KR20220089299A - Thermoelectric device - Google Patents

Thermoelectric device Download PDF

Info

Publication number
KR20220089299A
KR20220089299A KR1020200179797A KR20200179797A KR20220089299A KR 20220089299 A KR20220089299 A KR 20220089299A KR 1020200179797 A KR1020200179797 A KR 1020200179797A KR 20200179797 A KR20200179797 A KR 20200179797A KR 20220089299 A KR20220089299 A KR 20220089299A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid flow
fluid
disposed
flow unit
auxiliary
Prior art date
Application number
KR1020200179797A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유영삼
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020200179797A priority Critical patent/KR20220089299A/en
Publication of KR20220089299A publication Critical patent/KR20220089299A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H01L35/32—
    • H01L27/16—
    • H01L35/30—
    • H01L35/34—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 열전장치는 제1 방향으로 제1 유체가 통과하는 유체유동부, 상기 유체유동부의 제1면에 배치된 제1 열전소자, 상기 제1면의 반대면인 상기 유체유동부의 제2면에 배치된 제2 열전소자, 그리고 상기 제1면 및 상기 제2면 사이에 배치된 제3면 및 상기 제3면의 반대면인 제4면 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 제1 방향으로 상기 제1 유체가 통과하는 보조 유체유동부를 포함한다. A thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes a fluid flow part through which a first fluid passes in a first direction, a first thermoelectric element disposed on a first surface of the fluid flow part, and the fluid opposite to the first surface. a second thermoelectric element disposed on the second surface of the flow part, and a third surface disposed between the first surface and the second surface and disposed on at least one of a fourth surface opposite to the third surface, wherein and an auxiliary fluid flow part through which the first fluid passes in a first direction.

Description

열전장치{THERMOELECTRIC DEVICE}Thermoelectric device {THERMOELECTRIC DEVICE}

본 발명은 열전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 저온부와 고온부 간 온도 차를 이용하는 열전장치 및 이를 포함하는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device, and more particularly, to a thermoelectric device using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element, and a power generation device including the same.

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 유체유동부가 배치되고, 열전소자의 고온부 측에 히트싱크(heatsink)가 배치되며, 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체가 히트싱크를 통과할 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 저온부와 고온부 간 온도 차에 의하여 전기가 생성될 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, a fluid flow unit through which the first fluid passes is disposed on the low temperature side of the thermoelectric element, a heatsink is disposed on the high temperature side of the thermoelectric element, and a second fluid having a higher temperature than the first fluid passes through the heat sink can do. Accordingly, electricity may be generated by the temperature difference between the low temperature portion and the high temperature portion of the thermoelectric element.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전소자의 저온부와 고온부 간 온도 차를 이용하는 열전모듈 및 이를 포함하는 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric module using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element, and a power generation device including the same.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전장치는 제1 방향으로 제1 유체가 통과하는 유체유동부, 상기 유체유동부의 제1면에 배치된 제1 열전소자, 상기 제1면의 반대면인 상기 유체유동부의 제2면에 배치된 제2 열전소자, 그리고 상기 제1면 및 상기 제2면 사이에 배치된 제3면 및 상기 제3면의 반대면인 제4면 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 제1 방향으로 상기 제1 유체가 통과하는 보조 유체유동부를 포함한다.A thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes a fluid flow part through which a first fluid passes in a first direction, a first thermoelectric element disposed on a first surface of the fluid flow part, and the fluid opposite to the first surface. a second thermoelectric element disposed on the second surface of the flow part, and a third surface disposed between the first surface and the second surface and disposed on at least one of a fourth surface opposite to the third surface, wherein and an auxiliary fluid flow part through which the first fluid passes in a first direction.

상기 제3면 또는 상기 제4면 중 적어도 하나에는 홈이 형성되고, 상기 보조 유체유동부의 한 면에는 상기 홈에 대응하는 형상을 가지는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 홈에 끼워질 수 있다.A groove may be formed on at least one of the third surface and the fourth surface, and a protrusion having a shape corresponding to the groove may be formed on one surface of the auxiliary fluid flow unit, and the protrusion may be fitted into the groove.

상기 제3면 또는 상기 제4면 중 적어도 하나에는 돌출부가 형성되고, 상기 보조 유체유동부의 한 면에는 상기 돌출부에 대응하는 형상을 가지는 홈이 형성되며, 상기 돌출부는 상기 홈에 끼워질 수 있다.A protrusion may be formed on at least one of the third surface or the fourth surface, and a groove having a shape corresponding to the protrusion may be formed on one surface of the auxiliary fluid flow part, and the protrusion may be fitted into the groove.

상기 홈 및 상기 돌출부는 각각 상기 제1 방향을 따라 형성되고, 상기 돌출부는 상기 제1 방향을 따라 상기 홈에 끼워질 수 있다.The groove and the protrusion may be respectively formed along the first direction, and the protrusion may be fitted into the groove along the first direction.

상기 보조 유체유동부는 상기 제1 방향을 따라 상기 유체유동부와 착탈 가능할 수 있다. The auxiliary fluid flow part may be detachable from the fluid flow part along the first direction.

상기 보조 유체유동부는 상기 유체유동부에 착탈가능하게 배치된 제1 보조 유체유동유닛 및 상기 제1 보조 유체유동유닛에 착탈가능하게 배치된 제2 보조 유체유동유닛을 포함할 수 있다.The auxiliary fluid flow unit may include a first auxiliary fluid flow unit detachably disposed on the fluid flow unit and a second auxiliary fluid flow unit detachably disposed on the first auxiliary fluid flow unit.

상기 유체유동부와 상기 보조 유체유동부는 동일한 소재로 이루어질 수 있다.The fluid flow part and the auxiliary fluid flow part may be made of the same material.

상기 유체유동부에는 소정 간격으로 이격된 복수의 유체통과관이 형성되고, 상기 보조 유체유동부에는 적어도 하나의 유체통과관이 형성될 수 있다.A plurality of fluid passage tubes may be formed in the fluid flow portion at predetermined intervals, and at least one fluid passage tube may be formed in the auxiliary fluid passage portion.

상기 유체유동부에 형성된 복수의 유체통과관과 상기 보조 유체유동부에 형성된 적어도 하나의 유체통과관의 형상 및 직경이 동일할 수 있다.A plurality of fluid passage tubes formed in the fluid flow unit may have the same shape and diameter as at least one fluid passage tube formed in the auxiliary fluid flow unit.

상기 소정 간격은 상기 복수의 유체통과관과 상기 적어도 하나의 유체통과관 간의 최단거리와 동일할 수 있다. The predetermined distance may be equal to the shortest distance between the plurality of fluid passageways and the at least one fluid passageway.

상기 제1 열전소자 상에 배치된 제1 히트싱크 및 상기 제2 열전소자 상에 배치된 제2 히트싱크를 더 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면을 향하는 방향으로 상기 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체가 상기 제1 히트싱크 및 상기 제2 히트싱크를 통과할 수 있다.Further comprising a first heat sink disposed on the first thermoelectric element and a second heat sink disposed on the second thermoelectric element, in a direction from the third surface to the fourth surface than the first fluid A second fluid having a high temperature may pass through the first heat sink and the second heat sink.

상기 보조 유체유동부는 상기 제4면에 배치되고, 상기 제3면에는 상기 제2 유체의 유동을 가이드하는 가이드부재가 더 배치될 수 있다.The auxiliary fluid flow unit may be disposed on the fourth surface, and a guide member for guiding the flow of the second fluid may be further disposed on the third surface.

상기 제1 열전소자 및 상기 제2 열전소자는 각각 상기 보조 유체유동부까지 연장되도록 배치될 수 있다.The first thermoelectric element and the second thermoelectric element may be arranged to extend to the auxiliary fluid flow part, respectively.

상기 보조 유체유동부의 적어도 한 면에는 단열부재가 배치될 수 있다.A heat insulating member may be disposed on at least one surface of the auxiliary fluid flow part.

본 발명의 실시예에 따르면, 조립이 간단하면서도 발전성능이 우수한 열전모듈 및 이를 포함하는 발전장치를 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a thermoelectric module that is simple to assemble and excellent in power generation performance and a power generation device including the same.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉각수의 용량에 관계 없이 냉각수의 유속을 일정한 수준으로 제한할 수 있으므로, 높은 발전효율을 얻을 수 있다.In particular, according to the embodiment of the present invention, the flow rate of the cooling water can be limited to a certain level regardless of the capacity of the cooling water, so that high power generation efficiency can be obtained.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 분해사시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이다.
도 6은 도 5의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이다.
도 10은 도 9의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이다.
도 12는 도 11의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치의 단면도이다.1 is a perspective view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
3 to 4 are thermoelectric elements according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a fluid flow part and an auxiliary fluid flow part in the power generation device according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 5 .
7 is an exploded perspective view of a fluid flow part and an auxiliary fluid flow part in the power generation device according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 7 .
9 is an exploded perspective view of a fluid flow part and an auxiliary fluid flow part in a power generation device according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 9 .
11 is an exploded perspective view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part in the power generation device according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 11 .
13 is a cross-sectional view of a power generation device according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a power generation device 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 of the described embodiments, 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 between the embodiments. It can be combined and substituted for use.

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 belongs, 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 more than one) of A and (and) B, C", it is combined as 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 for distinguishing 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, top (above) or under (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 발전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 분해사시도이다. 1 is a perspective view of a power generation device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the power generation device according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 발전장치(1000)는 유체유동부(1100) 및 유체유동부(1100)의 표면에 배치된 열전모듈(1200)을 포함한다. 복수 개의 발전장치(1000)는 소정 간격으로 이격되도록 평행하게 배치되어 발전 시스템을 이룰 수도 있다.1 to 2 , the power generation device 1000 includes a fluid flow unit 1100 and a thermoelectric module 1200 disposed on the surface of the fluid flow unit 1100 . The plurality of power generation devices 1000 may be arranged in parallel to be spaced apart from each other at a predetermined interval to form a power generation system.

본 발명의 실시예에 따른 발전장치(1000)는, 유체유동부(1100)의 내부를 통해 흐르는 제1 유체 및 유체유동부(1100)의 외부를 통과하는 제2 유체 간의 온도 차를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. The power generation device 1000 according to an embodiment of the present invention uses the temperature difference between the first fluid flowing through the inside of the fluid flow unit 1100 and the second fluid passing through the outside of the fluid flow unit 1100 to generate electric power. can produce

유체유동부(1100) 내로 유입되는 제1 유체는 물일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 냉각 성능이 있는 다양한 종류의 유체일 수 있다. 유체유동부(1100)로 유입되는 제1 유체의 온도는 100℃미만, 바람직하게는 50℃미만, 더욱 바람직하게는 40℃미만일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니고, 제2 유체보다 낮은 온도를 갖는 유체일 수 있다. 유체유동부(1100)를 통과한 후 배출되는 제1 유체의 온도는 유체유동부(1100)로 유입되는 제1 유체의 온도보다 높을 수 있다. The first fluid introduced into the fluid flow unit 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 fluid flow unit 1100 may be less than 100 °C, preferably less than 50 °C, more preferably less than 40 °C, but is not limited thereto, and has a lower temperature than the second fluid. It may be fluid. The temperature of the first fluid discharged after passing through the fluid flow unit 1100 may be higher than the temperature of the first fluid introduced into the fluid flow unit 1100 .

제1 유체는 유체유동부(1100)의 유체 유입구로부터 유입되어 유체 배출구를 통하여 배출된다. 제1 유체의 유입 및 배출을 용이하게 하고, 유체유동부(1100)를 지지하기 위하여, 유체유동부(1100)의 유체 유입구 측 및 유체 배출구 측에는 각각 유입구 플랜지(미도시) 및 배출구 플랜지(미도시)가 더 배치될 수 있다. 또는, 유체유동부(1100)의 제1 면(1110), 제1 면(1110)에 대향하는 제2 면(1120) 및 제1 면(1110)과 제2 면(1120) 사이의 제3 면(1130)에 수직하도록 배치된 제5 면(1150)에는 복수의 유체 유입구(미도시)가 형성되고, 제5 면(1150)에 대향하는 제6 면(1160)에는 복수의 유체 배출구(1162)가 형성될 수 있다. 복수의 유체 유입구(미도시) 및 복수의 유체 배출구(1162)는 유체유입부(1100) 내 복수의 유체 통과 관(미도시)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 각 유체 유입구로 유입된 제1 유체는 각 유체 통과 관을 통과한 후 각 유체 배출구(1162)로부터 배출될 수 있다.The first fluid is introduced from the fluid inlet of the fluid flow unit 1100 and discharged through the fluid outlet. In order to facilitate the inflow and discharge of the first fluid and support the fluid flow unit 1100, an inlet flange (not shown) and an outlet flange (not shown) on the fluid inlet side and the fluid outlet side of the fluid flow unit 1100, respectively ) may be further disposed. Alternatively, the first surface 1110 of the fluid flow unit 1100, the second surface 1120 opposite to the first surface 1110, and the third surface between the first surface 1110 and the second surface 1120 A plurality of fluid inlets (not shown) are formed on the fifth surface 1150 disposed perpendicular to the 1130 , and a plurality of fluid outlets 1162 on the sixth surface 1160 opposite to the fifth surface 1150 . can be formed. The plurality of fluid inlets (not shown) and the plurality of fluid outlets 1162 may be connected to a plurality of fluid passage pipes (not shown) in the fluid inlet 1100 . Accordingly, the first fluid introduced into each fluid inlet may be discharged from each fluid outlet 1162 after passing through each fluid passing pipe.

다만, 이는 예시적인 것이며, 유체 유입구 및 유체 배출구의 개수, 위치, 형상 등이 이로 제한되는 것은 아니다. 유체유동부(1100)에는 하나의 유체 유입구, 하나의 유체 배출구 및 이를 연결하는 유체 통과 관이 형성될 수도 있다.However, this is an example, and the number, position, shape, etc. of the fluid inlet and the fluid outlet are not limited thereto. One fluid inlet, one fluid outlet, and a fluid passage pipe connecting them may be formed in the fluid flow unit 1100 .

한편, 제2 유체는 유체유동부(1100)의 외부, 예를 들어 유체유동부(1100)의 외부에 배치된 열전모듈(1200)의 히트싱크(1220)를 통과한다. 제2 유체는 자동차, 선박 등의 엔진으로부터 발생하는 폐열일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 유체의 온도는 100℃이상, 바람직하게는 200℃이상, 더욱 바람직하게는 220℃내지 250℃일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니고, 제1 유체의 온도보다 높은 온도를 갖는 유체일 수 있다.Meanwhile, the second fluid passes through the heat sink 1220 of the thermoelectric module 1200 disposed outside the fluid flow unit 1100 , for example, the fluid flow unit 1100 . The second fluid may be waste heat generated from engines such as automobiles and ships, but is not limited thereto. For example, the temperature of the second fluid may be 100°C or higher, preferably 200°C or higher, more preferably 220°C to 250°C, but is not limited thereto, and having a temperature higher than the temperature of the first fluid It may be fluid.

본 명세서에서, 유체유동부(1100)의 내부를 통해 흐르는 제1 유체의 온도는 유체유동부(1100)의 외부에 배치된 열전모듈(1200)의 히트싱크(1220)를 통과하는 제2 유체의 온도보다 낮은 것을 예로 들어 설명한다. 이에 따라, 본 명세서에서, 유체유동부(1100)는 덕트 또는 냉각부라 지칭될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예는 이로 제한되는 것은 아니며, 유체유동부(1100)의 내부를 통해 흐르는 제1 유체의 온도는 유체유동부(1100)의 외부에 배치된 열전모듈(1200)의 히트싱크(1220)를 통과하는 제2 유체의 온도보다 높을 수도 있다.In this specification, the temperature of the first fluid flowing through the inside of the fluid flow unit 1100 is the temperature of the second fluid passing through the heat sink 1220 of the thermoelectric module 1200 disposed outside the fluid flow unit 1100 . A temperature lower than the temperature will be described as an example. Accordingly, in this specification, the fluid flow unit 1100 may be referred to as a duct or a cooling unit. However, the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the temperature of the first fluid flowing through the inside of the fluid flow unit 1100 is the heat sink of the thermoelectric module 1200 disposed outside the fluid flow unit 1100 . It may be higher than the temperature of the second fluid passing through 1220 .

본 발명의 실시예에 따르면, 열전모듈(1200)은 열전소자(1210) 및 열전소자(1210) 상에 배치된 히트싱크(1220)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 열전소자(1210)는 도 3 내지 4에 예시된 열전소자(100)의 구조를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thermoelectric module 1200 includes a thermoelectric element 1210 and a heat sink 1220 disposed on the thermoelectric element 1210 . The thermoelectric element 1210 according to an embodiment of the present invention may have the structure of the thermoelectric element 100 illustrated in FIGS. 3 to 4 .

도 3 내지 도 4를 참조하면, 열전소자(100)는 제1 기판(110), 제1 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 제2 전극(150) 및 제2 기판(160)을 포함한다.3 to 4 , the thermoelectric element 100 includes a first substrate 110 , a first electrode 120 , a P-type thermoelectric leg 130 , an N-type thermoelectric leg 140 , and a second electrode 150 . ) and a second substrate 160 .

제1 전극(120)은 제1 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 하부 바닥면 사이에 배치되고, 제2 전극(150)은 제2 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 제1 전극(120) 및 제2 전극(150)에 의하여 전기적으로 연결된다. 제1 전극(120)과 제2 전극(150) 사이에 배치되며, 전기적으로 연결되는 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 단위 셀을 형성할 수 있다. The first electrode 120 is disposed between the first substrate 110 and the lower bottom surfaces of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 , and the second electrode 150 is formed on the second substrate 160 . ) and the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are disposed between the upper bottom surfaces. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 are electrically connected by the first electrode 120 and the second electrode 150 . A pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 disposed between the first electrode 120 and the second electrode 150 and electrically connected may form a unit cell.

예를 들어, 리드선(181, 182)을 통하여 제1 전극(120) 및 제2 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, 제1 전극(120) 및 제2 전극(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 first electrode 120 and the second electrode 150 through the lead wires 181 and 182, the P-type thermoelectric leg 130 to the N-type thermoelectric leg 140 due to the Peltier effect. The substrate through which the furnace current flows absorbs heat and acts 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 first electrode 120 and the second 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 is generated. may be

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, 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 coating a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, and then stacking the unit member and cutting the unit through the process. 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 characteristics of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are different, the height or cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg 140 is 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 명세서에서, 열전 레그는 열전 구조물, 반도체 소자, 반도체 구조물 등으로 지칭될 수도 있다. In this specification, the thermoelectric leg may be referred to as a thermoelectric structure, a semiconductor device, a semiconductor structure, 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) can 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, 제1 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 제1 전극(120), 그리고 제2 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 제2 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. 제1 전극(120) 또는 제2 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 first electrode 120 is disposed between the first substrate 110 and the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 , and the second substrate 160 and the P-type thermoelectric leg 130 . and the second electrode 150 disposed between the N-type thermoelectric legs 140 includes at least one of copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), and nickel (Ni), 0.01 mm to 0.3 mm may have a thickness of When the thickness of the first electrode 120 or the second electrode 150 is less than 0.01 mm, the function as an electrode may deteriorate and the electrical conduction performance may be lowered. can

그리고, 상호 대향하는 제1 기판(110)과 제2 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, 제1 기판(110)과 제2 기판(160)이 금속 기판인 경우, 제1 기판(110)과 제1 전극(120) 사이 및 제2 기판(160)과 제2 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 first substrate 110 and the second 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 first substrate 110 and the second substrate 160 are metal substrates, between the first substrate 110 and the first electrode 120 and between the second substrate 160 and the second electrode 150 . Each insulating layer 170 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 silicone 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, 제1 기판(110)과 제2 기판(160)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 즉, 제1 기판(110)과 제2 기판(160) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 여기서, 두께는 제1 기판(110)으로부터 제2 기판(160)을 향하는 방향에 대한 두께일 수 있으며, 면적은 제1 기판(110)으로부터 제2 기판(160)을 향하는 방향에 수직하는 방향에 대한 면적일 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다. 바람직하게는, 제1 기판(110)의 체적, 두께 또는 면적은 제2 기판(160)의 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나 보다 더 크게 형성될 수 있다. 이때, 제1 기판(110)은 제벡 효과를 위해 고온영역에 배치되는 경우, 펠티에 효과를 위해 발열영역으로 적용되는 경우 또는 후술할 열전소자의 외부환경으로부터 보호를 위한 실링부재가 제1 기판(110) 상에 배치되는 경우에 제2 기판(160) 보다 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나를 더 크게 할 수 있다. 이때, 제1 기판(110)의 면적은 제2 기판(160)의 면적 대비 1.2 내지 5배의 범위로 형성할 수 있다. 제1 기판(110)의 면적이 제2 기판(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 first substrate 110 and the second substrate 160 may be different. That is, the volume, thickness, or area of one of the first substrate 110 and the second substrate 160 may be larger than the volume, thickness, or area of the other. Here, the thickness may be a thickness from the first substrate 110 to the second substrate 160 , and the area may be in a direction perpendicular to the direction from the first substrate 110 to the second substrate 160 . It can be an area for Accordingly, heat absorbing performance or heat dissipation performance of the thermoelectric element may be improved. Preferably, the volume, thickness, or area of the first substrate 110 may be larger than at least one of the volume, thickness, or area of the second substrate 160 . In this case, when the first 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 the first substrate 110 . ), at least one of a volume, a thickness, or an area may be larger than that of the second substrate 160 . In this case, the area of the first substrate 110 may be formed in a range of 1.2 to 5 times that of the area of the second substrate 160 . When the area of the first substrate 110 is formed to be less than 1.2 times that of the second 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, It may be difficult to maintain the basic shape of the thermoelectric module.

또한, 제1 기판(110)과 제2 기판(160) 중 적어도 하나의 표면에는 방열 패턴, 예를 들어 요철 패턴이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 열전 소자의 방열 성능을 높일 수 있다. 요철 패턴이 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 접촉하는 면에 형성되는 경우, 열전 레그와 기판 간의 접합 특성도 향상될 수 있다. In addition, a heat dissipation pattern, for example, a concave-convex pattern, may be formed on the surface of at least one of the first substrate 110 and the second 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.

도시되지 않았으나, 제1 기판(110)과 제2 기판(160) 사이에는 실링부재가 더 배치될 수도 있다. 실링부재는 제1 기판(110)과 제2 기판(160) 사이에서 제1 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 제2 전극(150)의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 제2 전극(150)은 외부의 습기, 열, 오염 등으로부터 실링될 수 있다.Although not shown, a sealing member may be further disposed between the first substrate 110 and the second substrate 160 . The sealing member is disposed between the first substrate 110 and the second substrate 160 on the side surfaces of the first electrode 120 , the P-type thermoelectric leg 130 , the N-type thermoelectric leg 140 , and the second electrode 150 . can be placed. Accordingly, the first electrode 120 , the P-type thermoelectric leg 130 , the N-type thermoelectric leg 140 , and the second electrode 150 may be sealed from external moisture, heat, contamination, and the like.

다시 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈(1200)은 열전소자(1210) 및 열전소자(1210) 상에 배치된 히트싱크(1220)를 포함한다. 도 1 내지 도 2에서 유체유동부(1100)의 제1면(1110)에 2개의 열전모듈(1200-1, 1200-2)이 배치되고, 제2면(1120)에도 2개의 열전모듈(1200-3, 1200-4)이 배치되는 것으로 예시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 한 면에 2개 이상의 열전모듈이 배치될 수 있다. Referring back to FIGS. 1 to 2 , the thermoelectric module 1200 according to an embodiment of the present invention includes a thermoelectric element 1210 and a heat sink 1220 disposed on the thermoelectric element 1210 . 1 to 2 , two thermoelectric modules 1200 - 1 and 1200 - 2 are disposed on the first surface 1110 of the fluid flow unit 1100 , and two thermoelectric modules 1200 are also disposed on the second surface 1120 of the fluid flow unit 1100 . -3 and 1200-4) are exemplified, but the present invention is not limited thereto, and two or more thermoelectric modules may be disposed on one surface.

전술한 바와 같이, 각 열전소자(1210)는 유체유동부(1100)에 접촉하도록 배치된 제1기판(110), 제1 기판(110) 상에 배치된 복수의 제1 전극(120), 복수의 제1 전극(120) 상에 배치된 복수의 열전레그(130, 140), 복수의 열전레그(130, 140) 상에 배치된 복수의 제2 전극(150) 및 복수의 제2 전극(150) 상에 배치된 제2 기판(160)을 포함하며, 제2 기판(160) 상에 히트싱크(1220)가 배치된다. 그리고, 제1 기판(110)과 복수의 제1 전극(120) 사이 및 복수의 제2 전극(150)과 제2 기판(160) 사이에는 각각 절연층(170)이 더 배치될 수 있다.As described above, each thermoelectric element 1210 includes a first substrate 110 disposed in contact with the fluid flow unit 1100 , a plurality of first electrodes 120 disposed on the first substrate 110 , a plurality of The plurality of thermoelectric legs 130 and 140 disposed on the first electrode 120 of the ) and a second substrate 160 disposed on the second substrate 160 , and a heat sink 1220 is disposed on the second substrate 160 . In addition, an insulating layer 170 may be further disposed between the first substrate 110 and the plurality of first electrodes 120 and between the plurality of second electrodes 150 and the second substrate 160 , respectively.

이때, 유체유동부(1100) 상에 배치되는 열전소자(1210)의 제1 기판은 금속 기판일 수 있고, 금속 기판은 유체유동부(1100)의 표면과 열전달물질(thermal interface material, TIM, 미도시)에 의하여 접착될 수 있다. 금속 기판은 열전달 성능이 우수하므로, 열전소자와 유체유동부(1100) 간의 열전달이 용이하다. 또한, 금속 기판과 유체유동부(1100)가 열전달물질(thermal interface material, TIM)에 의하여 접착되면, 금속 기판과 유체유동부(1100) 간의 열전달이 방해 받지 않을 수 있다. 여기서, 금속 기판은 구리 기판, 알루미늄 기판 및 구리-알루미늄 기판 중 하나일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.In this case, the first substrate of the thermoelectric element 1210 disposed on the fluid flow unit 1100 may be a metal substrate, and the metal substrate may be a surface of the fluid flow unit 1100 and a thermal interface material (TIM, not shown). time) can be attached. Since the metal substrate has excellent heat transfer performance, heat transfer between the thermoelectric element and the fluid flow unit 1100 is easy. In addition, when the metal substrate and the fluid flow part 1100 are bonded by a thermal interface material (TIM), heat transfer between the metal substrate and the fluid flow part 1100 may not be disturbed. Here, the metal substrate may be one of a copper substrate, an aluminum substrate, and a copper-aluminum substrate, but is not limited thereto.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 유체유동부(1100)의 표면에는 복수의 열전모듈(1200)이 배치된다. 복수의 열전모듈(1200) 각각은 생산되는 전기를 외부로 추출, 또는 펠티어로 이용하기 위해 전기를 인가하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, a plurality of thermoelectric modules 1200 are disposed on the surface of the fluid flow unit 1100 . Each of the plurality of thermoelectric modules 1200 may include a connector for applying electricity in order to extract generated electricity to the outside or use it as a Peltier.

한편, 전술한 바와 같이, 유체유동부(1100)의 내부에는 소정의 유속으로 제1 유체가 통과할 수 있다. 제1 유체가 냉각수인 경우, 냉각수를 이용하여 방열하며, 이에 따라 열전소자의 고온부와 저온부 간 온도 차가 유지될 수 있다. Meanwhile, as described above, the first fluid may pass through the inside of the fluid flow unit 1100 at a predetermined flow rate. When the first fluid is cooling water, heat is radiated by using the cooling water, and accordingly, a temperature difference between the high temperature part and the low temperature part of the thermoelectric element may be maintained.

이때, 냉각수의 용량은 엔진 또는 주변 기자재의 여건에 따라 달라질 수 있다. 유체유동부(1100)의 수용 용량에 비하여 냉각수의 용량이 작은 경우, 유체유동부(1100)가 완전히 채워지지 않으므로 유체유동부(1100)의 방열 성능이 낮아질 수 있으며, 이에 따라 발전 성능이 낮아질 수 있다. 반면에, 유체유동부(1100)의 수용 용량에 비하여 냉각수의 용량이 클수록, 유체유동부(1100)를 통과하는 냉각수의 유속이 빨라질 수 있다. 유체유동부(1100)를 통과하는 냉각수의 유속이 3m/s 이상으로 빨라질 경우, 유체유동부(1100) 내의 수압으로 인하여 장치의 성능이 낮아지거나, 장치에 고장이 발생할 수 있다.In this case, the capacity of the coolant may vary depending on the conditions of the engine or surrounding equipment. If the capacity of the cooling water is small compared to the capacity of the fluid flow unit 1100, the heat dissipation performance of the fluid flow unit 1100 may be lowered because the fluid flow unit 1100 is not completely filled, and thus the power generation performance may be lowered. have. On the other hand, as the capacity of the cooling water is greater than the capacity of the fluid flow unit 1100 , the flow rate of the coolant passing through the fluid flow unit 1100 may increase. When the flow rate of the coolant passing through the fluid flow unit 1100 is increased to 3 m/s or more, the performance of the device may be lowered or the device may malfunction due to the water pressure in the fluid flow unit 1100 .

본 발명의 실시예에 따르면, 보조 유체유동부를 이용하여 다양한 여건 하에서도 냉각수의 유속을 일정하게 유지하고자 한다.According to an embodiment of the present invention, it is intended to maintain a constant flow rate of the coolant even under various conditions by using the auxiliary fluid flow unit.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이고, 도 6은 도 5의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이고, 도 8은 도 7의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이고, 도 10은 도 9의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전장치 내 유체유동부 및 보조 유체유동부의 분해사시도이고, 도 12는 도 11의 유체유동부 및 보조 유체유동부의 단면도이다.5 is an exploded perspective view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part in the power generation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 5 . 7 is an exploded perspective view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part in the power generation device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 7 . 9 is an exploded perspective view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part in the power generation device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 9 . 11 is an exploded perspective view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part in the power generation device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the fluid flow part and the auxiliary fluid flow part of FIG. 11 .

도 5 내지 도 10에서는 도시되지 않았으나, 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이, 유체유동부(1100)의 제1면(1110) 및 제2면(1120)에는 각각 열전모듈(1200)이 배치될 수 있다. 각 열전모듈(1200)은 유체유동부(1100)에 배치되는 열전소자(1210) 및 열전소자(1210) 상에 배치되는 히트싱크(1220)를 포함할 수 있다. 제1 유체는 유체유동부(1100) 내부를 통과하며, 제2 유체는 유체유동부(1100) 외부의 히트싱크(1220)를 통과할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 1 내지 도 4에서 설명된 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.Although not shown in FIGS. 5 to 10 , as shown in FIGS. 1 and 2 , the thermoelectric module 1200 is disposed on the first surface 1110 and the second surface 1120 of the fluid flow unit 1100 , respectively. can be Each thermoelectric module 1200 may include a thermoelectric element 1210 disposed on the fluid flow unit 1100 and a heat sink 1220 disposed on the thermoelectric element 1210 . The first fluid may pass through the inside of the fluid flow unit 1100 , and the second fluid may pass through the heat sink 1220 outside the fluid flow unit 1100 . For convenience of description, duplicate descriptions of the same content as those described in FIGS. 1 to 4 will be omitted.

도 5 내지 도 10을 참조하면, 제1 유체는 제1 방향으로 유체유동부(1100)를 통과할 수 있다. 이를 위하여, 유체유동부(1100)에는 복수의 유체유입구(1100_In) 및 복수의 유체배출구(미도시)가 형성되며, 복수의 유체유입구(1100_In) 및 복수의 유체배출구(미도시)는 복수의 유체 통과관을 통하여 연결될 수 있다. 5 to 10 , the first fluid may pass through the fluid flow unit 1100 in a first direction. To this end, a plurality of fluid inlets 1100_In and a plurality of fluid outlets (not shown) are formed in the fluid flow unit 1100 , and the plurality of fluid inlets 1100_In and the plurality of fluid outlets (not shown) are provided with a plurality of fluids. It can be connected through a pass-through pipe.

본 발명의 실시예에 따르면, 유체유동부(1100)의 제3면(1130) 및 제4면(1140) 중 적어도 하나에는 보조 유체유동부(1300)가 더 배치될 수 있고, 제1 유체는 제1 방향으로 보조 유체유동부(1300)를 더 통과할 수 있다. 이를 위하여, 보조 유체유동부(1300)에는 적어도 하나의 유체유입구(1300_In) 및 적어도 하나의 유체배출구(미도시)가 형성되며, 적어도 하나의 유체유입구(1300_In) 및 적어도 하나의 유체배출구(미도시)는 적어도 하나의 유체 통과관을 통하여 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an auxiliary fluid flow unit 1300 may be further disposed on at least one of the third surface 1130 and the fourth surface 1140 of the fluid flow unit 1100, and the first fluid The auxiliary fluid flow unit 1300 may further pass in the first direction. To this end, at least one fluid inlet 1300_In and at least one fluid outlet (not shown) are formed in the auxiliary fluid flow unit 1300 , and at least one fluid inlet 1300_In and at least one fluid outlet (not shown) are formed. ) may be connected through at least one fluid passage tube.

이와 같이, 유체유동부(1100)에 보조 유체유동부(1300)가 더 배치되면, 유체유동부(1100)의 수용 가능 용량에 비하여 유입되는 제1 유체의 용량이 큰 경우에도, 보조 유체유동부(1300)를 통하여 제1 유체가 분산되어 흐를 수 있으므로, 제1 유체의 유속을 소정 수준, 예를 들어 4m/s 이하, 바람직하게는 3.5m/s 이하, 더욱 바람직하게는 3m/s 이하로 유지할 수 있다.As such, when the auxiliary fluid flow unit 1300 is further disposed in the fluid flow unit 1100 , even when the capacity of the first fluid introduced is large compared to the accommodating capacity of the fluid flow unit 1100 , the auxiliary fluid flow unit Since the first fluid can be dispersed and flowed through 1300, the flow velocity of the first fluid is set to a predetermined level, for example, 4 m/s or less, preferably 3.5 m/s or less, more preferably 3 m/s or less. can keep

이때, 유체유동부(1100)와 보조 유체유동부(1300)는 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유체유동부(1100)와 보조 유체유동부(1300)는 모두 금속으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면, 유체유동부(1100)와 보조 유체유동부(1300) 간 열교환이 효율적으로 이루어지므로, 방열부의 면적 및 방열량이 증가하며, 결과적으로 고온부와 저온부 간 온도 차가 커지고, 발전량이 커질 수 있다. In this case, the fluid flow unit 1100 and the auxiliary fluid flow unit 1300 may be made of the same material. For example, both the fluid flow part 1100 and the auxiliary fluid flow part 1300 may be made of metal. According to this, since heat exchange between the fluid flow unit 1100 and the auxiliary fluid flow unit 1300 is efficiently performed, the area and heat dissipation amount of the heat dissipation unit increase, and as a result, the temperature difference between the high temperature unit and the low temperature unit increases, and the amount of power generation may increase.

이때, 유체유동부(1100)에 형성된 복수의 유체 통과관(1150)의 단면 형상 및 직경(d1)은 보조 유체유동부(1300)에 형성된 적어도 하나의 유체 통과관(1350)의 단면 형상 및 직경(d2)과 동일할 수 있다. 또한, 복수의 유체 통과관(1150) 사이의 거리(h1)는 복수의 유체 통과관(1150)과 적어도 하나의 유체 통과관(1350) 사이의 최단 거리(h2)와 동일할 수 있다. 이에 따르면, 제1 유체가 복수의 유체 통과관(1150) 및 적어도 하나의 유체통과관(1350)에 고르게 분산될 수 있으며, 제1 유체가 복수의 유체 통과관(1150)을 통과하는 속도와 적어도 하나의 유체 통과관(1350)을 통과하는 속도가 동일 또는 유사하게 유지되므로, 보조 유체유동부(1300)도 유체유동부(1100)와 유사한 방열 성능을 가질 수 있다. At this time, the cross-sectional shape and diameter d1 of the plurality of fluid passage tubes 1150 formed in the fluid flow unit 1100 are the cross-sectional shape and diameter of at least one fluid passage tube 1350 formed in the auxiliary fluid flow unit 1300 . (d2) may be the same. Also, the distance h1 between the plurality of fluid passage tubes 1150 may be the same as the shortest distance h2 between the plurality of fluid passage tubes 1150 and the at least one fluid passage tube 1350 . According to this, the first fluid may be evenly distributed in the plurality of fluid passage tubes 1150 and the at least one fluid passage tube 1350 , and the speed at which the first fluid passes through the plurality of fluid passage tubes 1150 and at least Since the speed through one fluid passage tube 1350 is maintained the same or similar, the auxiliary fluid flow unit 1300 may also have a heat dissipation performance similar to that of the fluid flow unit 1100 .

한편, 보조 유체유동부(1300)는 접착부재에 의하여 유체유동부(1100)에 접착되거나 체결부재에 의하여 유체유동부(1100)에 체결될 수 있다. Meanwhile, the auxiliary fluid flow unit 1300 may be adhered to the fluid flow unit 1100 by an adhesive member or may be coupled to the fluid flow unit 1100 by a fastening member.

또는, 보조 유체유동부(1300) 및 유체유동부(1100)는 연결부재에 의하여 착탈가능하게 서로 연결될 수도 있다.Alternatively, the auxiliary fluid flow unit 1300 and the fluid flow unit 1100 may be detachably connected to each other by a connecting member.

예를 들어, 도 7 내지 도 8을 참조하면, 유체유동부(1100)의 제3면(1130) 및 제4면(1140) 중 적어도 하나에는 홈(1100G)이 형성되고, 보조 유체유동부(1300)의 한 면에는 홈(1100G)에 대응하는 형상을 가지는 돌출부(1300P)가 형성되며, 돌출부(1300P)는 홈(1100G)에 끼워질 수 있다. For example, referring to FIGS. 7 to 8 , a groove 1100G is formed in at least one of the third surface 1130 and the fourth surface 1140 of the fluid flow unit 1100, and the auxiliary fluid flow unit ( A protrusion 1300P having a shape corresponding to the groove 1100G is formed on one surface of the 1300 , and the protrusion 1300P may be fitted into the groove 1100G.

또는, 도 9 내지 도 10을 참조하면, 유체유동부(1100)의 제3면(1130) 및 제4면(1140) 중 적어도 하나에는 돌출부(1100P)가 형성되고, 보조 유체유동부(1300)의 한 면에는 돌출부(1100P)에 대응하는 형상을 가지는 홈(1300G)이 형성되며, 돌출부(1100P)는 홈(1300G)에 끼워질 수 있다.Alternatively, referring to FIGS. 9 to 10 , a protrusion 1100P is formed on at least one of the third surface 1130 and the fourth surface 1140 of the fluid flow unit 1100 , and the auxiliary fluid flow unit 1300 . A groove 1300G having a shape corresponding to the protrusion 1100P is formed on one surface of the , and the protrusion 1100P may be fitted into the groove 1300G.

이에 따르면, 별도의 접착부재 또는 체결부재 없이도 보조 유체유동부(1300) 및 유체유동부(1100)가 서로 연결될 수 있으므로, 보조 유체유동부(1300)의 조립 또는 제거가 용이하다. According to this, since the auxiliary fluid flow part 1300 and the fluid flow part 1100 can be connected to each other without a separate adhesive member or fastening member, assembly or removal of the auxiliary fluid flow part 1300 is easy.

이때, 각 홈(1100G, 1300G) 및 각 돌출부(1100P, 1300P)는 제1 방향을 따라 형성될 수 있고, 각 돌출부(1100P, 1300P)는 제1 방향을 따라 각 홈(1100G, 1300G)에 끼워질 수 있다. 이에 따르면, 보조 유체유동부(1300)는 유체유동부(1100)에 대하여 제1 방향을 따라 착탈 가능하며, 제1 유체의 용량에 따라 보조 유체유동부(1300)를 추가하거나 제거하는 것이 가능하다. At this time, each of the grooves 1100G and 1300G and each of the protrusions 1100P and 1300P may be formed along a first direction, and each of the protrusions 1100P and 1300P is inserted into each of the grooves 1100G and 1300G along the first direction. can get According to this, the auxiliary fluid flow part 1300 is detachable along the first direction with respect to the fluid flow part 1100, and it is possible to add or remove the auxiliary fluid flow part 1300 according to the capacity of the first fluid. .

이때, 각 홈(1100G, 1300G)의 입구의 폭(w1)은 각 홈(1100G, 1300G)의 내부의 폭(w2)보다 작을 수 있다. 이에 따르면, 제1 방향으로 끼워진 돌출부(1100P, 1300P)는 제1 방향과 다른 방향(예를 들어, 제2 방향 또는 제3 방향)으로 이탈되는 문제를 방지할 수 있으며, 흔들림 또는 외부의 충격이 있는 환경 하에서도, 보조 유체유동부(1300)는 유체유동부(1100)에 안정적으로 고정될 수 있다. In this case, the width w1 of the entrance of each of the grooves 1100G and 1300G may be smaller than the width w2 of the inside of each of the grooves 1100G and 1300G. Accordingly, it is possible to prevent the problem that the protrusions 1100P and 1300P fitted in the first direction are separated in a direction different from the first direction (for example, the second direction or the third direction), and vibration or external shock is prevented. Even in the presence of an environment, the auxiliary fluid flow unit 1300 may be stably fixed to the fluid flow unit 1100 .

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 유체유동부(1100)를 통과하는 유체의 유속이 일정 수준 이상으로 빠른 환경 하에서, 보조 유체유동부(1300)를 이용하여 유속을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 보조 유체유동부(1300)는 간단한 구조로 유체유동부(1100)에 조립될 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, in an environment in which the flow rate of the fluid passing through the fluid flow unit 1100 is faster than a certain level, the flow rate may be controlled by using the auxiliary fluid flow unit 1300 . The auxiliary fluid flow unit 1300 according to an embodiment of the present invention may be assembled to the fluid flow unit 1100 with a simple structure.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 보조 유체유동부는 복수의 보조 유체 유동 유닛을 포함할 수도 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the auxiliary fluid flow unit may include a plurality of auxiliary fluid flow units.

도 11 내지 도 12를 참조하면, 보조 유체유동부(1300)는 유체유동부(1100)에 착탈가능하게 배치된 제1 보조 유체 유동 유닛 및 제1 보조 유체 유동 유닛에 착탈가능하게 배치된 제2 보조 유체 유동 유닛을 포함할 수 있다. 제1 보조 유체 유동 유닛 및 제2 보조 유체 유동 유닛 각각의 구조는 전술한 보조 유체유동부(1300)의 구조와 동일할 수 있다. 또한, 유체유동부(1100)와 제1 보조 유체 유동 유닛 간 연결 구조는 전술한 유체유동부(1100)와 보조 유체유동부(1300) 간 연결 구조와 동일할 수 있고, 제1 보조 유체 유동 유닛과 제2 보조 유체 유동 유닛 간 연결 구조는 유체유동부(1100)와 제1 보조 유체 유동 유닛 간 연결 구조와 동일할 수 있다. 이에 따르면, 제1 유체의 용량에 따라 보조 유체 유동 유닛의 개수를 조절할 수 있으므로, 다양한 환경에 적용될 수 있다. 11 to 12 , the auxiliary fluid flow unit 1300 includes a first auxiliary fluid flow unit detachably disposed on the fluid flow unit 1100 and a second auxiliary fluid flow unit detachably disposed on the first auxiliary fluid flow unit. and an auxiliary fluid flow unit. The structure of each of the first auxiliary fluid flow unit and the second auxiliary fluid flow unit may be the same as that of the above-described auxiliary fluid flow unit 1300 . In addition, the connection structure between the fluid flow unit 1100 and the first auxiliary fluid flow unit may be the same as the connection structure between the fluid flow unit 1100 and the auxiliary fluid flow unit 1300 described above, and the first auxiliary fluid flow unit The connection structure between the and the second auxiliary fluid flow unit may be the same as the connection structure between the fluid flow unit 1100 and the first auxiliary fluid flow unit. According to this, since the number of auxiliary fluid flow units can be adjusted according to the capacity of the first fluid, it can be applied to various environments.

한편, 도 1 내지 도 2를 참고하여 설명한 바와 같이, 제1 유체보다 고온인 제2 유체는 제1 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 히트싱크를 통과할 수 있다. 이때, 제2 유체의 유동을 가이드하기 위하여 제2 유체가 유입되는 방향을 향하도록 가이드부재가 배치될 수 있다.Meanwhile, as described with reference to FIGS. 1 to 2 , the second fluid having a higher temperature than the first fluid may pass through the heat sink in a second direction perpendicular to the first direction. In this case, the guide member may be disposed to face the direction in which the second fluid is introduced to guide the flow of the second fluid.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 발전장치의 단면도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전장치의 단면도이다. 13 is a cross-sectional view of a power generation device according to an embodiment of the present invention, and Figure 14 is a cross-sectional view of a power generation device according to another embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 유체는 제1 방향으로 유체유동부(1100) 내부를 통과하며, 제2 유체는 제1 방향과 수직하는 방향으로 복수의 발전장치(1000-1, 1000-2, 1000-3) 사이를 통과할 수 있다. 이를 위하여, 가이드 부재(1400)는 유체유동부(1100)마다 하나씩 또는 유체유동부(1100)마다 복수 개씩 배치될 수 있으며, 제2 유체가 유입되는 방향에 배치될 수 있다. 예를 들어, 유체유동부(1100)의 제3 면(1130)이 제2 유체가 유입되는 방향을 향하고, 제4 면(1140)이 제2 유체가 배출되는 방향을 향하도록 배치되는 경우, 가이드 부재(1400)는 유체유동부(1100)의 제3 면(1130) 측에 배치되고, 보조 유체유동부(1300)는 유체유동부(1100)의 제4 면(1140) 측에 배치될 수 있다. 13 and 14 , the first fluid passes through the inside of the fluid flow unit 1100 in a first direction, and the second fluid flows through the plurality of power generation devices 1000-1 and 1000 in a direction perpendicular to the first direction. It can pass between -2 and 1000-3). To this end, the guide member 1400 may be disposed one for each fluid flow unit 1100 or a plurality for each fluid flow unit 1100 , and may be disposed in a direction in which the second fluid flows. For example, when the third surface 1130 of the fluid flow unit 1100 faces the direction in which the second fluid flows, and the fourth surface 1140 faces the direction in which the second fluid is discharged, the guide The member 1400 is disposed on the third surface 1130 side of the fluid flow part 1100, and the auxiliary fluid flow part 1300 may be disposed on the fourth surface 1140 side of the fluid flow part 1100. .

가이드 부재(1400)는 유체유동부(1100)의 제3 면(1130)에 배치되며 제3 면(1130) 상에서 제3 면(1130)의 양단으로부터 제3 면(1130)의 양단 사이의 중심으로 갈수록 제3 면(1130)과의 거리가 멀어지는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 가이드 부재(1400)는 우산 형상 또는 지붕 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 유체가 가이드 부재(1400)를 통하여 복수의 발전장치(1000-1, 1000-2, 1000-3) 사이의 이격된 공간을 고르게 분산되어 통과하도록 가이드될 수 있다. 이때, 유체유동부(1100)와 가이드 부재(1400) 사이에는 단열부재(1500)가 배치될 수 있다. 이에 따르면, 유체유동부(1100)를 통과하는 제1 유체와 가이드 부재(1400)에 의하여 가이드되는 제2 유체는 단열부재(1500)에 의하여 단열될 수 있다. 그리고, 단열부재(1500)와 가이드 부재(1400) 사이에는 실드부재(1600)가 배치될 수 있다. 이에 따르면, 단열부재(1500), 열전모듈(1200) 및 유체유동부(1100)로 습기 또는 오염물질이 침투하는 문제를 방지할 수 있다. The guide member 1400 is disposed on the third surface 1130 of the fluid flow unit 1100, and on the third surface 1130, from both ends of the third surface 1130 to the center between both ends of the third surface 1130. It may have a shape in which the distance from the third surface 1130 increases gradually. For example, the guide member 1400 may have an umbrella shape or a roof shape. Accordingly, the second fluid may be guided to pass through the space evenly distributed between the plurality of power generation devices (1000-1, 1000-2, 1000-3) through the guide member (1400). In this case, the heat insulating member 1500 may be disposed between the fluid flow unit 1100 and the guide member 1400 . Accordingly, the first fluid passing through the fluid flow unit 1100 and the second fluid guided by the guide member 1400 may be insulated by the heat insulating member 1500 . In addition, a shield member 1600 may be disposed between the heat insulating member 1500 and the guide member 1400 . Accordingly, it is possible to prevent a problem of moisture or contaminants from penetrating into the heat insulating member 1500 , the thermoelectric module 1200 , and the fluid flow unit 1100 .

이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 열전모듈(1200)은 보조 유체유동부(1300)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 이에 따르면, 열전모듈(1200)의 방열면이 넓어지므로, 발전량이 증가될 수 있다. At this time, as shown in FIG. 13 , the thermoelectric module 1200 may be disposed to extend to the auxiliary fluid flow unit 1300 . Accordingly, since the heat dissipation surface of the thermoelectric module 1200 is widened, the amount of power generation can be increased.

또는, 도 14에 도시된 바와 같이, 보조 유체유동부(1300)에는 열전모듈(1200)이 배치되지 않을 수도 있다. 이때, 보조 유체유동부(1300)의 표면 중 유체유동부(1100)를 향하는 면을 제외한 면에는 단열부재가 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 보조 유체유동부(1300) 내부를 통과하는 제1 유체와 보조 유체유동부(1300) 외부를 통과하는 제2 유체가 서로 단열될 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 14 , the thermoelectric module 1200 may not be disposed in the auxiliary fluid flow unit 1300 . In this case, a heat insulating member may be disposed on a surface of the auxiliary fluid flow part 1300 except for the surface facing the fluid flow part 1100 . Accordingly, the first fluid passing through the auxiliary fluid flow unit 1300 and the second fluid passing through the outside of the auxiliary fluid flow unit 1300 may be insulated from each other.

도 13 내지 도 14에서, 유체유동부(1100)의 제3면(1130)에 가이드부재(1400)가 배치되고, 유체유동부(1100)의 제4면(1140)에 보조 유체유동부(1300)가 배치되는 것으로 예시하고 있으나, 본 발명의 실시예가 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 유체유동부(1100)의 제3면(1130) 및 제4면(1140)에 각각 보조 유체유동부(1300)가 배치되며, 제3면(1130) 측의 보조 유체유동부(1300) 상에 가이드부재(1400)가 배치될 수도 있다. 또는, 유체유동부(1100)의 제3면(1130) 및 제4면(1140)에 각각 보조 유체유동부(1300)가 배치되며, 제3면(1130) 측의 보조 유체유동부(1300)와 제4면(1140) 측의 보조 유체유동부(1300)에 모두 가이드부재(1400)가 배치될 수도 있다.13 to 14 , the guide member 1400 is disposed on the third surface 1130 of the fluid flow unit 1100 , and the auxiliary fluid flow unit 1300 is disposed on the fourth surface 1140 of the fluid flow unit 1100 . ) is illustrated as being disposed, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. For example, the auxiliary fluid flow unit 1300 is disposed on the third side 1130 and the fourth side 1140 of the fluid flow unit 1100, respectively, and the auxiliary fluid flow unit 1300 on the third side 1130 side ( A guide member 1400 may be disposed on the 1300 . Alternatively, the auxiliary fluid flow unit 1300 is disposed on the third surface 1130 and the fourth surface 1140 of the fluid flow unit 1100, respectively, and the auxiliary fluid flow unit 1300 on the third surface 1130 side. The guide member 1400 may be disposed on both the auxiliary fluid flow part 1300 on the side of the fourth surface 1140 and the fourth surface 1140 .

본 발명의 실시예에 따르면, 유체유동부(1100)를 통과하는 유체의 유속이 일정 수준보다 빨라서 발전 성능을 낮추거나, 발전 장치에 고장이 발생할 가능성이 있는 경우, 보조 유체유동부(1300)를 이용하여 유체의 유속을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 보조 유체유동부(1300)는 유체유동부(1100)에 간편하게 조립될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 환경 하에서의 유량 또는 유속에 따라 적응적으로 보조 유체유동부(1300)의 개수 또는 위치를 조절하는 것이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, if the flow rate of the fluid passing through the fluid flow unit 1100 is faster than a certain level, thereby lowering the power generation performance or there is a possibility that a failure may occur in the power generation device, the auxiliary fluid flow unit 1300 is installed. It can be used to control the flow rate of the fluid. The auxiliary fluid flow unit 1300 according to the embodiment of the present invention may be conveniently assembled to the fluid flow unit 1100 . In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to adaptively adjust the number or position of the auxiliary fluid flow unit 1300 according to the flow rate or flow rate under various environments.

발전 시스템은 선박, 자동차, 발전소, 지열, 등에서 발생하는 열원을 통해 발전할 수 있고, 열원을 효율적으로 수렴하기 위해 복수의 발전 장치를 배열할 수 있다. 이때, 각 발전 장치는 열전모듈과 유체유동부 간 접합력을 개선하여 열전소자의 저온부의 냉각 성능을 개선할 수 있으며, 이에 따라 발전 장치의 효율 및 신뢰성을 개선할 수 있으므로, 선박이나 차량 등의 운송 장치의 연료 효율을 개선할 수 있다. 따라서 해운업, 운송업에서는 운송비 절감과 친환경 산업 환경을 조성할 수 있고, 제철소 등 제조업에 적용되는 경우 재료비 등을 절감할 수 있다.The power generation system may generate power through a heat source generated from a ship, automobile, power plant, geothermal heat, etc., and may arrange a plurality of power generation devices to efficiently converge the heat source. At this time, each power generation device can improve the bonding force between the thermoelectric module and the fluid flow part to improve the cooling performance of the low temperature part of the thermoelectric element, and thus the efficiency and reliability of the power generation device can be improved. It is possible to improve the fuel efficiency of the device. Therefore, it is possible to reduce transportation costs and create an eco-friendly industrial environment in the shipping and transportation industries, and material costs can be reduced when applied to manufacturing industries such as steel mills.

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 the preferred embodiment 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 described in the claims below. You will understand that it can be done.

Claims (14)

제1 방향으로 제1 유체가 통과하는 유체유동부,
상기 유체유동부의 제1면에 배치된 제1 열전소자,
상기 제1면의 반대면인 상기 유체유동부의 제2면에 배치된 제2 열전소자, 그 리고
상기 제1면 및 상기 제2면 사이에 배치된 제3면 및 상기 제3면의 반대면인 제4면 중 적어도 하나에 배치되며, 상기 제1 방향으로 상기 제1 유체가 통과하는 보조 유체유동부를 포함하는 열전장치.A fluid flow part through which a first fluid passes in a first direction,
a first thermoelectric element disposed on the first surface of the fluid flow part;
a second thermoelectric element disposed on a second surface of the fluid flow unit opposite to the first surface, and
Auxiliary fluid flow disposed on at least one of a third surface disposed between the first surface and the second surface and a fourth surface opposite to the third surface, and through which the first fluid passes in the first direction A thermoelectric device comprising a buoy. 제1항에 있어서,
상기 제3면 또는 상기 제4면 중 적어도 하나에는 홈이 형성되고, 상기 보조 유체유동부의 한 면에는 상기 홈에 대응하는 형상을 가지는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 홈에 끼워지는 열전장치.According to claim 1,
A groove is formed on at least one of the third surface and the fourth surface, a protrusion having a shape corresponding to the groove is formed on one surface of the auxiliary fluid flow part, and the protrusion is fitted into the groove. 제1항에 있어서,
상기 제3면 또는 상기 제4면 중 적어도 하나에는 돌출부가 형성되고, 상기 보조 유체유동부의 한 면에는 상기 돌출부에 대응하는 형상을 가지는 홈이 형성되며, 상기 돌출부는 상기 홈에 끼워지는 열전장치.According to claim 1,
A protrusion is formed on at least one of the third surface and the fourth surface, a groove having a shape corresponding to the protrusion is formed on one surface of the auxiliary fluid flow part, and the protrusion is fitted into the groove. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 홈 및 상기 돌출부는 각각 상기 제1 방향을 따라 형성되고, 상기 돌출부는 상기 제1 방향을 따라 상기 홈에 끼워지는 열전장치. 4. The method of claim 2 or 3,
The groove and the protrusion are formed along the first direction, respectively, and the protrusion is fitted into the groove along the first direction. 제1항에 있어서,
상기 보조 유체유동부는 상기 제1 방향을 따라 상기 유체유동부와 착탈 가능한 열전장치. According to claim 1,
The auxiliary fluid flow part is a thermoelectric device detachable from the fluid flow part along the first direction. 제1항에 있어서,
상기 보조 유체유동부는 상기 유체유동부에 착탈가능하게 배치된 제1 보조 유체유동유닛 및 상기 제1 보조 유체유동유닛에 착탈가능하게 배치된 제2 보조 유체유동유닛을 포함하는 열전장치.According to claim 1,
The thermoelectric device comprising: a first auxiliary fluid flow unit detachably disposed in the fluid flow unit; and a second auxiliary fluid flow unit detachably disposed in the first auxiliary fluid flow unit. 제1항에 있어서,
상기 유체유동부와 상기 보조 유체유동부는 동일한 소재로 이루어지는 열전장치.According to claim 1,
The fluid flow part and the auxiliary fluid flow part are made of the same material. 제7항에 있어서,
상기 유체유동부에는 소정 간격으로 이격된 복수의 유체통과관이 형성되고, 상기 보조 유체유동부에는 적어도 하나의 유체통과관이 형성되는 열전장치.8. The method of claim 7,
A thermoelectric device in which a plurality of fluid passage tubes spaced apart from each other by a predetermined interval are formed in the fluid flow portion, and at least one fluid passage tube is formed in the auxiliary fluid passage portion. 제8항에 있어서,
상기 유체유동부에 형성된 복수의 유체통과관과 상기 보조 유체유동부에 형성된 적어도 하나의 유체통과관의 형상 및 직경이 동일한 열전장치.9. The method of claim 8,
A thermoelectric device having the same shape and diameter of a plurality of fluid passage tubes formed in the fluid flow section and at least one fluid passage tube formed in the auxiliary fluid flow section. 제9항에 있어서,
상기 소정 간격은 상기 복수의 유체통과관과 상기 적어도 하나의 유체통과관 간의 최단거리와 동일한 열전장치. 10. The method of claim 9,
The predetermined distance is equal to the shortest distance between the plurality of fluid passage tubes and the at least one fluid passage tube. 제1항에 있어서,
상기 제1 열전소자 상에 배치된 제1 히트싱크 및 상기 제2 열전소자 상에 배치된 제2 히트싱크를 더 포함하고,
상기 제3면으로부터 상기 제4면을 향하는 방향으로 상기 제1 유체보다 온도가 높은 제2 유체가 상기 제1 히트싱크 및 상기 제2 히트싱크를 통과하는 열전장치.According to claim 1,
A first heat sink disposed on the first thermoelectric device and a second heat sink disposed on the second thermoelectric device,
A thermoelectric device in which a second fluid having a temperature higher than that of the first fluid passes through the first heat sink and the second heat sink in a direction from the third surface to the fourth surface. 제11항에 있어서,
상기 보조 유체유동부는 상기 제4면에 배치되고,
상기 제3면에는 상기 제2 유체의 유동을 가이드하는 가이드부재가 더 배치된 열전장치.12. The method of claim 11,
The auxiliary fluid flow unit is disposed on the fourth surface,
A guide member for guiding the flow of the second fluid is further disposed on the third surface. 제1항에 있어서,
상기 제1 열전소자 및 상기 제2 열전소자는 각각 상기 보조 유체유동부까지 연장되도록 배치된 열전장치. According to claim 1,
The first thermoelectric element and the second thermoelectric element are respectively arranged to extend to the auxiliary fluid flow part. 제1항에 있어서,
상기 보조 유체유동부의 적어도 한 면에는 단열부재가 배치된 열전장치.According to claim 1,
A thermoelectric device having a heat insulating member disposed on at least one surface of the auxiliary fluid flow unit.
KR1020200179797A 2020-12-21 2020-12-21 Thermoelectric device KR20220089299A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200179797A KR20220089299A (en) 2020-12-21 2020-12-21 Thermoelectric device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200179797A KR20220089299A (en) 2020-12-21 2020-12-21 Thermoelectric device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220089299A true KR20220089299A (en) 2022-06-28

Family

ID=82268223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200179797A KR20220089299A (en) 2020-12-21 2020-12-21 Thermoelectric device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220089299A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111433924A (en) Heat conversion device
KR20210069432A (en) Power generating apparatus
EP4092770A1 (en) Power generation apparatus
KR20210156535A (en) Thermoelectric module and power generating apparatus comprising the same
EP4092768A1 (en) Power generation apparatus
US20230124140A1 (en) Thermoelectric device
KR20210090998A (en) Heat conversion device
KR102316222B1 (en) Heat conversion device
KR20220089299A (en) Thermoelectric device
KR20210119800A (en) Thermoelectric device
KR20210156534A (en) Thermoelectric module and power generating apparatus comprising the same
EP4372786A1 (en) Thermoelectric device
US12035627B2 (en) Power generation apparatus
EP4362117A1 (en) Thermoelectric device
EP4362118A1 (en) Thermoelectric device
KR20190117134A (en) Heat conversion device
KR102249020B1 (en) Heat conversion device
KR20210155110A (en) Power generating apparatus
KR20210156536A (en) Thermoelectric module and power generating apparatus comprising the same
KR20210118645A (en) Thermoelectric device
KR20240068556A (en) Thermoelectric module
JP2024523526A (en) Thermoelectric Devices
KR20210156537A (en) Heat conversion device
KR20210154413A (en) Power generating apparatus
KR20230116358A (en) Thermoelectric device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination