KR20210090998A - Heat conversion device - Google Patents

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KR20210090998A
KR20210090998A KR1020200004475A KR20200004475A KR20210090998A KR 20210090998 A KR20210090998 A KR 20210090998A KR 1020200004475 A KR1020200004475 A KR 1020200004475A KR 20200004475 A KR20200004475 A KR 20200004475A KR 20210090998 A KR20210090998 A KR 20210090998A
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fluid
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KR1020200004475A
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전지환
김정호
박정욱
이종민
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

A power generation device according to one embodiment of the present invention includes: a cooling unit; a thermoelectric module including a thermoelectric element disposed on one surface of the cooling unit, and a heat sink disposed on the thermoelectric element; a guide plate facing the thermoelectric module; and a branch unit disposed on another surface perpendicular to one surface of the cooling unit. The heat sink includes a plurality of heat dissipation fins spaced apart from each other. A ratio of the shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate to the shortest horizontal distance between the branch unit and the guide plate is 0.0625 to 0.25.

Description

발전장치{HEAT CONVERSION DEVICE}Power generation device {HEAT CONVERSION DEVICE}

본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 저온부와 고온부의 온도 차를 이용하여 전력을 생산하는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation device, and more particularly, to a power generation device for generating electric power using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes inside a material, and refers to 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. A thermoelectric element is a generic term for a device using 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.Thermoelectric devices can be divided into devices using a temperature change in electrical resistance, devices using the Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated by a temperature difference, and devices using the Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat is generated by current. .

열전소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric devices are widely applied to home appliances, electronic parts, and communication parts. For example, the thermoelectric element may be applied to an apparatus for cooling, an apparatus for heating, an apparatus for power generation, and the like. Accordingly, the demand for the thermoelectric performance of the thermoelectric element is increasing.

최근, 자동차, 선박 등의 엔진으로부터 발생한 고온의 폐열 및 열전소자를 이용하여 전기를 발생시키고자 하는 니즈가 있다. 이때, 열전소자의 저온부 측에 제1 유체가 통과하는 덕트가 배치되고, 열전소자의 고온부 측에 방열핀이 배치되며, 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체가 방열핀을 통과할 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 저온부와 고온부 간 온도 차에 의하여 전기가 생성될 수 있으며, 발전장치의 구조에 따라 발전 성능이 달라질 수 있다. Recently, there is a need to generate electricity by using high-temperature waste heat generated from engines such as automobiles and ships and thermoelectric elements. At this time, the duct through which the first fluid passes is disposed on the low temperature side of the thermoelectric element, the heat dissipation fin is disposed on the high temperature side of the thermoelectric element, and the second fluid having a higher temperature than the first fluid may pass through the heat dissipation fin. Accordingly, electricity may be generated by the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric element, and the power generation performance may vary according to the structure of the power generation device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전소자의 저온부와 고온부의 온도 차를 이용하여 전기를 발생시키는 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a power generation device for generating electricity by using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element.

본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치는 냉각부, 상기 냉각부의 한 표면에 배치된 열전소자 및 상기 열전소자 상에 배치된 히트싱크를 포함하는 열전모듈, 상기 열전모듈과 마주보며 배치되는 가이드 플레이트, 그리고 상기 냉각부의 한 표면에 수직하는 다른 표면에 배치된 분기부를 포함하고, 상기 히트싱크는 서로 이격된 복수의 방열핀을 포함하고, 상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리에 대한 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리의 비는 0.0625 내지 0.25이다. A power generation device according to an embodiment of the present invention includes a cooling unit, a thermoelectric module including a thermoelectric element disposed on one surface of the cooling unit, and a heat sink disposed on the thermoelectric element, and a guide plate disposed to face the thermoelectric module and a branch portion disposed on the other surface perpendicular to one surface of the cooling unit, wherein the heat sink includes a plurality of heat dissipation fins spaced apart from each other, and the shortest distance in the horizontal direction between the branch portion and the guide plate. A ratio of the shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate is 0.0625 to 0.25.

상기 냉각부는 제1 유체가 통과하는 덕트이고, 상기 분기부는 상기 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체를 분기하며, 상기 제2 유체는 상기 열전모듈 및 상기 가이드 플레이트 사이를 통과할 수 있다.The cooling unit may be a duct through which a first fluid passes, the branching unit may branch a second fluid having a temperature higher than that of the first fluid, and the second fluid may pass between the thermoelectric module and the guide plate.

상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단거리는 상기 열전모듈과 마주보는 상기 가이드 플레이트의 가상의 연장면과 상기 분기부 간 수평 방향의 최단거리일 수 있다.The shortest horizontal distance between the branching part and the guide plate may be the shortest horizontal distance between the branching part and an imaginary extension surface of the guide plate facing the thermoelectric module.

상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리에 대한 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리의 비는 0.0625 내지 0.167일 수 있다.A ratio of the shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate to the shortest horizontal distance between the branch part and the guide plate may be 0.0625 to 0.167.

상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단거리는 1 내지 3mm일 수 있다.The shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate may be 1 to 3 mm.

상기 열전모듈은 상기 덕트의 제1 표면 상에 배치된 제1 열전모듈 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 덕트의 제2 표면 상에 배치되는 제2 열전모듈을 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 제1 열전모듈과 마주보며 배치되는 제1 가이드 플레이트 및 상기 제2 열전모듈과 마주보며 배치되는 제2 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 제2 유체는 상기 분기부에 의하여 상기 제1 열전모듈과 상기 제1 가이드 플레이트 사이 및 상기 제2 열전모듈과 상기 제2 가이드 플레이트 사이로 분기될 수 있다.The thermoelectric module includes a first thermoelectric module disposed on a first surface of the duct and a second thermoelectric module disposed on a second surface of the duct opposite to the first surface, wherein the guide plate comprises: a first guide plate disposed to face the first thermoelectric module and a second guide plate disposed to face the second thermoelectric module, wherein the second fluid is transferred between the first thermoelectric module and the first thermoelectric module by the branching part It may be branched between the guide plates and between the second thermoelectric module and the second guide plate.

상기 분기부는 상기 덕트의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이의 제3 표면 상에 배치되며, 상기 제1 표면에 대하여 경사지도록 배치될 수 있다.The branch is disposed on a third surface between the first surface and the second surface of the duct and may be inclined with respect to the first surface.

상기 제3 표면은 상기 제1 표면에 대하여 수직할 수 있다.The third surface may be perpendicular to the first surface.

상기 덕트와 상기 가이드 플레이트를 소정 간격으로 이격시키는 이격부재를 더 포함할 수 있다.It may further include a spacer member to space the duct and the guide plate by a predetermined interval.

상기 이격부재는 상기 덕트의 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 배치되고, 상기 제3 표면과 수직하는 제4 표면에 배치된 제1 영역, 상기 제1 영역으로부터 상기 제1 표면을 향하여 연장된 제2 영역, 그리고 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 표면을 향하여 연장된 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 영역의 제1면은 상기 제1 표면에 배치되고, 상기 제2 영역의 제2면은 상기 제1 가이드 플레이트에 배치되며, 상기 제3 영역의 제1면은 상기 제2 표면에 배치되고, 상기 제3 영역의 제2 면은 상기 제2 가이드 플레이트에 배치될 수 있다.The spacer is disposed between the first surface and the second surface of the duct and extends from the first area toward the first surface, the first area disposed on a fourth surface perpendicular to the third surface. and a third region extending from the first region toward the second surface, wherein a first surface of the second region is disposed on the first surface, and a second region of the second region is disposed on the first surface. A surface may be disposed on the first guide plate, a first surface of the third area may be disposed on the second surface, and a second surface of the third area may be disposed on the second guide plate.

본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치는 냉각부, 상기 냉각부의 표면의 제1 영역에 배치된 열전소자 및 상기 열전소자 상에 배치된 히트싱크를 포함하는 열전모듈, 상기 열전모듈과 마주보며 배치되는 가이드 플레이트, 그리고 상기 덕트의 표면의 제2 영역 및 상기 가이드 플레이트 사이에 배치된 이격부재를 포함하고, 상기 히트싱크는 상기 가이드 플레이트와 소정 거리로 이격되며, 상기 이격부재는 상기 가이드 플레이트 및 상기 냉각부와 접촉한다.A power generation device according to an embodiment of the present invention includes a thermoelectric module including a cooling unit, a thermoelectric element disposed in a first region of a surface of the cooling unit, and a heat sink disposed on the thermoelectric element, and disposed facing the thermoelectric module and a spacer member disposed between the guide plate and the second region of the surface of the duct, wherein the heat sink is spaced apart from the guide plate by a predetermined distance, and the spacer member comprises the guide plate and the guide plate. in contact with the cooling unit.

상기 냉각부는 제1 유체가 통과하는 덕트이고, 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 사이를 제2 유체가 통과할 수 있다.The cooling unit may be a duct through which a first fluid passes, and a second fluid may pass between the heat sink and the guide plate.

상기 덕트에 배치되어 상기 제2 유체를 분기하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부에 의하여 분기된 제2 유체는 상기 열전모듈 및 상기 가이드 플레이트 사이를 통과할 수 있다.and a branch part disposed in the duct to branch the second fluid, and the second fluid branched by the branch part may pass between the thermoelectric module and the guide plate.

상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리는 6.5 내지 20mm일 수 있다.The shortest horizontal distance between the branching part and the guide plate may be 6.5 to 20 mm.

상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리는 상기 열전모듈과 마주보는 상기 가이드 플레이트의 가상의 연장면과 상기 분기부 간 수평방향의 최단거리일 수 있다.The shortest horizontal distance between the branching part and the guide plate may be the shortest horizontal distance between the branching part and an imaginary extension surface of the guide plate facing the thermoelectric module.

상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 최단 거리는 1 내지 3mm일 수 있다.The shortest distance between the heat sink and the guide plate may be 1 to 3 mm.

상기 열전모듈은 상기 덕트의 제1 표면 상에 배치된 제1 열전모듈 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 덕트의 제2 표면 상에 배치되는 제2 열전모듈을 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 제1 열전모듈과 마주보며 배치되는 제1 가이드 플레이트 및 상기 제2 열전모듈과 마주보며 배치되는 제2 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 제2 유체는 상기 분기부에 의하여 상기 제1 열전모듈과 상기 제1 가이드 플레이트 사이 및 상기 제2 열전모듈과 상기 제2 가이드 플레이트 사이로 분기될 수 있다.The thermoelectric module includes a first thermoelectric module disposed on a first surface of the duct and a second thermoelectric module disposed on a second surface of the duct opposite to the first surface, wherein the guide plate comprises: a first guide plate disposed to face the first thermoelectric module and a second guide plate disposed to face the second thermoelectric module, wherein the second fluid is transferred between the first thermoelectric module and the first thermoelectric module by the branching part It may be branched between the guide plates and between the second thermoelectric module and the second guide plate.

본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템은 이웃하여 배치되는 복수의 발전장치를 포함하고, 각 발전장치는, 냉각부, 상기 냉각부의 제1 표면에 배치된 제1 열전소자 및 상기 제1 열전소자 상에 배치된 제1 히트싱크를 포함하는 제1 열전모듈, 상기 냉각부의 제2 표면에 배치된 제2 열전소자 및 상기 제2 열전소자 상에 배치된 제2 히트싱크를 포함하는 제2 열전모듈, 그리고 상기 냉각부의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이에 배치된 이격부재를 포함하고, 각 발전장치의 제1 히트싱크 및 제2 히트싱크 중 하나는 이웃하는 발전장치의 제1 히트싱크 및 제2 히트싱크 중 하나와 이격되며, 각 발전장치의 이격부재는 이웃하는 발전장치의 이격부재와 접촉한다.A power generation system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of power generation devices disposed adjacent to each other, and each power generation device includes a cooling unit, a first thermoelectric element disposed on a first surface of the cooling unit, and the first thermoelectric element A first thermoelectric module including a first heat sink disposed on the first thermoelectric module, a second thermoelectric module disposed on a second surface of the cooling unit, and a second thermoelectric module including a second heat sink disposed on the second thermoelectric device and a spacer member disposed between the first surface and the second surface of the cooling unit, wherein one of the first heat sink and the second heat sink of each power generation device is a first heat sink of a neighboring power generation device and It is spaced apart from one of the second heat sinks, and the spacer member of each power generation device is in contact with the spacer member of the neighboring power generation device.

상기 복수의 발전장치 중 하나인 제1 발전장치의 제1 히트싱크와 이격되도록 배치된 제1 가이드 플레이트, 그리고 상기 복수의 발전장치 중 다른 하나인 제2 발전장치의 제2 히트싱크와 이격되도록 배치된 제2 가이드 플레이트를 더 포함하고, 상기 제1 발전장치의 이격부재는 상기 제1 가이드 플레이트와 접촉하고, 상기 제2 발전장치의 이격부재는 상기 제2 가이드 플레이트와 접촉할 수 있다.A first guide plate disposed to be spaced apart from a first heat sink of a first power generation device that is one of the plurality of power generation devices, and a second heat sink disposed to be spaced apart from a second heat sink of a second power generation device that is another one of the plurality of power generation devices It further includes a second guide plate, wherein the spacer member of the first power generation device may be in contact with the first guide plate, and the spacer member of the second power generation device may be in contact with the second guide plate.

상기 제1 발전장치와 상기 제2 발전장치 사이에 상기 복수의 발전장치 중 나머지 발전장치가 배치될 수 있다.The remaining power generation devices among the plurality of power generation devices may be disposed between the first power generation device and the second power generation device.

본 발명의 실시예에 따르면, 발전성능이 우수한 발전장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전소자로의 열전달 효율이 개선된 발전장치를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a power generation device having excellent power generation performance. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a power generation device with improved heat transfer efficiency to the thermoelectric element.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 발전장치를 통과하기 전과 통과한 후의 유체의 압력 차 및 유량을 최적화하여 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to maximize the power generation efficiency by optimizing the pressure difference and flow rate of the fluid before and after passing through the power generation device.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템 내에 포함된 발전장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치에 포함된 발전모듈의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈의 일부 확대도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈에 포함되는 열전소자의 단면도 및 사시도이다.
도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 일부 단면도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 평면도이다.
도 12(a)는 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리와 열전소자의 온도 차 간 관계를 나타내며, 도 12(b)는 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리와 제2 유체의 압력 차 간 관계를 나타내며, 도 12(c)는 열전소자의 온도 차와 제2 유체의 압력 차를 보정하여 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다.1 is a perspective view of a power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a power generation device included in a power generation system according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a power generation module included in a power generation device according to an embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view of a power generation module according to an embodiment of the present invention.
7 is a partially enlarged view of a power generation module according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are cross-sectional and perspective views of a thermoelectric element included in a power generation module according to an embodiment of the present invention.
10 (a) and 10 (b) is a partial cross-sectional view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
11 is a plan view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
12 (a) shows the relationship between the distance between the heat sink and the guide plate and the temperature difference between the thermoelectric element, and FIG. 12 (b) shows the relationship between the distance between the heat sink and the guide plate and the pressure difference of the second fluid. 12(c) is a graph showing the relationship between the distance between the heat sink and the guide plate by correcting the temperature difference of the thermoelectric element and the pressure difference of the second fluid.
13 shows a power generation system according to another 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 scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected among the embodiments. It can be used by combining and substituted.

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, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is 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, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or one or more) of A and (and) B, C", it is combined with A, B, C It may include 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 embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. 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 used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

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 it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

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.In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or under (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전시스템 내에 포함된 발전장치의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 분해도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치에 포함된 발전모듈의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈의 분해사시도이다. 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈의 일부 확대도이고, 도 8 내지 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전모듈에 포함되는 열전소자의 단면도 및 사시도이다. 1 is a perspective view of a power generation system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is included in the power generation system according to an embodiment of the present invention It is a perspective view of the built-in generator. 4 is an exploded view of a power generation device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a power generation module included in the power generation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an exploded perspective view of the power generation module. 7 is a partially enlarged view of a power generation module according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 9 are cross-sectional and perspective views of a thermoelectric element included in the power generation module according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 2를 참조하면, 발전시스템(10)은 발전장치(1000) 및 유체관(2000)을 포함한다. 1 to 2 , the power generation system 10 includes a power generation device 1000 and a fluid pipe 2000 .

유체관(2000)으로 유입되는 유체는 자동차, 선박 등의 엔진이나 또는 발전소, 제철소 등에서 발생되는 열원일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 유체관(2000)으로부터 배출되는 유체의 온도는 유체관(2000)으로 유입되는 유체의 온도보다 낮다. 예를 들어, 유체관(2000)으로 유입되는 유체의 온도는 100℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이상, 더욱 바람직하게는 220℃ 내지 250℃일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니고, 열전소자의 저온부 및 고온부 간 온도 차에 따라 다양하게 적용될 수 있다. The fluid flowing into the fluid pipe 2000 may be an engine of an automobile or a ship, or a heat source generated in a power plant or a steel mill, but is not limited thereto. The temperature of the fluid discharged from the fluid pipe 2000 is lower than the temperature of the fluid flowing into the fluid pipe 2000 . For example, the temperature of the fluid flowing into the fluid pipe 2000 may be 100° C. or more, preferably 200° C. or more, and more preferably 220° C. to 250° C., but is not limited thereto, and the low-temperature part of the thermoelectric element And it can be variously applied according to the temperature difference between the high-temperature parts.

유체관(2000)은 유체 유입부(2100), 유체 통과부(2200) 및 유체 배출부(2300)를 포함한다. 유체 유입부(2100)를 통하여 유입된 유체는 유체 통과부(2200)를 통과하며 유체 배출부(2300)를 통해 배출된다. 이때, 유체 통과부(2200)에는 본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)가 배치되며, 발전장치(1000)는 발전장치(1000)를 통과하는 제1 유체와 유체 통과부(2200)를 통과하는 제2 유체 간 온도 차이를 이용하여 전기를 생성한다. 여기서, 제1 유체는 냉각용 유체일 수 있고, 제2 유체는 제1 유체보다 온도가 높은 고온의 유체일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)는 열전소자의 한 면에 흐르는 제1 유체와 열전소자의 다른 면에 흐르는 제2 유체 간 온도 차를 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 이에, 본 명세서에서 제1 유체 및/또는 제2 유체는 기체, 액체 등을 포함할 수 있다. 유체 유입부(2100) 및 유체 배출부(2300)의 단면 형상이 유체 통과부(2200)의 단면 형상과 상이할 경우, 유체관(2000)은 유체 유입부(2100)와 유체 통과부(2200)를 연결하는 제1 연결부(2400) 및 유체 통과부(2200)와 유체 배출부(2300)를 연결하는 제2 연결부(2500)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일반적인 유체 유입부(2100) 및 유체 배출부(2300)는 원통 형상일 수 있다. 이에 반해, 발전장치(1000)가 배치되는 유체 통과부(2200)는 사각통 또는 다각통 형상일 수 있다. 이에 따라, 한 말단은 원통 형상이고, 다른 말단은 사각통 형상인 제1 연결부(2400)과 제2 연결부(2500)을 매개로 유체 유입부(2100) 및 유체 통과부(2200)의 한 말단이 연결되고, 유체 배출부(2300) 및 유체 통과부(2200)의 다른 말단이 연결될 수 있다.The fluid pipe 2000 includes a fluid inlet part 2100 , a fluid passing part 2200 , and a fluid outlet part 2300 . The fluid introduced through the fluid inlet 2100 passes through the fluid pass 2200 and is discharged through the fluid outlet 2300 . At this time, the power generating device 1000 according to the embodiment of the present invention is disposed in the fluid passing unit 2200 , and the power generating device 1000 includes the first fluid passing through the power generating device 1000 and the fluid passing unit 2200 . The temperature difference between the passing second fluid is used to generate electricity. Here, the first fluid may be a cooling fluid, and the second fluid may be a high temperature fluid having a higher temperature than that of the first fluid. The power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention may generate electricity by using a temperature difference between the first fluid flowing through one surface of the thermoelectric element and the second fluid flowing through the other surface of the thermoelectric element. Accordingly, in the present specification, the first fluid and/or the second fluid may include a gas, a liquid, and the like. When the cross-sectional shapes of the fluid inlet 2100 and the fluid outlet 2300 are different from the cross-sectional shapes of the fluid passage 2200 , the fluid pipe 2000 is formed between the fluid inlet 2100 and the fluid passage 2200 . It may further include a first connection part 2400 for connecting the , and a second connection part 2500 for connecting the fluid passing part 2200 and the fluid discharge part 2300 . For example, the general fluid inlet 2100 and the fluid outlet 2300 may have a cylindrical shape. On the other hand, the fluid passage part 2200 in which the power generation device 1000 is disposed may have a rectangular or polygonal shape. Accordingly, one end of the fluid inlet 2100 and the fluid passing portion 2200 via the first connecting portion 2400 and the second connecting portion 2500 having a cylindrical shape at one end and a rectangular cylindrical shape at the other end connected, and the other ends of the fluid discharge part 2300 and the fluid passage part 2200 may be connected.

이때, 유체 유입부(2100)와 제1 연결부(2400), 제1 연결부(2400)와 유체 통과부(2200), 유체 통과부(2200)와 제2 연결부(2500) 및 제2 연결부(2500)와 유체 배출부(2300) 등은 체결 부재에 의하여 서로 연결될 수 있다. At this time, the fluid inlet part 2100 and the first connection part 2400 , the first connection part 2400 and the fluid passage part 2200 , the fluid passage part 2200 and the second connection part 2500 , and the second connection part 2500 ) and the fluid discharge unit 2300 may be connected to each other by a fastening member.

전술한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치(1000)는 유체 통과부(2200) 내에 배치될 수 있다. 발전시스템(10)의 조립을 용이하게 하기 위하여, 유체 통과부(2200)의 한 면은 개폐가 가능한 구조로 설계될 수 있다. 유체 통과부(2200)의 한 면(2210)을 개방한 후, 발전장치(1000)를 유체 통과부(2200) 내에 수용하고, 유체 통과부(2200)의 오픈된 한 면(2210)을 커버(2220)로 덮을 수 있다. 이때, 커버(2220)는 유체 통과부(2200)의 오픈된 한 면(2210)과 복수의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다. As described above, the power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention may be disposed in the fluid passage unit 2200 . In order to facilitate the assembly of the power generation system 10 , one surface of the fluid passage part 2200 may be designed to have an opening and closing structure. After opening one side 2210 of the fluid passing unit 2200, the power generation device 1000 is accommodated in the fluid passing unit 2200, and the open one side 2210 of the fluid passing unit 2200 is covered ( 2220) can be covered. In this case, the cover 2220 may be fastened to the open surface 2210 of the fluid passage part 2200 by a plurality of fastening members.

제1 유체가 외부로부터 발전장치(1000)로 공급된 후 다시 외부로 배출되며, 발전장치(1000)에 연결된 배선은 외부로 인출되는 경우, 제1 유체의 유입 및 배출과 배선 인출을 위하여, 커버(2220)에는 복수의 홀(2222)이 형성될 수도 있다. After the first fluid is supplied to the power generation device 1000 from the outside, it is discharged back to the outside, and when the wiring connected to the power generation device 1000 is withdrawn to the outside, for the introduction and discharge of the first fluid and the wiring withdrawal, a cover A plurality of holes 2222 may be formed in 2220 .

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)는 덕트(1100), 제1 열전모듈(1200), 제2 열전모듈(1300), 분기부(1400), 이격부재(1500), 쉴드 부재(1600) 및 단열부재(1700)를 포함한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)는 가이드 플레이트(1800) 및 지지프레임(1900)을 더 포함한다. 3 to 7 , the power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention includes a duct 1100 , a first thermoelectric module 1200 , a second thermoelectric module 1300 , a branching part 1400 , and spaced apart. It includes a member 1500 , a shield member 1600 , and a heat insulating member 1700 . In addition, the power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention further includes a guide plate 1800 and a support frame 1900 .

도 5에 도시된 바와 같이, 덕트(1100), 제1 열전모듈(1200), 제2 열전모듈(1300), 분기부(1400), 이격부재(1500), 쉴드 부재(1600) 및 단열부재(1700)는 하나의 모듈로 조립될 수 있으며, 본 명세서에서 이를 발전모듈이라 지칭할 수 있다. As shown in FIG. 5, a duct 1100, a first thermoelectric module 1200, a second thermoelectric module 1300, a branch 1400, a spacer 1500, a shield member 1600, and a heat insulating member ( 1700) may be assembled into one module, and this may be referred to as a power generation module in the present specification.

본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)는 덕트(1100)의 내부를 통해 흐르는 제1 유체 및 덕트(1100)의 외부에 배치된 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)의 히트싱크(1220, 1320)를 통과하는 제2 유체 간의 온도 차를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. The power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention includes a first fluid flowing through the inside of the duct 1100 and a first thermoelectric module 1200 and a second thermoelectric module 1300 disposed outside the duct 1100. Power can be generated by using the temperature difference between the second fluid passing through the heat sinks 1220 and 1320 of the .

본 명세서에서, 덕트(1100)의 내부를 통해 흐르는 제1 유체의 온도는 덕트(1100)의 외부에 배치된 열전모듈(1200, 1300)의 히트싱크(1220, 1320)를 통과하는 제2 유체의 온도보다 낮을 수 있다. 본 명세서에서, 제1 유체는 냉각용 냉각수일 수 있고, 제2 유체는 고온의 기체일 수 있다.. 이를 위하여, 제1 열전모듈(1200)은 덕트(1100)의 한 표면에 배치되고, 제2 열전모듈(1300)은 덕트(1100)의 다른 표면에 배치될 수 있다. 이때, 제1 열전모듈(1200)과 제2 열전모듈(1300) 각각의 양면 중 덕트(1100)를 향하도록 배치되는 면이 저온부가 되며, 저온부와 고온부 간의 온도 차를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서, 덕트(1100)는 냉각부라 지칭될 수 있다.In the present specification, the temperature of the first fluid flowing through the inside of the duct 1100 is the temperature of the second fluid passing through the heat sinks 1220 and 1320 of the thermoelectric modules 1200 and 1300 disposed outside the duct 1100. may be lower than the temperature. In this specification, the first fluid may be cooling water, and the second fluid may be a high-temperature gas. For this, the first thermoelectric module 1200 is disposed on one surface of the duct 1100, 2 The thermoelectric module 1300 may be disposed on another surface of the duct 1100 . At this time, the side disposed to face the duct 1100 among both surfaces of the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 becomes the low-temperature part, and power can be produced using the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part. . Accordingly, in this specification, the duct 1100 may be referred to as a cooling unit.

덕트(1100)로 유입되는 제1 유체는 물일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 냉각 성능이 있는 다양한 종류의 유체일 수 있다. 덕트(1100)로 유입되는 제1 유체의 온도는 100℃미만, 바람직하게는 50℃미만, 더욱 바람직하게는 40℃미만일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 덕트(1100)를 통과한 후 배출되는 제1 유체의 온도는 덕트(1100)로 유입되는 제1 유체의 온도보다 높을 수 있다. 각 덕트(1100)는 제1 표면(1110), 제1 표면(1110)에 대향하며 제1 표면(1110)과 평행하게 배치된 제2 표면(1120), 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이에 배치된 제3 표면(1130) 및 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이에서 제3 표면(1130)에 수직하도록 배치된 제4 표면(1140), 제3 표면(1130)에 대향하도록 배치된 제5 표면(1150) 및 제4 표면(1140)에 대향하도록 배치된 제6 표면(1160)을 포함하며, 덕트 내부로 제1 유체가 통과한다. 덕트(1100)의 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120) 각각에 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)이 배치된 경우, 제3 표면(1130)은 제2 유체가 유입되는 방향에 배치된 표면이고, 제4 표면(1140)은 제1 유체가 유입 및 배출되는 방향에 배치된 표면일 수 있다. 이를 위하여, 덕트(1100)의 제4 표면(1140)에는 제1 유체 유입구(1142) 및 제1 유체 배출구(1144)가 형성될 수 있다. 제1 유체 유입구(1142) 및 제1 유체 배출구(1144)는 덕트(1100) 내 유체 통과 관과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 유체 유입구(1142)로부터 유입된 제1 유체는 유체 통과 관을 통과한 후 제1 유체 배출구(1144)로부터 배출될 수 있다. The first fluid flowing into the duct 1100 may be water, but is not limited thereto, and may be various types of fluids having cooling performance. The temperature of the first fluid flowing into the duct 1100 may be less than 100 °C, preferably less than 50 °C, more preferably less than 40 °C, but is not limited thereto. The temperature of the first fluid discharged after passing through the duct 1100 may be higher than the temperature of the first fluid flowing into the duct 1100 . Each duct 1100 has a first surface 1110 , a second surface 1120 opposite the first surface 1110 and disposed parallel to the first surface 1110 , a first surface 1110 and a second surface a third surface 1130 disposed between 1120 and a fourth surface 1140 disposed between the first surface 1110 and the second surface 1120 perpendicular to the third surface 1130 , the third surface a fifth surface 1150 disposed opposite to 1130 and a sixth surface 1160 disposed opposite to a fourth surface 1140 through which the first fluid passes into the duct. When the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 are disposed on the first surface 1110 and the second surface 1120 of the duct 1100, respectively, the third surface 1130 is a second fluid may be a surface disposed in an inflow direction, and the fourth surface 1140 may be a surface disposed in a direction in which the first fluid flows in and out. To this end, a first fluid inlet 1142 and a first fluid outlet 1144 may be formed on the fourth surface 1140 of the duct 1100 . The first fluid inlet 1142 and the first fluid outlet 1144 may be connected to a fluid passage tube in the duct 1100 . Accordingly, the first fluid introduced from the first fluid inlet 1142 may be discharged from the first fluid outlet 1144 after passing through the fluid passage pipe.

도시되지 않았으나, 덕트(1100)의 내벽에는 방열핀이 배치될 수도 있다. 방열핀의 형상, 개수 및 덕트(1100)의 내벽을 차지하는 면적 등은 제1 유체의 온도, 폐열의 온도, 요구되는 발전 용량 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 방열핀이 덕트(1100)의 내벽을 차지하는 면적은, 예를 들어 덕트(1100)의 단면적의 1 내지 40%일 수 있다. 이에 따르면, 제1 유체의 유동에 방해를 주지 않으면서도, 높은 열전변환 효율을 얻는 것이 가능하다. 이때, 방열핀은 제1 유체의 유동에 방해를 주지 않는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 방열핀은 제1 유체가 흐르는 방향을 따라 형성될 수 있다. 즉, 방열핀은 제1 유체 유입구로부터 제1 유체 배출구를 향하는 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있으며, 복수의 방열핀은 소정의 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다. 방열핀은 덕트(1100)의 내벽과 일체로 형성될 수도 있다. Although not shown, heat dissipation fins may be disposed on the inner wall of the duct 1100 . The shape, number, and area occupying the inner wall of the duct 1100 of the heat dissipation fins may be variously changed according to the temperature of the first fluid, the temperature of the waste heat, the required power generation capacity, and the like. The area occupied by the heat dissipation fins on the inner wall of the duct 1100 may be, for example, 1 to 40% of the cross-sectional area of the duct 1100 . Accordingly, it is possible to obtain high thermoelectric conversion efficiency without disturbing the flow of the first fluid. In this case, the heat dissipation fin may have a shape that does not interfere with the flow of the first fluid. For example, the heat dissipation fins may be formed along a direction in which the first fluid flows. That is, the heat dissipation fins may have a plate shape extending from the first fluid inlet toward the first fluid outlet, and the plurality of heat dissipation fins may be disposed to be spaced apart from each other at predetermined intervals. The heat dissipation fin may be integrally formed with the inner wall of the duct 1100 .

본 발명의 실시예에 따르면, 유체 통과부(2200)를 통해 흐르는 제2 유체의 방향과 덕트(1100)를 통해 흐르는 제1 유체의 유입/배출 방향은 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 유체의 유입/배출 방향과 제2 유체의 통과 방향은 약 90°상이할 수 있다. 이에 따르면, 전 영역에서 고른 열변환 성능을 얻는 것이 가능하다.한편, 제1 열전모듈(1200)은 덕트(1100)의 제1 표면(1110) 상에 배치되고, 제2 열전모듈(1300)은 덕트(1100)의 제2 표면(1120) 상에서 제1 열전모듈(1200)에 대칭하도록 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the direction of the second fluid flowing through the fluid passage unit 2200 and the inflow/discharge direction of the first fluid flowing through the duct 1100 may be different. For example, the inflow/outflow direction of the first fluid and the passage direction of the second fluid may be different from each other by about 90°. Accordingly, it is possible to obtain uniform thermal conversion performance in the entire region. Meanwhile, the first thermoelectric module 1200 is disposed on the first surface 1110 of the duct 1100 , and the second thermoelectric module 1300 is The first thermoelectric module 1200 may be symmetrically disposed on the second surface 1120 of the duct 1100 .

제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)은 스크류 또는 코일 스프링을 이용하여 덕트(1100)와 체결될 수 있다. 이에 따라, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)은 덕트(1100)의 표면에 안정적으로 결합할 수 있다. 또는, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300) 중 적어도 하나는 열전달물질(thermal interface material, TIM)을 이용하여 덕트(1100)의 표면에 접착될 수도 있다. 코일 스프링 및/또는 열전달물질(thermal interface material, TIM) 및/또는 스크류를 이용함으로써 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)에 인가되는 열의 균일도를 고온에서도 균일하게 제어할 수 있다.The first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 may be coupled to the duct 1100 using a screw or a coil spring. Accordingly, the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 may be stably coupled to the surface of the duct 1100 . Alternatively, at least one of the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 may be adhered to the surface of the duct 1100 using a thermal interface material (TIM). By using a coil spring and/or a thermal interface material (TIM) and/or a screw, the uniformity of heat applied to the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 can be uniformly controlled even at a high temperature. .

한편, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300) 각각은 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120) 각각에 배치된 열전소자(1210, 1310) 및 열전소자(1210, 1310)에 배치된 히트싱크(1220, 1320)를 포함한다. 이와 같이, 열전소자(1210, 1310)의 양면 중 한 면에 제1 유체가 흐르는 덕트(1100)가 배치되고, 다른 면에 히트싱크(1220, 1320)가 배치되며, 히트싱크(1220, 1320)를 통하여 제2 유체가 통과하면, 열전소자(1210, 1310)의 흡열면과 방열면 간 온도 차를 크게 할 수 있으며, 이에 따라 열전변환 효율을 높일 수 있다. 이때, 제1 표면(1110)으로부터 열전소자(1210) 및 히트싱크(1220)를 향하는 방향을 제1 방향으로 정의할 경우, 히트싱크(1220)의 제1 방향 길이는 열전소자(1210)의 제1 방향 길이보다 길 수 있다. 이에 따르면, 제2 유체와 히트싱크(1220) 간 접촉 면적이 늘어나므로, 열전소자(1210)의 흡열면의 온도가 높아질 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 7 (a), each of the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 is a thermoelectric element disposed on each of the first surface 1110 and the second surface 1120 ( It includes heat sinks 1220 and 1320 disposed on 1210 and 1310 and thermoelectric elements 1210 and 1310 . In this way, the duct 1100 through which the first fluid flows is disposed on one side of both surfaces of the thermoelectric elements 1210 and 1310, and the heat sinks 1220 and 1320 are disposed on the other side, and the heat sinks 1220 and 1320 are disposed. When the second fluid passes through the , the temperature difference between the heat absorbing surface and the heat dissipating surface of the thermoelectric elements 1210 and 1310 can be increased, thereby increasing the thermoelectric conversion efficiency. At this time, when the direction from the first surface 1110 toward the thermoelectric element 1210 and the heat sink 1220 is defined as the first direction, the length of the first direction of the heat sink 1220 is the second length of the thermoelectric element 1210 . It may be longer than the length in one direction. Accordingly, since the contact area between the second fluid and the heat sink 1220 is increased, the temperature of the heat absorbing surface of the thermoelectric element 1210 may be increased.

이때, 도 7(b)를 참조하면, 히트싱크(1220, 1320)와 열전소자(1210, 1310)는 복수의 체결부재(1230, 1330)에 의하여 체결될 수 있다. 여기서, 체결부재(1230, 1330)는 코일 스프링 또는 스크류 등일 수 있다. 이를 위하여, 방열핀(1220, 1320)과 열전소자(1210, 1310)의 적어도 일부에는 체결부재(1230, 1330)가 관통하는 관통홀(S)이 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(S)과 체결부재(1230, 1330) 사이에는 별도의 절연체(1240, 1340)가 더 배치될 수 있다. 별도의 절연체(1240, 1340)는 체결부재(1230, 1330)의 외주면을 둘러싸는 절연체 또는 관통홀(S)의 벽면을 둘러싸는 절연체일 수 있다. 예를 들어, 절연체(1240, 1340)는 링 형상일 수 있다. 링 형상을 가지는 절연체(1240, 1340)의 내주면은 체결부재(1230, 1330)의 외주면에 배치되고, 절연체(1240, 1340)의 외주면은 관통홀(S)의 내주면에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 체결부재(1230, 1330)와 히트싱크(1220, 1320) 및 열전소자(1210, 1310) 사이가 절연될 수 있다. In this case, referring to FIG. 7B , the heat sinks 1220 and 1320 and the thermoelectric elements 1210 and 1310 may be fastened by a plurality of fastening members 1230 and 1330 . Here, the fastening members 1230 and 1330 may be coil springs or screws. To this end, at least a portion of the heat dissipation fins 1220 and 1320 and the thermoelectric elements 1210 and 1310 may have through-holes S through which the fastening members 1230 and 1330 pass. Here, separate insulators 1240 and 1340 may be further disposed between the through hole S and the fastening members 1230 and 1330 . The separate insulators 1240 and 1340 may be an insulator surrounding the outer circumferential surface of the fastening members 1230 and 1330 or an insulator surrounding the wall surface of the through hole S. For example, the insulators 1240 and 1340 may have a ring shape. The inner peripheral surfaces of the insulators 1240 and 1340 having a ring shape may be disposed on the outer peripheral surfaces of the fastening members 1230 and 1330 , and the outer peripheral surfaces of the insulators 1240 and 1340 may be disposed on the inner peripheral surface of the through hole S. Accordingly, the coupling members 1230 and 1330 and the heat sinks 1220 and 1320 and the thermoelectric elements 1210 and 1310 may be insulated.

이때, 열전소자(1210, 1310)의 구조는 도 8 내지 9에 예시된 열전소자(100)의 구조를 가질 수 있다. 도 8 내지 도 9를 참조하면, 열전소자(100)는 하부 기판(110), 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)을 포함한다.In this case, the structure of the thermoelectric elements 1210 and 1310 may have the structure of the thermoelectric element 100 illustrated in FIGS. 8 to 9 . 8 to 9 , the thermoelectric element 100 includes a lower substrate 110 , a lower electrode 120 , a P-type thermoelectric leg 130 , an N-type thermoelectric leg 140 , an upper electrode 150 , and an upper portion. and a substrate 160 .

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

예를 들어, 리드선(181, 182)을 통하여 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 전압을 인가하면, 펠티에 효과로 인하여 P형 열전 레그(130)로부터 N형 열전 레그(140)로 전류가 흐르는 기판은 열을 흡수하여 냉각부로 작용하고, N형 열전 레그(140)로부터 P형 열전 레그(130)로 전류가 흐르는 기판은 가열되어 발열부로 작용할 수 있다. 또는, 하부전극(120) 및 상부전극(150) 간 온도 차를 가해주면, 제벡 효과로 인하여 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 내 전하가 이동하며, 전기가 발생할 수도 있다.For example, when a voltage is applied to the lower electrode 120 and the upper electrode 150 through the lead wires 181 and 182 , a current flows from the P-type thermoelectric leg 130 to the N-type thermoelectric leg 140 due to the Peltier effect. The substrate through which flows absorbs heat to act as a cooling unit, and the substrate through which current flows from the N-type thermoelectric leg 140 to the P-type thermoelectric leg 130 may be heated and act as a heating unit. Alternatively, when a temperature difference between the lower electrode 120 and the upper electrode 150 is applied, the charges in the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 move due to the Seebeck effect, and electricity may be generated. .

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 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 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)는 전체 중량 100wt%에 대하여 주원료물질인 Bi-Sb-Te를 99 내지 99.999wt%로 포함하고, 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 0.001 내지 1wt%로 포함할 수 있다. N형 열전 레그(140)는 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 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, N형 열전 레그(140)는 전체 중량 100wt%에 대하여 주원료물질인 Bi-Se-Te를 99 내지 99.999wt%로 포함하고, 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 0.001 내지 1wt%로 포함할 수 있다.Here, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be bismuth telluride (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 (Ga), tellurium It may be a bismuthtelluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg including at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In). For example, the P-type thermoelectric leg 130 contains 99 to 99.999 wt% of Bi-Sb-Te, which is a main raw material, based on 100 wt% of the total weight, and nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu) , at least one of silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and indium (In) may be included in an amount of 0.001 to 1 wt%. N-type thermoelectric leg 140 is selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium It may be a bismuthtelluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg including at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In). For example, the N-type thermoelectric leg 140 contains 99 to 99.999 wt% of Bi-Se-Te, which is a main raw material, based on 100 wt% of the total weight, and nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu) , at least one of silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and indium (In) may be included in an amount of 0.001 to 1 wt%.

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. 이때, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그일 수 있다. 이와 같이, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그인 경우, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 강도가 높아질 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 stack type. In general, the bulk-type P-type thermoelectric leg 130 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 140 heat-treats a thermoelectric material to manufacture an ingot, grinds the ingot and sieves to obtain a powder for the thermoelectric leg, and then It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body. In this case, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be polycrystalline thermoelectric legs. As such, when the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are polycrystalline thermoelectric legs, the strength of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be increased. The laminated P-type thermoelectric leg 130 or the laminated N-type thermoelectric leg 140 is formed by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, 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. In this case, 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 properties 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 calculated as the height or cross-sectional area of the P-type thermoelectric leg 130 . may be formed differently.

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

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 열전성능 지수(figure of merit, ZT)로 나타낼 수 있다. 열전성능 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention may be expressed as a figure of merit (ZT). The thermoelectric figure of merit (ZT) may be expressed as in 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 the Seebeck coefficient [V/K], σ is the electrical conductivity [S/m], and α 2 σ is the power factor (Power Factor, [W/mK 2 ]). And, T is the temperature, and k is the thermal conductivity [W/mK]. k can be expressed as a·cp·ρ, a is the thermal diffusivity [cm 2 /S], cp is the specific heat [J/gK], ρ is the density [g/cm 3 ].

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

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

그리고, 상호 대향하는 하부 기판(110)과 상부 기판(160)은 금속 기판일 수 있으며, 그 두께는 0.1mm~1.5mm일 수 있다. 금속 기판의 두께가 0.1mm 미만이거나, 1.5mm를 초과하는 경우, 방열 특성 또는 열전도율이 지나치게 높아질 수 있으므로, 열전 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)이 금속 기판인 경우, 하부 기판(110)과 하부 전극(120) 사이 및 상부 기판(160)과 상부 전극(150) 사이에는 각각 절연층(170)이 더 형성될 수 있다. 절연층(170)은 1~20W/mK의 열전도도를 가지는 소재를 포함할 수 있다. 이때, 절연층(170)은 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나와 무기물을 포함하는 수지 조성물이거나, 실리콘과 무기물을 포함하는 실리콘 복합체로 이루어진 층이거나, 산화알루미늄층일 수 있다. 여기서, 무기물은 알루미늄, 붕소, 규소 등의 산화물, 질화물 및 탄화물 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the lower substrate 110 and the upper substrate 160 facing each other may be a metal substrate, and the thickness thereof may be 0.1 mm to 1.5 mm. When the thickness of the metal substrate is less than 0.1 mm or exceeds 1.5 mm, heat dissipation characteristics or thermal conductivity may be excessively high, and thus the reliability of the thermoelectric element may be deteriorated. In addition, when the lower substrate 110 and the upper substrate 160 are metal substrates, the insulating layer 170 is disposed between the lower substrate 110 and the lower electrode 120 and between the upper substrate 160 and the upper electrode 150 , respectively. ) may be further formed. The insulating layer 170 may include a material having a thermal conductivity of 1 to 20 W/mK. In this case, the insulating layer 170 may be a resin composition including at least one of an epoxy resin and a silicone resin and an inorganic material, a layer made of a silicon composite including silicon and an inorganic material, or an aluminum oxide layer. Here, the inorganic material may be at least one of oxides, nitrides, and carbides such as aluminum, boron, and silicon.

이때, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 즉, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 여기서, 두께는 하부 기판(110)으로부터 상부 기판(160)을 향하는 방향에 대한 두께일 수 있으며, 면적은 기판(110)으로부터 상부 기판(160)을 향하는 방향에 수직하는 방향에 대한 면적일 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다. 바람직하게는, 하부기판(110)의 체적, 두께 또는 면적은 상부기판(160)의 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나 보다 더 크게 형성될 수 있다. 이때, 하부기판(110)은 제벡 효과를 위해 고온영역에 배치되는 경우, 펠티에 효과를 위해 발열영역으로 적용되는 경우 또는 후술할 열전소자의 외부환경으로부터 보호를 위한 실링부재가 하부기판(110) 상에 배치되는 경우에 상부기판(160) 보다 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나를 더 크게 할 수 있다. 이때, 하부기판(110)의 면적은 상부기판(160)의 면적대비 1.2 내지 5배의 범위로 형성할 수 있다. 하부기판(110)의 면적이 상부기판(160)에 비해 1.2배 미만으로 형성되는 경우, 열전달 효율 향상에 미치는 영향은 높지 않으며, 5배를 초과하는 경우에는 오히려 열전달 효율이 현저하게 떨어지며, 열전모듈의 기본 형상을 유지하기 어려울 수 있다. In this case, the sizes of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be different. That is, the volume, thickness, or area of one of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be larger than the volume, thickness, or area of the other. Here, the thickness may be a thickness in a direction from the lower substrate 110 to the upper substrate 160 , and the area may be an area in a direction perpendicular to a direction from the substrate 110 to the upper substrate 160 . . Accordingly, heat absorbing performance or heat dissipation performance of the thermoelectric element may be improved. Preferably, the volume, thickness, or area of the lower substrate 110 may be larger than at least one of the volume, thickness, or area of the upper substrate 160 . At this time, when the lower substrate 110 is disposed in a high temperature region for the Seebeck effect, when it is applied as a heating region for the Peltier effect, or a sealing member for protection from the external environment of the thermoelectric element, which will be described later, is provided on the lower substrate 110 . At least one of a volume, a thickness, or an area may be larger than that of the upper substrate 160 when it is disposed on the . In this case, the area of the lower substrate 110 may be formed in a range of 1.2 to 5 times the area of the upper substrate 160 . When the area of the lower substrate 110 is formed to be less than 1.2 times that of the upper substrate 160, the effect on the improvement of heat transfer efficiency is not high, and when it exceeds 5 times, the heat transfer efficiency is rather significantly reduced, and the thermoelectric module It can be difficult to maintain the basic shape of

또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 적어도 하나의 표면에는 방열 패턴, 예를 들어 요철 패턴이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 열전 소자의 방열 성능을 높일 수 있다. 요철 패턴이 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 접촉하는 면에 형성되는 경우, 열전 레그와 기판 간의 접합 특성도 향상될 수 있다. 열전소자(100)는 하부기판(110), 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부전극(150) 및 상부기판(160)을 포함한다.In addition, a heat dissipation pattern, for example, a concave-convex pattern, may be formed on the surface of at least one of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 . Accordingly, the heat dissipation performance of the thermoelectric element may be improved. When the concave-convex pattern is formed on a surface in contact with the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 , bonding characteristics between the thermoelectric leg and the substrate may also be improved. The thermoelectric element 100 includes a lower substrate 110 , a lower electrode 120 , a P-type thermoelectric leg 130 , an N-type thermoelectric leg 140 , an upper electrode 150 , and an upper substrate 160 .

도시되지 않았으나, 하부기판(110)과 상부기판(160) 사이에는 실링부재가 더 배치될 수도 있다. 실링부재는 하부기판(110)과 상부기판(160) 사이에서 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부전극(150)의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부전극(150)은 외부의 습기, 열, 오염 등으로부터 실링될 수 있다.Although not shown, a sealing member may be further disposed between the lower substrate 110 and the upper substrate 160 . The sealing member may be disposed between the lower substrate 110 and the upper substrate 160 on the side surfaces of the lower electrode 120 , the P-type thermoelectric leg 130 , the N-type thermoelectric leg 140 , and the upper electrode 150 . . Accordingly, the lower electrode 120 , the P-type thermoelectric leg 130 , the N-type thermoelectric leg 140 , and the upper electrode 150 may be sealed from external moisture, heat, contamination, and the like.

이때, 덕트(1100) 상에 배치되는 하부 기판(110)은 알루미늄 기판일 수 있으며, 알루미늄 기판은 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120) 각각과 열전달물질(thermal interface material, TIM)에 의하여 접착될 수 있다. 알루미늄 기판은 열전달 성능이 우수하므로, 열전소자(1210, 1310)의 양면 중 한 면과 제1 유체가 흐르는 덕트(1100) 간의 열전달이 용이하다. 또한, 알루미늄 기판과 제1 유체가 흐르는 덕트(1100)가 열전달물질(thermal interface material, TIM)에 의하여 접착되면, 알루미늄 기판과 제1 유체가 흐르는 덕트(1100) 간의 열전달이 방해 받지 않을 수 있다. 여기서, 열전달물질(TIM)은 열전달 성능 및 접착 성능을 가지는 물질이며, 예를 들어 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나 및 무기물을 포함하는 수지 조성물일 수 있다. 여기서, 무기물은 알루미늄, 붕소, 규소 등의 산화물, 탄화물 또는 질화물일 수 있다. In this case, the lower substrate 110 disposed on the duct 1100 may be an aluminum substrate, and the aluminum substrate is formed on the first surface 1110 and the second surface 1120, respectively, and a thermal interface material (TIM). can be attached by Since the aluminum substrate has excellent heat transfer performance, heat transfer between one of both surfaces of the thermoelectric elements 1210 and 1310 and the duct 1100 through which the first fluid flows is easy. In addition, when the aluminum substrate and the duct 1100 through which the first fluid flows are adhered by a thermal interface material (TIM), heat transfer between the aluminum substrate and the duct 1100 through which the first fluid flows may not be disturbed. Here, the heat transfer material (TIM) is a material having heat transfer performance and adhesive performance, and may be, for example, a resin composition including at least one of an epoxy resin and a silicone resin and an inorganic material. Here, the inorganic material may be an oxide, carbide, or nitride such as aluminum, boron, or silicon.

다시 도 3 내지 도 7을 참조하면, 제1 열전모듈(1200), 덕트(1100) 및 제2 열전모듈(1300) 간의 실링 및 단열 효과를 높이기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발전모듈은 실드 부재(1600) 및 단열 부재(1700)를 더 포함할 수 있다. 단열부재(1700)는, 예를 들어 덕트(1100)의 표면 중 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)이 배치된 영역을 제외한 표면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 유체 및 제2 유체의 열손실을 방지할 수 있으며, 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300) 각각의 저온부 및 고온부 간 온도 차를 크게 하여 발전 성능을 높일 수 있다. 또한, 실드 부재(1600)는 덕트(1100)의 표면 중 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)이 배치된 영역을 제외한 표면에 배치될 수 있다. 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)에 연결된 배선 및 커넥터를 외부 습기 또는 오염으로부터 보호할 수 있다.Referring back to FIGS. 3 to 7 , in order to increase the sealing and insulation effect between the first thermoelectric module 1200 , the duct 1100 and the second thermoelectric module 1300 , the power generation module according to the embodiment of the present invention is a shield. It may further include a member 1600 and a heat insulating member 1700 . The heat insulating member 1700 may be disposed, for example, on a surface of the duct 1100 excluding the area where the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 are disposed. Accordingly, heat loss of the first fluid and the second fluid can be prevented, and the power generation performance can be increased by increasing the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part of the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300, respectively. there is. Also, the shield member 1600 may be disposed on a surface of the duct 1100 excluding the area where the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 are disposed. Wires and connectors connected to the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 may be protected from external moisture or contamination.

한편, 가이드 플레이트(1800)는 유체 통과부(2200) 내에서 제2 유체의 흐름을 가이드하는 플레이트이며, 유체 통과부(2200) 내로 유입된 제2 유체는 가이드 플레이트(1800)를 따라 흐른 후 배출될 수 있다.On the other hand, the guide plate 1800 is a plate for guiding the flow of the second fluid in the fluid passing part 2200 , and the second fluid introduced into the fluid passing part 2200 flows along the guide plate 1800 and then discharged. can be

제1 가이드 플레이트(1800-1)는 제1 열전모듈(1200)과 마주보도록 배치되고, 제2 가이드 플레이트(1800-2)는 제2 열전모듈(1300)과 마주보도록 배치될 수 있고, 제2 유체는 제1 열전모듈(1200)과 제1 가이드 플레이트(1800-1) 사이 및 제2 열전모듈(1300)과 제2 가이드 플레이트(1800-2) 사이를 통과할 수 있다.The first guide plate 1800 - 1 may be disposed to face the first thermoelectric module 1200 , and the second guide plate 1800 - 2 may be disposed to face the second thermoelectric module 1300 , and the second The fluid may pass between the first thermoelectric module 1200 and the first guide plate 1800 - 1 and between the second thermoelectric module 1300 and the second guide plate 1800 - 2 .

이때, 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)의 양측은 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2) 및 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)로 연장될 수 있다. 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2)는 유체 통과부(2200)의 입구, 즉 제1 연결부(2400)를 향하여 연장되는 플레이트이고, 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)는 유체 통과부(2200)의 출구, 즉 제2 연결부(2500)를 향하여 연장되는 플레이트를 의미할 수 있다. 이때, 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2), 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 및 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)는 일체로 연결된 플레이트일 수 있다. 제1 열전모듈(1200)에 마주보며 배치된 제1 가이드 플레이트(1800-1) 및 제2 열전모듈(1300)에 마주보며 배치된 제2 가이드 플레이트(1800-2)는 일정한 거리(d3)를 유지하며 대칭하여 배치될 수 있다. 여기서, 제1 가이드 플레이트(1800-1) 및 제2 가이드 플레이트(1800-2) 간의 거리(d3)는 제1 가이드 플레이트(1800-1)로부터 제2 가이드 플레이트(1800-2)를 향하는 수평 방향의 거리일 수 있다. 이에 따르면, 제2 유체가 제1 열전모듈(1200) 및 제1 가이드 플레이트(1800-1) 사이 및 제2 열전모듈(1300) 및 제2 가이드 플레이트(1800-2) 사이를 일정한 유속으로 통과할 수 있으므로, 균일한 열전 성능을 얻을 수 있다. 이에 반해, 제1 가이드 플레이트(1800-1)로부터 연장된 제1 유체 수집 플레이트(1810-1) 및 제2 가이드 플레이트(1800-2)로부터 연장된 제2 유체 수집 플레이트(1810-2) 사이의 거리(d4, d4')는 유체 통과부(2200)의 입구에 가까워질수록 멀어지도록 대칭하여 배치될 수 있다. 여기서, 제1 유체 수집 플레이트(1810-1) 및 제2 유체 수집 플레이트(1810-2) 사이의 거리는 제1 유체 수집 플레이트(1810-1)로부터 제2 유체 수집 플레이트(1810-2)를 향하는 수평 방향의 거리일 수 있다. 이와 마찬가지로, 제1 가이드 플레이트(1800-1)로부터 연장된 제1 유체 확산 플레이트(1820-1) 및 제2 가이드 플레이트(1800-2)로부터 연장된 제2 유체 확산 플레이트(1820-2) 사이의 거리도 유체 통과부(2200)의 출구에 가까워질수록 멀어지도록 대칭하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 유체 통과부(2200)의 입구를 통하여 유입된 제2 유체는 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2)에서 모아진 후 열전모듈(1200, 1300)과 가이드 플레이트(1800) 사이를 통과하고, 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)에서 확산된 후 유체 통과부(2200)의 출구를 통하여 배출될 수 있다. 이에 따르면, 제2 유체가 열전모듈(1200, 1300)과 가이드 플레이트(1800) 사이를 통과하기 전과 통과한 후의 제2 유체의 압력 차를 최소화할 수 있으므로, 제2 유체가 유체 통과부(2200)의 입구 방향으로 역류하는 문제를 방지할 수 있다. In this case, both sides of the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 may extend to the fluid collection plates 1810-1 and 1810 - 2 and the fluid diffusion plates 1820-1 and 1820 - 2 . The fluid collection plates 1810 - 1 and 1810 - 2 are plates extending toward the inlet of the fluid passage part 2200 , that is, the first connection part 2400 , and the fluid diffusion plates 180-1 and 1820 - 2 are fluid It may refer to a plate extending toward the outlet of the passing part 2200 , that is, the second connection part 2500 . In this case, the fluid collection plates 1810-1 and 1810-2, the guide plates 1800-1 and 1800-2, and the fluid diffusion plates 1820-1 and 1820-2 may be integrally connected plates. The first guide plate 1800-1 disposed to face the first thermoelectric module 1200 and the second guide plate 1800-2 disposed to face the second thermoelectric module 1300 are separated by a predetermined distance d3. It can be maintained and arranged symmetrically. Here, the distance d3 between the first guide plate 1800 - 1 and the second guide plate 1800 - 2 is a horizontal direction from the first guide plate 1800 - 1 toward the second guide plate 1800 - 2 . can be the distance of According to this, the second fluid may pass between the first thermoelectric module 1200 and the first guide plate 1800-1 and between the second thermoelectric module 1300 and the second guide plate 1800-2 at a constant flow rate. Therefore, uniform thermoelectric performance can be obtained. In contrast, between the first fluid collection plate 1810-1 extending from the first guide plate 1800-1 and the second fluid collection plate 1810-2 extending from the second guide plate 1800-2 The distances d4 and d4 ′ may be symmetrically disposed so as to be farther away as the distances d4 and d4 ′ get closer to the inlet of the fluid passage unit 2200 . Here, the distance between the first fluid collection plate 1810-1 and the second fluid collection plate 1810-2 is horizontal from the first fluid collection plate 1810-1 toward the second fluid collection plate 1810-2. It can be the distance in the direction. Similarly, between the first fluid diffusion plate 1820-1 extending from the first guide plate 1800-1 and the second fluid diffusion plate 1820-2 extending from the second guide plate 1800-2 The distance may also be symmetrically disposed so that the closer it is to the outlet of the fluid passage part 2200 , the more distant it is. Accordingly, the second fluid introduced through the inlet of the fluid passage unit 2200 is collected in the fluid collection plates 1810-1 and 1810-2 and then passes between the thermoelectric modules 1200 and 1300 and the guide plate 1800. And, after being diffused in the fluid diffusion plates 1820 - 1 and 1820 - 2 , it may be discharged through the outlet of the fluid passing part 2200 . According to this, since the pressure difference between the second fluid before and after the second fluid passes between the thermoelectric modules 1200 and 1300 and the guide plate 1800 can be minimized, the second fluid passes through the fluid passing part 2200. It is possible to prevent the problem of backflow in the direction of the inlet.

이때, 지지 프레임(1900)은 제1 내지 제2 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2), 제1 내지 제2 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2) 및 제1 내지 제2 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)를 지지한다. 즉, 지지 프레임(1900)은 제1 지지프레임(1900-1) 및 제2 지지 프레임(1900-2)을 포함하고, 제1 지지프레임(1900-1) 및 제2 지지 프레임(1900-2) 사이에 제1 내지 제2 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2), 제1 내지 제2 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2) 및 제1 내지 제2 유체 확산 플레이트(1820-1, 1820-2)가 고정될 수 있다.In this case, the support frame 1900 includes the first to second guide plates 1800-1 and 1800-2, the first to second fluid collection plates 1810-1 and 1810-2, and the first to second fluid diffusion. The plates 1820-1 and 1820-2 are supported. That is, the support frame 1900 includes a first support frame 1900 - 1 and a second support frame 1900 - 2 , and the first support frame 1900 - 1 and the second support frame 1900 - 2 . Between the first and second guide plates 1800-1 and 1800-2, the first and second fluid collection plates 1810-1 and 1810-2 and the first and second fluid diffusion plates 1820-1, 1820-2) can be fixed.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 분기부(1400)는 유체 통과부(2200)로 유입되는 제2 유체를 분기할 수 있다. 분기부(1400)에 의하여 분기된 제2 유체는 제1 열전모듈(1200)과 제1 가이드 플레이트(1800-1) 사이 및 제2 열전모듈(1300)과 제2 가이드 플레이트(1800-2) 사이를 통과할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the branching part 1400 may branch the second fluid flowing into the fluid passing part 2200 . The second fluid branched by the branching part 1400 is between the first thermoelectric module 1200 and the first guide plate 1800-1 and between the second thermoelectric module 1300 and the second guide plate 1800-2. can pass through

분기부(1400)는 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 덕트(1100)의 제3 표면(1130)이 제2 유체가 유입되는 방향을 향하도록 배치되는 경우, 분기부(1400)는 덕트(1100)의 제3 표면(1130) 측에 배치될 수 있다. 또는, 분기부(1400)는 유체 역학적 원리에 의하여 덕트(1100)의 제3 표면(1130)에 대향하는 제5 표면(1150) 측에도 배치될 수 있다.The branch 1400 may be disposed between the first surface 1110 and the second surface 1120 of the duct 1100 . For example, when the third surface 1130 of the duct 1100 is disposed to face the direction in which the second fluid flows, the branch 1400 is disposed on the third surface 1130 side of the duct 1100 . can be Alternatively, the branch 1400 may be disposed on the side of the fifth surface 1150 opposite to the third surface 1130 of the duct 1100 according to the hydrodynamic principle.

분기부(1400)는 덕트(1100)의 제3 표면(1130) 상에서 제3 표면(1130)의 양단으로부터 제3 표면(1130)의 양단 사이의 중심으로 갈수록 제3 표면(1130)과의 거리가 멀어지는 형상을 가질 수 있다. 즉, 분기부(1130)가 배치되는 제3 표면(1130)은 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120)과 거의 수직하며, 분기부(1400)는 덕트(1100)의 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120)에 대하여 경사지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 분기부(1400)는 우산 형상 또는 지붕 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 유체, 예를 들어 폐열이 분기부(1400)를 통하여 분기되며 발전장치의 양면에 배치된 제1 열전모듈(1200) 및 제2 열전모듈(1300)에 접촉하도록 가이드될 수 있다. 즉, 제2 유체는 분기부(1400)를 통하여 분기되어, 제1 열전모듈(1200)과 제1 가이드 플레이트(1800-1) 사이 및 제2 열전모듈(1300)과 제2 가이드 플레이트(1800-2) 사이를 통과할 수 있다. The branch 1400 is on the third surface 1130 of the duct 1100 from both ends of the third surface 1130 toward the center between the both ends of the third surface 1130. The distance from the third surface 1130 increases. It may have a distant shape. That is, the third surface 1130 on which the branch 1130 is disposed is substantially perpendicular to the first surface 1110 and the second surface 1120 , and the branch 1400 is disposed on the first surface of the duct 1100 ( 1110 ) and the second surface 1120 may be disposed to be inclined. For example, the branch 1400 may have an umbrella shape or a roof shape. Accordingly, the second fluid, for example, waste heat, is branched through the branching part 1400 and may be guided to contact the first thermoelectric module 1200 and the second thermoelectric module 1300 disposed on both sides of the power generation device. . That is, the second fluid is branched through the branching part 1400, between the first thermoelectric module 1200 and the first guide plate 1800-1, and between the second thermoelectric module 1300 and the second guide plate 1800- 2) can pass through.

한편, 제1 열전모듈(1200)의 제1 히트싱크(1220) 외측과 제2 열전모듈(1300)의 제2 히트싱크(1320) 외측 사이의 폭(W1)은 분기부(1400)의 폭(W2)보다 클 수 있다. 여기서, 제1 히트싱크(1220) 외측과 제2 히트싱크(1320) 외측 각각은 덕트(1100)를 향하는 측의 반대 측을 의미할 수 있다. 여기서, 제1 히트싱크(1220) 및 제2 히트싱크(1320) 각각은 복수의 방열핀을 포함할 수 있고, 복수의 방열핀은 기체의 흐름을 방해하지 않는 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 방열핀은 기체가 흐르는 제2 방향을 따라 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또는, 복수의 방열핀은 기체가 흐르는 제2 방향을 따라 유로가 형성되도록 폴딩되어 있는 형상을 가질 수도 있다. 이때, 제1 열전모듈(1200)의 제1 히트싱크(1220)와 제2 열전모듈(1300)의 제2 히트싱크(1320) 사이의 최대 폭(W1)은 덕트(1100)를 기준으로 제1 히트싱크(1220)의 가장 먼 지점으로부터 제2 히트싱크(1320)의 가장 먼 지점까지의 거리를 의미할 수 있으며, 분기부(1400)의 최대 폭(W2)은 덕트(1100)의 제3 표면(1130)과 가장 가까운 영역에서의 분기부(1400)의 폭을 의미할 수 있다. 이에 따르면, 제2 유체의 흐름이 분기부(1400)에 의하여 방해 받지 않고, 제1 히트싱크(1220) 및 제2 히트싱크(1320)로 직접 전달될 수 있다. 이에 따라, 제2 유체와 제1 히트싱크(1220) 및 제2 히트싱크(1320) 간의 접촉 면적이 커지게 되어, 제1 히트싱크(1220) 및 제2 히트싱크(1320)가 제2 유체로부터 받는 열량이 늘어나며, 발전 효율이 높아질 수 있다.On the other hand, the width W1 between the outside of the first heat sink 1220 of the first thermoelectric module 1200 and the outside of the second heat sink 1320 of the second thermoelectric module 1300 is the width of the branch 1400 ( W2) can be greater. Here, each of the outside of the first heat sink 1220 and the outside of the second heat sink 1320 may mean the opposite side of the side facing the duct 1100 . Here, each of the first heat sink 1220 and the second heat sink 1320 may include a plurality of heat dissipation fins, and the plurality of heat dissipation fins may be formed in a direction not to obstruct the flow of gas. For example, the plurality of heat dissipation fins may have a plate shape extending along the second direction in which the gas flows. Alternatively, the plurality of heat dissipation fins may have a shape in which the flow path is formed along the second direction in which the gas flows. At this time, the maximum width W1 between the first heat sink 1220 of the first thermoelectric module 1200 and the second heat sink 1320 of the second thermoelectric module 1300 is the first with respect to the duct 1100 . It may mean the distance from the furthest point of the heat sink 1220 to the furthest point of the second heat sink 1320 , and the maximum width W2 of the branch 1400 is the third surface of the duct 1100 . It may mean the width of the branch 1400 in the region closest to 1130 . Accordingly, the flow of the second fluid may be directly transferred to the first heat sink 1220 and the second heat sink 1320 without being interrupted by the branch unit 1400 . Accordingly, the contact area between the second fluid and the first heat sink 1220 and the second heat sink 1320 is increased, so that the first heat sink 1220 and the second heat sink 1320 are separated from the second fluid. The amount of heat received increases, and the power generation efficiency can be increased.

한편, 제1 가이드 플레이트(1800-1)는 제1 열전모듈(1200)의 제1 히트싱크(1220)와 소정 간격 이격되도록 대칭으로 배치되고, 제2 가이드 플레이트(1800-2)는 제2 열전모듈(1300)의 제2 히트싱크(1320)와 소정 간격 이격되도록 대칭으로 배치될 수 있다. 여기서, 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)와 각 열전모듈의 히트싱크 간 간격은 각 열전모듈의 히트싱크와 접촉하는 제2 유체가 히트싱크를 통과하기 전과 후의 압력차에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 발전 성능에 영향을 미칠 수 있다.Meanwhile, the first guide plate 1800 - 1 is symmetrically disposed to be spaced apart from the first heat sink 1220 of the first thermoelectric module 1200 by a predetermined distance, and the second guide plate 1800 - 2 is the second thermoelectric module 1200 . The second heat sink 1320 of the module 1300 may be symmetrically disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance. Here, the distance between the guide plates 1800-1 and 1800-2 and the heat sink of each thermoelectric module may affect the pressure difference before and after the second fluid in contact with the heat sink of each thermoelectric module passes through the heat sink. and thus may affect the power generation performance.

본 발명의 실시예에 따르면, 발전 성능을 최적화시키기 위하여 요구되는 간격으로 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)와 각 열전모듈의 히트싱크 간 간격을 유지하고자 한다.According to an embodiment of the present invention, it is intended to maintain the distance between the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 and the heat sink of each thermoelectric module at a required interval in order to optimize the power generation performance.

도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 일부 단면도이다. 10 (a) and 10 (b) is a partial cross-sectional view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.

도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 분기부(1400)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 수평 방향의 최단 거리(d1)에 대한 히트싱크(1220, 1320)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 수평 방향의 최단 거리(d2)의 비는 0.0625 내지 0.25, 바람직하게는 0.0625 내지 0.167일 수 있다. 여기서, 수평 방향은 제1 가이드 플레이트(1800-1)로부터 제2 가이드 플레이트(1800-2)를 향하는 방향으로 정의될 수 있다. 만약, 도10(b)에서 도시된 바와 같이, 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)가 분기부(1400)의 수평 방향에 배치되지 않고, 분기부(1400)의 수평 방향에 유체 수집 플레이트(1810-1, 1810-2)가 배치된 경우, 즉, 제1 유체 수집 플레이트(1810-1), 분기부(1400) 및 제2 유체 수집 플레이트(1810-2)가 수평 방향에 순차적으로 배치되고, 제1 유체 수집 플레이트(1810-1)와 제1 가이드 플레이트(1800-1) 간의 경계 및 제2 유체 수집 플레이트(1810-2)와 제2 가이드 플레이트(1800-2) 간의 경계가 분기부(1400)와 열전모듈(1200, 1300) 사이의 제1 표면(1110) 및 제2 표면(1120)에 수평 방향으로 배치된 경우, 분기부(1400)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 수평 방향의 최단거리(d1)는 열전모듈(1200, 1300)과 마주보는 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)의 가상의 연장면(1800-E1, 1800-E2)과 분기부(1400) 간 수평 방향의 최단거리를 의미할 수 있다. Referring to FIGS. 10(a) and 10(b), the heat sinks 1220 and 1320 for the shortest horizontal distance d1 between the branching part 1400 and the guide plates 1800-1 and 1800-2. The ratio of the shortest distance d2 in the horizontal direction between the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 may be 0.0625 to 0.25, preferably 0.0625 to 0.167. Here, the horizontal direction may be defined as a direction from the first guide plate 1800 - 1 toward the second guide plate 1800 - 2 . If, as shown in FIG. 10B , the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 are not arranged in the horizontal direction of the branching part 1400 , but the fluid collecting plate is located in the horizontal direction of the branching part 1400 . When the 1810-1 and 1810-2 are disposed, that is, the first fluid collection plate 1810-1, the branch 1400, and the second fluid collection plate 1810-2 are sequentially arranged in the horizontal direction. and the boundary between the first fluid collection plate 1810 - 1 and the first guide plate 1800 - 1 and the boundary between the second fluid collection plate 1810 - 2 and the second guide plate 1800 - 2 are bifurcated When disposed in the horizontal direction on the first surface 1110 and the second surface 1120 between the 1400 and the thermoelectric modules 1200 and 1300 , the branching part 1400 and the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 ), the shortest distance d1 in the horizontal direction between the virtual extension surfaces 1800-E1 and 1800-E2 of the guide plates 1800-1 and 1800-2 facing the thermoelectric modules 1200 and 1300 and the branching part ( 1400) may mean the shortest distance in the horizontal direction.

이러한 조건을 만족하기 위하여, 분기부(1400)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 최단 거리(d1)에 대한 히트싱크(1220, 1320)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 최단 거리(d2)의 비는 0.25 이하, 바람직하게는 0.0625 내지 0.25, 더욱 바람직하게는 0.0625 내지 0.167일 수 있다.In order to satisfy these conditions, the heat sinks 1220 and 1320 and the guide plates 1800-1 and 1800-2 for the shortest distance d1 between the branching part 1400 and the guide plates 1800-1 and 1800-2. ), the ratio of the shortest distance d2 may be 0.25 or less, preferably 0.0625 to 0.25, and more preferably 0.0625 to 0.167.

예를 들어, 히트싱크(1220, 1320)의 수평 방향의 길이는 6.5 내지 15mm일 수 있다. 그리고, 히트싱크(1220, 1320)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 수평 방향의 최단거리(d2)는 5mm 이하, 바람직하게는 1 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 3mm일 수 있다. 이에 따라, 분기부(1400)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 수평 방향의 최단 거리는 6.5 내지 20mm일 수 있다. For example, the horizontal length of the heat sinks 1220 and 1320 may be 6.5 to 15 mm. And, the shortest distance d2 in the horizontal direction between the heat sinks 1220 and 1320 and the guide plates 1800-1 and 1800-2 may be 5 mm or less, preferably 1 to 5 mm, more preferably 1 to 3 mm. there is. Accordingly, the shortest distance in the horizontal direction between the branch 1400 and the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 may be 6.5 to 20 mm.

예를 들어, 제1 히트싱크(1220)의 길이가 15mm인 경우, 제1 히트싱크(1220)와 제1 가이드 플레이트(1800-1) 간 최단거리(d1)는 5mm 이하, 바람직하게는 1 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 3mm일 수 있다. For example, when the length of the first heat sink 1220 is 15 mm, the shortest distance d1 between the first heat sink 1220 and the first guide plate 1800 - 1 is 5 mm or less, preferably 1 to 5 mm, more preferably 1 to 3 mm.

이에 따르면, 제2 유체가 열전모듈(1200, 1300)을 통과하기 전과 통과한 후의 제2 유체의 압력 차를 최소화고, 제2 유체의 유동 공간을 최적화할 수 있다. 이에 따라, 제2 유체와 열전모듈(1200, 1300)의 히트싱크(1220, 1320) 간 접촉 면적이 최대화되어 열전모듈(1200, 1300)의 고온부와 저온부 간 온도 차를 높일 수 있으며, 결과적으로 발전성능을 높일 수 있다.Accordingly, the pressure difference between the second fluid before and after the second fluid passes through the thermoelectric modules 1200 and 1300 can be minimized and the flow space of the second fluid can be optimized. Accordingly, the contact area between the second fluid and the heat sinks 1220 and 1320 of the thermoelectric modules 1200 and 1300 is maximized, thereby increasing the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric module 1200 and 1300, and as a result, power generation performance can be increased.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 분기부(1400)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 최단 거리(d1)에 대한 히트싱크(1220, 1320)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 간 최단 거리(d2)의 비는 0.25 이하, 바람직하게는 0.0625 내지 0.25, 더욱 바람직하게는 0.0625 내지 0.167로 유지하기 위하여, 덕트(1100)와 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)를 이격시키는 이격부재(1500)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to the embodiment of the present invention, the heat sinks 1220 and 1320 and the guide plates 1800-1 and 1800-2 for the shortest distance d1 between the branching part 1400 and the guide plates 1800-1 and 1800-2. 1800-2) In order to maintain the ratio of the shortest distance d2 between 0.25 or less, preferably 0.0625 to 0.25, more preferably 0.0625 to 0.167, the duct 1100 and the guide plates 1800-1 and 1800-2 ) may further include a spacer 1500 for spaced apart.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 평면도이다. 11 is a plan view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 이격부재(1500)는 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2) 및 덕트(1100)와 접촉하여, 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)와 덕트(1100) 사이를 소정 간격으로 이격시킬 수 있다. 여기서, 접촉은 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 다른 매개체를 통하여 간접 접촉하는 것도 의미할 수 있다. Referring to FIG. 11 , the spacer 1500 is in contact with the guide plates 1800-1 and 1800-2 and the duct 1100 to form a space between the guide plates 1800-1 and 1800-2 and the duct 1100 . It can be spaced apart at a predetermined interval. Here, the contact may mean not only direct contact, but also indirect contact through another medium.

본 발명의 실시예에 따르면, 이격부재(1500)는 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이에 배치될 수 있다. 분기부(1400)가 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이의 제3 표면(1130)에 배치된 경우, 이격부재(1500)는 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제2 표면(1120) 사이에서 제3 표면(1130)에 수직하도록 배치되는 제4 표면(1140)에 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the spacer 1500 may be disposed between the first surface 1110 and the second surface 1120 of the duct 1100 . When the branching portion 1400 is disposed on the third surface 1130 between the first surface 1110 and the second surface 1120 of the duct 1100 , the spacer 1500 is the first surface of the duct 1100 . It may be disposed on a fourth surface 1140 disposed between the surface 1110 and the second surface 1120 and perpendicular to the third surface 1130 .

여기서, 분기부(1400)가 배치되는 제3 표면(1130)은 제2 유체가 유입되는 방향에 배치된 표면이고, 이격부재(1500)가 배치되는 제4 표면(1140)은 제1 유체가 유입되는 방향에 배치된 표면일 수 있다. Here, the third surface 1130 on which the branching part 1400 is disposed is a surface disposed in the direction in which the second fluid flows, and the fourth surface 1140 on which the spacer 1500 is disposed is the first fluid flows in. It may be a surface disposed in the direction of being.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 이격부재(1500)는 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제1 가이드 플레이트(1800-1) 간의 수평 거리 및 덕트(1100)의 제2 표면(1120)과 제2 가이드 플레이트(1800-2) 간의 수평 거리를 소정 거리로 이격시킨다. 이에 따라, 제1 열전모듈(1200)의 제1 히트싱크(1220)와 제1 가이드 플레이트(1800-1) 간의 수평 거리 및 제2 열전모듈(1300)의 제2 히트싱크(1320)와 제2 가이드 플레이트(1800-2) 간의 수평 거리가 소정 거리로 이격될 수 있다. 이때, 이격부재(1500)는 단열재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 가이드 플레이트(1800-1, 1800-2)를 따라 흐르는 제2 유체와 덕트(1100) 내부를 흐르는 제1 유체 사이를 단열할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the spacer 1500 is a horizontal distance between the first surface 1110 of the duct 1100 and the first guide plate 1800 - 1 and the second surface 1120 of the duct 1100 . ) and a horizontal distance between the second guide plate 1800-2 is spaced apart by a predetermined distance. Accordingly, the horizontal distance between the first heat sink 1220 and the first guide plate 1800 - 1 of the first thermoelectric module 1200 and the second heat sink 1320 and the second of the second thermoelectric module 1300 are A horizontal distance between the guide plates 1800 - 2 may be spaced apart by a predetermined distance. In this case, the spacer 1500 may include a heat insulating material. Accordingly, it is possible to insulate between the second fluid flowing along the guide plates 1800 - 1 and 1800 - 2 and the first fluid flowing in the duct 1100 .

이를 위하여, 이격 부재(1500)는 분기부(1400)가 배치된 덕트(1100)의 제3 표면(1130)과 수직하는 제4 표면(1140)에 배치된 제1 영역(1510), 제1 영역(1510)으로부터 제1 표면(1110)을 향하여 연장된 제2 영역(1520), 그리고 제1 영역(1510)으로부터 제2 표면(1120)을 향하여 연장된 제3 영역(1530)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 영역(1520)의 제1 면(1522)은 제1 표면(1110)에 배치되고, 제2 영역(1520)의 제2 면(1524)은 제1 가이드 플레이트(1800-1)에 배치될 수 있다. 그리고, 제3 영역(1530)의 제1 면(1532)은 제2 표면(1120)에 배치되고, 제3 영역(1530)의 제2 면(1534)은 제2 가이드 플레이트(1800-2)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 덕트(1100)의 제1 표면(1110)과 제1 가이드 플레이트(1800-1)는 제2 영역(1520)의 제1 면(1522) 및 제2 면(1524) 간 거리(T)만큼 이격될 수 있고, 덕트(1100)의 제2 표면(1120)과 제2 가이드 플레이트(1800-2)는 제3 영역(1530)의 제1 면(1532) 및 제2 면(1534) 간 거리(T)만큼 이격될 수 있으며, 히트싱크와 가이드 플레이트가 소정 거리(t)를 유지할 수 있으므로, 제2 유체의 압력 차 및 제2 유체의 유동 공간이 최적화될 수 있다. 본 명세서에서, 제2 유체의 압력 차는 제2 유체가 열전모듈의 히트싱크를 통과하기 전과 통과한 후의 제2 유체의 압력 차를 의미할 수 있다. 히트싱크의 길이가 l인 경우, 히트싱크의 길이(l) 및 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t)의 합은 이격부재(1500)의 제2 영역의 제1 면(1522) 및 제2 면(1524) 간 거리(T) 또는 이격부재(1500)의 제3 영역의 제1 면(1532) 및 제2 면(1534) 간 거리(T)간 거리, 즉 덕트(1100)와 가이드 플레이트(1800) 간 거리와 같을 수 있다. To this end, the spacer 1500 includes a first region 1510 and a first region disposed on a fourth surface 1140 perpendicular to the third surface 1130 of the duct 1100 on which the branching portion 1400 is disposed. a second region 1520 extending from 1510 toward the first surface 1110 , and a third region 1530 extending from the first region 1510 toward the second surface 1120 . . In this case, the first surface 1522 of the second area 1520 is disposed on the first surface 1110 , and the second surface 1524 of the second area 1520 is disposed on the first guide plate 1800 - 1 . can be placed. In addition, the first surface 1532 of the third area 1530 is disposed on the second surface 1120 , and the second surface 1534 of the third area 1530 is disposed on the second guide plate 1800 - 2 . can be placed. Accordingly, the first surface 1110 of the duct 1100 and the first guide plate 1800 - 1 are the distance T between the first surface 1522 and the second surface 1524 of the second region 1520 . The distance between the first surface 1532 and the second surface 1534 of the third region 1530 and the second surface 1120 of the duct 1100 and the second guide plate 1800-2 may be spaced apart by It may be spaced apart by (T), and since the heat sink and the guide plate may maintain a predetermined distance t, the pressure difference of the second fluid and the flow space of the second fluid may be optimized. In this specification, the pressure difference between the second fluid may mean a pressure difference between the second fluid before and after the second fluid passes through the heat sink of the thermoelectric module. When the length of the heat sink is l, the sum of the length (l) of the heat sink and the distance (t) between the heat sink and the guide plate is the first surface 1522 and the second surface of the second area of the spacer 1500 . The distance (T) between (1524) or the distance (T) between the first surface 1532 and the second surface 1534 of the third region of the spacer 1500, that is, the duct 1100 and the guide plate 1800 ) can be equal to the distance between

이하, 본 발명의 실시예에 따른 발전장치에서 히트싱크의 길이(l) 및 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t)에 따른 성능을 시뮬레이션한 결과를 설명하고자 한다. Hereinafter, a simulation result of the performance according to the length (l) of the heat sink and the distance (t) between the heat sink and the guide plate in the power generation device according to an embodiment of the present invention will be described.

표 1은 히트싱크의 길이 및 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리에 따른 열전소자의 온도 차 및 제2 유체가 열전모듈의 히트싱크를 통과하기 전과 통과한 후의 제2 유체의 압력 차 나타내고, 도 12(a)는 히트싱크의 길이(l)에 대한 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t, mm)와 열전소자의 온도 차(DT, K) 간 관계를 나타내며, 도 12(b)는 히트싱크의 길이(l)에 대한 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t, mm)와 제2 유체의 압력 차(DP, mmH2O) 간 관계를 나타내며, 도 12(c)는 열전소자의 온도 차(DT, K)와 제2 유체의 압력 차(DP, mmH2O)를 보정하여 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t, mm)와의 관계를 나타낸 그래프이다. Table 1 shows the temperature difference of the thermoelectric element according to the length of the heat sink and the distance between the heat sink and the guide plate, and the pressure difference of the second fluid before and after the second fluid passes through the heat sink of the thermoelectric module, FIG. 12 ( a) shows the relationship between the distance (t, mm) between the heat sink and the guide plate with respect to the length (l) of the heat sink and the temperature difference (DT, K) of the thermoelectric element, and FIG. 12 (b) is the length of the heat sink (l) shows the relationship between the distance (t, mm) between the heat sink and the guide plate and the pressure difference (DP, mmH 2 O) of the second fluid, and FIG. 12 (c) shows the temperature difference (DT, It is a graph showing the relationship between the distance (t, mm) between the heat sink and the guide plate by correcting K) and the pressure difference (DP, mmH 2 O) of the second fluid.

No.No. 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리(t, mm)Distance between heat sink and guide plate (t, mm) 온도 차(DT, K) / 히트싱크 길이 (l, mm)Temperature difference (DT, K) / Heat sink length (l, mm) 압력차(DP, mmH2O)/히트싱크길이(l, mm)Pressure difference (DP, mmH 2 O) / Heat sink length (l, mm) 1One 00 121.93/15121.93/15 70.96/1570.96/15 22 1One 121.34/15121.34/15 61.98/1561.98/15 33 22 120.44/15120.44/15 52.16/1552.16/15 44 33 118.92/15118.92/15 43.76/1543.76/15 55 55 116.44/15116.44/15 32.60/1532.60/15 66 34.634.6 102.93/15102.93/15 11.41/1511.41/15 77 22 103.46/6.5103.46/6.5 74.23/6.574.23/6.5

표 1 내지 도 12(a) 내지 도 12(c)를 참조하면, No. 3 및 No. 7을 비교하면, 히트싱크의 길이가 길어질수록 히트싱크와 제2 유체의 접촉 면적이 넓어지므로, 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차가 커짐을 알 수 있다. 그리고, No. 1 내지 No. 5와 No. 6을 비교하면, 가이드 플레이트가 있는 경우, 히트싱크와 제2 유체의 접촉 면적이 넓어지므로, 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차가 크지만, 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리가 넓어져 가이드 플레이트의 기능을 하지 못하는 No. 6에서는 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차가 매우 낮아짐을 알 수 있다. 또한, No. 1 내지 No. 5를 비교하면, 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리가 커질수록 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차가 줄어들고, 제2 유체가 열전모듈을 통과하기 전과 통과한 후의 제2 유체의 압력 차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 다만, 발전 성능은 열전소자의 온도 차에 비례하고, 제2 유체의 압력 차에 반비례한다. 이에 따라, 발전 성능을 최적화하는 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리를 찾아내기 위하여, 열전소자의 온도 차 및 제2 유체의 압력 차를 반비례 관계로 변환하고, 동시 비교를 위해 일정 비율로 변위를 갖도록 보정하여 도 12(c)의 그래프를 도출하였다. 이에 따르면, 두 수치의 합은 히트싱크와 가이드 플레이트 간 거리가 1 내지 3mm인 경우 높은 값을 가짐을 알 수 있다.Referring to Tables 1 to 12 (a) to 12 (c), No. 3 and No. 7, since the contact area between the heat sink and the second fluid increases as the length of the heat sink increases, it can be seen that the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element increases. And, No. 1 to No. 5 and No. Comparing 6, if there is a guide plate, the contact area between the heat sink and the second fluid increases, so the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element is large, but the distance between the heat sink and the guide plate increases, so the function of the guide plate No. 6, it can be seen that the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element is very low. Also, No. 1 to No. 5, it can be seen that as the distance between the heat sink and the guide plate increases, the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element decreases, and the pressure difference between the second fluid before and after the second fluid passes through the thermoelectric module decreases. . However, the power generation performance is proportional to the temperature difference of the thermoelectric element and inversely proportional to the pressure difference of the second fluid. Accordingly, in order to find the distance between the heat sink and the guide plate to optimize the power generation performance, the temperature difference of the thermoelectric element and the pressure difference of the second fluid are converted into an inverse relationship, and corrected to have a displacement at a certain rate for simultaneous comparison Thus, the graph of FIG. 12(c) was derived. According to this, it can be seen that the sum of the two values has a high value when the distance between the heat sink and the guide plate is 1 to 3 mm.

한편, 이상에서 한 쌍의 가이드 플레이트에 대하여 하나의 발전장치가 배치되는 것으로 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 한 쌍의 가이드 플레이트 사이에 복수의 발전장치가 배치될 수도 있다. On the other hand, although it has been described above that one power generation device is disposed with respect to the pair of guide plates, the present invention is not limited thereto. A plurality of power generation devices may be disposed between the pair of guide plates.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다. 13 shows a power generation system according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전 시스템(20)은 이웃하여 배치되는 복수의 발전장치(1000-1, ... 1000-N)를 포함한다. 각 발전장치(1000-1, ..., 1000-N)는 냉각부(1100-1, ..., 1100-N), 냉각부(1100-1, ..., 1100-N)의 제1 표면에 배치된 제1 열전모듈(1200-1, ..., 1200-N), 냉각부(1100-1, ..., 1100-N)의 제2 표면에 배치된 제2 열전모듈(1300-1, ..., 1300-N), 그리고 냉각부(1100-1, ..., 1100-N)의 제1 표면 및 제2 표면 사이에 배치된 이격부재(1500-1, ..., 1500-N)를 포함하고, 각 발전장치(1000-1, ..., 1000-N)의 제1 히트싱크((1220-1, ..., 1220-N) 및 제2 히트싱크(1320-1, ..., 1320-N) 중 하나는 이웃하는 발전장치(1000-1, ..., 1000-N)의 제1 히트싱크((1220-1, ..., 1220-N) 및 제2 히트싱크(1320-1, ..., 1320-N) 중 하나와 이격되며, 각 발전장치(1000-1, ..., 1000-N)의 이격부재(1500-1, ..., 1500-N)는 이웃하는 발전장치(1000-1, ..., 1000-N)의 이격부재(1500-1, ..., 1500-N)와 접촉한다. 이때, 복수의 발전장치(1000-1, ..., 1000-N) 중 하나인 제1 발전장치(1000-1)의 제1 히트싱크(1220-1)와 이격되도록 배치된 제1 가이드 플레이트(1800-1), 그리고 복수의 발전장치(1000-1, ??, 1000-N) 중 다른 하나인 제2 발전장치(1000-N)의 제2 히트싱크(1320-N)와 이격되도록 배치된 제2 가이드 플레이트(1800-2)를 더 포함하고, 제1 발전장치(1000-1)의 이격부재(1500-1)는 제1 가이드 플레이트(1800-1)와 접촉하고, 제2 발전장치(1000-N)의 이격부재(1500-N)는 제2 가이드 플레이트(1800-N)와 접촉할 수 있다. 그리고, 제1 발전장치(1000-1)와 제2 발전장치(1000-N) 사이에는 나머지 발전장치가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 13 , the power generation system 20 according to another embodiment of the present invention includes a plurality of power generation devices 1000 - 1 , ... 1000 -N arranged adjacent to each other. Each power generation device (1000-1, ..., 1000-N) is a cooling unit (1100-1, ..., 1100-N), the cooling unit (1100-1, ..., 1100-N) The first thermoelectric module (1200-1, ..., 1200-N) disposed on the first surface, the second thermoelectric module (1200-1, ..., 1200-N) disposed on the second surface of the cooling unit (1100-1, ..., 1100-N) 1300-1, ..., 1300-N), and spacers 1500-1, .. disposed between the first and second surfaces of the cooling units 1100-1, ..., 1100-N. ., 1500-N), including a first heat sink ((1220-1, ..., 1220-N) and a second heat sink of each power generation device (1000-1, ..., 1000-N) One of (1320-1, ..., 1320-N) is the first heat sink ((1220-1, ..., 1220-) of the neighboring generator (1000-1, ..., 1000-N) N) and spaced apart from one of the second heat sinks (1320-1, ..., 1320-N), the spacer member 1500-1 of each power generation device (1000-1, ..., 1000-N) ..., 1500-N) is in contact with the spacers 1500-1, ..., 1500-N of the neighboring power generation devices (1000-1, ..., 1000-N). The first guide plate 1800-1 disposed to be spaced apart from the first heat sink 1220-1 of the first power generation device 1000-1, which is one of the power generation devices 1000-1, ..., 1000-N. ), and a second guide disposed to be spaced apart from the second heat sink 1320-N of the second power generation device 1000-N, which is another one of the plurality of power generation devices 1000-1, ??, and 1000-N. Further comprising a plate 1800-2, the spacer 1500-1 of the first power generation device 1000-1 is in contact with the first guide plate 1800-1, and the second power generation device 1000-N ) of the spacer member 1500-N may be in contact with the second guide plate 1800-N, and the remaining power generation between the first power generation device 1000-1 and the second power generation device 1000-N. A device may be deployed.

발전 시스템은 선박, 자동차, 발전소, 지열, 등에서 발생하는 열원을 통해 발전할 수 있고, 열원을 효율적으로 수렴하기 위해 복수의 발전 장치를 배열할 수 있다. 따라서, 열원이 복수의 분기부를 통해 복수의 발전 장치로 균일하게 주입되어 히트싱크에 인가되는 열을 균일하게 함으로써 히트싱크의 휨을 방지하고, 발전 모듈의 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한, 분기부와 가이드 플레이트 사이의 수평 방향의 거리를 제어함에 따라 발전 효율을 개선하여, 선박이나 차량 등의 운송 장치의 연료 효율을 개선할 수 있다. 따라서 해운업, 운송업에서는 운송비나 유지 비용 등의 비용 절감과 친환경 산업 환경을 조성할 수 있고, 제철소 등 제조업에 적용되는 경우 유지 비용 등을 절감할 수 있다.The power generation system may generate power through heat sources generated from ships, automobiles, power plants, geothermal heat, and the like, and a plurality of power generation devices may be arranged to efficiently converge the heat sources. Accordingly, the heat source is uniformly injected into the plurality of power generation devices through the plurality of branch portions to uniform the heat applied to the heat sink, thereby preventing bending of the heat sink and improving the reliability of the power generation module. In addition, by controlling the horizontal distance between the branch and the guide plate, power generation efficiency is improved, thereby improving fuel efficiency of a transportation device such as a ship or a vehicle. Therefore, in the shipping and transportation industries, it is possible to reduce costs such as transportation costs and maintenance costs and create an eco-friendly industrial environment, and when applied to manufacturing industries such as steel mills, maintenance costs can be reduced.

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 the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

Claims (20)

냉각부,
상기 냉각부의 한 표면에 배치된 열전소자 및 상기 열전소자 상에 배치된 히트싱크를 포함하는 열전모듈,
상기 열전모듈과 마주보며 배치되는 가이드 플레이트, 그리고
상기 냉각부의 한 표면에 수직하는 다른 표면에 배치된 분기부를 포함하고,
상기 히트싱크는 서로 이격된 복수의 방열핀을 포함하고,
상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리에 대한 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리의 비는 0.0625 내지 0.25인 발전장치. cooling unit,
a thermoelectric module including a thermoelectric element disposed on one surface of the cooling unit and a heat sink disposed on the thermoelectric element;
a guide plate facing the thermoelectric module; and
and a branch disposed on the other surface perpendicular to one surface of the cooling unit,
The heat sink includes a plurality of heat dissipation fins spaced apart from each other,
The ratio of the shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate to the horizontal shortest distance between the branch and the guide plate is 0.0625 to 0.25. 제1항에 있어서,
상기 냉각부는 제1 유체가 통과하는 덕트이고, 상기 분기부는 상기 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체를 분기하며,
상기 제2 유체는 상기 열전모듈 및 상기 가이드 플레이트 사이를 통과하는 발전장치.According to claim 1,
The cooling unit is a duct through which the first fluid passes, and the branching unit branches a second fluid having a temperature higher than that of the first fluid,
The second fluid passes between the thermoelectric module and the guide plate. 제1항에 있어서,
상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단거리는 상기 열전모듈과 마주보는 상기 가이드 플레이트의 가상의 연장면과 상기 분기부 간 수평 방향의 최단거리인 발전장치. According to claim 1,
The shortest distance in the horizontal direction between the branch and the guide plate is the shortest distance in the horizontal direction between the imaginary extension surface of the guide plate facing the thermoelectric module and the branch. 제1항에 있어서,
상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리에 대한 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리의 비는 0.0625 내지 0.167인 발전장치.According to claim 1,
The ratio of the shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate to the horizontal shortest distance between the branch and the guide plate is 0.0625 to 0.167. 제1항에 있어서,
상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단거리는 1 내지 3mm인 발전장치.According to claim 1,
The shortest horizontal distance between the heat sink and the guide plate is 1 to 3 mm. 제2항에 있어서,
상기 열전모듈은 상기 덕트의 제1 표면 상에 배치된 제1 열전모듈 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 덕트의 제2 표면 상에 배치되는 제2 열전모듈을 포함하고,
상기 가이드 플레이트는 상기 제1 열전모듈과 마주보며 배치되는 제1 가이드 플레이트 및 상기 제2 열전모듈과 마주보며 배치되는 제2 가이드 플레이트를 포함하고,
상기 제2 유체는 상기 분기부에 의하여 상기 제1 열전모듈과 상기 제1 가이드 플레이트 사이 및 상기 제2 열전모듈과 상기 제2 가이드 플레이트 사이로 분기되는 발전장치. 3. The method of claim 2,
the thermoelectric module comprises a first thermoelectric module disposed on a first surface of the duct and a second thermoelectric module disposed on a second surface of the duct opposite the first surface;
The guide plate includes a first guide plate disposed to face the first thermoelectric module and a second guide plate disposed to face the second thermoelectric module,
The second fluid is branched between the first thermoelectric module and the first guide plate and between the second thermoelectric module and the second guide plate by the branching unit. 제6항에 있어서,
상기 분기부는 상기 덕트의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이의 제3 표면 상에 배치되며, 상기 제1 표면에 대하여 경사지도록 배치된 발전장치.7. The method of claim 6,
The branch is disposed on a third surface between the first surface and the second surface of the duct and is inclined with respect to the first surface. 제7항에 있어서,
상기 제3 표면은 상기 제1 표면에 대하여 수직하는 발전장치.8. The method of claim 7,
and the third surface is perpendicular to the first surface. 제7항에 있어서,
상기 덕트와 상기 가이드 플레이트를 소정 간격으로 이격시키는 이격부재를 더 포함하는 발전장치. 8. The method of claim 7,
The power generation device further comprising a spacer member to space the duct and the guide plate at a predetermined interval. 제9항에 있어서,
상기 이격부재는 상기 덕트의 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 배치되고, 상기 제3 표면과 수직하는 제4 표면에 배치된 제1 영역, 상기 제1 영역으로부터 상기 제1 표면을 향하여 연장된 제2 영역, 그리고 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 표면을 향하여 연장된 제3 영역을 포함하고
상기 제2 영역의 제1면은 상기 제1 표면에 배치되고, 상기 제2 영역의 제2면은 상기 제1 가이드 플레이트에 배치되며, 상기 제3 영역의 제1면은 상기 제2 표면에 배치되고, 상기 제3 영역의 제2 면은 상기 제2 가이드 플레이트에 배치된 발전장치.10. The method of claim 9,
The spacer is disposed between the first surface and the second surface of the duct and extends from the first area toward the first surface, the first area disposed on a fourth surface perpendicular to the third surface. a second region, and a third region extending from the first region toward the second surface;
A first surface of the second area is disposed on the first surface, a second surface of the second area is disposed on the first guide plate, and a first surface of the third area is disposed on the second surface and a second surface of the third region is a power generation device disposed on the second guide plate. 냉각부,
상기 냉각부의 표면의 제1 영역에 배치된 열전소자 및 상기 열전소자 상에 배치된 히트싱크를 포함하는 열전모듈,
상기 열전모듈과 마주보며 배치되는 가이드 플레이트, 그리고
상기 덕트의 표면의 제2 영역 및 상기 가이드 플레이트 사이에 배치된 이격부재를 포함하고,
상기 히트싱크는 상기 가이드 플레이트와 소정 거리로 이격되며,
상기 이격부재는 상기 가이드 플레이트 및 상기 냉각부와 접촉하는 발전장치. cooling unit,
a thermoelectric module including a thermoelectric element disposed in a first region of a surface of the cooling unit and a heat sink disposed on the thermoelectric element;
a guide plate facing the thermoelectric module; and
A spacer member disposed between the second region of the surface of the duct and the guide plate,
The heat sink is spaced apart from the guide plate by a predetermined distance,
The spacer member is a power generation device in contact with the guide plate and the cooling unit. 제11항에 있어서,
상기 냉각부는 제1 유체가 통과하는 덕트이고, 상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 사이를 제2 유체가 통과하는 발전장치.12. The method of claim 11,
The cooling unit is a duct through which a first fluid passes, and a power generation device through which a second fluid passes between the heat sink and the guide plate. 제12항에 있어서,
상기 덕트에 배치되어 상기 제2 유체를 분기하는 분기부를 포함하고,
상기 분기부에 의하여 분기된 제2 유체는 상기 열전모듈 및 상기 가이드 플레이트 사이를 통과하는 발전장치.13. The method of claim 12,
It is disposed in the duct and includes a branch for branching the second fluid,
The second fluid branched by the branch unit passes between the thermoelectric module and the guide plate. 제13항에 있어서,
상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리는 6.5 내지 20mm인 발전장치. 14. The method of claim 13,
The shortest distance in the horizontal direction between the branch and the guide plate is 6.5 to 20mm power generation device. 제14항에 있어서,
상기 분기부와 상기 가이드 플레이트 간 수평 방향의 최단 거리는 상기 열전모듈과 마주보는 상기 가이드 플레이트의 가상의 연장면과 상기 분기부 간 수평방향의 최단거리인 발전장치.15. The method of claim 14,
The shortest horizontal distance between the branch and the guide plate is the shortest horizontal distance between the branch and the virtual extension surface of the guide plate facing the thermoelectric module. 제13항에 있어서,
상기 히트싱크와 상기 가이드 플레이트 간 최단 거리는 1 내지 3mm인 발전장치.14. The method of claim 13,
The shortest distance between the heat sink and the guide plate is 1 to 3 mm power generation device. 제16항에 있어서,
상기 열전모듈은 상기 덕트의 제1 표면 상에 배치된 제1 열전모듈 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 덕트의 제2 표면 상에 배치되는 제2 열전모듈을 포함하고,
상기 가이드 플레이트는 상기 제1 열전모듈과 마주보며 배치되는 제1 가이드 플레이트 및 상기 제2 열전모듈과 마주보며 배치되는 제2 가이드 플레이트를 포함하고,
상기 제2 유체는 상기 분기부에 의하여 상기 제1 열전모듈과 상기 제1 가이드 플레이트 사이 및 상기 제2 열전모듈과 상기 제2 가이드 플레이트 사이로 분기되는 발전장치.17. The method of claim 16,
the thermoelectric module comprises a first thermoelectric module disposed on a first surface of the duct and a second thermoelectric module disposed on a second surface of the duct opposite the first surface;
The guide plate includes a first guide plate disposed to face the first thermoelectric module and a second guide plate disposed to face the second thermoelectric module,
The second fluid is branched between the first thermoelectric module and the first guide plate and between the second thermoelectric module and the second guide plate by the branching unit. 이웃하여 배치되는 복수의 발전장치를 포함하고,
각 발전장치는,
냉각부,
상기 냉각부의 제1 표면에 배치된 제1 열전소자 및 상기 제1 열전소자 상에 배치된 제1 히트싱크를 포함하는 제1 열전모듈,
상기 냉각부의 제2 표면에 배치된 제2 열전소자 및 상기 제2 열전소자 상에 배치된 제2 히트싱크를 포함하는 제2 열전모듈, 그리고
상기 냉각부의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이에 배치된 이격부재를 포함하고,
각 발전장치의 제1 히트싱크 및 제2 히트싱크 중 하나는 이웃하는 발전장치의 제1 히트싱크 및 제2 히트싱크 중 하나와 이격되며,
각 발전장치의 이격부재는 이웃하는 발전장치의 이격부재와 접촉하는 발전시스템. Including a plurality of power generation devices disposed adjacent to,
Each generator is
cooling unit,
a first thermoelectric module including a first thermoelectric element disposed on a first surface of the cooling unit and a first heat sink disposed on the first thermoelectric element;
a second thermoelectric module including a second thermoelectric element disposed on a second surface of the cooling unit and a second heat sink disposed on the second thermoelectric element; and
a spacer disposed between the first surface and the second surface of the cooling unit;
One of the first heat sink and the second heat sink of each power generation device is spaced apart from one of the first heat sink and the second heat sink of the neighboring power generation device,
A power generation system in which the spacer member of each power generation device is in contact with the spacer member of the neighboring power generation device. 제18항에 있어서,
상기 복수의 발전장치 중 하나인 제1 발전장치의 제1 히트싱크와 이격되도록 배치된 제1 가이드 플레이트, 그리고
상기 복수의 발전장치 중 다른 하나인 제2 발전장치의 제2 히트싱크와 이격되도록 배치된 제2 가이드 플레이트를 더 포함하고,
상기 제1 발전장치의 이격부재는 상기 제1 가이드 플레이트와 접촉하고,
상기 제2 발전장치의 이격부재는 상기 제2 가이드 플레이트와 접촉하는 발전시스템. 19. The method of claim 18,
A first guide plate disposed to be spaced apart from the first heat sink of the first power generation device, which is one of the plurality of power generation devices, and
Further comprising a second guide plate disposed to be spaced apart from the second heat sink of the second power generation device, which is another one of the plurality of power generation devices,
The spacer member of the first power generation device is in contact with the first guide plate,
The spacer member of the second power generation system is in contact with the second guide plate. 제19항에 있어서,
상기 제1 발전장치와 상기 제2 발전장치 사이에 상기 복수의 발전장치 중 나머지 발전장치가 배치된 발전시스템.20. The method of claim 19,
A power generation system in which the remaining power generation devices among the plurality of power generation devices are disposed between the first power generation device and the second power generation device.
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