대체로 평평한 형태로 구성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다. 즉, 전극(200)의 외부면(202)은 요철이나 굴곡을 갖는 형태 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 한편, 하부 전극(220)의 경우에는, 상면이 열전 레그(100) 측에 위치하고 하면이 열전 모듈의 외부 측을 향하므로, 전극(200)의 하면이 외부면(202)이 될 수 있다.The
측면(203)은, 전극(200)에서 접합면(201)과 외부면(202) 사이를 연결하는 표면을 의미할 수 있다. 즉, 전극(200)의 측면(203)은 양단이 접합면(201)과 외부면(202)에 각각 연결되어, 상부나 하부가 아닌 전, 후, 좌, 우와 같은 측방을 향하는 형태로 구성된 표면일 수 있다.The
특히, 상기 측면(203)은, 적어도 일부가 접합면(201)에 수직인 방향에서 소정 각도 기울어진 형태로 경사지게 구성될 수 있다.In particular, at least a portion of the
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극(200)의 접합면(201)에 대한 연장선을 B1이라 하고 전극(200)의 접합면(201)에 수직인 선을 B2라 하며, 전극(200)의 측면(203)에 대한 연장선을 B3라 할 때, 측면(203)에 대한 연장선인 B3는 전극(200)의 접합면(201)에 대한 수직선인 B2와 평행하지 않고, 그로부터 소정 각도 기울어진 형태로 구성될 수 있다. 즉, B3와 B2 사이의 각도를 c1이라 할 때, c1은 0도(°)가 아닌 0도보다 큰 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, B3와 B2 사이의 각도(c1)는 20도(°) 내지 70도(°)일 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, the extension line of the
상기 절연 코팅층(300)은, 전극(200)의 적어도 일부를 전기적으로 절연시키기 위하여 전기 절연성 재질로 구성될 수 있다. 특히, 절연 코팅층(300)은, 열전도성이 높으며, 내열성이 우수한 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 코팅층(300)은, 알루미나(Al2O3) 재질을 일부 포함하거나 전체적으로 알루미나 재질로 이루어질 수 있다. The insulating
특히, 상기 절연 코팅층(300)은, 다수의 전극(200)에 대하여, 각 전극(200)의 외부면(202) 및 측면(203)을 감싸는 형태로 전극(200)의 외부에 코팅될 수 있다. 이러한 측면에서, 상기 절연 코팅층(300)은, 단위 기판의 역할을 할 수 있다.In particular, the insulating
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 열전 모듈에는 다수의 상부 전극(210)과 다수의 하부 전극(220)이 구비될 수 있는데, 상기 절연 코팅층(300)은 다수의 상부 전극(210) 각각과 다수의 하부 전극(220) 각각에 별도로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 절연 코팅층(300)은, 다수의 상부 절연 코팅층(310) 및 다수의 하부 절연 코팅층(320)을 구비한다고 할 수 있다. 그리고, 상부 절연 코팅층(310)은 각 상부 전극(210)의 외면에 코팅되고, 하부 절연 코팅층(320)은 각 하부 전극(220)의 외면에 코팅되어 있다고 할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, a thermoelectric module may include a plurality of
더욱이, 상기 절연 코팅층(300)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 전극(200)에 대하여, 외부면(202) 및 측면(203)의 전체를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(210)의 경우, 상부 절연 코팅층(310)은 상부 전극(210)의 상면과 옆면 전체를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 하부 전극(220)의 경우, 하부 절연 코팅층(320)은 하부 전극(220)의 하면과 옆면 전체를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 각 전극(200)의 접합면(201)에는 열전 레그(100)가 접합되기 때문에, 절연 코팅층(300)이 존재하지 않을 수 있다. 또는, 각 전극(200)의 접합면(201) 중, 열전 레그(100)가 접합되지 않은 부분에는 절연 코팅층(300)이 추가로 존재할 수도 있다. Moreover, the insulating
이처럼, 전극(200)의 외부면(202) 및 측면(203)을 감싸는 형태로 절연 코팅층(300)이 구비되기 때문에, 본 발명에 따른 열전 모듈의 경우, 전극(200)이 외측으로 노출되지 않을 수 있다.In this way, since the insulating
특히, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열전 모듈의 경우, 상기 전극(200)의 측면(203)은 경사진 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 절연 코팅층(300)은 전극(200)의 측면(203)에도 충분한 코팅이 이루어진 형태로 구성될 수 있다. 그러므로, 전극(200)의 모서리 부분이나 측면(203)에서 전기적 절연성이 안정적으로 확보될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 열전 모듈의 경우, 사용 중이나 진동이 가해진 경우에도, 절연 코팅층(300)이 전극(200)으로부터 박리되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.In particular, as described above, in the case of the thermoelectric module according to the present invention, the
바람직하게는, 상기 전극(200)은, 측면(203)과 외부면(202)이 이루는 각도가 둔각을 형성하도록 구성될 수 있다.Preferably, the
예를 들어, 도 6에 도시된 바를 참조하면, 전극(200)은 외부면(202)이 대략 지면에 평행한 형태로 평평하게 구성될 수 있다. 그리고, 전극(200)의 측면(203)은 표면이 평평하게 구성될 수 있다. 이때, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203)이 이루는 각도를 C3 및 C3'이라 할 때, C3 및 C3'은 둔각, 즉 90도(°)보다 크고 180도(°)보다 작은 각도를 갖도록 구성될 수 있다. For example, referring to the bar shown in FIG. 6, the
한편, 전극(200)의 접합면(201)은 전극(200)의 외부면(202)과 평행하게 구성될 수 있다. 이때, 전극(200)의 측면(203)이 접합면(201)과 이루는 각도를 C2라고 하면, C2는 90도(°)보다 작고 0도(°)보다는 큰 각, 즉 예각을 갖도록 구성된다고 할 수도 있다.Meanwhile, the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극(200)의 측면(203)이 좌측이나 우측과 같은 수평 방향을 향하도록 구성되지 않고, 수평 방향에서 상하 방향으로 소정 각도 기울어진 방향을 향하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 구성에 의하면, 전극(200)의 측면(203)이 상부 또는 하부의 외측으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같은 상부 전극(210)의 경우, 외측인 상부 측에서 전극(200)을 바라볼 때, 전극(200)의 측면(203)의 전부 또는 일부가 노출될 수 있다. 따라서, 전극(200)의 상부 측에서 절연성 코팅 물질이 분사되어 절연 코팅층(300)을 형성할 때, 외부면(202)인 상면 코팅과 측면(203) 코팅이 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 이 경우, 절연성 물질을 이용하여 전극(200)의 외부면(202)을 코팅하면서 전극(200)의 측면(203)도 함께 코팅될 수 있다. 따라서, 절연 코팅층(300)을 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203)에 형성되도록 하기 위해, 절연성 물질이 여러 방향에서 분사될 필요가 없다. 그러므로, 절연 코팅층(300) 형성에 대한 공정성이 보다 향상될 수 있다.According to this configuration of the present invention, the
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전 모듈의 외측에서 내측 방향,이를테면 상부 전극(210)의 경우, 상부에서 하부 방향으로 절연성 물질이 분사될 때, 경사지게 형성된 전극(200)의 측면(203)에 절연성 물질이 쉽게 안착될 수 있다. 따라서, 이 경우, 전극(200)의 측면(203) 및 모서리 부분에 절연 코팅층(300)이 충분한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 이로 인해, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203) 사이의 모서리 부분에서도 절연 코팅층(300)의 탈리가 쉽게 일어나지 않을 수 있다.In addition, according to this configuration of the present invention, when the insulating material is sprayed from the outer to the inner direction of the thermoelectric module, such as the
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 7은, 도 6에서와 마찬가지로, 열전 모듈의 상부 측을 도시한 도면이라 할 수 있다. 더욱이, 도 7은, 도 6의 다른 실시 형태라 할 수 있다. 이하에서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.7 is a schematic cross-sectional view illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention. More specifically, as in FIG. 6, FIG. 7 may be a view showing an upper side of the thermoelectric module. Moreover, FIG. 7 may be referred to as another embodiment of FIG. 6. Hereinafter, parts that are different from the previous embodiments will be mainly described, and detailed descriptions of parts to which the description of the previous embodiments may be applied in the same or similar manner will be omitted.
도 7을 참조하면, 상기 전극(200)은, 측면(203)과 외부면(202)이 접하는 모서리가 모따기된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 A3로 표시된 부분과 같이, 상기 전극(200)의 측면(203) 중에서 외부면(202)과 접하는 상단 부분은, 측면(203)의 다른 부분에 비해 경사가 완만한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 전극(200)의 측면(203)은 외부면(202)과 접하는 부분이 중앙 부분에 비해 외부면(202)과 이루는 각도가 더 넓어지도록 구성될 수 있다. 특히, 전극(200)의 측면(203)과 외부면(202)이 만나는 모서리 부분은, 꺾여진 직선 형태가 아닌 곡선 형태로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극(200)의 측면(203)과 외부면(202)이 접하는 부분에서 절연성 물질이 보다 원활하게 안착될 수 있게 되어, 보다 충분한 두께의 절연 코팅층(300)이 형성될 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 이 경우, 전극(200)의 측면(203)과 외부면(202)이 접하는 모서리 부근에서 절연 코팅층(300)이 전극(200)으로부터 탈리되는 것이 보다 효과적으로 방지될 수 있다. 특히, 전극(200)의 측면(203)과 외부면(202) 사이의 모서리가 곡선 형태로 구성되는 경우, 모서리의 각진 부분에 의해 발생하는 절연 코팅층(300)의 탈리 현상이 보다 효과적으로 방지될 수 있다.According to this configuration of the present invention, the insulating material can be more smoothly seated at the portion where the
도 8은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 도 8은, 도 6의 다른 실시 형태라 할 수 있다. 본 실시예에서도, 앞서 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.8 is a cross-sectional view schematically showing a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention. For example, FIG. 8 may be referred to as another embodiment of FIG. 6. In this embodiment as well, the parts that are different from the previous embodiment will be mainly described.
도 8을 참조하면, 상기 전극(200)은, 측면(203)과 외부면(202) 사이의 모서리에, 전극(200)의 내측 방향으로 오목하게 형성된 홈이 형성될 수 있다. 즉, 도 8에서 G1으로 표시된 부분과 같이, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203)이 서로 접하는 상단 모서리 부분에서 내측 방향인 하부 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203)이 만나는 모서리 부근에 보다 많은 양의 절연성 물질이 코팅되어, 절연 코팅층(300)의 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 더욱이, 절연성 물질의 코팅 시, 절연성 물질이 경화되기 전이라 하더라도, 모서리 부근의 홈(G1)에 절연 코팅층(300)이 보유됨으로써, 절연 코팅층(300)이 안정적으로 보다 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 실시예에 의하면, 모서리에 형성된 홈(G1)에 의해 전극(200)과 절연 코팅층(300) 사이의 결합성이 향상될 수 있다. 그리고, 이 경우, 전극(200)의 모서리 부근에서 절연 코팅층(300)이 박리되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.According to this configuration of the present invention, a larger amount of insulating material is coated near the edge where the
한편, 상기 실시예와 같이, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203) 사이의 모서리에 홈(G1)이 형성된 경우, 홈(G1)의 끝부분은 모따기된 형태, 이를테면 곡선 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 A4로 표시된 부분과 같이, 전극(200)의 모서리에 형성된 홈(G1)과 외부면(202)이 접하는 부분은 곡선 형태로 에지 처리된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 도 8에서 A5로 표시된 부분과 같이, 전극(200)의 모서리에 형성된 홈(G1)과 측면(203)이 접하는 부분은 곡선 형태로 에지 처리된 형태로 구성될 수 있다.Meanwhile, as in the above embodiment, when the groove G1 is formed at the edge between the
상기 실시예에 의하면, 전극(200)의 외부면(202)과 측면(203) 사이에 형성된 홈(G1)에 의해 또 다른 모서리가 형성되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 실시예에 의하면, 절연 코팅층(300)이 전극(200)의 측면(203)에 보다 안정적으로 형성 및 유지될 수 있다. 또한, 상기 실시예에 의하면, 절연 코팅층(300)이 전극(200)의 측면(203)과 외부면(202) 사이의 모서리 부분에서 보다 강한 결합력을 갖는 상태로 유지되도록 할 수 있다.According to the above embodiment, another corner may be prevented from being formed by the groove G1 formed between the
도 9는, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 9 is a cross-sectional view schematically showing a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 상기 전극(200)은, G2로 표시된 바와 같이, 측면(203)에 홈이 형성될 수 있다. 이러한 측면(203)의 홈(G2)은, 전극(200)의 내측 방향으로 오목하게 파여진 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈(G2)은 전극(200)의 측면(203)에서 좌측 방향 또는 우측 방향으로 오목한 형태로 형성될 수 있다. 특히, 전극(200)의 측면(203)은 경사진 형태로 형성될 수 있으므로, 도 9에 도시된 바와 같은 상부 전극(210)의 경우, 홈(G2)은 전극(200)의 측면(203)에서 수직이나 수평이 아닌 사선 방향으로, 다시 말해 좌측 하부 방향 또는 우측 하부 방향으로 파여진 형태로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the
이처럼, 전극(200)의 측면(203)에 홈(G2)이 형성된 구성에 의하면, 절연 코팅층(300)을 형성하기 위해 절연성 코팅액을 전극(200)에 분사하는 과정에서, 경화 전 절연성 코팅액이 전극(200)의 측면(203)에 보다 잘 보유될 수 있다. 따라서, 전극(200)의 측면(203)에 대한 절연 코팅층(300)의 형성이 보다 충분한 두께로 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 절연성 코팅액이 경화된 이후, 절연 코팅층(300)과 전극(200)의 측면(203) 사이의 결합력이, 측면(203)의 홈(G2)에 의해 보다 향상될 수 있다.As described above, according to the configuration in which the groove G2 is formed on the
상기 홈(G2)은, 전극(200)의 한 측면(203)에 둘 이상 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바를 참조하면, 상기 홈(G2)은, 전극(200)의 우측면에 2개 형성되고, 전극(200)의 좌측면에 2개 형성될 수 있다. 이때, 전극(200)의 우측면 또는 좌측면에 형성된 다수의 홈(G2)은, 높이가 서로 다른 부분에 위치할 수 있다. 이를테면, 전극(200)의 우측면에 형성된 2개의 홈(G2)은, 높이가 서로 다른 부분에 위치하도록 구성될 수 있다.Two or more grooves G2 may be formed on one
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 높이가 다른 다수의 홈(G2)에 의해, 절연성 코팅액의 보유 능력이 향상되어, 전극(200)의 측면(203)에 절연 코팅층(300)이 보다 원활하고 충분하게 형성될 수 있다.According to this configuration of the present invention, the holding capacity of the insulating coating solution is improved by the plurality of grooves G2 having different heights, so that the insulating
상기 전극(200)에 형성된 홈(G2)은, 수평면을 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The groove G2 formed in the
도 10은, 도 9의 A6 부분에 대한 확대도이다.10 is an enlarged view of portion A6 in FIG. 9.
도 10을 참조하면, 상기 홈(G2)은, 지면에 평행한 방향(도면의 x축 방향)으로 평평하게 형성된 수평면(G2H)을 포함할 수 있다. 여기서, 지면이란, 중력에 수직하는 방향을 의미할 수 있으며, 열전 모듈의 바닥면 또는 전극(200)의 접합면(201)에 평행한 방향이라 할 수도 있다. Referring to FIG. 10, the groove G2 may include a horizontal surface G2H formed flat in a direction parallel to the ground (in the x-axis direction of the drawing). Here, the ground may mean a direction perpendicular to gravity, and may also be referred to as a direction parallel to the bottom surface of the thermoelectric module or the
이러한 실시예에 의하면, 상기 홈(G2)에 형성된 수평면(G2H)에 의해, 절연 코팅층(300) 형성 시, 분사된 절연성 코팅액이 전극(200)의 측면(203)에서 하부 방향으로 쉽게 흐르지 않고 보유될 수 있다. 따라서, 전극(200)의 측면(203)에 절연 코팅층(300)이 보다 두껍고 보다 균일하게 형성될 수 있다.According to this embodiment, when the insulating
상기 전극(200)에 형성된 홈(G2)은, 전극(200)의 둘레 전체에 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 11을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The groove G2 formed in the
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다. 특히, 도 11은, 상부 전극(210)을 상부 측에서 바라본 형태의 도면이라 할 수 있다.11 is a top view schematically showing the configuration of an
도 11을 참조하면, 상기 전극(200)의 측면(203)에 형성된 홈(G2)은, 전극(200)의 테두리를 따라 전체적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(200)이 대략 사각형 형태로 형성된 경우, 전극(200)의 측면(203) 역시 사각 형태로 형성된다. 이때, 전극(200)의 측면(203)은 모두 경사지게 구성되어, 4개의 측면(203)은 모두 상부 방향으로 노출될 수 있다. 이러한 전극(200)의 구성에서, 상기 홈(G2)은, 이러한 전극(200)의 측면(203)을 따라 전체적으로 형성되어 대략 사각 링 형태로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 11, the groove G2 formed in the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극(200)의 전체 테두리를 따라 홈(G2)이 형성되므로, 전극(200)의 측면(203) 전체에서 절연 코팅층(300)이 안정적으로 보유될 수 있다.According to this configuration of the present invention, since the groove G2 is formed along the entire edge of the
한편, 이처럼 홈(G2)이 전극(200)의 전체 둘레에 형성되는 구성은, 앞선 도 8의 실시예에서도 적용될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, it goes without saying that the configuration in which the groove G2 is formed around the entire circumference of the
또한, 상기 전극(200)은, 측면(203)에 돌기가 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.In addition, the
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.12 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the differences from the previous embodiments will be mainly described.
도 12를 참조하면, 상기 전극(200)의 측면(203)에는, P1로 표시된 바와 같이, 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 돌기가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 전극(200)의 우측면(203)에는 우측 방향 내지 우측 상부 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 돌기(P1)가 형성될 수 있다. 또한, 도 12에서 전극(200)의 좌측면(203)에는 좌측 방향 내지 좌측 상부 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 돌기(P1)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12, on the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 돌기(P1)에 의해 절연 코팅층(300)이 보다 안정적이고 풍부하게 형성될 수 있다. 특히, 절연 코팅층(300)을 형성하기 위해 절연성 코팅액을 전극(200)의 상부에서 하부 방향으로 분사하는 경우, 전극(200)의 측면(203)에 분사된 절연성 코팅액이 돌기(P1)에 의해 하부 방향으로 쉽게 흘러내리지 않고, 전극(200)의 측면(203)에 보유될 수 있다. 따라서, 전극(200)의 측면(203) 전체 부분에서 절연 코팅층(300)이 충분한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 돌기(P1)에 의해, 절연 코팅층(300)과 전극(200)의 측면(203) 사이의 결합성이 보다 향상될 수 있다.According to this configuration of the present invention, the insulating
특히, 돌기(P1)는, 전극(200)의 측면(203)에서 상하 방향으로 서로 소정 거리 이격된 형태로 둘 이상 구비될 수 있다. 이 경우, 전극(200)의 측면(203) 상단과 하단, 중앙 부분까지 전 부분에 걸쳐서 절연 코팅층(300)이 균일하고 풍부하게 형성될 수 있다.In particular, two or more protrusions P1 may be provided in a shape spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction from the
한편, 상기 돌기(P1)는, 전극(200)의 측면(203)에서 외측 방향, 즉 좌측 또는 우측 방향으로 돌출되되, 전극(200)의 측면(203) 중 최하단 부분보다는 외측 방향으로 돌출되지 않고 내측에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기(P1)는, 전극(200)의 우측면(203)에서 우측 방향으로 돌출되는 형태로 구성되되, 전극(200)의 측면(203)과 접합면(201)이 접하는 전극(200)의 하단 부분보다는 우측 방향으로 돌출되지 않고, 좌측에 위치하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전극(200)의 측면(203)에서 돌기(P1)에 의해 절연 코팅층(300)이 부분적으로 불충분하게 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이를테면, 상기 구성에 의해, 상부 전극(210)에 형성된 최하부 측 돌기(P1)로 인한 최하부 측 돌기(P1)의 하단 부분이 덜 코팅되는 문제가 예방될 수 있다.Meanwhile, the protrusion P1 protrudes outward from the
도 13은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.13 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the differences from the previous embodiments will be mainly described.
도 13을 참조하면, 상기 전극(200)은, E로 표시된 바와 같이, 측면(203)에 요철이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 전극(210)의 우측면(203)과 좌측면(203)에는 요철(E)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13, the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 요철(E)에 의해 전극(200)의 측면(203)에서 절연성 코팅액이 쉽게 흘러내리지 않고 보유되어, 전극(200)의 측면(203) 및 모서리 부분에서의 절연 코팅층(300)의 형성 및 유지가 보다 원활하고 확실하게 이루어질 수 있다.According to this configuration of the present invention, the insulating coating liquid does not flow easily from the
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.14 is a cross-sectional view schematically illustrating a partial configuration of a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, the differences from the previous embodiments will be mainly described.
도 14를 참조하면, 상기 열전 레그(100)는, P2로 표시된 바와 같이, 상기 전극(200)의 수평 방향 외측에 외측 방향으로 돌출되게 형성된 차단부를 구비할 수 있다. 이를 위해, 열전 레그(100)는, 전극(200)보다 수평 외측 방향으로 더 돌출되게 구성될 수 있다.Referring to FIG. 14, as indicated by P2, the
예를 들어, 도 14의 실시예에서 우측에 위치한 p형 레그(120)는, 상부에 위치한 전극(200)의 우측 단부보다 우측 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 그리고, p형 레그(120)는, 전극(200)의 우측 단부보다 돌출된 부분에서, 다시 말해 우측 상단에서 상부 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 차단부(P2)를 구비할 수 있다. 또한, 도 14의 실시예에서 좌측에 위치한 n형 레그(110)는, 전극(200)의 좌측 단부보다 좌측 방향으로 돌출되게 구성되며, 이와 같이 돌출된 부분, 즉 좌측 상단에서 상부 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 차단부(P2)를 구비할 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 14, the p-
그리고, 상기 절연 코팅층(300)은, 이러한 차단부(P2)와 전극(200)의 측면(203) 사이 공간에 채워진 형태로 구성될 수 있다. 즉, 차단부(P2)는 전극(200)의 측면(203)으로부터 소정 거리 이격되어 있기 때문에, 차단부(P2)와 전극(200)의 측면(203) 사이에 빈 공간이 형성될 수 있으며, 이러한 빈 공간 중 적어도 일부에 절연 코팅층(300)이 개재될 수 있다.In addition, the insulating
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전 레그(100)에 형성된 차단부(P2)에 의해, 전극(200)의 측면(203)에서 절연 코팅층(300)이 보다 충분한 두께로, 보다 안정적으로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의하면, 차단부(P2)에 의해, 전극(200)의 측면(203)에 형성된 절연 코팅층(300)이 열전 모듈의 사용 중에도 전극(200)과 안정적으로 결합 상태를 유지할 수 있다.According to this configuration of the present invention, the insulating
특히, 열전 레그(100)에 구비된 돌출부(P2)는, 전극(200)과 수평 방향으로 소정 거리 이격된 부분에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 14에서 p형 레그(120)에 형성된 차단부(P2)는, 상부에 접합된 전극(200)의 우측 단부로부터 L1의 거리만큼 우측 방향으로 이격된 부분에 위치할 수 있다. 그리고, 절연 코팅층(300)은, 이러한 전극(200)과 차단부(P2) 사이의 이격 공간 중 전부 또는 일부에 채워질 수 있다. 이 경우, 전극(200)의 측면(203) 전체 부분에 걸쳐서 절연 코팅층(300)이 보다 충분하게 형성 및 유지될 수 있다.In particular, the protrusion P2 provided in the
한편, 상기 도 6 내지 도 14의 실시 구성은, 상부 전극(210) 측을 중심으로 설명되었으나, 이러한 실시 구성들은 하부 전극(220) 측에도 유효하게 적용될 수 있다.Meanwhile, the configurations of FIGS. 6 to 14 have been described centering on the side of the
본 발명에 따른 열전 모듈은, 열전 기술을 응용하는 여러 장치에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 열전 모듈은, 열전 발전 장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 열전 발전 장치는, 본 발명에 따른 열전 모듈을 포함할 수 있다.The thermoelectric module according to the present invention can be applied to various devices to which thermoelectric technology is applied. In particular, the thermoelectric module according to the present invention can be applied to a thermoelectric power generation device. That is, the thermoelectric power generation device according to the present invention may include the thermoelectric module according to the present invention.
특히, 열전 발전 장치는, 열전 냉각 장치에 비해 높은 온도에서 구동되는 경우가 많다. 따라서, 열전 발전 장치에 이용되는 열전 모듈의 경우, 전기적 절연을 위해 외부 측에 위치하는 기판이나 단위 기판 등의 내열성 확보를 위해 세라믹 재질로 구성되는 경우가 많다. 그런데, 본 발명에 따른 열전 모듈의 경우, 전극(200)의 외부 측에 위치하는 절연 코팅층(300)의 재질로 내열성이 우수한 세라믹 재질을 이용하더라도, 그러한 세라믹 재질이 전극(200)의 모서리 부분이나 측면(203) 부분에 충분하게 형성되며 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열전 발전 장치의 경우, 전극(200)의 모서리 부분이나 측면(203) 부분에서 전기적 절연성이 보다 안정적으로 확보될 수 있다.In particular, thermoelectric power generation devices are often driven at higher temperatures than thermoelectric cooling devices. Therefore, in the case of a thermoelectric module used in a thermoelectric power generation device, in many cases, the thermoelectric module is made of a ceramic material in order to secure heat resistance of a substrate or a unit substrate positioned on the outside for electrical insulation. However, in the case of the thermoelectric module according to the present invention, even if a ceramic material having excellent heat resistance is used as the material of the insulating
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다. Meanwhile, in the present specification, terms indicating directions such as up, down, left, and right have been used, but these terms are for convenience of description only, and may vary depending on the location of the object or the location of the observer. It is obvious to those skilled in the art.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of the claims to be described.
10: 열전 레그
20: 전극
30, 30': 기판
100: 열전 레그
110: n형 레그, 120: p형 레그
200: 전극
201: 접합면, 202: 외부면, 203: 측면
210: 상부 전극, 220: 하부 전극
300: 절연 코팅층
310: 상부 절연 코팅층, 320: 하부 절연 코팅층
G1, G2: 홈
E: 요철
P1: 돌기
P2: 차단부10: thermoelectric leg
20: electrode
30, 30': substrate
100: thermoelectric leg
110: n-type leg, 120: p-type leg
200: electrode
201: bonding surface, 202: outer surface, 203: side
210: upper electrode, 220: lower electrode
300: insulating coating layer
310: upper insulating coating layer, 320: lower insulating coating layer
G1, G2: groove
E: irregularities
P1: protrusion
P2: cut-off part
Claims (9)
전기 전도성 재질로 구성되며, 일단이 상기 n형 레그의 상단 또는 하단에 접합되고, 타단이 상기 p형 레그의 상단 또는 하단에 접합되며, 접합면, 외부면 및 측면을 구비하되 상기 측면의 적어도 일부는 상기 접합면에 수직인 방향에서 소정 각도 기울어진 형태로 경사지게 구성된 다수의 전극; 및
전기 절연성 재질로 구성되며, 상기 다수의 전극에 대하여, 각 전극의 외부면 및 측면을 감싸는 형태로 상기 전극의 외부에 코팅된 절연 코팅층
을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.A thermoelectric leg having a plurality of n-type legs and a plurality of p-type legs, wherein the n-type legs and the p-type legs are alternately disposed in a state spaced apart from each other in a horizontal direction;
Consisting of an electrically conductive material, one end is bonded to the top or bottom of the n-type leg, the other end is bonded to the top or bottom of the p-type leg, and has a bonding surface, an outer surface, and a side surface, but at least a part of the side surface A plurality of electrodes configured to be inclined at a predetermined angle in a direction perpendicular to the bonding surface; And
An insulating coating layer made of an electrically insulating material and coated on the outside of the electrode in a form surrounding the outer surface and side surfaces of each electrode for the plurality of electrodes
Thermoelectric module comprising a.
상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면이 이루는 각도가 둔각을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The electrode, the thermoelectric module, characterized in that the angle formed by the side surface and the outer surface to form an obtuse angle.
상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면이 접하는 모서리가 모따기된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The electrode is a thermoelectric module, characterized in that configured in a chamfered shape at an edge contacting the side surface and the outer surface.
상기 전극은, 상기 측면과 상기 외부면 사이의 모서리에 상기 전극의 내측 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The thermoelectric module, wherein the electrode has a concave groove formed in the inner direction of the electrode at a corner between the side surface and the outer surface.
상기 전극은, 상기 측면에 상기 전극의 내측 방향으로 오목한 형태의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The thermoelectric module, wherein the electrode has a concave groove formed on the side surface in the inner direction of the electrode.
상기 전극은, 상기 측면에 상기 전극의 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 형태의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The electrode, the thermoelectric module, characterized in that the protrusion formed convexly in the outer direction of the electrode is formed on the side.
상기 전극은, 상기 측면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The electrode is a thermoelectric module, characterized in that the irregularities formed on the side surface.
상기 열전 레그는, 상기 전극의 수평 방향 외측에 상부 또는 하부 방향으로 돌출되게 형성된 차단부를 구비하고,
상기 절연 코팅층은, 상기 전극의 측면과 상기 차단부 사이 공간에 채워진 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
The thermoelectric leg includes a blocking portion formed to protrude in an upper or lower direction outside the horizontal direction of the electrode,
The insulating coating layer is a thermoelectric module, characterized in that filled in the space between the side surface of the electrode and the blocking portion.
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