WO2018080027A1 - 유연 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치 - Google Patents

유연 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치 Download PDF

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WO2018080027A1
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thermoelectric
flexible
thermoelectric module
electrode
substrate
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이경수
노진성
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주식회사 테그웨이
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    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • 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
    • 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
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/81—Structural details of the junction

Definitions

  • the present invention relates to a flexible thermoelectric module, and more particularly to a flexible thermoelectric module used in the form of a curved surface.
  • thermoelectric element is a device that exchanges thermal energy and electrical energy by using a thermoelectric effect such as a Seeback effect or a Peltier effect.
  • a thermoelectric effect such as a Seeback effect or a Peltier effect.
  • the conventional thermoelectric elements are mostly manufactured on a ceramic substrate, the thermoelectric elements may be used only in the form of a flat plate, and thus there is a problem in that the field of application is limited.
  • thermoelectric element FTE
  • One object of the present invention is to provide a flexible thermoelectric module with improved flexibility.
  • Another object of the present invention is to provide a flexible thermoelectric module with improved durability.
  • Another object of the present invention is to provide a flexible thermoelectric module that can be deformed into a compound curved surface.
  • Another object of the present invention is to provide a thermoelectric device having improved waste heat emission performance and cooling feeling providing performance.
  • thermoelectric module that is used in a curved form, the substrate being provided in a plate shape deformable in the curved form; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; And a plurality of electrodes connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, wherein the plurality of thermoelectric elements form a thermoelectric line including thermoelectric elements connected in series and linearly formed by the electrodes.
  • An extension direction of the thermoelectric line may be provided with a flexible thermoelectric module that is closer to the direction perpendicular to the curving direction than the curving direction for deformation into the curved shape.
  • a flexible thermoelectric module used in a curved form comprising: a substrate provided in a plate shape deformable in the curved form; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; A first electrode connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor along a first direction; And a second electrode connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor in a second direction perpendicular to the first direction, including a cumming direction for deforming into a curved shape, the first electrode and the A flexible thermoelectric module may be provided, wherein a smaller number of second electrodes correspond to a direction in which the N-type semiconductor and the P-type semiconductor are connected to each other.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; A first electrode continuously connecting the thermoelectric elements in a first direction to form a thermoelectric line; and; And a second electrode connecting the thermoelectric elements in a second direction perpendicular to the first direction to form an electrical connection between the thermoelectric lines, wherein the second direction is deformed into the curved shape than the first direction.
  • a flexible thermoelectric module can be provided, characterized in that it is close to the direction of cumming to be.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric elements forming a two-dimensional array on the substrate, provided in a columnar shape, and including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor; And a plurality of electrodes electrically connecting the plurality of thermoelectric elements along the length direction thereof, wherein the plurality of thermoelectric elements form a thermoelectric line electrically connected to the substrate and extending in one direction.
  • the thermoelectric line may be provided with a flexible thermoelectric module disposed in a direction perpendicular to a curving direction for deforming to the curved shape in order to minimize deformation of an electrode connecting the thermoelectric elements belonging to the thermoelectric line when the curved shape is deformed. Can be.
  • a flexible thermoelectric module for use in a curved form, comprising: a substrate provided in a plate shape and deformable in a curved form; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a line; And a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • a second thermoelectric module may be provided.
  • the flexible thermoelectric module may include a second electrode for connecting, wherein a length direction of a lower quantity of the first electrode and the second electrode coincides with a curving direction for deformation into the curved shape. .
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a row on the substrate; And a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • the casing is exposed to the outside; And a plurality of thermoelectric lines installed on the casing and electrically connected to the plurality of thermoelectric elements arranged in a row, a first electrode electrically connecting the thermoelectric elements in the thermoelectric lines, and the thermoelectric lines. And a thermoelectric module including a second electrode, wherein the first electrode is alternately disposed in a direction exposed to the outside and an opposite direction exposed to the outside according to an extension direction of the thermoelectric line. Both electrodes may be provided in the thermoelectric device, characterized in that arranged in the opposite direction.
  • thermoelectric module used in a curved form having a large diameter portion and a small diameter portion, the substrate being spaced apart from each other and provided in a plate shape that is deformable in a curved form;
  • a plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a line;
  • a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • a flexible thermoelectric module located on the large diameter side may be provided.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting thermoelectric elements disposed in a first direction and arranged along a second direction perpendicular to the first direction; And an electrode electrically connecting the thermoelectric elements, wherein the plurality of thermoelectric lines include first thermoelectric lines and second thermoelectric lines arranged side by side in a second direction. And thermoelectric elements disposed at one end of the thermoelectric elements belonging to the second thermoelectric line in the first direction are connected to a terminal, and the first direction of the thermoelectric elements belonging to the first thermoelectric line and the second thermoelectric line. Thermoelectric elements disposed on the other end of the phase may be provided with a flexible thermoelectric module connected to each other.
  • thermoelectric module used in a curved form, the thermoelectric elements; Electrodes connecting the thermoelectric elements; Thermoelectric lines formed by thermoelectric elements linearly connected by the electrodes; At least one thermoelectric group formed by thermoelectric lines connected by the electrodes; And a plurality of regions in which the thermoelectric elements and the electrodes are installed and provided in a plate shape that is deformable in a curved shape, and connected to each other at a portion where the thermoelectric lines are connected, and are cut along the extension direction of the thermoelectric lines and partitioned from each other.
  • a flexible thermoelectric module including a substrate may be provided.
  • thermoelectric module used in a curved form, the thermoelectric elements; Electrodes connecting the thermoelectric elements; Thermoelectric lines formed by thermoelectric elements linearly connected by the electrodes; At least one thermoelectric group formed by thermoelectric lines connected by the electrodes; And a substrate on which the thermoelectric elements and the electrodes are installed and provided in a plate shape that is deformable in a curved shape, and having a base portion and a plurality of wing portions extending in an extension direction of the thermoelectric line from the base portion and cut off from each other.
  • a flexible thermoelectric module can be provided.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape;
  • a plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting the thermoelectric elements arranged in a line on the substrate and an electrode electrically connecting the thermoelectric elements, wherein the substrate includes a plurality of thermoelectric lines;
  • a flexible thermoelectric module may be provided, including a sub substrate, wherein the substrate is provided in a cut form such that the sub substrate is connected to an adjacent sub substrate at one end thereof and separated from the adjacent sub substrate at the other end thereof.
  • the casing having a compound curved surface in the form of a rim, the cross section of the shape of a circle or ellipse; And a flexible thermoelectric module installed in the casing, wherein the flexible thermoelectric module extends in a direction of an outer diameter surface of the rim from a base portion and the base portion installed along an inner diameter surface near a center of the rim, and the circle Or a substrate including a wing portion surrounding an ellipse, a thermoelectric element installed on the substrate, a first electrode continuously connecting the thermoelectric elements along the extending direction of the wing portion to form a thermoelectric line, and the base portion extending from the base portion.
  • a thermoelectric device may include a second electrode configured to connect the thermoelectric elements along a direction to form an electrical connection between the thermoelectric lines.
  • flexibility of the flexible thermoelectric module may be improved by arranging electrodes on a substrate in consideration of a direction in which the flexible thermoelectric module is curbed.
  • Another object of the present invention is to prevent the breakage of the electrode or the poor contact between the electrode and the thermoelectric element by keeping the possible cumming angle of the electrode when the flexible thermoelectric module is curbed.
  • the flexible thermoelectric module by using a partially cut substrate can be transformed into a complex curved shape in which the curvature radius is a plurality or the curvature changes depending on the part.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 3 and 4 are views of a thermoelectric device equipped with a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of a layer structure of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 6 is a diagram illustrating a form of a thermoelectric element used in a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing the shape of the electrode used in the flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 8 illustrates a second example of a layer structure of a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a third example of a layer structure of a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a fourth example of a layer structure of a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 11 is a view of the electrical characteristics according to the degree of cumming of the flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 12 is a diagram of a configuration of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a combined perspective view of one embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of one embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 15 is a view of the arrangement and electrical connection of the thermoelectric element of an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 16 is a cross-sectional view A1-A1 'of an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view B1-B1 'of an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view illustrating one embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention is curbed along an A1-A1 'direction.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating one embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention, which is curbed along a B1-B1 'direction.
  • FIG. 20 is a configuration diagram of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a combined perspective view of one embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 22 is an exploded perspective view of one embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 23 is a view of the arrangement and electrical connection of the thermoelectric element of an embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view illustrating one embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, which is curbed along the A2-A2 'direction.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating one embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, which is curbed along a B2-B2 'direction.
  • 26 is a combined perspective view of another embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is an exploded perspective view of another embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 28 is a view of the arrangement and electrical connection of the thermoelectric element of another embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a view illustrating another embodiment of the flexible thermoelectric module according to the embodiment of the present invention that is curbed along the A3-A3 'direction.
  • FIG. 30 is a view showing another embodiment of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention that is curbed along a B3-B3 'direction.
  • thermoelectric device 31 is a diagram of a thermoelectric device, on which an embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention is mounted.
  • thermoelectric element 32 is a view of the arrangement and electrical connection of the thermoelectric element of an embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • region C1 of an embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention is a cross-sectional view of region C1 of an embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 34 is a cross-sectional view of a region D1 of an embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 35 is a diagram of a thermoelectric device on which another embodiment of the third example of the flexible thermoelectric module according to the embodiment of the present invention is mounted.
  • thermoelectric element 36 is a view of the arrangement and electrical connection of the thermoelectric element of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view of region C2 of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • region D2 of region D2 of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention is a cross-sectional view of region D2 of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 39 is a view of the arrangement and the electrical connection of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 39 is a view of the arrangement and the electrical connection of another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 40 is a cross-sectional view of region C3 of yet another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 41 is a cross sectional view of region D3 of yet another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 42 is a diagram of a thermoelectric device on which a fourth example of the flexible thermoelectric module according to the embodiment of the present invention is mounted.
  • thermoelectric element 43 is a view of the arrangement and electrical connection of a thermoelectric element of a fourth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 44 is a view of arrangement and electrical connection of a thermoelectric element of a fifth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 45 is a diagram illustrating a thermoelectric device on which an embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention is mounted.
  • thermoelectric module 46 is a plan view of an embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 47 is a plan view of another embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 48 is a plan view of another embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 49 is a modified example of the implementation of the sixth example of the flexible thermoelectric module according to the embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 50 is a block diagram of a configuration of a thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 51 is a view showing the structure of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 52 is a view showing the structure of a thermoelectric device to which a thermal buffer material is applied according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module used in the form of a curved surface, the substrate provided in a deformable plate shape; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; And a plurality of electrodes connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, wherein the plurality of thermoelectric elements form a thermoelectric line including thermoelectric elements connected in series and linearly formed by the electrodes.
  • An extension direction of the thermoelectric line may be provided with a flexible thermoelectric module that is closer to the direction perpendicular to the curving direction than the curving direction for deformation into the curved shape.
  • thermoelectric module that is used in a curved form, the substrate being provided in a plate shape deformable in the curved form; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; And a plurality of electrodes connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, wherein the plurality of thermoelectric elements form a thermoelectric line including thermoelectric elements connected in series and linearly formed by the electrodes.
  • An extension direction of the thermoelectric line may be provided with a flexible thermoelectric module that is closer to the direction perpendicular to the curving direction than the curving direction for deformation into the curved shape.
  • the extension direction of the thermoelectric line may be perpendicular to the curving direction.
  • thermoelectric lines may be plural, and the arrangement direction between the plural thermoelectric lines may coincide with the curving direction.
  • a flexible thermoelectric module used in a curved form comprising: a substrate provided in a plate shape deformable in the curved form; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; A first electrode connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor along a first direction; And a second electrode connecting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor in a second direction perpendicular to the first direction, including a cumming direction for deforming into a curved shape, the first electrode and the A flexible thermoelectric module may be provided, wherein a smaller number of second electrodes correspond to a direction in which the N-type semiconductor and the P-type semiconductor are connected to each other.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric elements including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor arranged to form a two-dimensional array on the substrate; A first electrode continuously connecting the thermoelectric elements in a first direction to form a thermoelectric line; and; And a second electrode connecting the thermoelectric elements in a second direction perpendicular to the first direction to form an electrical connection between the thermoelectric lines, wherein the second direction is deformed into the curved shape than the first direction.
  • a flexible thermoelectric module can be provided, characterized in that it is close to the direction of cumming to be.
  • first direction may be perpendicular to the curving direction
  • second direction may coincide with the curving direction
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric elements forming a two-dimensional array on the substrate, provided in a columnar shape, and including an N-type semiconductor and a P-type semiconductor; And a plurality of electrodes electrically connecting the plurality of thermoelectric elements along the length direction thereof, wherein the plurality of thermoelectric elements form a thermoelectric line electrically connected to the substrate and extending in one direction.
  • the thermoelectric line may be provided with a flexible thermoelectric module disposed in a direction perpendicular to a curving direction for deforming to the curved shape in order to minimize deformation of an electrode connecting the thermoelectric elements belonging to the thermoelectric line when the curved shape is deformed. Can be.
  • the electrode is disposed to face the plurality of thermoelectric elements on one side of the substrate, the length dimension (length dimension) is provided in a plate shape larger than the width dimension (width dimension), both ends along the length direction, respectively Electrically connecting the plurality of thermoelectric elements by contacting the N-type semiconductor and the P-type semiconductor adjacent to each other.
  • thermoelectric lines are disposed on the substrate along the curving direction, and thermoelectric lines electrically connected among the plurality of thermoelectric lines form a thermoelectric group and form the thermoelectric group among the electrodes.
  • the electrodes forming the electrical connection between the thermoelectric lines may be arranged such that their length direction coincides with the curving direction.
  • a flexible thermoelectric module for use in a curved form, comprising: a substrate provided in a plate shape and deformable in a curved form; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a line; And a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • a second thermoelectric module may be provided.
  • the flexible thermoelectric module may include a second electrode for connecting, wherein a length direction of a lower quantity of the first electrode and the second electrode coincides with a curving direction for deformation into the curved shape. .
  • the length direction of the second electrode may coincide with the curving direction.
  • the second electrode may be disposed on the same main surface of the substrate in both corner regions of the substrate positioned opposite to each other along the extending direction of the thermoelectric line.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a row on the substrate; And a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • the main surface of the side surface on which the second electrode is disposed of the two main surfaces of the substrate may be characterized in that the opposite surface of the surface exposed when the flexible thermoelectric module is used in the curved form.
  • the main surface of the side surface on which the second electrode is disposed among the two main surfaces of the substrate may be a convex surface when the flexible thermoelectric module is used in the curved form.
  • the substrate includes an inner substrate having the thermoelectric element inserted therein, the inner substrate having the electrode disposed on a main surface thereof, and an outer substrate disposed to face the inner substrate with respect to the electrode.
  • Silver may be disposed on one side of both main surfaces of the inner substrate, and the second electrode may be disposed between the outer substrate and the inner substrate.
  • the number of thermoelectric elements included in the thermoelectric line may be 2n (n is a natural number).
  • the second electrode, the longitudinal direction may be disposed so as to match the curving direction for deformation into the curved shape.
  • the casing is exposed to the outside; And a plurality of thermoelectric lines installed on the casing and electrically connected to the plurality of thermoelectric elements arranged in a row, a first electrode electrically connecting the thermoelectric elements in the thermoelectric lines, and the thermoelectric lines. And a thermoelectric module including a second electrode, wherein the first electrode is alternately disposed in a direction exposed to the outside and an opposite direction exposed to the outside according to an extension direction of the thermoelectric line. Both electrodes may be provided in the thermoelectric device, characterized in that arranged in the opposite direction.
  • thermoelectric module may be a flexible thermoelectric module, and may be curbed along the length direction of the second electrode and installed in a curved shape on the casing.
  • thermoelectric module used in a curved form having a large diameter portion and a small diameter portion, the substrate being spaced apart from each other and provided in a plate shape that is deformable in a curved form;
  • a plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting a plurality of thermoelectric elements arranged in a line;
  • a first electrode having a longitudinal direction disposed along an extension direction of the thermoelectric line to connect thermoelectric elements belonging to the same thermoelectric line, and a longitudinal direction disposed along the arrangement direction of the thermoelectric line, thereby providing a thermoelectric element between adjacent thermoelectric lines.
  • a flexible thermoelectric module located on the large diameter side may be provided.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape; A plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting thermoelectric elements disposed in a first direction and arranged along a second direction perpendicular to the first direction; And an electrode electrically connecting the thermoelectric elements, wherein the plurality of thermoelectric lines include first thermoelectric lines and second thermoelectric lines arranged side by side in a second direction. And thermoelectric elements disposed at one end of the thermoelectric elements belonging to the second thermoelectric line in the first direction are connected to a terminal, and the first direction of the thermoelectric elements belonging to the first thermoelectric line and the second thermoelectric line. Thermoelectric elements disposed on the other end of the phase may be provided with a flexible thermoelectric module connected to each other.
  • thermoelectric module used in a curved form, the thermoelectric elements; Electrodes connecting the thermoelectric elements; Thermoelectric lines formed by thermoelectric elements linearly connected by the electrodes; At least one thermoelectric group formed by thermoelectric lines connected by the electrodes; And a plurality of regions in which the thermoelectric elements and the electrodes are installed and provided in a plate shape that is deformable in a curved shape, and connected to each other at a portion where the thermoelectric lines are connected, and are cut along the extension direction of the thermoelectric lines and partitioned from each other.
  • a flexible thermoelectric module including a substrate may be provided.
  • each of the plurality of regions may be connected to an adjacent region at one edge of the substrate perpendicular to the extending direction of the thermoelectric line.
  • each of the plurality of regions may be connected to two regions adjacent to one end and the other end in the extension direction of the thermoelectric line.
  • thermoelectric module used in a curved form, the thermoelectric elements; Electrodes connecting the thermoelectric elements; Thermoelectric lines formed by thermoelectric elements linearly connected by the electrodes; At least one thermoelectric group formed by thermoelectric lines connected by the electrodes; And a substrate on which the thermoelectric elements and the electrodes are installed and provided in a plate shape that is deformable in a curved shape, and having a base portion and a plurality of wing portions extending in an extension direction of the thermoelectric line from the base portion and cut off from each other.
  • a flexible thermoelectric module can be provided.
  • the base portion may be formed at one corner portion of the substrate.
  • the base portion may be formed at the center portion of the substrate, and the wing portion may be formed in both sides along the extending direction of the thermoelectric line from the center portion.
  • the base portion when the flexible thermoelectric module is installed on the complex curved surface, the base portion may be installed at a portion where the curvature is constant, and the wing portion may be installed at a portion where the curvature changes in the extending direction thereof.
  • the base portion when the flexible thermoelectric module is installed on the compound curved surface, the base portion may be installed along the smallest radius of curvature.
  • the base portion may be installed along the inner diameter surface of the steering wheel.
  • thermoelectric module used in a curved shape, the substrate being provided in a plate shape deformable in a curved shape;
  • a plurality of thermoelectric lines formed by electrically connecting the thermoelectric elements arranged in a line on the substrate and an electrode electrically connecting the thermoelectric elements, wherein the substrate includes a plurality of thermoelectric lines;
  • a flexible thermoelectric module may be provided, including a sub substrate, wherein the substrate is provided in a cut form such that the sub substrate is connected to an adjacent sub substrate at one end thereof and separated from the adjacent sub substrate at the other end thereof.
  • the substrate may have a region in which the sub-substrates are connected to each other at one side along the extension direction of the thermoelectric line.
  • the spacing between the sub-substrates may be constant from a portion where the sub-substrates are connected to a portion where the sub-substrates are separated.
  • the spacing between the sub substrates may vary from a portion where the sub substrates are connected to a region where the sub substrates are separated.
  • the distance between the sub-substrates may be larger as the distance between the sub-substrates is connected.
  • the distance between the sub-substrate can be characterized in that the smaller from the portion where the sub-substrate is connected.
  • the sub substrate may be connected to one of two adjacent sub substrates at one end thereof, and may be connected to one of two adjacent sub substrates at the other end thereof.
  • the sub substrate may be connected to both adjacent two sub substrates at one end thereof.
  • the sub substrate may be deformed into a complex curved shape having two or more curvature radii.
  • the sub substrate may be deformed into a complex curved shape having two or more curvature radii.
  • the casing having a compound curved surface in the form of a rim, the cross section of the shape of a circle or ellipse; And a flexible thermoelectric module installed in the casing, wherein the flexible thermoelectric module extends in a direction of an outer diameter surface of the rim from a base portion and the base portion installed along an inner diameter surface near a center of the rim, and the circle Or a substrate including a wing portion surrounding an ellipse, a thermoelectric element installed on the substrate, a first electrode continuously connecting the thermoelectric elements along the extending direction of the wing portion to form a thermoelectric line, and the base portion extending from the base portion.
  • a thermoelectric device may include a second electrode configured to connect the thermoelectric elements along a direction to form an electrical connection between the thermoelectric lines.
  • thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention means a thermoelectric module having flexibility.
  • thermoelectric module performs thermoelectric operations such as a power generation operation using a temperature difference or a heating / cooling operation using electrical energy by using a thermoelectric effect such as a Seeback effect or a Peltier effect. It may mean a module.
  • thermoelectric module In general, a conventional thermoelectric module has been provided in the form of electrically connecting a thermoelectric element composed of N-P semiconductor to a flat plate substrate made mostly of ceramic material. Therefore, the conventional thermoelectric module has a problem that it is difficult to be used in various applications since its shape is basically fixed in a plate shape.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention compared to a conventional non-flexible thermoelectric module, although it is basically provided in the form of curving (curving) With the flexibility possible, it can be transformed into various shapes including curved shapes.
  • the flexible thermoelectric module 1000 that can be deformed into a curved shape or the like can be utilized in various applications in which it is difficult to employ a conventional non-flexible thermoelectric module.
  • thermoelectric device 100 of the flexible thermoelectric module 1000 may be a device that performs any operation using the thermoelectric effect of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the thermoelectric device 100 may be a device that performs a power generation operation using the Seebeck effect.
  • the thermoelectric device 100 using the Seebeck effect is installed on a wearable device, such as a garment that generates body temperature, a pipeline of a factory, or the like, or a voltage or current of electric energy produced by a power generator or temperature difference that generates waste heat generation.
  • the sensing device may sense a temperature using a value and the like.
  • thermoelectric device 100 may be a device that performs a heating / cooling operation or a heating / cooling operation using the Peltier effect.
  • the thermoelectric device 100 using the Peltier effect includes a cooling device that cools a cooling fluid in an air conditioner or a refrigerator, a baking facility for baking a wafer such as a semiconductor using a fine heating according to input power, or a thermal device to a user.
  • a feedback device for outputting thermal feedback according to the Peltier effect may be included.
  • thermoelectric device 100 may include various forms in addition thereto, and thus, the thermoelectric device 100 is not limited to the above-described examples.
  • thermoelectric module 1000 mounted on the thermoelectric device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric device 100 may be provided in the form of a gaming controller 200.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on the gaming controller 200 having a stick shape in a form of surrounding the cylindrical grip portion 202.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be installed on or near the surface of the gripping portion 202.
  • the flexible thermoelectric module 1000 mounted in the gaming controller 200 may output thermal feedback that induces a warm feeling, a cold feeling, or a heat feeling to the user during the game.
  • thermoelectric device 100 may be provided in the form of a smart watch 300.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on the band part 302 of the smart watch 300 in a form surrounding the wearing surface.
  • the flexible thermoelectric module 1000 mounted on the smart watch 300 may generate electric energy using a difference between body temperature and air to supply operating power to the smart watch 300.
  • the conventional non-flexible thermoelectric device has a very low utility except for some special applications because its shape is fixed mainly in the form of a flat plate.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the exemplary embodiment of the present invention may be deformed into an appropriate shape for various applications including FIGS. 3 and 4, and thus has excellent utility.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention may have flexibility by the layer structures to be described later.
  • the layer structures described below are only some representative examples of the layer structures for the flexible thermoelectric module 1000 to have flexibility, the present invention is not limited to the layer structures described below.
  • the substrate 1100 is an expression encompassing the external substrate 1120 and the support layer 1140.
  • the support layer 1140 will be referred to as an 'inner substrate 1140' as compared to the outer substrate 1120.
  • FIG 5 is a diagram illustrating a first example of a layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a pair of external substrates 1120, thermoelectric elements 1200, electrodes 1300, and terminals 1400. Can be.
  • the pair of outer substrates 1120 may include a first outer substrate 1120-1 and a second outer substrate 1120-2 spaced apart from each other to face each other.
  • the first external substrate 1120-1 and the second external substrate 1120-2 support the thermoelectric element 1200 or the electrode 1300 disposed therebetween.
  • the external substrate 1120 may perform a function of protecting the thermoelectric element 1200 or the electrode 1300 therein from the outside.
  • the outer surface 1120 of either side of the outer substrate 1120 facing the other outer substrate 1120 is the inner surface 1122 of the outer substrate 1120, the opposite of the inner surface
  • the surface is referred to as an outer surface 1124 of the outer substrate 1120.
  • the external substrate 1120 may be formed of a material having easy heat conduction and flexibility.
  • the outer substrate 1120 may be a thin polyimide (PI) film.
  • PI polyimide
  • the polyimide film is not only excellent in flexibility, but may be advantageous in thermal conduction because it can be manufactured in a thin thickness, although the thermal conductivity is not high.
  • the thermoelectric element 1200 may be a device that induces a thermoelectric effect such as a Seebeck effect or a Peltier effect.
  • the thermoelectric element 1200 may include a first thermoelectric element 1200-1 and a second thermoelectric element 1200-2 of different materials constituting a thermocouple inducing a thermoelectric effect.
  • the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 are electrically connected to form a thermoelectric couple.
  • the thermocouple generates a temperature difference when electric energy is applied, and conversely, when the temperature difference is applied, the thermocouple may produce electric energy.
  • a representative example of the thermoelectric element 1200 is a pair of bismuth and antimony. In recent years, a pair of N-type semiconductors and P-type semiconductors is mainly used as the thermoelectric element 1200.
  • thermoelectric element 1200 used in the flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric element 1200 may be provided mainly in the form of a square pillar or a circular pillar.
  • the thermoelectric element 1200 may have a relatively small height dimension (D Z ), which is closer to the plate than the pillar.
  • D Z height dimension
  • the expression 'pillar shape' related to the shape of the thermoelectric element 1200 should be interpreted in a comprehensive meaning including even a plate.
  • the columnar thermoelectric element 1200 has both end surfaces 1202 in the height direction.
  • the cross section 1202 of the thermoelectric element 1200 may be planar.
  • thermoelectric element 1200 of the above-described type is disposed between the first outer substrate 1120-1 and the second outer substrate 1120-2 such that a height direction thereof coincides with a thickness direction of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the thermoelectric element 1200 may have both end surfaces 1202 directly or indirectly connected to the inner surface 1122 of the first outer substrate 1120-1 and the second outer substrate 1120-2, respectively, and thus the outer substrate 1120 may be formed. Can be supported by.
  • the indirect connection may mean that the two objects are connected through the inclusions disposed in the middle of the two objects instead of directly contacting the two objects.
  • thermoelectric element 1200 and the outer substrate 1120 are indirectly connected, the end surface 1202 of the thermoelectric element 1200 and the inner surface 1122 of the outer substrate 1120 are interposed therebetween. It may be connected via the electrode 1300 to be.
  • thermoelectric element 1200 may be disposed such that two thermoelectric elements 1200 adjacent to each other form a thermocouple by the electrode 1300.
  • the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 may be alternately arranged in a specific direction. Accordingly, the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 are adjacent to each other.
  • the first thermoelectric elements 1200-1 are alternately positioned.
  • the second thermoelectric elements 1200-2 are alternately positioned.
  • the electrode 1300 electrically connects the thermoelectric element 1200.
  • the thermoelectric element 1200 may generate a thermoelectric effect when at least the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 of different materials are electrically connected to form a thermocouple. Accordingly, the electrode 1300 basically connects the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 adjacent to each other to form a thermocouple.
  • the electrode 1300 may connect a plurality of thermoelectric elements 1200 in series.
  • the thermoelectric elements 1200 connected in series by the electrode 1300 may form a thermoelectric group 1500 that simultaneously performs the same thermoelectric operation.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include at least one thermoelectric group 1500.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be configured as one thermoelectric group 1500.
  • a plurality of thermoelectric groups 1500 may be formed in the flexible thermoelectric module 1000.
  • the operation of each thermoelectric group 1500 may be individually controlled, and accordingly, operation of each flexible thermoelectric module 1000 may be controlled according to regions. Can be done.
  • FIG. 7 illustrates a shape of an electrode 1300 used in the flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electrode 1300 may be mainly provided in a plate shape.
  • the plate-shaped electrode 1300 has a thickness dimension (D T ), a length dimension (D L ) and a width dimension (D W ).
  • the plate-shaped electrode 1300 also has two major surfaces 1302 defined by the longitudinal direction and the width direction.
  • the electrode 1300 may be fixed to the external substrate 1120 through one of the two main surfaces 1302.
  • the electrode 1300 may be attached to the external substrate 1120 by a screening method, an adhesive method using an adhesive (for example, silicon, acrylic, urethane, etc.) or other various attachment methods on the external substrate 1120. Can be fixed.
  • a surface of the two main surfaces 1302 of the electrode 1300 that faces the inner surface 1122 of the outer substrate 1120 will be referred to as the outer surface of the electrode 1300, and the opposite side will be referred to as the inner surface of the electrode 1300. do.
  • the electrode 1300 electrically connects the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 through an inner surface.
  • the electrode 1300 is disposed such that its length direction coincides with an arrangement direction of the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 to form a thermocouple, and the first thermoelectric element ( 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 may be connected. Structurally, one end region in the longitudinal direction of the inner surface of the electrode 1300 and the cross section of the first thermoelectric element 1200-1 are in direct or indirect contact, and the other end region and the second end region in the longitudinal direction of the inner surface of the electrode 1300. Cross sections of the thermoelectric element 1200-2 may directly or indirectly contact each other. Accordingly, the electrode 1300 may electrically connect the first thermoelectric element 1200-1 and the second thermoelectric element 1200-2 through the inner surface thereof.
  • the cross section 1202 of the thermoelectric element 1200 and the inner surface of the main surface 1302 of the electrode 1300 may be coupled to each other by soldering or welding. Therefore, a material for coupling the electrode 1300 and the thermoelectric element 1200 may be interposed between the end face 1202 of the thermoelectric element 1200 and the end region of the electrode 1300.
  • the electrode 1300 may be mainly provided of a metal material such as copper or silver, but the present invention is not limited thereto.
  • the terminal 1400 is a terminal for connecting the flexible thermoelectric module 1000 to the outside.
  • the terminal 1400 may supply power for the flexible thermoelectric module 1000 to perform a heating / cooling operation using a Peltier effect.
  • the terminal 1400 may transmit power generated by the flexible thermoelectric module 1000 using the Seebeck effect to the outside.
  • a pair of terminals 1400 may be provided for each thermoelectric group 1500 and may be connected to thermoelectric elements 1200 at both ends of an electric circuit among the thermoelectric elements 1200 connected in series in the thermoelectric group 1500.
  • FIG 8 is a diagram illustrating a second example of a layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 includes a pair of external substrate 1120, a support layer 1140, a thermoelectric element 1200, an electrode 1300, and a terminal ( 1400).
  • This example has a major difference in that it further includes a support layer 1140 as compared with the first example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the support layer 1140 is positioned between the first outer substrate 1120-1 and the second outer substrate 1120-2.
  • the support layer 1140 may support the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300. Therefore, the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 may be supported by the support layer 1140 together with the external substrate 1120.
  • the support layer 1140 may be provided to fill an empty space between the external substrates 1120.
  • the external substrate 1120 supports the electrode 1300 through the outer surface of the electrode 1300.
  • the support layer 1140 may support the electrode 1300 through the inner surface of the electrode 1300 and the side surface of the electrode 1300, the support layer 1140 may more stably support the electrode 1300.
  • the support layer 1140 may not necessarily contact the entire surface of the electrode 1300.
  • the external substrate 1120 is connected to the end surface of the thermoelectric element 1200 through the electrode 1300 to support the thermoelectric element 1200.
  • the support layer 1140 since the support layer 1140 directly supports the thermoelectric element 1200 in direct contact with the side surface of the thermoelectric element 1200, the support layer 1140 may support the thermoelectric element 1200 more stably.
  • the support layer 1140 adds a supporting force to the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 together with the external substrate 1120, such that the flexible thermoelectric element 1200 may deform when the flexible thermoelectric element 1200 is deformed, such as a cumming. 1300 may minimize the occurrence of poor contact, play, departure, and the like.
  • the support layer 1140 may be provided with a flexible material so that the flexible thermoelectric module 1000 may maintain flexibility.
  • the support layer 1140 may be a foam layer having an inner pore like a sponge.
  • the foam layer may be formed by filling a foaming agent between the outer substrate 1120 and the outer substrate 1120.
  • the filling of the blowing agent may be performed on the flexible thermoelectric module 1000 in the same state as the first example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the blowing agent an organic foaming agent, an inorganic foaming agent, a physical foaming agent, polyurethane, silicone foam (silicon foam) and the like can be used.
  • FIG 9 is a diagram illustrating a third example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a single external substrate 1120, a support layer 1140, a thermoelectric element 1200, an electrode 1300, and a terminal 1400. .
  • This example has a major difference in that it includes only one external substrate 1120 as compared with the second example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the support layer 1140 is included in the flexible thermoelectric module 1000, since the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 may be supported by the support layer 1140, the external substrate 1120 may not be necessary. .
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the present example is any one of the external substrate 1120 from the flexible thermoelectric module 1000 in the same state as the second example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention. It can be prepared by removing. Here, the removal of the external substrate 1120 may be performed through physical, chemical, and mechanical peeling.
  • the flexible thermoelectric module 1000 having the external substrate 1120 only on one surface has an advantage of improving flexibility compared to the flexible thermoelectric module 1000 having the external substrate 1120 on both surfaces. This is because the outer substrate 1120 is somewhat resistant to cumming, even if provided with a flexible material such as PI film.
  • the electrode 1300 disposed on the surface without the external substrate 1120 may be somewhat inferior due to the absence of the external substrate 1120.
  • a surface having the external substrate 1120 is used as a portion in which the flexible thermoelectric module 1000 is exposed to the outside, thereby minimizing this disadvantage.
  • the flexibility of the surface without the outer substrate 1120 may be superior to the opposite surface.
  • the flexible thermoelectric module 1000 when the flexible thermoelectric module 1000 is used in a curved form, when the surface without the external substrate 1120 is used as a convex form, the advantage can be sufficiently utilized.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a fourth example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a support layer 1140, a thermoelectric element 1200, an electrode 1300, and a terminal 1400.
  • This example has a major difference in that there is no external substrate 1120 as compared to the second example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 may be supported by the support layer 1140, an external substrate 1120 is necessary. You can't.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the present example removes all of the external substrate 1120 from the flexible thermoelectric module 1000 in the same state as the second example of the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention. Can be prepared.
  • the removal of the external substrate 1120 may be performed through physical, chemical, and mechanical peeling.
  • the flexible thermoelectric module 1000 having only the support layer 1140 without the outer substrate 1120 has improved flexibility compared to the flexible thermoelectric module 1000 having the outer substrate 1120 on both sides or the outer substrate 1120 only on one side thereof. It has the advantage of being.
  • thermoelectric module having an arrangement of thermoelectric elements and electrodes considering the direction of cumming
  • thermoelectric module 1000 in which the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 are arranged will be described in consideration of a cumming direction of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may use a plate-shaped electrode 1300 having a length greater than the width as described with reference to FIG. 7.
  • the electrode 1300 may be less flexible than the external substrate 1120 provided as a PI film or the internal substrate 1140 provided as a foam layer, that is, the support layer 1140. Therefore, the arrangement direction of the electrode 1300 may greatly affect the flexibility of the flexible thermoelectric module 1000 as a whole.
  • the curving in the longitudinal direction of the electrode 1300 is more resistant to deformation than the curving in the width direction of the electrode 1300. May be greater.
  • the curving in the width direction of the electrode 1300 may be more advantageous than the curving in the longitudinal direction of the electrode 1300.
  • the flexible thermoelectric element 1200 when the flexible thermoelectric element 1200 is curbed, stress may be concentrated or a defect may occur at a coupling portion between the electrode 1300 and the thermoelectric element 1200.
  • the problem that the curvature of the flexible thermoelectric element 1200 along the width direction of the electrode 1300 occurs at the bonding portion between the electrode 1300 and the thermoelectric element 1200 as compared to the curving along the longitudinal direction of the electrode 1300 It is also more suitable to solve the problem.
  • thermoelectric module 1000 is a view of the electrical characteristics according to the degree of cumming of the flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 relates to resistance values of the flexible thermoelectric module 1000 measured while the flexible thermoelectric module 1000 is curbed in the A-A 'direction and the B-B' direction.
  • thermoelectric module 1000 in which all the thermoelectric elements 1200 are connected in series in a zigzag form to form one thermoelectric group 1500 is used.
  • thermoelectric elements 1200 are referred to as a plurality of lines connected in series in the form of a one-dimensional array along the BB 'direction (hereinafter referred to as' thermoelectric lines 1600').
  • the thermoelectric lines 1600 are connected in series with each other. Accordingly, the plurality of thermoelectric elements 1200 may form one thermoelectric group 1500 including the plurality of thermoelectric lines 1600.
  • thermoelectric lines 1600 may be performed by connecting the thermoelectric lines 1600 to the electrodes 1300 at ends of the thermoelectric lines 1600 adjacent to each other.
  • the thermoelectric line 1600 may be connected to the adjacent thermoelectric line 1600 through the thermoelectric element 1200 positioned at the end of the thermoelectric line 1600 among the thermoelectric elements 1200 included in the thermoelectric line 1600.
  • thermoelectric element 1200 that electrically connects the adjacent thermoelectric lines 1600 to the connection is referred to as a 'connected thermoelectric element 1200a'.
  • an electrode 1300 for electrically connecting the connection thermoelectric elements 1200a belonging to each of the two thermoelectric lines 1600 will be referred to as a 'connection electrode 1300a'.
  • the remaining thermoelectric elements 1200 except for the connection thermoelectric element 1200a are referred to as 'general thermoelectric elements 1200b' and the general thermoelectric elements 1200b are referred to as thermoelectric elements 1200b.
  • thermoelectric elements 1200b Will be referred to as a 'general electrode 1300b'.
  • connection thermoelectric element 1200a the connection electrode 1300a, the general thermoelectric element 1200b, and the general electrode 1300b are arbitrarily defined for convenience of description, and are merely used to distinguish the arrangement position or the arrangement direction. Since it is only a term, the material, material, shape, etc. of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 are not clearly distinguished.
  • the common electrode 1300b is disposed so that its length direction coincides with the BB' direction, and the connecting electrode 1300a is The longitudinal direction is arranged to coincide with the AA 'direction. Accordingly, in the flexible thermoelectric module 1000 used for the measurement, the majority of the electrodes 1300 is arranged in the BB 'direction, and only the minority of the electrodes 1300 is AA' in the longitudinal direction. Are arranged in the direction. The resistance value was measured with respect to the terminal 1400 of both ends.
  • the change in the resistance value of the flexible thermoelectric module 1000 when curving in the direction B-B ' is significantly larger than the case in which the curvature is curving in the direction A-A'. This suggests that the electrode 1300 whose length direction coincides with the curving direction is a factor that causes performance degradation of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the flexible thermoelectric element 1200 when utilized in a simple curved form such as a cylindrical shape as shown in FIGS. 3 and 4, the flexible thermoelectric module (minimization of the electrode 1300 whose length direction corresponds to the curving direction) is minimized. 1000) can be improved.
  • thermoelectric module 1000 in which the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 are arranged in consideration of a cumming direction will be described.
  • the flexible thermoelectric module 1000 will be described based on the layer structure of FIG. 5. However, this is only for convenience of description, and in the following examples, the flexible thermoelectric module 1000 may have the layer structure of FIGS. 8 to 10 or other similar layer structures in addition to the layer structure of FIG. 5. Do. That is, in the examples described below, the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 may be variously combined with the arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 in consideration of the direction of cubing. It is not limited.
  • thermoelectric module 1000 in which the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 are arranged in consideration of the curving direction will be described with reference to FIG. 5, but the flexible thermoelectric module 1000 is illustrated in FIG. 5.
  • the expression of the outer substrate 1120 and the inner substrate 1140 or the support layer 1140 should be avoided, in order to clarify that it may be applied to various layer structures including FIGS. 8 to 10.
  • the term 'substrate 1100' encompassing them will be used.
  • thermoelectric module with one thermoelectric group
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a first example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 includes only one thermoelectric group 1500.
  • the flexible thermoelectric module 1000 has a single thermoelectric group 1500 and thermoelectric elements disposed first and last on an electric circuit among the series-connected thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric group 1500.
  • the 1200 may be electrically connected to an external device such as a power source or a battery through the terminal 1400, respectively.
  • FIG. 13 is a combined perspective view of an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is an exploded perspective view
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an arrangement and electrical connection of a thermoelectric device 1200 according to an exemplary embodiment of the first example of the flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have a plurality of thermoelectric elements 1200 arranged in a two-dimensional array.
  • the thermoelectric elements 1200 are alternately arranged with the first thermoelectric element 1200-1, for example, the N-type semiconductor and the second thermoelectric element 1200-2, for example, the P-type semiconductor. Can be.
  • thermoelectric line 1600 may be formed along the direction B1-B1 '.
  • the thermoelectric lines 1600 may be formed as the thermoelectric elements 1200 arranged in a line in space are electrically connected in series.
  • thermoelectric lines 1600 may be connected to adjacent thermoelectric lines 1600 at their ends so that all of the thermoelectric lines 1600 may be connected in series.
  • thermoelectric lines 1600 except for the two outermost thermoelectric lines 1600 positioned on the two-dimensional array along the A1-A1 'direction of the thermoelectric lines 1600 may be any one of two adjacent thermoelectric lines 1600.
  • One thermoelectric line 1600 is connected at one end, and the other one of the two adjacent thermoelectric lines 1600 is located on the opposite side of the one end in the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 It can be connected at the other end.
  • thermoelectric lines 1600 located at the outermost sides of the two-dimensional array along the A1-A1 'direction of the thermoelectric lines 1600 are connected to the terminal 1400 at one end thereof, and adjacent thermoelectric lines 1600 at the other end thereof. ) Can be connected.
  • connection thermoelectric element 1200a positioned at the end of the thermoelectric line 1600 is connected to the connection thermoelectric element 1200a positioned at the end of the adjacent thermoelectric line 1600 and the connection electrode 1300a, thereby providing a thermoelectric line ( 1600 may be electrically connected to an adjacent thermoelectric line 1600.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view A1-A1 'of an embodiment of a first example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a first example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric line 1600 since the thermoelectric line 1600 extends in the direction B1-B1 ', the general electrodes 1300b connecting the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600 have a width direction in the direction A1-A1'. Are arranged to follow.
  • the general electrodes 1300b connecting the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600 since the thermoelectric line 1600 extends in the B1-B1 'direction, the general electrodes 1300b connecting the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600 have a B1-B1' direction in the length direction thereof. Is arranged to conform to.
  • the electrode 1300 Since the length of the electrode 1300 is larger than the width dimension, assuming that the electrode 1300 is curbed with a constant radius, the electrode 1300 may be curbed more than the size of the electrode 1300. Accordingly, the electrode 1300 is less resistant to coughing when curving in the width direction than when curving in the longitudinal direction. Therefore, when curving the flexible thermoelectric module 1000, it may be advantageous to curb in the width direction of the electrode 1300 as much as possible. This is because, among the electrodes 1300 included in the flexible thermoelectric module 1000, the general electrode 1300b is larger than the connection electrode 1300a.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may secure high flexibility and durability against cumming. have.
  • the width direction of the general electrode 1300b coincides with the longitudinal direction of the connection electrode 1300a and the arrangement direction between the thermoelectric lines 1600.
  • the width direction of the general electrode 1300b may include a length direction of the general electrode 1300b, a width direction of the connection electrode 1300a, an arrangement direction of the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600, and a thermoelectric line 1600. It may be perpendicular to the arrangement direction of.
  • thermoelectric module 1000 in order to secure high flexibility and durability against curving, the longitudinal direction of the general electrode 1300b, the width direction of the connection electrode 1300a, The arrangement direction of the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600 and the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 coincide with a specific direction, and the width direction of the general electrode 1300b, the length direction of the connection electrode 1300a, and the thermoelectrics.
  • the arrangement and arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 may be determined to be perpendicular to the arrangement direction between the lines 1600.
  • FIG. 18 is a view illustrating one embodiment of the first example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention, wherein the flexible thermoelectric module 1000 is curbed along the direction A1-A1 ', and FIG. 19 is a flexible thermoelectric according to the embodiment of the present invention.
  • One embodiment of the first example of the module 1000 is a view showing the curving along the B1-B1 'direction.
  • the general electrode 1300b when the flexible thermoelectric module 1000 is curbed in the direction A1-A1 ′, the general electrode 1300b may be curbed along the width direction thereof. Referring to FIG. 19, when the flexible thermoelectric module 1000 is curbed in the direction B1-B1 ′, the general electrode 1300b may be curbed along the length direction.
  • connection electrodes 1300a Since the relatively small number of connection electrodes 1300a only have a lesser effect on the curving of the flexible thermoelectric module 1000 than the general electrode 1300b, the electrode 1300 is centered on the general electrode 1300b. In consideration of the effect on the cumming of the, it may be advantageous that the width direction of the general thermoelectric element (1200b) coincides with the cumming direction. That is, when the flexible thermoelectric element 1200 is to be curbed and used in a specific direction, it may be advantageous to make the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 perpendicular to the curving direction to match the curving direction.
  • thermoelectric module with multiple thermoelectric groups
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a plurality of thermoelectric groups 1500.
  • FIG. 20 is a configuration diagram of a second example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 includes a plurality of thermoelectric groups 1500 and thermoelectric elements disposed first and last on an electric circuit among the series-connected thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric group 1500.
  • Each of the fields 1200 may be electrically connected to an external device such as a power source or a battery through the terminal 1400.
  • FIG. 21 is a combined perspective view of an embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 22 is an embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • 23 is an exploded perspective view
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an arrangement and electrical connection of a thermoelectric device 1200 according to an exemplary embodiment of a second example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have a plurality of thermoelectric elements 1200 arranged in a two-dimensional array.
  • the thermoelectric elements 1200 are alternately arranged with the first thermoelectric element 1200-1, for example, the N-type semiconductor and the second thermoelectric element 1200-2, for example, the P-type semiconductor. Can be.
  • thermoelectric line 1600 may be formed along the B2-B2 'direction. As described above, the thermoelectric lines 1600 may be formed as the thermoelectric elements 1200 arranged in a line in space are electrically connected in series.
  • thermoelectric lines 1600 are not electrically connected to each other, each forming one thermoelectric group 1500.
  • each of the thermoelectric lines 1600 may be connected to the terminal 1400 at one end and to the adjacent thermoelectric line 1600 at the other end.
  • the thermoelectric group 1500 composed of one thermoelectric line 1600 may independently perform individual operations.
  • thermoelectric elements 1200 are the general thermoelectric elements 1200b and all the electrodes 1300 are the general electrodes 1300b without the connection thermoelectric element 1200a and the connection electrode 1300a. Therefore, all electrodes 1300 included in the flexible thermoelectric module 1000 according to the present exemplary embodiment may be disposed such that their length directions coincide with the arrangement directions of the thermoelectric lines 1600.
  • thermoelectric lines 1600 are not connected to each other and independently extend in the B2-B2 'direction, the general electrodes 1300b connecting the thermoelectric elements 1200 in the thermoelectric line 1600 have a width direction of A2-A2'. It is arranged to follow the direction. Therefore, in the present embodiment, the cross section A2-A2 'of the flexible thermoelectric module 1000 may be similar to that of FIG. 16, and the cross section B2-B2' may be similar to that of FIG.
  • FIG. 24 is a view illustrating one embodiment of a second example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention, which is curbed along the A2-A2 'direction
  • FIG. 25 is a flexible thermoelectric according to the embodiment of the present invention.
  • One embodiment of the second example of the module 1000 is a view showing the curving along the B2-B2 'direction.
  • thermoelectric line 1600 since all the electrodes 1300 are disposed to the general electrode 1300b, the length direction thereof is the same as the arrangement direction of the thermoelectric line 1600, so that the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 may coincide with the curving direction. It may be advantageous in terms of flexibility and durability of the thermoelectric module 1000.
  • FIG. 26 is a combined perspective view of another embodiment of the second example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 27 is another embodiment of the second example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention
  • 28 is an exploded perspective view
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an arrangement and electrical connection of a thermoelectric device 1200 according to another embodiment of a second example of the flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have a plurality of thermoelectric elements 1200 arranged in a two-dimensional array.
  • the thermoelectric elements 1200 are alternately arranged with the first thermoelectric element 1200-1, for example, the N-type semiconductor and the second thermoelectric element 1200-2, for example, the P-type semiconductor. Can be.
  • thermoelectric line 1600 may be formed along the B3-B3 'direction. As described above, the thermoelectric lines 1600 may be formed as the thermoelectric elements 1200 arranged in a line in space are electrically connected in series.
  • thermoelectric lines 1600 are electrically connected to each other to form a plurality of thermoelectric groups 1500.
  • thermoelectric lines 1600 may be connected in series to each other to form a plurality of thermoelectric groups 1500.
  • n is a natural number.
  • the number of thermoelectric lines 1600 of the thermoelectric group 1500 included in the flexible thermoelectric module 1000 of the present embodiment may be all the same, or some or all of them may be different from each other.
  • thermoelectric lines 1600 except the two outermost thermoelectric lines 1600 along the A3-A3 'direction of the predetermined number of consecutively arranged thermoelectric lines 1600 are two adjacent thermoelectric lines 1600 Is connected at one end with one of the thermoelectric lines 1600, and the other of the two adjacent thermoelectric lines 1600 is opposite to the one end in the arrangement direction of the thermoelectric lines 1600. It may be connected at the other end located in the.
  • thermoelectric lines 1600 positioned at the outermost side of the predetermined number of consecutively arranged thermoelectric lines 1600 along the A3-A3 'direction are connected to the terminal 1400 at one end and adjacent thermoelectric at the other end. It may be connected to the line 1600.
  • thermoelectric lines 1600 on the two-dimensional array may form the plurality of thermoelectric groups 1500 in the above manner.
  • the plurality of common electrodes 1300b in the thermoelectric line 1600 are arranged such that their width direction is along the A3-A3 'direction, and the few connecting electrodes 1300a in the thermoelectric line 1600 are The width direction is arranged along the B3-B3 'direction. Therefore, based on the common electrode 1300b in this embodiment, the A3-A3 'cross section of the flexible thermoelectric module 1000 may be similar to FIG. 16, and the B3-B3' cross section may be similar to FIG. 17.
  • FIG. 29 is a view showing another embodiment of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention is curbed along the A3-A3 'direction
  • FIG. 30 is a flexible thermoelectric according to the embodiment of the present invention.
  • Another embodiment of the second example of the module 1000 is diagrammed along the B3-B3 'direction.
  • the plurality of electrodes 1300 may be curbed along the width direction.
  • the plurality of electrodes 1300 may be curbed along the length direction.
  • the length direction thereof is the same as the arrangement direction of the thermoelectric line 1600, so that the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 coincides with the curving direction. It may be advantageous in terms of flexibility and durability of the flexible thermoelectric module 1000.
  • thermoelectric line 1600 when the thermoelectric group 1500 includes a plurality of thermoelectric lines 1600, a part of the electrode 1300 of the flexible thermoelectric module 1000 is connected to the thermoelectric line 1600.
  • the connection electrode (1300a) since the electrical connection between the thermoelectric lines 1600 is mainly connected to the other thermoelectric lines 1600 through the connection electrode (1300a) located at the end of the thermoelectric line 1600, the connection electrode (1300a) is mainly a thermoelectric line 1600 In each of the end regions of the ()) may be arranged in accordance with the arrangement direction of the thermoelectric line 1600.
  • the electrodes 1300 forming the thermoelectric group 1500 in the flexible thermoelectric module 1000 are alternately disposed on both main surfaces of the flexible thermoelectric module 1000 in the order of the electric circuit.
  • the connecting electrodes 1300a arranged in accordance with the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 at one end of the thermoelectric line 1600 are flexible thermoelectrics. It may be disposed on the same main surface side of the module 1000.
  • the connection electrodes 1300a positioned at opposite ends of the thermoelectric line 1600 may have the flexible thermoelectric module 1000 depending on whether the number of the thermoelectric elements 1200 forming the thermoelectric line 1600 is odd or even. ) May be disposed on the same main surface side or the opposite main surface side. That is, by controlling the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600, all of the connection electrodes 1300a may be positioned on the same side.
  • connection electrodes 1300a are all positioned on the same side, there are cases in which some advantageous forms of the flexible thermoelectric module 1000 may have advantageous effects in terms of flexibility and durability.
  • the flexible thermoelectric module 1000 will be described with reference to any one of the above-described layer structures of FIGS. 5 and 8 to 10. However, this is only for convenience of description, and in addition to the layer structure in which the flexible thermoelectric module 1000 is used for the description in the following examples, the layer structure of FIGS. 5 and 8 to 10 or other similar layers may be used. It is also possible to have a structure.
  • the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 may be variously combined with the arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 in consideration of the direction of cubing. This is not limited. However, some of the examples to be described later may specifically relate to the flexible thermoelectric module 1000 having a specific layer structure, in which case there will be a separate reference thereto.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is an end region in a direction opposite to each other along the longitudinal direction of the thermoelectric line 1600, and an area where the connection electrode 1300a or the terminal 1400 is disposed is referred to as a connection region.
  • a connection region an area where the connection electrode 1300a or the terminal 1400 is disposed.
  • the connection electrode 1300a may not be disposed in the region where the terminal 1400 is disposed in the flexible thermoelectric group 1500.
  • the area in which the 1400 is disposed will be referred to as a connection area.
  • the thermoelectric group 1500 is configured as a single thermoelectric line 1600, there may be no configuration corresponding to the connection electrode 1300a among the electrodes 1300 of the flexible thermoelectric group 1500, but the terminal 1400 may also be present.
  • connection electrode 1300a in consideration of the cumming direction and the like may be combined with the arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 in consideration of the above-mentioned cumming direction.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted and used in the thermoelectric device 100 in such a manner that one main surface side of both main surfaces is exposed to the outside and the other main surface side is not exposed to the outside.
  • the main surface in a direction exposed to the outside of the two main surfaces as the exposed surface the main surface in the opposite direction of the exposed surface will be referred to as a non-exposed surface.
  • 'exposed to the outside' does not necessarily mean to be directly exposed to the outside, but also to include indirectly exposed. Therefore, the exposed surface does not necessarily mean the surface directly exposed to the outside, and even the surface indirectly exposed to the outside through a protective surface protecting the flexible thermoelectric module 1000 should be interpreted in a comprehensive sense. .
  • both surfaces of the flexible thermoelectric module 1000 are exposed surfaces, a surface that is more prone to damage from the outside of the two main surfaces of the flexible thermoelectric module 1000 is defined as an exposed surface, and the opposite surface is defined as a non-exposed surface.
  • connection electrodes 1300a disposed in the connection region may be disposed on the non-exposed surface side of the flexible thermoelectric module 1000.
  • FIG. 31 is a diagram of a thermoelectric device 100 equipped with one embodiment of the third example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on a thermoelectric device 100 such as a haptic 4D chair 400 that provides a thermal sensation to a seated person when outputting image content in a theater or the like.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on the sheet portion 402, and the flexible thermoelectric module 1000 may have an exposed surface and an unexposed surface.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating an arrangement and electrical connection of a thermoelectric element 1200 according to an exemplary embodiment of a third example of the flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 33 is a flexible thermoelectric according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view of region D1 of a third example of flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a thermoelectric group 1500 having a plurality of thermoelectric lines 1600. Accordingly, in the flexible thermoelectric module 1000, the flexible thermoelectric module 1000 may have connection regions positioned in opposite directions along the length direction of the thermoelectric line 1600.
  • connection electrodes 1300a of the flexible thermoelectric module 1000 may be used in the connection region C1 on the side of the terminal 1400 and the connection region D1 on the opposite side of the terminal 1400. It can be seen that it is disposed in the non-exposed surface side direction.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 is 2 m. You can do it as a dog. Where m is a natural number. That is, when the number of thermoelectric elements 1200 of the thermoelectric line 1600 is 2m, the connection electrodes 1300a of the connection regions at both ends may be arranged in the same direction.
  • thermoelectric element 1200 extending from the thermoelectric line 1600 to the terminal 1400 side is the thermoelectric element 1200. It can be connected to the terminal 1400 through the cross-section of the non-exposed surface side of both cross-section of the.
  • the connection electrode 1300a does not exist in the connection area of the terminal 1400.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 may not necessarily be 2 m.
  • the thermoelectric elements 1200 which are connected to the terminal 1400 may be formed on the exposed surface side of both end surfaces of the thermoelectric element 1200.
  • the connection electrode 1300a is positioned on the non-exposed surface side, and the number of thermoelectric elements 1200 is adjusted to adjust the terminal 1400. It can be decided on which side, exposed or unexposed. In general, although the terminal 1400 is located on the non-exposed surface side may be advantageous in terms of durability, etc., it may be advantageous that the terminal 1400 is exposed to the outside in consideration of the maintenance or spatial design.
  • connection failure or breakage between the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 is more likely to occur than in the conventional non-flexible thermoelectric module.
  • Such a problem is more likely to be caused by the connection electrode 1300a than the general electrode 1300b alternately disposed on the exposed and non-exposed surface sides of the flexible thermoelectric module 1000, and in particular, the connection electrode 1300a in the longitudinal direction thereof.
  • the connection electrode 1300a When arranged so as to coincide with the direction of cubbing, the possibility of a problem occurring in the connection electrode 1300a may be further increased.
  • connection electrode 1300a is arranged to the non-exposed surface side as in the present example, the connection electrode 1300a is protected as much as possible by the substrate 1100 or the like, and the defect of the connection electrode 1300a can be suppressed to the maximum.
  • thermoelectric elements 1200 are mainly described based on the same number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric lines 1600. Accordingly, when the thermoelectric group 1500 is configured of the plurality of thermoelectric lines 1600, the terminal 1400 and the connecting electrode 1300a in the same connection region may be positioned on the same side of the flexible thermoelectric module 1000. do. However, in some cases, it may be necessary to position the terminal 1400 and the connection electrode 1300a in the same connection region on different main surfaces of the flexible thermoelectric module 1000.
  • connection electrode 1300a in order to prevent breakage of the connection electrode 1300a, the connection electrode 1300a needs to be positioned on the non-exposed side in both connection regions, and the terminal 1400 needs to be positioned on the exposed side in the wiring design. There may be.
  • the number of thermoelectric elements 1200 of the thermoelectric line 1600 connected to the terminal 1600 among the thermoelectric lines 1600 constituting the thermoelectric group 1500 is different from that of other thermoelectric lines 1600.
  • the fields 1300a and the terminal 1400 may be disposed on different main surfaces of the flexible thermoelectric module 1000.
  • thermoelectric element 1200 of the thermoelectric line 1600 to which the terminal 1400 belongs is set to 2 m ⁇ 1 and the number of the thermoelectric elements 1200 of the remaining thermoelectric line 1600 is set to 2 m
  • the terminal 1400 May be positioned on the exposed surface side of the flexible thermoelectric module 1000, and the connection electrodes 1300a of both connection regions may be located on the non-exposed surface side of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is mounted on the thermoelectric device 100 in such a manner that one main surface side of the two main surfaces becomes a surface facing the center of curvature and the other main surface side is the opposite surface of the surface facing the center of curvature.
  • the main surface toward the center of curvature of the two main surfaces as the inner diameter surface the main surface in the opposite direction of the inner diameter surface will be referred to as the outer diameter surface.
  • the inner and outer surfaces are terms of aspects different from the above-described exposed and non-exposed surfaces. That is, when the flexible thermoelectric module 1000 is used in the thermoelectric device 100 having an outer convex surface as shown in the stick-type gaming controller shown in FIG. 3, the outer diameter surface becomes an exposed surface and the inner diameter surface is an unexposed surface. In contrast, when the flexible thermoelectric module 1000 is used in the thermoelectric device 100 having an outer shape of a concave surface, the outer diameter surface may be an unexposed surface and the inner diameter surface may be an exposed surface.
  • connection electrodes 1300a disposed in the connection region may be disposed on the outer diameter side of the flexible thermoelectric module 1000.
  • thermoelectric device 100 equipped with another embodiment of the third example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on a thermoelectric device 100 such as a waste heat generator 500 or a temperature sensing device 500 installed in a pipeline P of a factory.
  • a thermoelectric device 100 such as a waste heat generator 500 or a temperature sensing device 500 installed in a pipeline P of a factory.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is installed to surround a pipeline to produce electrical energy or a voltage of electrical energy produced using a temperature difference between the pipeline and the outside air.
  • the temperature of the pipeline may be sensed based on the like.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have an outer diameter surface that is a convex surface and an inner diameter surface that is a concave surface.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating the arrangement and electrical connection of a thermoelectric element 1200 according to another embodiment of a third example of the flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 37 is a flexible thermoelectric according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view of region D2 of another embodiment of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a thermoelectric group 1500 having a plurality of thermoelectric lines 1600. Accordingly, in the flexible thermoelectric module 1000, the flexible thermoelectric module 1000 may have connection regions positioned in opposite directions along the length direction of the thermoelectric line 1600.
  • connection electrodes 1300a of the flexible thermoelectric module 1000 may be used in the connection region C2 on the terminal 1400 side and the connection region D2 on the opposite side of the terminal 1400. It can be seen that the outer diameter is disposed in the side direction.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 is 2 m. You can do it as a dog. Where m is a natural number. That is, when the number of thermoelectric elements 1200 of the thermoelectric line 1600 is 2m, the connection electrodes 1300a of the connection regions at both ends may be arranged in the same direction.
  • thermoelectric element 1200 extending from the thermoelectric line 1600 to the terminal 1400 side is the thermoelectric element 1200. It can be connected to the terminal 1400 through the cross-section of the outer diameter surface side of both cross-section of the.
  • the connection electrode 1300a does not exist in the connection area of the terminal 1400.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 may not necessarily be 2 m.
  • the thermoelectric elements 1200 that are connected to the terminal 1400 may be formed on the inner diameter side of both end surfaces of the thermoelectric element 1200.
  • the flexible thermoelectric module 1000 In an environment in which the flexible thermoelectric module 1000 is mainly curbed and used, contact failure or breakage between the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 is more likely to occur than in the conventional non-flexible thermoelectric module.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is generally smaller in thickness than other dimensions such as length or width, when the flexible thermoelectric module 1000 is curbed at an angle greater than or equal to an outer diameter surface and an inner diameter surface The difference in the radius of curvature of can act significantly.
  • the electrode 1300 may be provided with a material having a relatively low flexibility, unlike the substrate 1100 provided with a material having a high flexibility.
  • the electrode 1300 may be disposed on the inner diameter side of the surface having a relatively small radius of curvature, that is, a relatively large curving angle.
  • disposing the electrode 1300 on the outer surface of the surface having a relatively large radius of curvature, that is, a relatively small curving angle may improve flexibility of the entire flexible thermoelectric module 1000.
  • the connection electrodes 1300a are generally disposed in a line in the connection area.
  • connection electrode 1300a When the connection electrode 1300a is disposed on an inner diameter surface having a large cubing angle, the connection electrode 1300a is bent at a large angle so that the thermoelectric element ( In addition to damage to the 1200 and the soldered portion, adjacent connection electrodes 1300a may contact each other to cause an electrical short. Therefore, as in the present example, disposing the connection electrode 1300a to the outer diameter surface may alleviate these problems.
  • connection electrode 1300a when the exposed surface is concave, the outer diameter surface and the non-exposed surface become the same surface.
  • connection electrode 1300a when the connection electrode 1300a is disposed on the outer diameter surface by disposing the connection electrode 1300a on the main surface which is the outer diameter surface and the non-exposed surface.
  • the advantages of and the advantages of being placed on non-exposed surfaces can be combined.
  • the connection electrode 1300a when the exposed surface is a convex surface, the connection electrode 1300a can be appropriately selected in which of the present example and the non-exposed surface may be located.
  • the outer substrate 1120 exists only on one side of the inner substrate 1140. Although the outer substrate 1120 has some flexibility, it is preferable that the outer substrate 1120 includes only the outer substrate 1120 on one side of both inner surfaces of the inner substrate 1140. In terms of flexibility).
  • connection electrodes 1300a disposed in the connection region may be disposed between the inner substrate 1140 and the outer substrate 1120 of the flexible thermoelectric module 1000.
  • FIG. 39 is a view illustrating arrangement and electrical connection of a thermoelectric device 1200 according to another embodiment of a third example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 40 is a flexible diagram according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view of region D3 of another embodiment of a third example of flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may include a thermoelectric group 1500 having a plurality of thermoelectric lines 1600. Accordingly, in the flexible thermoelectric module 1000, the flexible thermoelectric module 1000 may have connection regions positioned in opposite directions along the length direction of the thermoelectric line 1600.
  • connection regions C3 and D3 of the flexible thermoelectric module 1000 the connecting electrodes 1300a are in a side direction in which the outer substrate 1120 of the flexible thermoelectric module 1000 is located. You can see that it is placed in.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 is 2 m. You can do it as a dog. Where m is a natural number. That is, when the number of thermoelectric elements 1200 of the thermoelectric line 1600 is 2m, the connection electrodes 1300a of the connection regions at both ends may be arranged in the same direction.
  • thermoelectric lines 1600 to the terminal 1400 side are connected.
  • the device 1200 may be connected to the terminal 1400 from the inner substrate 1140 to the side of the thermoelectric device 1200 on the side where the outer substrate 1120 is located.
  • the connection electrode 1300a does not exist in the connection area of the terminal 1400.
  • the number of thermoelectric elements 1200 constituting the thermoelectric line 1600 may not necessarily be 2 m.
  • the thermoelectric element 1200 extending toward the terminal 1400 may have an outer substrate 1120 in both ends of the thermoelectric element 1200.
  • the flexible thermoelectric module 1000 In an environment in which the flexible thermoelectric module 1000 is mainly curbed and used, contact failure or breakage between the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 is more likely to occur than in the conventional non-flexible thermoelectric module.
  • the electrodes 1300 disposed between the outer substrate 1120 and the inner substrate 1140 are electrodes Since the 1300 is supported by the outer surface of the inner substrate 1140 and the inner surface of the outer substrate 1120, it can be stably supported, but the electrodes 1300 disposed on the side without the outer substrate 1120 are the electrodes 1300. ) Is supported only by the inner substrate 1140 and thus may be relatively unstable.
  • connection electrode 1300a when the flexible thermoelectric module 1000 is curbed, the connection electrode 1300a may be subjected to a large stress.
  • the connection electrodes 1300a are disposed between the inner substrate 1140 and the outer substrate 1120.
  • the connection electrode 1300a may be more stably supported by being disposed in the.
  • This example may be combined with at least one of an example of the flexible thermoelectric module 1000 in which the connection electrode 1300a is disposed on the non-exposed surface and an example of the flexible thermoelectric module 1000 in which the connection electrode 1300a is disposed in the outer diameter surface.
  • the advantages disposed between the inner substrate 1140 may be combined.
  • connection electrode 1300a is disposed on the outer diameter surface and the connection electrode 1300a is the outer substrate 1120 ) And the internal substrate 1140 may be combined.
  • the present embodiment compensates for the disadvantages of the flexible thermoelectric module 1000 in which the connection electrode 1300a is disposed on the non-exposed surface and the flexible thermoelectric module 1000 in which the connection electrode 1300a is disposed on the outer diameter surface. May be used.
  • the connection electrode 1300a is disposed on the exposed surface
  • the connection where the outer substrate 1120 is disposed on the exposed surface It is possible to stably support the electrode 1300a.
  • connection electrode 1300a when the side with the outer substrate 1120 of the flexible thermoelectric module 1000 is used as the inner diameter surface, even if the connection electrode 1300a is disposed on the inner diameter surface, the outer substrate 1120 is disposed on the inner diameter surface.
  • the connection electrode 1300a may be stably supported.
  • the present embodiment has been described with reference to the layer structure of the flexible thermoelectric module 1000 shown in FIG.
  • this example can be applied to other layer structures other than the layer structure of FIG. 9.
  • connection electrode 1300a may be disposed on the side of the external substrate 1120 that may better support the electrode 1300.
  • the outer side of the two outer substrates 1120 may have a higher flexibility or higher adhesion to the electrode 1300 and thus may support the electrode 1300 more stably.
  • the connection electrode 1300a may be disposed on the substrate 1120 side.
  • the connection electrode 1300a may be disposed on a side of the two outer substrates 1120 having a higher bearing force on the electrode 1300.
  • connection electrode 1300a may be disposed on the substrate.
  • the connection electrode 1300a may be disposed on a side of the main surface of the inner substrate 1140 having a higher bearing force.
  • connection electrode 1300a may be arranged on the side surface of the main surface where the heat dissipation means is located or the side supported by the casing or the like of the thermoelectric device 100.
  • connection electrode 1300a faces an external component such as a heat dissipation means or a casing of the thermoelectric device 100 on both main surfaces of the flexible thermoelectric module 1000. It can be placed on the side.
  • thermoelectric module 1000 used in the form of a curved surface having a radius of curvature will be described.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is used as a cylindrical curved surface having a constant curvature.
  • the flexible thermoelectric module 1000 is not necessarily used only as a cylindrical curved surface having a constant curvature.
  • FIG. 42 is a diagram illustrating a thermoelectric device 100 on which a fourth example of a flexible thermoelectric module 1000 is mounted
  • FIG. 43 is a diagram of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a diagram illustrating an arrangement and electrical connection of a thermoelectric element 1200.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be mounted on a portion of the thermoelectric device 100 where the curvature changes in the E-E 'direction.
  • the radius of curvature r in the lower region of the flexible thermoelectric module 1000 is smaller than the radius of curvature R in the upper region.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have a kerbing angle that is gentle at the top and may be rapidly culled at the bottom.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may have a main surface having a fan shape.
  • connection area having a large number of connection electrodes 1300a among the connection areas may be disposed in the large diameter part.
  • the 'large diameter portion' refers to a region in which the radius of curvature is large, that is, a region in which the curving angle is gentle when the flexible thermoelectric module 1000 is curbed with an irregular curvature radius for each region.
  • a region having a small radius of curvature that is, a region having a sharp curving angle, will be referred to as a 'small diameter portion'.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be disposed such that the length of the electrode 1300 included in the flexible thermoelectric module 1000 is as perpendicular to the cumming direction as possible.
  • the general electrodes 1300b may have a longitudinal direction perpendicular to the curving direction
  • the connection electrodes 1300a may be disposed such that the longitudinal direction coincides with the curving direction. Therefore, the connection region may be located on the large diameter side and the small diameter side of the flexible thermoelectric module 1000, respectively.
  • connection area is divided into a connection area in which the terminal 1400 is located and a connection area in which the terminal 1400 is not located, and the number of connection electrodes 1300a belonging to a connection area in which the terminal 1400 is not located is the number of terminals. It may be larger than the number of connection electrodes 1300a belonging to the connection region where the 1400 is located. In particular, as the number of thermoelectric lines 1600 constituting the thermoelectric group 1500 is smaller, the ratio of the number of connection electrodes 1300a in the two connection regions may be increased. For example, when the thermoelectric group 1500 includes two thermoelectric lines 1600, the connection electrode 1300a may not exist in the connection area of the terminal 1400.
  • thermoelectric group 1500 when the thermoelectric group 1500 includes four thermoelectric lines 1600, the thermoelectric group 1500 belongs to the connection area on the side without the terminal 1400 than the thermoelectric electrode 1300 belonging to the connection area on the terminal 1400 side.
  • the number of connection electrodes 1300a may be doubled.
  • the connecting electrodes 1300a disposed to coincide with the length of the curving direction not only impair the flexibility of the flexible thermoelectric module 1000, but are easily damaged by the cumming.
  • the flexibility and durability of the flexible thermoelectric module 1000 may be improved by arranging the connection region having more connection electrodes 1300a on the large diameter side. It can be improved.
  • the present example includes examples of the layer structures of the flexible thermoelectric module 1000 described above, examples of the flexible thermoelectric module 1000 having the arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 in consideration of the direction of cavitation, and the connection electrode.
  • the field 1300a may be applied in combination with at least one of the examples of the flexible thermoelectric module 1000 disposed on the same side.
  • connection region in the flexible thermoelectric module 1000 has been described as being formed at both corner regions perpendicular to the arrangement direction of the thermoelectric line 1600 of the flexible thermoelectric module 1000.
  • the connection region is located at a portion of the flexible thermoelectric module 1000 that is not a corner region (hereinafter referred to as a 'center region'). It is also possible to form.
  • thermoelectric device 1200 of the fifth example of the flexible thermoelectric module 1000 is a diagram illustrating the arrangement and electrical connection of the thermoelectric device 1200 of the fifth example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • thermoelectric lines 1600 forming the thermoelectric groups 1500 may be formed on both sides of the central region C4.
  • the thermoelectric line 1600 of one side is used as the first thermoelectric line 1600-1, and the thermoelectric line 1600 of the other side is based on the connection area C4 of the center. Referred to as (1600-2).
  • the first thermoelectric lines 1600-1 may be connected in series with each other through the connection area D4 at one edge and the connection area C4 at the center to form the first sub-electric thermoelectric group 1500-1.
  • the second thermoelectric lines 1600-2 may be connected in series with each other through the connection area D4 ′ at the other edge and the connection area C4 at the center to form the second sub-electric thermoelectric group 1500-2.
  • the first sub-thermoelectric group 1500-1 is connected to the terminal 1400 through a thermoelectric element 1200 located at one end of the electric circuit, and the second sub-electric thermoelectric group 1500 is located at the other end thereof. It may be connected to the sub thermoelectric group 1500-2.
  • the second sub-thermoelectric group 1500-2 is connected to the terminal 1400 through a thermoelectric element 1200 located at one end of the electric circuit, and is formed through the thermoelectric element 1200 located at the other end thereof. It may be connected to the 1 sub thermoelectric group 1500-1. Accordingly, the first sub-electric thermoelectric group 1500-1 and the second sub-thermoelectric group 1500-2 may be electrically connected to each other to form one thermoelectric group 1500.
  • thermoelectric groups 1500-1 and 1500-2 including a plurality of thermoelectric lines 1600 arranged in one direction share a connection region in a central region, thereby providing one thermoelectric group.
  • a pair of thermoelectric groups 1500-1 and 1500-2 including a plurality of thermoelectric lines 1600 arranged in one direction share a connection region in a central region, thereby providing one thermoelectric group.
  • the flexible thermoelectric module 1000 having the thermoelectric groups 1500 including the sub-thermoelectric groups 1500-1 and 1500-2 described in this example is easy for wiring processing because the terminal 1400 is concentrated in the center area. There is one advantage. In addition, there is an advantage that is suitable for the form of use of the flexible thermoelectric module 1000 is culled on both sides around the center connection area.
  • the flexible thermoelectric module 1000 that is mainly curbed in a simple curved form has been described.
  • it may be used in a complex three-dimensional curved shape.
  • it may be difficult to deform the flexible thermoelectric module 1000 manufactured in a flat form into a composite curved surface.
  • the density of the thermoelectric element 1200 per unit area of the thermoelectric device 100 may not be constant.
  • the present applicant focuses on the fact that the flexible thermoelectric module 1000 manufactured using the flat plate-like substrate 1100 is difficult to be deformed into a composite curved surface and the number of thermoelectric elements 1200 per unit area is difficult to be kept constant.
  • the flexible thermoelectric module 1000 using the substrate 1100 having a shape in which the substrate 1100 is cut in the direction of the thermoelectric line 1600 and partitioned into a plurality of sub substrates 1160 has been devised.
  • the layer of the substrate 1100 partitioned into a plurality of sub-substrate 1160 may be provided in various forms including examples of the layer structure described above.
  • the present example relates to the shape of the substrate 1100 when viewed from the main surface of the flexible thermoelectric module 1000, the substrate 1100 is not limited to a specific layer structure in this example.
  • thermoelectric module 1000 that may be used for the composite curved surface will be described.
  • thermoelectric device 100 equipped with an embodiment of the sixth example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • thermoelectric module 1000 is mounted on the thermoelectric device 100 having the same shape as the steering wheel 600 of the vehicle.
  • the handle 602 of the steering wheel is a compound curved surface that is rim shaped and has a circular to elliptical cross section. As described above, it may be difficult to install the flexible thermoelectric module 100 using the substrate 1100 having a general flat plate shape on the composite curved surface.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the present example may be installed on the complex curved surface described above.
  • the substrate 1100 may be partitioned into a plurality of sub substrates 1160.
  • One or more thermoelectric lines 1600 may be installed on each sub-substrate 1160. Accordingly, the sub-substrate 1160 may extend in the extending direction of the thermoelectric line 1600 to provide a space in which the thermoelectric element 1200 constituting the thermoelectric line 1600 is disposed.
  • the sub substrate 1160 may be connected to an adjacent sub substrate 1160 at one end in a length direction extending along the thermoelectric line 1600.
  • the substrate 1100 of the flexible thermoelectric module 1000 may be formed according to the connection between the adjacent sub substrates 1160.
  • thermoelectric module 1000 is a plan view of an embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the sub substrates 1160 may be connected at the same end of both ends of the thermoelectric line 1600 in the extending direction.
  • the outermost sub substrates 1160 of the sub substrates 1160 may be connected to the terminal 1400 instead of the adjacent sub substrate 1160 at the end thereof.
  • An even number of thermoelectric lines 1600 may be disposed on the sub substrate 1160.
  • the thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent sub substrates 1160 may be connected to each other at an end portion to which the adjacent sub substrates 1160 are connected.
  • a portion where the sub substrates 1160 are connected will be referred to as a base region of the substrate 1100, and a portion where the sub substrates 1160 are cut away from each other will be referred to as a wing region of the substrate 1100.
  • the base region may be positioned on one side in the extension direction of the thermoelectric line 1600 of the substrate 1100, and the wing region may extend from the base region toward the other side in the extension direction of the thermoelectric line 1600.
  • the thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent sub substrates 1160 may be connected to each other in the base area.
  • thermoelectric module 1000 is a plan view of another embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the first sub substrates 1160-1 and the second sub substrates 1160-1 located on both sides of an imaginary line perpendicular to the extension direction of the thermoelectric line 1600 on the substrate 1100 are provided.
  • the sub substrates 1160-2 may be included.
  • the first sub substrates 1160-1 are disposed in a direction perpendicular to the direction in which the thermoelectric line 1600 extends, and the second sub substrates 1160-1 are also perpendicular to the direction in which the thermoelectric line 1600 extends. It can be arranged in one direction.
  • An even number of thermoelectric lines 1600 may be disposed on the sub substrate 1160.
  • thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent first sub substrates 1160-1 may be connected to each other at a portion where the first sub substrates 1160-1 are connected to each other.
  • thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent second sub substrates 1160-2 may be connected to each other at a portion where the second sub substrates 1160-2 are connected.
  • a base region of the substrate 1100 which is a portion where the sub substrates 1160 are connected to each other, is formed along the imaginary line, and a wing region which is a portion where the sub substrates 1160 are cut off and spaced apart from each other. It can be formed extending in both directions from this base region. Therefore, the connection between the thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent first sub substrates 1160-1 and the thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent second sub substrates 1160-2 are made in the base region. Can be.
  • one end of the base region is connected to the terminal 1400 connected to the thermoelectric element 1200 belonging to the first sub substrate 1160-1 and the thermoelectric element 1200 belonging to the second sub substrate 1160-2.
  • thermoelectric module 1000 is a plan view of another embodiment of a sixth example of a flexible thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the sub substrates 1160 are connected to one of two adjacent sub substrates 1160 at one end of both ends along the extension direction of the thermoelectric line 1600, and the other end thereof. May be connected to another one of two adjacent sub-substrates 1160 at.
  • the outermost sub substrates 1160 of the sub substrates 1160 may be connected to the terminal 1400 instead of the adjacent sub substrate 1160 at the end thereof.
  • An odd number of thermoelectric lines 1600 may be disposed on the sub substrate 1160.
  • the thermoelectric elements 1200 belonging to the adjacent sub substrates 1160 may be connected to each other at an end portion to which the adjacent sub substrates 1160 are connected.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may be configured in such a manner that the sub substrates 1160 of FIGS. 46 and 48 are combined.
  • some of the sub-substrates 1160 may be connected to adjacent sub-substrates 1160 at one end thereof, and others may be connected to adjacent sub-substrates 1160 at both ends thereof. Can be.
  • the sub-substrates 1100 are cut out from each other so that the spacing between the sub-substrates 1160 is relatively freely adjusted. Can be. Therefore, it is possible to solve the fold or pull generated when the flexible thermoelectric module 1000 composed of the substrate 1100 in the form of flat plate is attached to the composite curved surface.
  • each of the sub-substrates 1160 partitioning the substrate 1100 is curbed, so that the flexible thermoelectric module 1000 is higher. Flexibility can be secured.
  • the flexible thermoelectric module 1000 in which the substrate 1100 is cut and partitioned into a plurality of sub-substrates 1160, is advantageously attached to a complex curved shape.
  • thermoelectric module 1000 is a modification of the implementation of the sixth example of the flexible thermoelectric module 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 49 is a variation of the flexible thermoelectric module 1000 having a substrate 1100 including a base region shown in FIG. 47 and a wing region extending from both sides to the base region. While the width of the flexible thermoelectric module 1000 shown in FIG. 47 is constant without changing in the direction in which the wing region extends from the connection region, the flexible thermoelectric module 1000 shown in FIG. It has the characteristic of changing according to the direction in which the wing spirit extends. Here, the width may be defined as a distance between two edges of the substrate 1100 positioned at both ends in a direction perpendicular to the extension direction of the thermoelectric line 1600.
  • the handle portion 602 of the thermoelectric device 100 of the same type as the steering wheel 600 shown in FIG. 45 has a circular or oval cross section and a rim shape as a whole so that two or more curvatures are combined. It has a curved surface.
  • the flexible thermoelectric module 1000 made of the simple flat substrate 1100 may not be attached to the surface without being crumpled or torn.
  • the flexible thermoelectric module 1000 using the substrate 1100 in which the substrate 1100 illustrated in FIG. 1 is cut and partitioned into a plurality of sub-substrates 1160 the flexible thermoelectric module using the non-cut substrate 1100 ( Unlike 1000), it is possible to deform to a certain curved surface, but in this process, the base area may be slightly bent or wrinkled.
  • the flexible thermoelectric module 1000 whose width changes in accordance with the extending direction of the wing region may be easily deformed into a complex curved shape of the thermoelectric device 100 of FIG. 45.
  • the length of the inner diameter line that is closer to the center of the rim among the installation sites is equal to the center of the rim. Shorter than the length of the outer outer diameter line.
  • the flexible thermoelectric module 1000 of FIG. 49 may be deformed into a complex curved surface in which a base region is located at an inner diameter line and a wing region extends from an inner diameter line to an outer diameter line to wrap a handle portion of the rim.
  • the flexible thermoelectric module 1000 according to the present example, that is, the flexible thermoelectric module 1000 and the connection electrode 1300a having the arrangement of the thermoelectric element 1200 and the electrode 1300 in consideration of the above-described layer structure or the cuffing direction.
  • the flexible thermoelectric module 1000 disposed on the same side, the flexible thermoelectric module 1000 having the arrangement of the connector 1400 and the connection electrode 1300a in consideration of the radius of curvature, and the flexible thermoelectric module in which the connection region is disposed at the center of the main surface. 1000, the flexible thermoelectric module 1000 used for the composite curved surface may be individually or in combination of two or more.
  • thermoelectric device 100 is a block diagram of a configuration of a thermoelectric device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric device 100 may include the flexible thermoelectric module 1000, the heat dissipation part 2000, the liquid providing part 3000, and the thermal buffer material 4000 as described above.
  • the thermal buffer material 4000 may represent a material that absorbs and retains a predetermined amount of heat outside the thermal buffer material 4000.
  • the flexible thermoelectric module 1000 may output thermal feedback.
  • the thermal feedback is applied to the user's body through the contact surface the heat or cold heat generated in the thermoelectric element according to the application of the flexible thermoelectric module 1000 including a contact surface in contact with the user's body and the thermoelectric element connected to the contact surface.
  • the flexible thermoelectric module 1000 generates heat or absorbs heat in accordance with a thermal feedback signal received from an external device through a communication module (not shown) that communicates with an external device instead of the thermoelectric device 100.
  • An operation or a heat draw operation may be performed to output thermal feedback, and the user may experience a thermal experience by the output thermal feedback.
  • an electromotive force is generated, and the flexible thermoelectric module 1000 may provide power by using the electromotive force.
  • the heat dissipation unit 2000 may represent a configuration in which waste heat generated by the flexible thermoelectric module 1000 is discharged to the outside of the thermoelectric device 100.
  • the waste heat may refer to the remaining heat other than the heat used to provide a thermal experience to the user among the heat generated in the thermoelectric device 100.
  • residual heat remaining in the thermoelectric device 100 after the thermal feedback is output from the flexible thermoelectric module 1000 may be included in the waste heat.
  • the liquid providing unit 3000 may represent a configuration provided to discharge waste heat in the form of latent heat from the heat radiating unit 2000.
  • the liquid providing unit 3000 may provide a liquid to the heat dissipating unit 2000, and the liquid provided to the heat dissipating unit 2000 may be formed by waste heat transferred from the flexible thermoelectric module 1000. It can be vaporized. Due to the vaporization, a larger amount of waste heat can be released to the outside. In addition, the temperature of the thermoelectric device 100 may be lowered due to the vaporization.
  • the evaporated liquid may be deprived of heat from the liquid that has been provided to the heat dissipation unit 2000 but has not been evaporated, thereby lowering the temperature of the liquid that has been provided to the heat dissipation unit 2000 but has not been evaporated.
  • the waste heat absorbed by the heat buffer material 4000 is further reduced during the time in which the waste heat absorbed by the heat buffer material 4000 is generated. In this case, the amount of cold heat delivered to the user may be increased.
  • the thermal buffer material 4000 may be provided in various shapes.
  • the thermal buffer material 4000 may be provided in an independent material shape.
  • the thermal buffer material 4000 may be disposed in a plurality of independent material shapes on a portion of the heat dissipation part 2000.
  • the thermal buffer material 4000 may be provided in a layer shape.
  • the thermal buffer material 4000 may be disposed in a layer shape on at least one surface of the flexible thermoelectric module 1000, the heat dissipation part 2000, or the liquid providing part 3000.
  • thermal buffer material 4000 may be provided in any shape that can be included in the thermoelectric device 100 even though it is not an independent material shape or a layer shape.
  • thermal buffer material 4000 may be separated from thermoelectric device 100.
  • the thermal buffer material 4000 may be separated from the thermoelectric device 100 and replaced with another thermal buffer material.
  • the heat buffer material 4000 may be separated from the thermoelectric device 100 such that the heat is released from the outside of the thermoelectric device 100.
  • the thermal buffer material 4000 may be a phase change material (PCM).
  • a phase change material is a material with high heat of fusion, which can store or release a large amount of thermal energy by melting or solidifying at a specific temperature.
  • the phase change material may store or release heat through chemical bonds. For example, when the phase change material is a phase change material from solid to liquid, when heat is applied when the phase change material is a solid, the temperature of the phase change material is increased, and the temperature of the phase change material reaches the melting point or transition temperature of the phase change material. The phase change material continues to absorb heat, while the temperature of the phase change material does not increase. At this time, the phase change material is a phase transition from solid to liquid.
  • each phase change material may have a unique transition temperature, and when the phase change material is composed of the thermal buffer material 4000, the transition temperature of the phase change material may be included in a temperature change section inside the thermoelectric device 100. have.
  • the transition temperature of the phase change material may not function as the thermal buffer material 4000.
  • the transition temperature of the phase change material may be between 5 ° C and 60 ° C or between 20 ° C and 40 ° C.
  • the phase change material used for the thermal buffer material 4000 may be composed of various materials.
  • the phase change material may include a hydration inorganic salt including calcium hydride chloride, lithium nitrogen oxide, forget-me-not, and the like, and a multivalent material including dimethyl propanediol (DMP), hexamethyl propanediol (HMP), xylitol, and erythritol. It may include a linear chain hydrocarbon including alcohol, polyethylene terephthalate (PET) -polyethylene glycol (PEG) copolymer, PEG, polytetramethyl glycol (PTMG), paraffin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEG polyethylene glycol
  • PTMG polytetramethyl glycol
  • phase change material used in the thermal buffer material 4000 may be implemented in various forms.
  • the phase change material may be implemented by being included in a microcapsule, may be implemented by filling in a fabric, it may be implemented by coating.
  • 51 is a diagram showing the structure of a feedback device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermoelectric device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric devices 100 are stacked in the order of the flexible thermoelectric module 1000 and the heat dissipation part 2000.
  • the liquid providing unit 3000 may be disposed in the heat dissipating unit 2000.
  • the bottom surface of the flexible thermoelectric module 1000 may be in direct or indirect contact with the user to provide thermal feedback to the user.
  • the feedback device is a wristband type wearable device
  • the flexible thermoelectric module 1000 is positioned at a portion in contact with the user and a heat dissipation portion at a portion not in contact with the user. 2000 may be located.
  • a portion through which waste heat is transferred from the heat dissipation unit 2000 may be a heat transfer unit 2100 (for example, a lower surface and a side surface of the heat dissipation unit 2000), and a portion where the waste heat is evaporated in a latent heat form is heat.
  • the discharge unit 2200 may be an upper surface of the heat dissipation unit 2000.
  • the liquid blocking material between the liquid providing unit 3000 and the flexible thermoelectric module 1000 so that the liquid from the liquid providing unit 3000 is not transferred to the flexible thermoelectric module 1000 may be disposed.
  • the flexible thermoelectric module 1000 when the flexible thermoelectric module 1000 performs an endothermic operation, cooling heat is transferred to the lower surface of the flexible thermoelectric module 1000, and heat is transferred to the upper surface of the thermoelectric module 1000. May be waste heat that interferes with the user's thermal experience.
  • the waste heat may be transferred from the thermoelectric module 1000 to the heat dissipation unit 2200 through the heat transfer unit 2100 and the liquid providing unit 3000, and the waste heat may be discharged from the heat dissipation unit 2200. That is, the waste heat transfer path may be formed of the flexible thermoelectric module 1000, the heat transfer part 2100, the liquid supply part 3000, and the heat dissipation part 2200.
  • the liquid providing unit 3000 may provide a liquid contained in the liquid providing unit 3000 to the heat dissipating unit 2200, and in the heat dissipating unit 2200, the liquid providing unit 3000 is provided.
  • the liquid may evaporate due to waste heat. As the liquid evaporates, waste heat may be discharged to the outside of the thermoelectric device 100.
  • the heat dissipation unit 2200 may have a liquid transfer direction in a specific direction, depending on the material.
  • the heat dissipation unit 2200 may have a liquid transfer direction in the vertical direction, and may have a liquid transfer direction in the left and right directions.
  • the liquid may be transferred from the bottom of the heat dissipation unit 2200 to the heat dissipation unit 2200. Accordingly, in the embodiment of the present invention, it may be advantageous for the heat dissipation portion 2200 to have the liquid transfer direction in the vertical direction to improve the waste heat dissipation performance.
  • the heat dissipation unit 2200 may have a vaporization direction in a specific direction, depending on the material.
  • the heat dissipation unit 2200 may have an evaporation direction in the upward direction and may have an evaporation direction in the lateral direction.
  • the liquid may be evaporated from the top of the heat dissipation unit 2200 into the air. Accordingly, in the embodiment of the present invention, it may be advantageous for the heat dissipation portion 2200 to have an upward direction of evaporation direction to improve waste heat dissipation performance.
  • the length of the waste heat transfer path may vary depending on the thickness of the liquid providing unit 3000.
  • the waste heat transfer path when the thickness of the liquid providing unit 3000 is b may be shorter than the waste heat transfer route when the thickness of the liquid providing unit 3000 is a.
  • the time for the waste heat to stay in the liquid providing unit 3000 may be shortened, and thus, the waste heat emission performance of the thermoelectric device 100 may be improved.
  • the amount of liquid contained in the liquid providing unit 3000 may be reduced.
  • the liquid needs to be replenished.
  • the time for depleting the liquid may also be shortened. That is, depending on the thickness of the liquid providing unit 3000, the waste heat emission performance of the feedback device 1000 and the liquid holding performance of the liquid providing unit 3000 may be in a trade off relationship.
  • FIG 52 illustrates a structure of a feedback device to which a thermal buffer material is applied according to an embodiment of the present invention.
  • the thermoelectric device 100 may be stacked in the order of the flexible thermoelectric module 1000 and the heat dissipation part 2000, and the liquid providing part 3000 may be disposed in the heat dissipation part 2000.
  • the thermal buffer material 4000 may be disposed between the heat dissipation unit 2000 and the flexible thermoelectric module 1000.
  • the thermal buffer material 4000 may be implemented in the form of a layer.
  • the heat dissipation part 2000 may include a heat transfer part 2100 and a heat dissipation part 2200.
  • the waste heat transfer path may be formed of the flexible thermoelectric module 1000, the heat buffer material 4000, the heat transfer part 2100, the liquid supply part 3000, and the heat dissipation part 2200.
  • the amount of waste heat accumulated in the thermoelectric device 100 for a predetermined time is reduced.
  • the transfer of the waste heat from the flexible thermoelectric module 1000 to the heat transfer unit 2100 may be delayed.
  • waste heat may be generated in the flexible thermoelectric module 1000.
  • the temperature of the heat buffer material 4000 is increased to the transition temperature by the waste heat, but the heat until the phase transition of the heat buffer material 4000 is completed. The temperature of the buffer material 4000 may be maintained at the transition temperature.
  • waste heat does not accumulate inside the thermoelectric device 100, and from the thermal buffer material 4000. Waste heat having a temperature higher than the transition temperature may not be transferred to the heat transfer unit 2100. Thereafter, when the phase transition of the heat buffer material 4000 is completed, waste heat having a temperature higher than the transition temperature is additionally accumulated in the thermoelectric device 100, and the waste heat may be transferred to the heat transfer unit 2100. .
  • the amount of waste heat inside the thermoelectric device 100 is reduced than when the thermal buffer material 4000 is not included, and the waste heat while the thermal buffer material 4000 is maintained at the transition temperature. As the influence on the thermal experience of the user is reduced, the cooling feeling providing performance of the thermoelectric device 100 may be improved.

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Abstract

본 발명은 유연 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유연 열전 모듈은, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까울 수 있다.

Description

유연 열전 모듈 및 이를 포함하는 열전 장치
본 발명은 유연 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈에 관한 것이다.
열전 소자(TE: Thermoelectric Element)는 지벡 효과(Seeback effect)나 펠티에 효과(Peltier effect) 등의 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하여 열 에너지와 전기 에너지를 교환시키는 소자이다. 최근에는 이러한 열전 소자를 이용한 체온 발전이나 냉각 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그런데, 종래의 열전 소자들은 대부분 세라믹 기판 상에 제조되기 때문에 평판 형태로만 이용이 가능하여 그 활용 분야가 제한적인 문제점이 있었다.
최근에 유연 열전 소자(FTE: Flexible Thermoelectric Element)의 개발이 성공 단계에 접어듦에 따라, 종래의 열전 소자의 문제점을 극복하고 사용자에게 효과적으로 열적 피드백을 전달할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
본 발명의 일 과제는, 유연성이 개선된 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 내구성이 개선된 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 복합 곡면 형태로 변형 가능한 유연 열전 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 폐열 방출 성능 및 냉감 제공 성능이 향상된 열전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제1 전극; 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 개수가 작은 전극이 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극;및; 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 방향이 상기 제1 방향보다 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향에 가까운 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하고, 기둥 형상으로 제공되고, N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 그 길이 방향에 따라 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 기판 상에 전기적으로 연결되고 일 방향으로 연장되는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인은, 상기 곡면 형태로 변형 시 시 상기 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 전극의 변형을 최소화하기 위해 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 수직 방향으로 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(flexible thermoelectric module)로서, 판상으로 제공되고, 곡면 형태로 변형 가능한 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 수량이 적은 쪽의 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다. .
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 외부로 노출되는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되고, 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인, 상기 열전 라인 내의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 제1 전극 및 상기 열전 라인 간을 전기적으로 연결하는 제2 전극을 포함하는 열전 모듈;을 포함하되, 상기 제1 전극은 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 상기 외부로 노출되는 방향과 상기 외부로 노출되는 반대 방향에 교번적으로 배치되고, 상기 제2 전극은 모두 상기 반대 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 대경부와 소경부를 갖는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 서로 이격되어 대면하고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 중 상기 제2 전극이 더 적은 모서리가 상기 소경부 측에 위치하고, 더 많은 모서리가 상기 대경부 측에 위치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 제1 방향으로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되고, 서로 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 열전 라인; 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 라인은, 서로 제2 방향에 따라 나란히 배열되는 제1 열전 라인들과 제2 열전 라인들을 포함하고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 일단에 배치되는 열전 소자들은 터미널에 연결되고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 타단에 배치되는 열전 소자들은 서로 연결되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 상기 열전 라인들이 연결되는 부위에서 서로 연결되되 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 절개되어 서로 구획화되는 복수의 영역을 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 열전 라인의 연장 방향으로 연장되되 서로 절개되는 복수의 날개부를 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 기판은, 적어도 하나 상기 열전 라인이 설치되는 복수의 서브 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 서브 기판이 그 일단에서 인접한 서브 기판과 연결되고 타단에서는 인접한 서브 기판과 분리되도록 절개된 형태로 제공되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 단면이 원 또는 타원 형태인 림 형태의 복합 곡면을 갖는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되는 유연 열전 모듈;을 포함하되, 상기 유연 열전 모듈은, 상기 림의 중앙에 가까운 내경면을 따라 설치되는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 림의 외경면 방향으로 연장되며 상기 원 또는 타원을 감싸는 날개부를 포함하는 기판, 상기 기판에 설치되는 열전 소자, 상기 날개부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극 및 상기 베이스부에서 상기 베이스부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극을 포함하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 기술적 해결 방법이 상술한 해결 방법들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 방법들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 유연 열전 모듈이 커빙되는 방향을 고려하여 기판에 전극을 배열함으로써 유연 열전 모듈의 유연성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 과제는, 유연 열전 모듈이 커빙될 때 가능한 전극의 커빙 각도를 작게 유지함으로써 전극의 파손이나 전극과 열전 소자 간의 접촉 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 과제는, 부분적으로 절개된 형태의 기판을 이용함으로써 유연 열전 모듈이 곡률 반경이 복수이거나 부위에 따라 곡률이 변화하는 복합 곡면 형태로 변형될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈이 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈에 이용되는 열전 소자의 형태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈에 이용되는 전극의 형태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 레이어 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 커빙 정도에 따른 전기적 특성에 관한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 구성도에 관한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 결합 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 A1-A1' 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예의 B1-B1' 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예가 A1-A1' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제1 예의 일 구현예가 B1-B1' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 구성도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 결합 사시도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 분해 사시도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예가 A2-A2' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 일 구현예가 B2-B2' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 결합 사시도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 분해 사시도이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예가 A3-A3' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제2 예의 다른 구현예가 B3-B3' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 C1 영역의 단면도이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 일 구현예의 D1 영역의 단면도이다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 C2 영역의 단면도이다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 다른 구현예의 D2 영역의 단면도이다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예의 C3 영역의 단면도이다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제3 예의 또 다른 구현예의 D3 영역의 단면도이다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제4 예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제4 예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 44는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제 5 예의 열전 소자의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 45는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치에 관한 도면이다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 일 구현예의 평면도이다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 다른 구현예의 평면도이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제6 예의 또 다른 구현예의 평면도이다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈의 제 6예의 일 구현예의 변형예이다.
도 50은 본 발명의 실시예에 따른 열전 장치의 구성에 관한 블록도이다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 열전 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 열 버퍼 물질이 적용된 열전 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태로써, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인의 연장 방향이, 상기 커빙 방향과 수직인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인은, 복수이고, 상기 복수의 열전 라인 간의 배열 방향이, 상기 커빙 방향과 일치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제1 전극; 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 개수가 작은 전극이 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 제1 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극;및; 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 방향이 상기 제1 방향보다 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향에 가까운 것을 특징으로 하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 방향은, 상기 커빙 방향과 수직이고, 상기 제2 방향은, 상기 커빙 방향과 일치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판에 2차원 어레이를 형성하고, 기둥 형상으로 제공되고, N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및 그 길이 방향에 따라 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 복수의 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 소자는, 상기 기판 상에 전기적으로 연결되고 일 방향으로 연장되는 열전 라인을 형성하되, 상기 열전 라인은, 상기 곡면 형태로 변형 시 시 상기 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 전극의 변형을 최소화하기 위해 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 수직 방향으로 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 전극은, 상기 기판의 일측에 상기 복수의 열전 소자를 대면하도록 배치되고, 길이 치수(length dimension)가 폭 치수(width dimension)보다 큰 판상으로 제공되고, 그 길이 방향에 따른 양단이 각각 서로 인접한 상기 N형 반도체 및 상기 P형 반도체에 접촉함으로써 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는
여기서, 상기 열전 라인은, 상기 기판 상에 상기 커빙 방향에 따라 복수 개가 배치되고, 상기 복수의 열전 라인 중 전기적으로 연결되는 열전 라인들은, 열전 그룹을 형성하고, 상기 전극들 중 상기 열전 그룹을 이루는 열전 라인들 간의 전기적 연결을 형성하는 전극은, 그 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(flexible thermoelectric module)로서, 판상으로 제공되고, 곡면 형태로 변형 가능한 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 수량이 적은 쪽의 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다. .
여기서, 상기 제2 전극의 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치할 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판의 양 주면 중 상기 제2 전극이 배치되는 측면의 주면은, 상기 유연 열전 모듈이 상기 곡면 형태로 이용될 때 노출되는 면의 반대면인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 기판의 양 주면 중 상기 제2 전극이 배치되는 측면의 주면은, 상기 유연 열전 모듈이 상기 곡면 형태로 이용될 때 볼록면인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 기판은, 그 내부에 상기 열전 소자가 삽입되고, 그 주면에 상기 전극이 배치되는 내부 기판 및 상기 상기 전극을 기준으로 상기 내부 기판과 마주하도록 배치되는 외부 기판을 포함하되, 상기 외부 기판은 상기 내부 기판의 양 주면 중 일 측에 일 매만 배치되고, 상기 제2 전극은, 상기 외부 기판과 상기 내부 기판 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 열전 라인에 포함되는 열전 소자의 개수는, 2n(n은 자연수임) 개인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 제2 전극은, 그 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하게 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 외부로 노출되는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되고, 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인, 상기 열전 라인 내의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 제1 전극 및 상기 열전 라인 간을 전기적으로 연결하는 제2 전극을 포함하는 열전 모듈;을 포함하되, 상기 제1 전극은 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 상기 외부로 노출되는 방향과 상기 외부로 노출되는 반대 방향에 교번적으로 배치되고, 상기 제2 전극은 모두 상기 반대 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 열전 모듈은, 유연 열전 모듈이고, 상기 제2 전극의 길이 방향에 따라 커빙되어 상기 케이싱에 곡면 형태로 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 대경부와 소경부를 갖는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 서로 이격되어 대면하고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 중 상기 제2 전극이 더 적은 모서리가 상기 소경부 측에 위치하고, 더 많은 모서리가 상기 대경부 측에 위치하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 제1 방향으로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되고, 서로 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 열전 라인; 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 복수의 열전 라인은, 서로 제2 방향에 따라 나란히 배열되는 제1 열전 라인들과 제2 열전 라인들을 포함하고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 일단에 배치되는 열전 소자들은 터미널에 연결되고, 상기 제1 열전 라인 및 상기 제2 열전 라인에 속하는 열전 소자들 중 상기 제1 방향 상의 타단에 배치되는 열전 소자들은 서로 연결되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 상기 열전 라인들이 연결되는 부위에서 서로 연결되되 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 절개되어 서로 구획화되는 복수의 영역을 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 영역 각각은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 수직한 상기 기판의 일 모서리에서 인접한 영역과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 영역 각각은, 상기 열전 라인의 연장 방향 상의 일 단부와 타 단부에서 인접한 두 개의 영역과 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 열전 소자들; 상기 열전 소자를 연결하는 전극들; 상기 전극들에 의해 선형으로 연속 연결된 열전 소자에 의해 형성되는 열전 라인들; 상기 전극들에 의해 연결되는 열전 라인들에 의해 형성되는 적어도 하나의 열전 그룹; 및 상기 열전 소자들 및 상기 전극들이 설치되고, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되고, 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 열전 라인의 연장 방향으로 연장되되 서로 절개되는 복수의 날개부를 갖는 기판;을 포함하는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 베이스부는, 상기 기판의 일 모서리부에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 베이스부는, 상기 기판의 중앙 부위에 형성되고, 상기 날개부는, 상기 중앙 부위로부터 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 양쪽으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 복합 곡면에 설치될 경우, 상기 베이스부는 곡률이 일정한 부위에 설치되고, 상기 날개부는 그 연장 방향에 따라 곡률이 변화하는 부위에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 복합 곡면에 설치될 경우, 상기 베이스부는 곡률 반경이 가장 작은 부위를 따라 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 유연 열전 모듈이 스티어링 휠에 설치될 때, 상기 베이스부는 스티어링 휠의 내경면을 따라 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서, 곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판; 상기 기판 상에 일렬로 배치되는 열전 소자들이 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인 및 상기 열전 소자들을 전기적으로 연결하는 전극;을 포함하되, 상기 기판은, 적어도 하나 상기 열전 라인이 설치되는 복수의 서브 기판을 포함하고, 상기 기판은, 상기 서브 기판이 그 일단에서 인접한 서브 기판과 연결되고 타단에서는 인접한 서브 기판과 분리되도록 절개된 형태로 제공되는 유연 열전 모듈이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따른 일측에서 상기 서브 기판들이 서로 연결되는 영역을 가질 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 상기 서브 기판들이 분리되는 부위까지 일정한 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 상기 서브 기판들이 분리되는 부위까지 변화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 멀어질수록 커지는 것을 특징을 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판 간의 간격은, 상기 서브 기판이 연결된 부위로부터 작아지는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판은 그 일단에서 인접한 두 개의 서브 기판 중 하나와 연결되고, 그 타단에서 인접한 두 개의 서브 기판 중 하나와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판은 그 일단에서 인접한 두 개의 서브 기판 모두와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판이 개별적으로 커빙됨에 따라 둘 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 가능할 수 있다.
여기서, 상기 서브 기판이 개별적으로 커빙됨에 따라 둘 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 단면이 원 또는 타원 형태인 림 형태의 복합 곡면을 갖는 케이싱; 및 상기 케이싱에 설치되는 유연 열전 모듈;을 포함하되, 상기 유연 열전 모듈은, 상기 림의 중앙에 가까운 내경면을 따라 설치되는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 상기 림의 외경면 방향으로 연장되며 상기 원 또는 타원을 감싸는 날개부를 포함하는 기판, 상기 기판에 설치되는 열전 소자, 상기 날개부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극 및 상기 베이스부에서 상기 베이스부의 연장 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극을 포함하는 열전 장치가 제공될 수 있다.
1. 유연 열전 모듈의 정의 및 그 이용
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 유연성을 갖는 열전 모듈을 의미한다.
여기서, 열전 모듈은 지벡 효과(Seeback effect)나 펠티에 효과(Peltier effect) 등의 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하여 온도차를 이용한 발전 동작이나 전기 에너지를 이용한 가열/냉각 동작 등의 열전 동작을 수행하는 모듈(module)을 의미할 수 있다.
일반적으로 종래의 열전 모듈은 대부분 세라믹 소재의 평판 기판에 N-P 반도체로 구성되는 열전 소자(thermoelectric element)를 전기적으로 연결시킨 형태로 제공되어 왔다. 따라서, 종래의 열전 모듈은 기본적으로 그 형태가 판상으로 고정되어 있어 다양한 어플리케이션에 이용되기 어려운 문제점을 갖고 있었다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 비유연성 열전 모듈(non-flexible thermoelectric module)과 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 비록 기본적으로는 판상으로 제공되더라도 커빙(curving)이 가능한 유연성을 보유하여 곡면 형태를 비롯한 다양한 형태로 변형될 수 있다.
곡면 형태 등으로 변형이 가능한 유연 열전 모듈(1000)은 종래의 비유연성 열전 모듈을 채용하기 곤란한 다양한 어플리케이션에 활용이 가능하다.
유연 열전 모듈(1000)이 활용될 수 있는 다양한 어플리케이션의 몇몇 예시들에 관해 유연 열전 모듈(1000)이 탑재되는 몇몇 열전 장치(thermoelectric apparatus, 100)에 대해 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)이 열전 장치(100)는 유연 열전 모듈(1000)의 열전 효과를 이용한 임의의 동작을 수행하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 열전 장치(100)는 지벡 효과를 이용하는 발전 동작을 수행하는 장치일 수 있다. 지벡 효과를 이용하는 열전 장치(100)에는 체온 발전을 하는 의류 등의 웨어러블 디바이스(wearable device)나 공장의 파이프 라인 등에 설치되어 폐열 발전을 수행하는 발전 장치 또는 온도차에 의해 생산되는 전기 에너지의 전압이나 전류값 등을 이용하여 온도를 센싱하는 센싱 기기 등이 포함될 수 있다.
다른 예를 들어, 열전 장치(100)는 펠티에 효과를 이용하여 발열/흡열 동작 또는 가열/냉각 동작을 수행하는 장치일 수 있다. 펠티에 효과를 이용하는 열전 장치(100)에는 에어컨이나 냉장고 등에서 냉각 유체를 냉각시키는 냉각 기기, 입력 전원에 따라 세밀한 가열이 가능한 것을 이용해 반도체 등의 웨이퍼를 베이킹하는 베이킹 설비 또는 사용자에게 열적 감각을 전달하기 위해 펠티에 효과에 따른 열적 피드백(thermal feedback)을 출력하는 피드백 디바이스(feedback device) 등이 포함될 수 있다.
물론, 열전 장치(100)는 이외에도 다양한 형태를 포함할 수 있으므로, 본 명세서에서 열전 장치(100)가 상술한 예시들로 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)이 열전 장치(100)에 탑재된 것을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 예에 따르면, 열전 장치(100)는 게이밍 콘트롤러(200) 형태로 제공될 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)은 원통 형상의 파지부(202)를 감싸는 형태로 스틱 형태의 게이밍 콘트롤러(200)에 탑재될 수 있다. 구체적으로는 파지부(202)의 표면이나 표면 부근에 유연 열전 모듈(1000)이 설치될 수 있다. 여기서, 게이밍 콘트롤러(200)에 탑재된 유연 열전 모듈(1000)은 게임의 진행 과정에서 사용자에게 온감이나 냉감 또는 열 통감 등을 유발하는 열적 피드백을 출력할 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 예에 따르면, 열전 장치(100)는 스마트 워치(smart watch, 300) 형태로 제공될 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)은 착용면을 감싸는 형태로 스마트 워치(300)의 밴드부(302) 등에 탑재될 수 있다. 여기서, 스마트 워치(300)에 탑재된 유연 열전 모듈(1000)은 체온과 대기의 온도차를 이용해 전기 에너지를 생산하여 스마트 워치(300)에 작동 전원을 공급할 수 있다.
이미 언급한 바와 같이 종래의 비유연성 열전 소자는 주로 평판 형태로 그 외형이 고정되어 있기 때문에 몇몇 특수한 어플리케이션을 제외하고는 활용성이 매우 낮았다. 이에 반해 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 도 3 및 도 4를 비롯한 다양한 어플리케이션 별로 적절한 형상으로 변형이 가능하여 그 활용성이 매우 뛰어난 장점을 갖는다.
2. 유연 열전 모듈의 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조(layer structure)에 관하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 후술할 레이어 구조들에 의해 유연성을 보유할 수 있다. 그러나, 후술되는 레이어 구조들은 유연 열전 모듈(1000)이 유연성을 갖기 위한 레이어 구조들 중 대표적인 몇몇 예시에 불과하므로, 후술되는 레이어 구조들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
또한, 후술되는 레이어 구조들의 예시에서는 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)과 지지층(1140)은 모두 열전 소자(1200)와 전극(1300)을 지지하는 기판으로서의 수행하므로, 이들을 포괄하여 '기판(1100)'으로 표현하기로 한다. 따라서, 본 명세서에서 기판(1100)이라 함은 외부 기판(1120)과 지지층(1140)을 포괄하는 표현이다. 더불어, 지지층(1140)에 대해서는 외부 기판(1120)과 대비하여 '내부 기판(1140)'으로 지칭하기로 한다.
2.1. 제1 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 쌍의 외부 기판(1120), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 외부 기판(1120)은 서로 대향하도록 이격 배치되는 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)을 포함할 수 있다. 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)은 그 사이에 배치되는 열전 소자(1200)나 전극(1300)을 지지한다. 또 외부 기판(1120)은 외부로부터 그 내부의 열전 소자(1200)나 전극(1300)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 양면 중 어느 하나의 외부 기판(1120)이 다른 하나의 외부 기판(1120)을 마주하는 면을 외부 기판(1120)의 내면(inner surface, 1122)으로, 내면의 반대면을 외부 기판(1120)의 외면(outer surface, 1124)로 지칭하기로 한다.
외부 기판(1120)은 열 전도가 용이하고 유연성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들어, 외부 기판(1120)은 얇은 폴리이미드(PI: polyimide) 필름 일 수 있다. 폴리이미드 필름은 굴곡성이 뛰어날 뿐 아니라, 비록 열 전도율이 높은 편은 아니지만 얇은 두께로 제조가 가능하므로 열 전도에는 유리할 수 있다.
열전 소자(1200)는 지벡 효과나 펠티에 효과와 같은 열전 효과를 유발하는 소자일 수 있다. 기본적으로 열전 소자(1200)는 열전 효과를 유발하는 열전 쌍을 구성하는 이종 소재의 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 포함할 수 있다. 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)는 전기적으로 연결되어 열전 쌍(thermoelectric couple)을 구성한다. 열전 쌍은 전기 에너지가 인가되면 온도차를 발생시키고, 반대로 온도차가 인가되면 전기 에너지를 생산할 수 있다. 열전 소자(1200)의 대표적인 예에는, 비스무트(Bismuth)와 안티몬(Antimony)의 쌍이 있다. 또 최근에는 주로 N형 반도체와 P형 반도체의 쌍이 열전 소자(1200)로 이용되고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 이용되는 열전 소자(1200)의 형태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 열전 소자(1200)는 주로 사각 기둥 형태 또는 원 기둥 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 열전 소자(1200)는 높이 치수(height dimension, DZ)가 상대적으로 작아 전체적으로 기둥보다는 판상에 가까운 형태인 것도 무방하다. 본 명세서에서 열전 소자(1200)의 형태와 관련한 '기둥 형태'라는 표현은 판상까지도 포함하는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다.
또 기둥 형태의 열전 소자(1200)는 높이 방향 상의 양 단면(end surface, 1202)를 갖는다. 열전 소자(1200)의 단면(1202)은 평면일 수 있다.
상술한 형태의 열전 소자(1200)는 그 높이 방향이 유연 열전 모듈(1000)의 두께 방향과 일치하도록 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2) 사이에 배치된다. 열전 소자(1200)는 양 단면(1202)이 각각 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)의 내면(1122)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되어 외부 기판(1120)에 의해 지지될 수 있다. 여기서, '간접 연결'이란 두 물체가 바로 접촉하는 대신 두 물체의 중간에 배치되는 개재물을 거쳐 이어지는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 열전 소자(1200)와 외부 기판(1120)이 간접 연결되는 대표적인 형태로는, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 외부 기판(1120)의 내면(1122)이 그 사이에 개재되는 전극(1300)을 통해 연결되는 것을 들 수 있다.
열전 소자(1200)는 서로 인접한 두 개의 열전 소자(1200)가 전극(1300)에 의해 열전 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 열전 소자(1200)가 2차원 어레이로 배치되는 경우, 특정 방향에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)가 교번적으로 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)는 서로 인접 위치하게 된다. 또 제1 열전 소자들(1200-1)은 서로 엇갈려 위치하게 된다. 또 제2 열전 소자들(1200-2)은 서로 엇갈려 위치하게 된다.
전극(1300)은 열전 소자(1200)를 전기적으로 연결한다. 열전 소자(1200)는 적어도 이종 소재의 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)가 열전 쌍을 이루도록 전기적으로 연결되어야 열전 효과를 발생시킬 수 있다. 따라서, 전극(1300)은 기본적으로 서로 인접한 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 연결하여 열전 쌍을 구성한다.
또 전극(1300)은 다수의 열전 소자(1200)를 직렬 연결할 수 있다. 전극(1300)에 의해 직렬 연결된 열전 소자들(1200)은 동시에 동일한 열전 동작(thermoelectric operation)을 수행하는 열전 그룹(thermoelectric group, 1500)을 형성 할 수 있다.
본 발명에서는 유연 열전 모듈(1000)이 적어도 하나의 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 모든 열전 소자(1200)가 전부 직렬 연결됨에 따라 유연 열전 모듈(1000)이 하나의 열전 그룹(1500)으로 구성될 수 있다. 이와 달리, 유연 열전 모듈(1000)에 복수의 열전 그룹(1500)이 형성될 수도 있다. 유연 열전 모듈(1000)이 복수의 열전 그룹(1500)을 갖는 경우에는 각각의 열전 그룹(1500)의 동작은 개별 제어가 가능하므로, 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에 대한 영역 별 동작 제어가 가능해질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)에 이용되는 전극(1300)의 형태를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 전극(1300)은 주로 판상으로 제공될 수 있다. 여기서, 판상의 전극(1300)은 두께 치수(thick dimension, DT), 길이 치수(length dimension, DL) 및 폭 치수(width dimension, DW)을 갖는다. 또 판상의 전극(1300)은 길이 방향과 폭 방향에 의해 정의되는 두 개의 주면(major surface, 1302)을 갖는다.
전극(1300)은 두 주면(1302) 중 어느 하나를 통해 외부 기판(1120)에 고정될 수 있다. 여기서, 전극(1300)은 외부 기판(1120)에 스크리닝(screening) 방식, 접착제(예를 들어, 실리콘, 아크릴, 우레탄 등)를 이용하는 접착 방식이나 그 밖의 다양한 부착 방식에 의해 외부 기판(1120)에 고정될 수 있다. 이하에서는 전극(1300)의 두 주면(1302) 중 외부 기판(1120)의 내면(1122)과 마주하는 면을 전극(1300)의 외면으로, 그 반대면을 전극(1300)의 내면으로 지칭하기로 한다.
전극(1300)은 내면을 통해 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 전기적으로 연결한다.
전극(1300)은 그 길이 방향이 열전 쌍을 이룰 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)의 배열 방향과 일치하도록 배치되고, 길이 방향에 따라 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 연결할 수 있다. 구조적으로 전극(1300)의 내면의 길이 방향 상의 일 단부 영역과 제1 열전 소자(1200-1)의 단면이 직간접적으로 접촉하고, 전극(1300)의 내면의 길이 방향 상의 타 단부 영역과 제2 열전 소자(1200-2)의 단면이 직간접적으로 접촉할 수 있다. 이에 따라 전극(1300)은 그 내면을 통해 제1 열전 소자(1200-1)와 제2 열전 소자(1200-2)를 전기적으로 연결할 수 있다.
여기서, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 전극(1300)의 주면(1302) 중 내면은 솔더링(soldering)이나 웰딩(welding) 등에 의해 서로 결합될 수 있다. 따라서, 열전 소자(1200)의 단면(1202)과 전극(1300)의 단부 영역 사이에는 전극(1300)과 열전 소자(1200)의 결합을 위한 물질이 개재될 수 있다.
전극(1300)은 주로 구리(copper)나 은(silver) 등의 금속 소재로 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)을 외부로 연결하는 단자이다. 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)이 열 출력 모듈(heat outputting module)로 이용되는 경우, 유연 열전 모듈(1000)이 펠티에 효과를 이용한 가열/냉각 동작을 수행하기 위한 전원을 공급할 수 있다. 또 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)이 발전 모듈(thermoelectric generating module)로 이용되는 경우, 유연 열전 모듈(1000)이 지벡 효과를 이용해 생산한 전력을 외부로 전달할 수 있다.
터미널(1400)은 열전 그룹(1500) 별로 한 쌍이 제공되며 열전 그룹(1500) 내에 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 양 끝에 있는 열전 소자들(1200)과 연결될 수 있다.
2.2. 제2 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 쌍의 외부 기판(1120), 지지층(support layer, 1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예와 비교 시 지지층(1140)을 더 포함하는 점에 주요한 차이가 있다.
지지층(1140)은 제1 외부 기판(1120-1)과 제2 외부 기판(1120-2)의 사이에 위치한다. 지지층(1140)은 열전 소자(1200)와 전극(1300)을 지지할 수 있다. 따라서, 열전 소자(1200)와 전극(1300)은 외부 기판(1120)과 더불어 지지층(1140)에 의해 지지될 수 있다.
구조적으로 지지층(1140)은 외부 기판(1120) 사이의 빈 공간을 채우도록 제공될 수 있다. 외부 기판(1120)은 전극(1300)의 외면을 통해 전극(1300)을 지지한다. 이에 반해 지지층(1140)은 전극(1300)의 내면과 전극(1300)의 측면을 통해 전극(1300)을 지지할 수 있으므로, 보다 안정적으로 전극(1300)을 지지할 수 있다. 물론, 반드시 지지층(1140)이 전극(1300)을 측면 전체와 맞닿아있는 것은 하는 것은 아닐 수 있다. 또 외부 기판(1120)은 전극(1300)을 통해 열전 소자(1200)의 단면과 연결되어 열전 소자(1200)를 지지한다. 이에 반해 지지층(1140)은 열전 소자(1200)의 측면과 직접 접촉하여 열전 소자(1200)를 지지하므로, 보다 안정적으로 열전 소자(1200)를 지지할 수 있다.
따라서, 지지층(1140)은 외부 기판(1120)과 더불어 열전 소자(1200)와 전극(1300)에 지지력을 추가하여, 유연 열전 소자(1200)가 커빙 등의 변형 시 열전 소자(1200)나 전극(1300)에 접촉 불량이나 유격, 이탈 등이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
지지층(1140)은 유연 열전 모듈(1000)이 유연성을 유지할 수 있도록 유연성 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 지지층(1140)은 스폰지처럼 내부 포어를 갖는 발포층일 수 있다. 여기서, 발포층은 외부 기판(1120)과 외부 기판(1120) 사이에 발포제를 충진시키는 방식으로 형성될 수 있다. 다시 여기서, 발포제의 충진은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제1 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)을 대상으로 수행될 수 있다. 발포제로는 유기발포제, 무기발포제, 물리적 발포제, 폴리우레탄 및 실리콘 폼(silicon foam) 등이 이용될 수 있다.
3.3. 제3 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제3 예에 관하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 한 장의 외부 기판(1120), 지지층(1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 비교 시 외부 기판(1120)을 일 매만 포함하는 점에 주요한 차이가 있다.
유연 열전 모듈(1000)에 지지층(1140)이 포함되는 경우에는 지지층(1140)에 의해 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 지지될 수 있으므로, 외부 기판(1120)이 반드시 필요하지 않을 수 있다.
본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)로부터 외부 기판(1120) 중 어느 하나를 제거하여 제조될 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 제거는 물리적, 화학적, 기계적 박리를 통해 수행될 수 있다.
일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)은 양면에 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에 비하여 그 유연성이 향상되는 장점이 있다. 이는 외부 기판(1120)이 비록 PI 필름과 같은 유연성 재질로 제공되더라도 커빙 등에 대한 저항력을 다소 가지기 때문이다.
또 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에서 외부 기판(1120)이 없는 면에 배치되는 전극(1300)은 외부 기판(1120)의 부재로 인해 다소 내구성이 떨어질 수 있다. 유연 열전 모듈(1000)을 이용 시 외부 기판(1120)이 있는 면을 유연 열전 모듈(1000)이 외부로 드러나는 부분으로 이용하면, 이러한 단점을 최소화할 수 있다.
반면, 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에서 외부 기판(1120)이 없는 면의 유연성이 반대면보다 더 뛰어날 수 있다. 이때, 유연 열전 모듈(1000)을 곡면 형태로 이용 시 외부 기판(1120)이 없는 면을 볼록한 형태가 되는 부분으로 이용하면, 이러한 장점을 충분히 활용할 수 있다.
2.4. 제4 레이어 구조
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제4 예에 관하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 지지층(1140), 열전 소자(1200), 전극(1300) 및 터미널(1400)을 포함할 수 있다.
본 예는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 비교 시 외부 기판(1120)이 없는 점에 주요한 차이가 있다.
상술한 바와 같이 유연 열전 모듈(1000)에 지지층(1140)이 포함되는 경우에는 지지층(1140)에 의해 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 지지될 수 있으므로, 외부 기판(1120)이 반드시 필요하지 않을 수 있다.
본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조의 제2 예와 같은 상태의 유연 열전 모듈(1000)로부터 외부 기판(1120)을 모두 제거하여 제조될 수 있다. 여기서, 외부 기판(1120)의 제거는 물리적, 화학적, 기계적 박리를 통해 수행될 수 있다.
외부 기판(1120) 없이 지지층(1140)만 있는 유연 열전 모듈(1000)은 양면에 외부 기판(1120)이 있거나 혹은 일면에만 외부 기판(1120)이 있는 유연 열전 모듈(1000)에 비하여 그 유연성이 향상되는 장점이 있다.
3. 커빙 방향을 고려한 열전 소자와 전극의 배열(arrangement)을 갖는 유연 열전 모듈
이하에서는 유연 열전 모듈(1000)의 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
유연 열전 모듈(1000)에는 일반적으로 도 7을 참조하여 설명한 것과 같이 길이 수치가 폭 수치보다 큰 판상의 전극(1300)을 이용할 수 있다.
전극(1300)은 다소 간의 유연성은 갖고 있으나, PI 필름으로 제공되는 외부 기판(1120)이나 발포층으로 제공되는 내부 기판(1140), 즉 지지층(1140)에 비해서는 유연성이 떨어질 수 있다. 따라서, 전극(1300)의 배치 방향이 전체적인 유연 열전 모듈(1000)의 유연성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
구체적으로 유연 열전 소자(1200)를 동일한 정도로 커빙하는 경우, 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙하는 것에 비해 전극(1300)의 길이 방향으로 커빙하는 것이 전극(1300)이 변형에 저항하는 정도가 더 클 수 있다. 다시 말해, 유연 열전 소자(1200)를 커빙할 경우, 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙하는 것이 전극(1300)의 길이 방향에 따라 커빙하는 것보다 더 유리할 수 있다.
또, 유연 열전 소자(1200)를 커빙하는 경우, 전극(1300)과 열전 소자(1200) 간의 결합 부위에 스트레스(stress)가 집중되거나 결함이 발생할 수 있다. 전극(1300)의 길이 방향에 따라 커빙시키는 것과 비교하여 유연 열전 소자(1200)를 전극(1300)의 폭 방향에 따라 커빙시키는 것이 전극(1300)과 열전 소자(1200) 간의 결합 부위에 발생하는 문제를 해소하는데도 보다 적합하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 커빙 정도에 따른 전기적 특성에 관한 도면이다.
도 11은 A-A' 방향과 B-B' 방향으로 유연 열전 모듈(1000)을 커빙시키면서 측정한 유연 열전 모듈(1000)의 저항값에 관한 것이다.
측정에는 모든 열전 소자(1200)가 지그재그(zigzag) 형태로 직렬 연결되어 하나의 열전 그룹(1500)을 형성하고 있는 유연 열전 모듈(1000)이 이용되었다.
도 11을 참조하면, 측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 소자들(1200)은 B-B' 방향에 따라 1차원 어레이 형태로 직렬 연결되는 복수의 라인(이하 ‘열전 라인(1600)'이라고 함)을 형성하며, 열전 라인들(1600)은 서로 직렬 연결된다. 이에 따라 복수의 열전 소자들(1200)은 복수의 열전 라인(1600)으로 구성되는 하나의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
열전 라인들(1600)의 직렬 연결은 서로 인접한 열전 라인들(1600)의 끝에서 전극(1300)이 열전 라인(1600)을 이어줌으로써 이루어질 수 있다. 구체적으로 열전 라인(1600)은 열전 라인(1600)에 속한 열전 소자들(1200) 중 열전 라인(1600)의 끝에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
이하에서는 인접한 열전 라인(1600)을 연결을 전기적으로 연결시키는 열전 소자(1200)를 '연결 열전 소자(1200a)'라고 지칭한다. 또 두 개의 열전 라인(1600) 각각에 속하는 연결 열전 소자(1200a)를 전기적으로 연결하는 전극(1300)을 '연결 전극(1300a)'이라고 지칭하기로 한다. 이와 반대로 하나의 열전 라인(1600) 내에 속하는 열전 소자들(1200) 중 연결 열전 소자(1200a)를 제외한 나머지 열전 소자(1200)를 '일반 열전 소자(1200b)'라고 지칭하고, 일반 열전 소자(1200b)를 연결하는 전극(1300)을 '일반 전극(1300b)'이라고 지칭하기로 한다. 물론, 연결 열전 소자(1200a), 연결 전극(1300a), 일반 열전 소자(1200b) 및 일반 전극(1300b) 등의 명칭은 설명의 편의를 위해 임의적으로 정한 것이며 단순히 배열 위치나 배치 방향을 구분하기 위한 용어에 불과하므로, 열전 소자(1200)나 전극(1300)의 재질, 소재, 형상 등을 구별하는 것은 아님을 분명히 밝혀둔다.
측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서는 열전 라인(1600)이 B-B' 방향에 따라 연장되므로, 일반 전극(1300b)은 그 길이 방향이 B-B' 방향과 일치하도록 배치되고 연결 전극(1300a)은 그 길이 방향이 A-A' 방향과 일치하도록 배치된다. 따라서, 측정에 이용된 유연 열전 모듈(1000)에서는 전극(1300) 중 다수(majority)는 그 길이 방향이 B-B' 방향으로 배치되고, 전극(1300) 중 소수(minority)만 그 길이 방향이 A-A' 방향으로 배치된다. 저항값은 양단의 터미널(1400)에 대하여 측정하였다.
도 11을 참조하면, B-B' 방향으로 커빙 시에 유연 열전 모듈(1000)의 저항값의 변화가 A-A' 방향으로 커빙한 경우에 비해 유의미하게 큰 것을 볼 수 있다. 이는 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하는 전극(1300)이 유연 열전 모듈(1000)의 성능 저하를 유발하는 요인이 된다는 사실을 시사하는 것이다.
따라서, 유연 열전 소자(1200)가 도 3 및 도 4에서와 같이 원통 형상 등의 단순 곡면 형태로 활용되는 경우에는, 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하는 전극(1300)을 최소화시킴으로써 유연 열전 모듈(1000)의 성능이 개선될 수 있다.
이하에서는 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)의 대표적인 몇몇 예들에 관하여 설명하기로 한다.
후술되는 예시들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로 본 발명이 이로 인해 한정되는 것은 아님은 물론이다.
또, 후술되는 예시들에서는 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조를 가지는 것을 기준으로 설명하기로 한다. 그러나, 이는 오직 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조 이외에도 도 8 내지 도 10의 레이어 구조나 그 외의 다른 유사한 레이어 구조를 가지는 것도 가능하다. 즉, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열과 다양하게 조합될 수 있으므로, 도 9의 레이어 구조로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 설명에서 커빙 방향을 고려하여 열전 소자(1200)와 전극(1300)이 배열된 유연 열전 모듈(1000)에 대하여 비록 도 5를 위주로 설명할 것이지만, 유연 열전 모듈(1000)이 도 5의 레이어 구조에 한정되는 것은 아니며, 도 8 내지 도 10을 비롯한 다양한 레이어 구조에 적용될 수 있음을 명확히 하기 위하여 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 또는 지지층(1140)이라는 표현은 가급적 지양하고, 이들을 아우르는 포괄적인 '기판(1100)'이라는 용어를 사용하기로 한다.
3.1. 하나의 열전 그룹을 갖는 유연 열전 모듈
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 구성도에 관한 도면이다.
본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 하나의 열전 그룹(1500)만을 포함하고 있다.
도 12를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 단일의 열전 그룹(1500)을 가지며, 열전 그룹(1500)을 이루는 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 처음과 마지막에 배치되는 열전 소자(1200)가 각각 터미널(1400)을 통해 전원(power source) 또는 배터리(battery) 등의 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 결합 사시도이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B1-B1' 방향을 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
열전 라인들(1600)은 그 끝에서 인접한 열전 라인(1600)과 연결되어 전체 열전 라인(1600)이 모두 직렬 연결될 수 있다.
구체적으로 열전 라인(1600) 중 A1-A1' 방향에 따라 2차원 어레이 상에서 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)을 제외한 나머지 열전 라인들(1600)은 두 인접한 열전 라인(1600) 중 어느 하나의 열전 라인(1600)과는 일 단부에서 연결되고, 두 인접한 열전 라인(1600) 중 다른 하나의 열전 라인(1600)과는 열전 라인(1600)의 배치 방향 상 상기 일 단부의 반대쪽에 위치하는 다른 단부에서 연결될 수 있다.
또 열전 라인(1600) 중 A1-A1' 방향에 따라 2차원 어레이 상에서 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 열전 소자(1200a)가 인접한 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 열전 소자(1200a)와 연결 전극(1300a)을 통해 연결됨으로써, 열전 라인(1600)은 인접한 열전 라인(1600)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 A1-A1' 단면도이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예의 B1-B1' 단면도이다.
도 16을 살펴보면, 열전 라인(1600)이 B1-B1' 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A1-A1' 방향에 따르도록 배열된다. 마찬가지로 도 17을 살펴보면, 열전 라인(1600)이 B1-B1' 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 길이 방향이 B1-B1' 방향에 따르도록 배열된다.
전극(1300)은 길이 치수가 폭 치수보다 크기 때문에, 일정한 반경으로 커빙되는 것을 가정하면, 그 길이 방향으로 커빙될 때 그 폭 방향으로 커빙되는 것보다 더 많이 커빙될 수 있다. 이에 따라 전극(1300)은 그 길이 방향에 따라 커빙될 때보다 폭 방향으로 커빙될 때 커빙에 대하여 덜 저항한다. 따라서, 유연 열전 모듈(1000)을 커빙할 때 가능한 한 전극(1300)의 폭 방향으로 커빙하는 것이 유리할 수 있다. 이는 일반적으로 유연 열전 모듈(1000)에 포함된 전극(1300) 중에는 일반 전극(1300b)이 연결 전극(1300a)보다 많으므로. 특정 방향으로 커빙된 곡면 형태로 유연 열전 모듈(1000)을 이용할 경우에는 일반 전극(1300b)의 폭 방향이 특정 방향과 일치시키면 유연 열전 모듈(1000)이 높은 유연성과 커빙에 대한 내구력을 확보할 수 있다.
일반 전극(1300b)의 폭 방향은, 연결 전극(1300a)의 길이 방향, 열전 라인(1600) 간의 배열 방향과는 일치한다. 또 일반 전극(1300b)의 폭 방향은, 일반 전극(1300b)의 길이 방향, 연결 전극(1300a)의 폭 방향, 열전 라인(1600) 내의 열전 소자들(1200)의 배열 방향, 열전 라인(1600)의 배치 방향과는 수직일 수 있다. 따라서, 특정 방향으로 커빙된 곡면 형태로 유연 열전 모듈(1000)을 이용할 경우에는 높은 유연성과 커빙에 대한 내구력을 확보하기 위해서는, 일반 전극(1300b)의 길이 방향, 연결 전극(1300a)의 폭 방향, 열전 라인(1600) 내의 열전 소자들(1200)의 배열 방향 및 열전 라인(1600)의 배치 방향은 특정 방향과 일치하고, 일반 전극(1300b)의 폭 방향, 연결 전극(1300a)의 길이 방향, 열전 라인(1600) 간의 배열 방향과는 수직이 되도록 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배치 및 배열 관계를 결정할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예가 A1-A1' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제1 예의 일 구현예가 B1-B1' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A1-A1' 방향으로 커빙되는 경우에는 일반 전극(1300b)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 19를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B1-B1' 방향으로 커빙되는 경우에는 일반 전극(1300b)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
비교적 수량이 적은 연결 전극(1300a)은 일반 전극(1300b)보다 유연 열전 모듈(1000)의 커빙에 적은 영향만을끼치므로, 일반 전극(1300b)을 중심으로 전극(1300)이 유연 열전 모듈(1000)의 커빙에 끼치는 영향을 고려하면, 일반 열전 소자(1200b)의 폭 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유리할 수 있다. 즉, 특정 방향으로 유연 열전 소자(1200)를 커빙하여 이용하고자 하는 경우, 열전 라인(1600)의 배치 방향을 커빙 방향과 수직하게 하는 것이 커빙 방향과 일치하도록 하는 것보다 유리할 수 있다.
3.2. 복수의 열전 그룹을 갖는 유연 열전 모듈
본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 구성도이다.
도 20을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 그룹(1500)을 가지며, 열전 그룹(1500)을 이루는 직렬 연결된 열전 소자들(1200) 중 전기 회로 상 처음과 마지막에 배치되는 열전 소자들(1200)이 각각 터미널(1400)을 통해 전원(power source) 또는 배터리(battery) 등의 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 결합 사시도이고, 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 21 내지 도 23을 참조하면, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B2-B2' 방향에 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
본 구현예에서, 열전 라인들(1600)은 서로 전기적으로 연결되지 않고, 각각이 하나의 열전 그룹(1500)을 형성한다.
구체적으로 각각의 열전 라인들(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다. 하나의 열전 라인(1600)으로 구성된 열전 그룹(1500)은 각각 독립적으로 개별 동작을 수행할 수 있다.
이에 따라 본 구현예에서는 연결 열전 소자(1200a)와 연결 전극(1300a) 없이, 모든 열전 소자(1200)는 일반 열전 소자(1200b)이고, 모든 전극(1300)은 일반 전극(1300b)이 된다. 따라서, 본 구현예의 유연 열전 모듈(1000)에서 포함된 모든 전극(1300)은 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 일치하도록 배치될 수 있다.
열전 라인(1600)은 서로 연결되지 않고, 독립적으로 B2-B2' 방향으로 연장되므로 열전 라인(1600) 내의 열전 소자(1200)를 연결하는 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A2-A2' 방향에 따르도록 배열된다. 따라서, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)의 A2-A2' 단면은 도 16과 유사하고, B2-B2' 단면은 도 17과 유사할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예가 A2-A2' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 일 구현예가 B2-B2' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 24를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A2-A2' 방향으로 커빙되는 경우에는 모든 전극(1300)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 25를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B2-B2' 방향으로 커빙되는 경우에는 모든 전극(1300)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
본 구현예에서는 모든 전극(1300)이 일반 전극(1300b)으로 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 동일하게 배치되므로, 열전 라인(1600)의 배치 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성과 내구성 측면에서 유리할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 결합 사시도이고, 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 분해 사시도이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 26 내지 도 28을 참조하면, 본 구현예에서 유연 열전 모듈(1000)은 2차원 어레이로 배열된 복수의 열전 소자(1200)를 가질 수 있다. 2차원 어레이에서 열전 소자(1200)는 제1 열전 소자(1200-1), 예를 들어, N형 반도체와 제2 열전 소자(1200-2), 예를 들어, P형 반도체가 번갈아가면서 교번 배열될 수 있다.
여기서, 열전 라인(1600)은 B3-B3' 방향에 따라 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 열전 라인(1600)은 공간적으로 일렬로 배열되는 열전 소자(1200)가 전기적으로 직렬 연결됨에 따라 형성된 것을 의미한다.
본 구현예에서, 열전 라인들(1600)은 그 일부가 서로 전기적으로 연결되어, 복수의 열전 그룹(1500)을 형성한다. 예를 들어, n개의 열전 라인(1600)이 서로 직렬 연결되어 복수의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다. 여기서, n은 자연수이다. 또 본 구현예의 유연 열전 모듈(1000)에 포함된 열전 그룹(1500)이 가지는 열전 라인(1600)의 수는 모두 동일하거나 일부 또는 전부가 서로 상이할 수 있다.
구체적으로 소정 개수의 연속하여 배열된 열전 라인(1600) 중 A3-A3' 방향에 따라 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)을 제외한 나머지 열전 라인들(1600)은 두 인접한 열전 라인(1600) 중 어느 하나의 열전 라인(1600)과는 일 단부에서 연결되고, 두 인접한 열전 라인(1600) 중 다른 하나의 열전 라인(1600)과는 열전 라인(1600)의 배치 방향 상 상기 일 단부의 반대쪽에 위치하는 다른 단부에서 연결될 수 있다.
또 소정 개수의 연속하여 배열된 열전 라인(1600) 중 A3-A3' 방향에 따라 최외곽에 위치하는 두 개의 열전 라인(1600)은 일 단부에서는 터미널(1400)과 연결되고, 다른 단부에서는 인접한 열전 라인(1600)과 연결될 수 있다.
2차원 어레이 상의 열전 라인들(1600)은 위와 같은 방식으로 복수의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
본 구현예에서, 열전 라인(1600) 내의 다수의 일반 전극들(1300b)은 그 폭 방향이 A3-A3' 방향에 따르도록 배열되고, 열전 라인(1600) 내의 소수의 연결 전극들(1300a)은 그 폭 방향이 B3-B3' 방향에 따르도록 배열된다. 따라서, 본 구현예에서 일반 전극(1300b)을 기준으로, 유연 열전 모듈(1000)의 A3-A3' 단면은 도 16과 유사하고, B3-B3' 단면은 도 17과 유사할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예가 A3-A3' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이고, 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제2 예의 다른 구현예가 B3-B3' 방향에 따라 커빙된 것을 도시한 도면이다.
도 29를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)을 A3-A3' 방향으로 커빙되는 경우에는 다수의 전극(1300)이 그 폭 방향에 따라 커빙될 수 있다. 또 도 30을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)이 B3-B3' 방향으로 커빙되는 경우에는 다수의 전극(1300)이 그 길이 방향에 따라 커빙될 수 있다.
본 구현예에서는 다수의 전극(1300)이 일반 전극(1300b)으로 그 길이 방향이 열전 라인(1600)의 배치 방향과 동일하게 배치되므로, 열전 라인(1600)의 배치 방향이 커빙 방향과 일치하는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성과 내구성 측면에서 유리할 수 있다.
4. 연결 전극들을 동일 측면에 배치한 유연 열전 모듈
유연 열전 모듈(1000)에서 열전 그룹(1500)이 복수의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우 유연 열전 모듈(1000)의 전극(1300)의 일부는 열전 라인(1600)을 연결하는 연결 전극(1300a)으로 기능할 수 있다. 여기서, 열전 라인(1600) 간의 전기적 연결은 주로 열전 라인(1600)의 단부에 위치하는 연결 전극(1300a)을 통해 다른 열전 라인(1600)과 연결되므로, 연결 전극(1300a)은 주로 열전 라인(1600)의 양 단부 영역 각각에서 열전 라인(1600)의 배열 방향에 따라 배열될 수 있다.
일반적으로 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 그룹(1500)을 형성하는 전극들(1300)은 전기 회로 상의 순서에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 측에 번갈아 배치된다.
반면 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 개수가 일정한 경우, 열전 라인(1600)의 일 단부에서 열전 라인(1600)의 배열 방향에 따라 배열되는 연결 전극들(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 동일 주면 측에 배치될 수 있다. 또, 열전 라인(1600)의 서로 반대 단부 측에 위치하는 연결 전극들(1300a)은 열전 라인(1600)을 형성하는 열전 소자(1200)의 개수가 홀수인지 짝수인지 여부에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 동일 주면 측 또는 반대 주면 측에 배치될 수 있다. 즉, 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 수를 조절함으로써 연결 전극(1300a)을 모두 동일 측면에 위치시킬 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 연결 전극(1300a)을 모두 동일 측면에 위치시키면, 유연 열전 모듈(1000)의 몇몇 이용 형태에서 유연성과 내구성 측면에서 유리한 효과를 얻을 수 있는 경우가 있다.
이하에서는 유연 열전 모듈(1000)의 이용 형태에 적합할 수 있는 연결 전극(1300a)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 대표적인 예들에 관하여 설명하기로 한다.
후술되는 예시들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로 본 발명이 이로 인해 한정되는 것은 아님은 물론이다.
또, 후술되는 예시들에서는 유연 열전 모듈(1000)이 상술한 도 5 및 도 8 내지 도 10의 레이어 구조 중 어느 하나를 가지는 것을 기준으로 설명하기로 한다. 그러나, 이는 오직 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)이 설명을 위해 이용된 레이어 구조 이외에도 도 5 및 도 8 내지 도 10의 레이어 구조나 그 외의 다른 유사한 레이어 구조를 가지는 것도 가능하다.
즉, 후술되는 예시들에서 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열과 다양하게 조합될 수 있으므로, 설명에 이용된 레이어 구조로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 다만, 후술되는 예시들 중 일부에서는 특별히 특정한 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)에 관한 것일 수 있는데, 이때에는 그에 관한 별도의 언급이 있을 것이다.
또 이하의 설명에서는 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향의 단부 영역으로, 연결 전극(1300a)이나 터미널(1400)이 배치되는 영역을 '연결 영역'으로 정의하기로 한다. 만약 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 유연 열전 그룹(1500)에서 터미널(1400)이 배치되는 영역에는 연결 전극(1300a)이 배치되지 않을 수 있으나, 이때에는 터미널(1400)이 배치되는 영역에 대하여 '연결 영역'으로 지칭하기로 한다. 마찬가지로 열전 그룹(1500)이 단일 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 유연 열전 그룹(1500)의 전극들(1300) 중 연결 전극(1300a)에 해당하는 구성이 없을 수 있지만, 이때에도 터미널(1400)이 배치되는 영역에 대하여 '연결 영역'으로 지칭하기로 한다.
또 커빙 방향 등을 고려한 연결 전극(1300a)의 배열 양태는 상술한 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열 양태에 조합될 수도 있음을 밝혀둔다.
4.1. 연결 전극이 유연 열전 모듈의 노출면 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 양 주면 중 일 주면 측이 외부로 노출되고, 다른 주면 측은 외부로 노출되지 않는 형태로 열전 장치(100)에 탑재되어 이용될 수 있다. 이하에서는 양 주면 중 외부로 노출되는 방향의 주면을 노출면으로, 노출면의 반대 방향의 주면을 비노출면으로 구분하여 지칭하기로 한다.
여기서, '외부로 노출되다'의 의미는 반드시 직접적으로 외부에 노출되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 간접적으로 노출되는 것까지도 포함하는 의미이다. 따라서, 노출면이란 반드시 외부로 직접 노출되는 면만을 의미하는 것은 아니며, 유연 열전 모듈(1000)을 보호하는 보호면 등을 통해 간접적으로 외부에 노출되는 면까지도 포함회는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 유연 열전 모듈(1000)의 양면이 모두 노출면인 경우에는 유연 열전 모듈(1000)의 두 주면 중 외부부터 더 파손되기 쉬운 상태인 면을 노출면으로 정의하고, 그 반대면을 비노출면으로 정의할 수 있다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측에 배치될 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 31을 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 극장 등에서 영상 콘텐츠의 출력 시 착석자에게 열적 감각을 제공하는 체감형 4D 의자(400)와 같은 열전 장치(100)에 탑재될 수 있다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)은 시트부(402)에 탑재되며, 유연 열전 모듈(1000)은 노출면과 비노출면을 가질 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 C1 영역의 단면도이고, 도 34는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 일 구현예의 D1 영역의 단면도이다.
도 32 내지 도 34를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 33과 도 34를 살펴보면, 터미널(1400) 측의 연결 영역(C1)과 터미널(1400) 반대 측의 연결 영역(D1)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 32를 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 비노출면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 비노출면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 노출면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 비노출면 측에 배치되도록 할 수 있다.
따라서, 열전 그룹(1500)을 이루는 열전 라인(1600)의 개수가 두 개인 경우에는 연결 전극(1300a)이 비노출면 측에 위치하도록 하면서, 열전 소자(1200)의 개수를 조정하여 터미널(1400)을 노출면 또는 비노출면 중 어느 측면에 배치할지를 결정할 수 있다. 일반적으로는 터미널(1400)이 비노출면 측에 위치하는 것이 내구성 등의 측면에서 유리할 수 있지만, 유지 보수의 관점이나 공간적 설계 등을 고려하여 터미널(1400)이 외부로 드러나는 것이 유리할 수도 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 이러한 문제는 유연 열전 모듈(1000)의 노출면과 비노출면 측에 교번적으로 배치되는 일반 전극(1300b)보다 연결 전극(1300a)에 의해 발생하기 쉬우며, 특히 연결 전극(1300a)을 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하도록 배치하는 경우에는 연결 전극(1300a)에서 문제가 발생할 가능성이 더욱 증가할 수 있다.
이때, 본 예와 같이 연결 전극(1300a)이 비노출면 측으로 배열되도록 함으로써 기판(1100) 등에 의해 연결 전극(1300a)이 최대한 보호되도록 하면, 연결 전극(1300a)의 불량을 최대한 억제할 수 있게 된다.
한편, 이상의 설명에서는 주로 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)의 개수가 동일한 것을 기준으로 열전 소자(1200)의 배치와 전기적 연결에 관하여 설명하였다. 이에 의하면, 복수의 열전 라인(1600)으로 열전 그룹(1500)이 구성되는 경우에, 동일한 연결 영역에 있는 터미널(1400)과 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 동일한 측면에 위치하게 된다. 그러나, 경우에 따라서 동일한 연결 영역에 있는 터미널(1400)과 연결 전극(1300a)을 유연 열전 모듈(1000)의 서로 다른 주면 측에 위치하도록 할 필요가 있을 수 있다.
예를 들어, 연결 전극(1300a)의 파손 방지를 위해 연결 전극(1300a)은 양 연결 영역에서 모두 비노출면 측에 위치하도록 하고, 터미널(1400)은 배선 설계 상 노출면 측에 위치하도록 할 필요가 있을 수 있다. 이 경우에는 열전 그룹(1500)을 구성하는 열전 라인(1600) 중 터미널(1400)에 연결되는 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수를 다른 열전 라인(1600)과 상이하게 함으로써 연결 전극들(1300a)과 터미널(1400)을 서로 유연 열전 모듈(1000)의 다른 주면에 배치되도록 할 수 있다. 구체적으로 터미널(1400)이 속하는 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)를 2m-1 개로 설정하고 나머지 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 설정하면, 터미널(1400)은 유연 열전 모듈(1000)의 노출면 측에 위치되고, 양 연결 영역의 연결 전극들(1300a)은 모두 유연 열전 모듈(1000)의 비노출면 측에 위치될 수 있다.
4.2. 연결 전극이 커빙된 유연 열전 모듈의 외경면 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 양 주면 중 일 주면 측이 곡률 중심을 향한 면이 되고, 다른 주면 측은 곡률 중심을 향한 면의 반대면이 되는 형태로 열전 장치(100)에 탑재되어 이용될 수 있다. 이하에서는 양 주면 중 곡률 중심을 향한 주면을 내경면으로, 내경면의 반대 방향의 주면을 외경면으로 구분하여 지칭하기로 한다.
여기서, 내경면 및 외경면은 상술한 노출면 및 비노출면과는 다른 측면의 용어이다. 즉,도 3에 도시된 스틱 형태의 게이밍 콘트롤러에서와 같이 외부 형상이 볼록면인 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 이용되는 경우에는 외경면이 노출면이 되고 내경면이 비노출면이 되지만, 이와 달리 외부 형상이 오목면인 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 이용되는 경우에는 외경면이 비노출면이 되고 내경면이 노출면이 되는 것도 가능하다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 외경면 측에 배치될 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 35를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)은 공장의 파이프 라인(P)에 설치되는 폐열 발전 장치(500) 또는 온도 센싱 장치(500)와 같인 열전 장치(100)에 탑재될 수 있다. 도 35와 같은 형태의 열전 장치(100)에서, 유연 열전 모듈(1000)은 파이프 라인을 감싸도록 설치되어 파이프 라인과 외기(外氣) 간의 온도차를 이용해 전기 에너지를 생산하거나 생산되는 전기 에너지의 전압 등에 기초하여 파이프 라인의 온도를 센싱할 수 있다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)은 볼록면인 외경면과 오목면인 내경면을 가질 수 있다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 37은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 C2 영역의 단면도이고, 도 38은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 다른 구현예의 D2 영역의 단면도이다.
도 36 내지 도 38를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 37과 도 38을 살펴보면, 터미널(1400) 측의 연결 영역(C2)과 터미널(1400) 반대 측의 연결 영역(D2)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 외경면 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 36을 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 외경면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 외경면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 내경면 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 외경면 측에 배치되도록 할 수 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 여기서, 비록 유연 열전 모듈(1000)은 그 두께가 길이나 폭 등의 다른 치수(dimension)에 비해 작은 것이 일반적이기는 하지만, 유연 열전 모듈(1000)이 일정 이상의 각도로 커빙되는 경우 외경면과 내경면의 곡률 반경의 차이가 유의미하게 작용할 수 있다. 특히, 전극(1300)은 유연성이 높은 재질로 제공되는 기판(1100)과 달리 비교적 유연성이 낮은 재질로 제공될 수 있다. 따라서, 전극(1300)의 낮은 유연성이 전체 유연 열전 모듈(1000)의 유연성이 끼치는 악영향을 최소화하기 위해서는, 비교적 곡률 반경이 작은, 즉 커빙 각도가 비교적 큰 내경면 측에 전극(1300)을 배치하는 것보다는 비교적 곡률 반경이 큰, 즉 커빙 각도가 비교적 작은 외경면 측에 전극(1300)을 배치하는 것이 전체 유연 열전 모듈(1000)의 유연성을 개선시킬 수 있다. 또한 연결 전극(1300a)은 연결 영역에 일렬로 배치되는 것이 일반적인데, 이때 커빙 각도가 큰 내경면에 연결 전극(1300a)이 배치되면, 연결 전극(1300a)이 큰 각도로 휘어지게 되므로 열전 소자(1200)와 솔더링된 부위에 파손이 초래될 수 있을 뿐 아니라 인접한 연결 전극들(1300a)이 서로 접촉하여 전기적 쇼트를 일으킬 수도 있다. 따라서, 본 예에서와 같이 연결 전극(1300a)을 외경면으로 배치시키면 이러한 문제들을 완화시킬 수 있다.
한편, 본 예와 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예는 조합되는 것이 가능하다. 예를 들어, 노출면이 오목한 경우에는 외경면과 비노출면이 동일 면이 되는데, 연결 전극(1300a)을 외경면과 비노출면인 주면에 배치시킴으로써, 연결 전극(1300a)이 외경면에 배치될 때의 장점과 비노출면에 배치될 때의 장점이 합해질 수 있다. 물론, 노출면이 볼록면인 경우에는, 연결 전극(1300a)을 본 예와 비노출면 중 어느 쪽에 위치시키는 것이 좋을지 적절히 선택할 수 있다.
4.3. 연결 전극이 유연 열전 모듈의 외부 기판 측에 배치되는 유연 열전 모듈
본 예는, 도 9에 도시된 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측에만 외부 기판(1120)만이 있는 유연 열전 모듈(1000)을 기준으로 설명한다. 다만, 본 예가 도 9의 레이어 구조를 가지는 유연 열전 모듈(1000)로 한정되는 것은 아니며, 다른 레이어 구조에도 적용될 수 있는데 이와 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 9를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조는 내부 기판(1140)의 일 측에만 외부 기판(1120)이 존재한다. 이는 비록 외부 기판(1120)이 어느 정도의 유연성을 갖고는 있지만, 내부 기판(1140)의 양 주면에 외부 기판(1120)이 있는 경우보다 일 면에만 외부 기판(1120)이 있는 것이 유연 열전 모듈(1000)의 유연성 측면에서 유리하기 때문이다.
본 예에서는 연결 영역에 배치되는 연결 전극들(1300a)이 유연 열전 모듈(1000)의 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치될 수 있다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이고, 도 40은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예의 C3 영역의 단면도이고, 도 41은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제3 예의 또 다른 구현예의 D3 영역의 단면도이다.
도 39 내지 도 41을 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)은 복수의 열전 라인(1600)을 가지는 열전 그룹(1500)을 포함할 수 있다. 이에 따라 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 라인(1600)의 길이 방향에 따라 서로 반대 방향에 위치하는 연결 영역을 가질 수 있다.
특히, 도 40과 도 41을 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 양 연결 영역(C3, D3)에서 연결 전극들(1300a)이 모두 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측 방향에 배치되는 것을 볼 수 있다.
다시 도 39를 살펴보면, 이와 같이 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 동일 측면에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수를 2m 개로 할 수 있다. 여기서, m은 자연수이다. 즉, 열전 라인(1600)의 열전 소자(1200)의 개수가 2m 개인 경우에는 양단의 연결 영역의 연결 전극(1300a)이 동일한 방향에 배열될 수 있다.
또 유연 열전 모듈(1000)의 두 연결 영역의 연결 전극들(1300a)이 모두 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치되도록 하기 위해서는 열전 라인(1600)에서 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 내부 기판(1140)으로부터 외부 기판(1120)이 있는 쪽에서 터미널(1400)과 이어지도록 할 수 있다.
다만, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)으로 구성되는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 존재하지 않게 된다. 이 경우에는 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 반드시 2m 개가 아니어도 무방하다. 예를 들어, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우에는 터미널(1400) 측으로 이어지는 열전 소자(1200)가 열전 소자(1200)의 양 단면 중 외부 기판(1120)이 없는 측의 단면을 통해 터미널(1400)과 이어지도록 함으로써, 열전 라인(1600)을 이루는 열전 소자(1200)의 개수가 2m-1 개인 경우라도 연결 전극들(1300a)이 모두 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되도록 할 수 있다.
유연 열전 모듈(1000)이 주로 커빙되어 이용되는 환경에서는, 종래의 비유연성 열전 모듈에 비하여 열전 소자(1200)와 전극(1300) 간의 접촉 불량이나 파손 등이 발생하기 쉽다. 외부 기판(1120)이 내부 기판(1140)의 일 측면에만 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140)의 사이에 배치되는 전극들(1300)은 전극(1300)이 내부 기판(1140)의 외면과 외부 기판(1120)의 내면에 의해 지지되므로 안정적으로 지지될 수 있으나, 외부 기판(1120)이 없는 측면에 배치되는 전극들(1300)은 전극(1300)이 내부 기판(1140)에 의해서만 지지되므로 비교적 불안정하게 지지될 수 있다. 특히, 유연 열전 모듈(1000)을 커빙하는 경우에는 연결 전극(1300a)이 큰 스트레스가 걸릴 수 있으므로, 본 예에서는 연결 전극들(1300a)을 모두 내부 기판(1140)과 외부 기판(1120) 사이에 배치되도록 함으로써 연결 전극(1300a)이 보다 안정적으로 지지되도록 할 수 있다.
본 예는 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 및 외경면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 중 적어도 하나와 조합되는 것이 가능하다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 비노출면으로 이용하면, 연결 전극(1300a)이 비노출면에 배치되는 장점과 연결 전극(1300a)이 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되는 장점이 합해질 수 있다. 다른 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 볼록면으로 이용하면, 연결 전극(1300a)이 외경면에 배치되는 장점과 연결 전극(1300a)이 외부 기판(1120)과 내부 기판(1140) 사이에 배치되는 장점이 합해질 수 있다.
또는 이와 반대로 본 예는 비노출면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 예 및 외경면에 연결 전극(1300a)이 배치되는 유연 열전 모듈(1000)의 단점을 보완하는 형태로 이용될 수도 있다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 노출면으로 이용하면, 비록 노출면에 연결 전극(1300a)을 배치하더라도 외부 기판(1120)이 노출면에 배치된 연결 전극(1300a)을 안정적으로 지지하는 것이 가능하다. 다른 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)의 외부 기판(1120)이 있는 측면을 내경면으로 이용하면, 비록 내경면에 연결 전극(1300a)을 배치하더라도 외부 기판(1120)이 내경면에 배치되는 연결 전극(1300a)을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 예에 관하여 도 9에 도시된 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조를 기준으로 설명하였다. 그러나, 본 예는 도 9의 레이어 구조 이외의 다른 레이어 구조에도 적용될 수 있다.
일 예로, 외부 기판(1120)이 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면에 모두 존재하는 도 5 또는 도 8과 같은 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 두 외부 기판(1120) 중 전극(1300)을 보다 잘 지지할 수 있는 외부 기판(1120) 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 구체적으로 두 장의 외부 기판(1120)의 재질이 서로 상이한 경우에는 두 외부 기판(1120) 중 보다 유연성이 높거나 또는 전극(1300)과 접착력이 높아 전극(1300)을 더 안정적으로 지지할 수 있는 외부 기판(1120) 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 두 외부 기판(1120) 중 전극(1300)에 대한 지지력이 높은 측에 배치될 수 있다.
다른 예로, 외부 기판(1120)이 없는 도 10과 같은 레이어 구조를 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는, 내부 기판(1140)의 두 주면 중 전극(1300)을 보다 잘 지지할 수 있는 주면 측에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 내부 기판(1140)의 양 주면 중 지지력이 높은 측에 배치될 수 있다.
또 다른 예로, 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측에 히트 싱크나 히트 파이프, 방열 핀 등의 방열 수단이 설치되는 경우 또는 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 일 측이 열전이 열전 장치(100)의 케이싱 등에 의해 받쳐지는 경우 등에는, 양 주면 중 방열 수단이 위치하는 측면 또는 열전 장치(100)의 케이싱 등에 의해 받쳐지는 측면에 연결 전극(1300a)이 배치되도록 할 수 있다. 다시 말해, 본 예의 변형예로서, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 양 주면 중 방열 수단이나 열전 장치(100)의 케이싱 등과 같은 외부 구성요소를 마주보는 측면에 배치될 수 있다.
5. 곡률 반경을 고려한 커넥터와 연결 전극의 배치를 갖는 유연 열전 모듈
이하에서는 곡률 반경이 변화하는 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명한다.
도 3 및 도 4에서는 유연 열전 모듈(1000)이 일정한 곡률을 갖는 원통 형상의 곡면에 이용되는 것으로 설명하였다. 그러나, 유연 열전 모듈(1000)이 반드시 일정한 곡률을 갖는 원통 형상의 곡면으로만 이용되는 것은 아니다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제4 예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이고, 도 43은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제4 예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 42를 참조하면, 본 예에서 유연 열전 모듈(1000)은 열전 장치(100)에 E-E’ 방향을 따라 곡률이 변화하는 부위에 탑재될 수 있다. 도 42를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)의 하부 영역에서의 곡률 반경(r)이 상부 영역에서의 곡률 반경(R)보다 작다. 즉, 유연 열전 모듈(1000)은 그 커빙 각도는 상부에서는 완만하고 하부에서는 급격하게 커빙될 수 있다. 도 43을 살펴보면, 위와 같은 형태의 유연 열전 모듈(1000)은 부채꼴 형태의 주면을 가질 수 있다.
본 예에서는, 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역 중 연결 전극(1300a)의 개수가 많은 연결 영역이 대경부에 배치될 수 있다.
여기서, '대경부'란 유연 열전 모듈(1000)이 영역 별로 일정하지 않은 곡률 반경을 갖고 커빙될 때 곡률 반경이 큰 영역, 즉 커빙 각도가 완만한 영역이다. 또 반대로 유연 열전 모듈(1000)이 영역 별로 일정하지 않은 곡률 반경을 갖고 커빙될 때 곡률 반경이 작은 영역, 즉 커빙 각도가 급격한 영역은 '소경부'로 지칭하기로 한다.
한편, 도 42 및 도 43에서는 대경부와 소경부가 유연 열전 모듈(1000)의 주면의 양 모서리에 위치하는 것으로 도시하였으나, 대경부와 소경부의 위치가 반드시 도 42 및 도 43으로 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상술한 바와 같이 유연 열전 모듈(1000)은 유연 열전 모듈(1000)에 포함되는 전극(1300)이 가능한 한 그 길이 방향이 커빙 방향과 수직이 되도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라 본 예에서는 일반 전극들(1300b)은 그 길이 방향이 커빙 방향과 수직되고, 연결 전극들(1300a)은 그 길이 방향이 커빙 방향과 일치하도록 배치될 수 있다. 따라서, 연결 영역은 유연 열전 모듈(1000)의 대경부 측과 소경부 측에 각각 위치될 수 있다.
연결 영역은 터미널(1400)이 위치하는 연결 영역과 터미널(1400)이 위치하지 않는 연결 영역으로 나뉘는데, 두 연결 영역 중 터미널(1400)이 위치하지 않는 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수가 터미널(1400)이 위치하는 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수보다 많을 수 있다. 특히, 열전 그룹(1500)을 구성하는 열전 라인(1600)의 개수가 적을수록 두 연결 영역의 연결 전극(1300a)의 개수의 비율이 커질 수 있다. 예를 들어, 열전 그룹(1500)이 두 개의 열전 라인(1600)을 포함하는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에는 연결 전극(1300a)이 없을 수 있다. 다른 예를 들어, 열전 그룹(1500)이 네 개의 열전 라인(1600)을 포함하는 경우에는 터미널(1400) 측 연결 영역에 속하는 열전 전극(1300)보다 터미널(1400)이 없는 측의 연결 영역에 속하는 연결 전극(1300a)의 수가 2배일 수 있다.
이미 다수 언급한 바와 같이 커빙 방향과 길이 방향이 일치하도록 배치된 연결 전극(1300a)은 유연 열전 모듈(1000)의 유연성을 저해할 뿐 아니라 커빙에 의해 파손되기 쉬운데, 연결 전극(1300a)의 커빙 각도를 완만하게 할수록 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
따라서, 본 예와 같이 대경부와 소경부를 갖는 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역 중 연결 전극(1300a)이 보다 많은 연결 영역을 대경부 측에 배치시킴으로써 유연 열전 모듈(1000)의 유연성 및 내구성을 개선할 수 있다.
한편, 본 예는 상술한 유연 열전 모듈(1000)의 레이어 구조들의 예시들, 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200)와 전극(1300)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 예시들 및 연결 전극들(1300a)을 동일 측면에 배치한 유연 열전 모듈(1000)의 예시들 중 적어도 하나와 조합되어 적용될 수 있다.
6. 연결 영역이 주면의 중앙에 배치되는 유연 열전 모듈
이상에서 설명한 유연 열전 모듈(1000)에서는 유연 열전 모듈(1000)에서 연결 영역이 유연 열전 모듈(1000)의 열전 라인(1600)의 배치 방향과 수직한 방향의 양쪽 모서리 영역에 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 유연 열전 모듈(1000)에서 열전 소자(1200)의 배열과 전기적 연결을 설계함에 따라 연결 영역이 유연 열전 모듈(1000)의 모서리 영역이 아닌 부위(이하 '중앙 영역'이라 함)에 형성되는 것도 가능하다.
도 44는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제 5 예의 열전 소자(1200)의 배치 및 전기적 연결에 관한 도면이다.
도 44를 참조하면, 유연 열전 모듈(1000)에는 양쪽 모서리 영역(D4, D4')과 중앙 영역(C4)에 세 개의 연결 영역이 형성될 수 있다. 여기서, 열전 그룹(1500)을 형성하는 열전 라인(1600)을 중앙 영역(C4)을 기준으로 양쪽에 형성될 수 있다. 본 예에서는 설명의 편의를 위해 중앙의 연결 영역(C4)을 기준으로 일 측의 열전 라인(1600)을 제1 열전 라인(1600-1), 타 측의 열전 라인(1600)을 제2 열전 라인(1600-2)으로 지칭하기로 한다.
제1 열전 라인들(1600-1)은 일 측 모서리의 연결 영역(D4)과 중앙의 연결 영역(C4)을 통해 서로 직렬 연결되어 제1 서브 열전 그룹(1500-1)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 열전 라인들(1600-2)은 타 측 모서리의 연결 영역(D4')과 중앙의 연결 영역(C4)을 통해 서로 직렬 연결되어 제2 서브 열전 그룹(1500-2)을 형성할 수 있다. 또, 제1 서브 열전 그룹(1500-1)은 전기 회로 상 일 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 터미널(1400)에 연결되고, 타 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 제2 서브 열전 그룹(1500-2)과 연결될 수 있다. 또 마찬가지로, 제2 서브 열전 그룹(1500-2)은 전기 회로 상 일 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 터미널(1400)에 연결되고, 타 단부에 위치하는 열전 소자(1200)를 통해 제1 서브 열전 그룹(1500-1)과 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 서브 열전 그룹(1500-1)과 제2 서브 열전 그룹(1500-2)은 전기적으로 연결되어, 하나의 열전 그룹(1500)을 형성할 수 있다.
다시 말해, 본 예에서는, 일 방향에 따라 배열되는 복수의 열전 라인(1600)을 포함하는 한 쌍의 열전 그룹(1500-1, 1500-2)이 연결 영역을 중앙 영역에 공유함으로써 하나의 열전 그룹(1500)을 형성하는 것이다.
본 예에서 설명하는 서브 열전 그룹(1500-1, 1500-2)을 포함하는 열전 그룹(1500)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)은 터미널(1400)이 중앙 영역에 집중되어 있으므로, 배선 처리에 용이한 장점이 있다. 또한, 중앙의 연결 영역을 중심으로 양 쪽으로 커빙되는 유연 열전 모듈(1000)의 이용 형태에 적합한 장점이 있다.
7. 복합 곡면에 이용되는 유연 열전 모듈
이상에서는 주로 단순한 곡면 형태로 커빙되는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 유연 열전 모듈(1000)의 이외에도 복합적인 3차원 곡면 형태로도 이용될 수 있다. 그런데, 평판 형태로 제조되는 유연 열전 모듈(1000)을 복합 곡면으로 변형되기 어려울 수 있다. 또는 평판 형태의 유연 열전 모듈(1000)이 복합 곡면에 형태로 열전 장치(100)에 탑재되는 경우라 하더라도 열전 장치(100)의 단위 면적 당 열전 소자(1200)의 밀도가 일정치 못할 수 있다.
본 출원인은 이처럼 평판 형태의 기판(1100)을 이용하여 제조되는 유연 열전 모듈(1000)이 복합 곡면으로 변형되기 어려운 점 및 단위 면적 당 열전 소자(1200)의 개수를 일정하게 유지하기 어려운 점에 착안하여 열전 라인(1600) 방향으로 기판(1100)이 절개되어 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화되는 형태의 기판(1100)을 이용하는 유연 열전 모듈(1000)을 고안하였다.
여기서, 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화되는 기판(1100)의 레이어는 상술한 레이어 구조에 관한예시들을 비롯한 다양한 형태로 제공될 수 있다. 다시 말해, 본 예는 유연 열전 모듈(1000)의 주면에서 볼 때의 기판(1100)의 형태에 관한 것이므로 본 예에서 기판(1100)이 특정 레이어 구조로 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 복합 곡면에 이용될 수 있는 유연 열전 모듈(1000)에 관하여 설명하기로 한다.
도 45는 본 발명의 실시에에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 일 구현예가 탑재된 열전 장치(100)에 관한 도면이다.
도 45는 자동차의 스티어링 휠(600)과 같은 형태의 열전 장치(100)에 유연 열전 모듈(1000)이 탑재된 것을 도시하고 있다. 스티어링 휠의 손잡이(602)는 림(rim) 형상인 동시에 단면이 원형 내지 타원형인 복합 곡면이다. 이와 같은 복합 곡면에는 상술한 바와 같이 일반적인 평판 형태의 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(100)이 설치되기 어려울 수 있다.
이에 반해 본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000)은 상술한 복합 곡면에 설치가 가능할 수 있다.
본 예에서 기판(1100)은 다수의 서브 기판(1160)으로 구획화될 수 있다. 각각의 서브 기판들(1160)에는 열전 라인(1600)이 하나 이상 설치될 수 있다. 이에 따라 서브 기판(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따라 연장되어 열전 라인(1600)을 구성하는 열전 소자(1200)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다.
서브 기판(1160)은 열전 라인(1600)을 따라 연장되는 길이 방향의 일 단에서 인접한 서브 기판(1160)과 연결될 수 있다. 이처럼 인접한 서브 기판들(1160) 간의 연결에 따라 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)이 형성될 수 있다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 일 구현예의 평면도이다.
일 예에 따르면, 도 46을 참조하면, 서브 기판들(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따른 양 단부 중 동일한 단부에서 연결될 수 있다. 물론, 서브 기판들(1160) 중 최외곽의 서브 기판들(1160)은 해당 단부에서 인접 서브 기판(1160) 대신 터미널(1400)과 연결될 수도 있다. 서브 기판(1160)에는 짝수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 서브 기판들(1160)에 속한 열전 소자들(1200)은 인접한 서브 기판들(1160)이 연결되는 단부에서 서로 연결될 수 있다.
여기서, 서브 기판들(1160)이 연결되는 부위를 기판(1100)의 베이스 영역으로 지칭하고, 서브 기판들(1160)이 서로 절개되어 이격된 부위를 기판(1100)의 날개 영역으로 지칭하기로 한다. 도 46의 예에서는 기판(1100)의 열전 라인(1600)의 연장 방향 상 일측에 베이스 영역이 위치되고, 베이스 영역으로부터 열전 라인(1600)의 연장 방향 상 타측을 향해 날개 영역이 연장될 수 있다. 따라서, 인접한 서브 기판들(1160)에 속하는 열전 소자들(1200)은 베이스 영역에서 서로 연결될 수 있다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 다른 구현예의 평면도이다.
다른 예에 따르면, 도 47을 참조하면, 기판(1100) 상의 열전 라인(1600)의 연장 방향에 수직한 가상의 선을 중심으로 양측에 위치하는 제1 서브 기판들(1160-1)과 제2 서브 기판들(1160-2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 기판들(1160-1)은 열전 라인(1600)이 연장되는 방향의 수직한 방향으로 배치되고, 제2 서브 기판들(1160-1)도 열전 라인(1600)이 연장되는 방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 서브 기판(1160)에는 짝수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 제1 서브 기판들(1160-1)에 속하는 열전 소자들(1200)은 제1 서브 기판들(1160-1)이 연결되는 부위에서 서로 연결될 수 있다. 마찬가지로 인접한 제2 서브 기판들(1160-2)에 속하는 열전 소자들(1200)은 제2 서브 기판들(1160-2)이 연결되는 부위에서 서로 연결될 수 있다.
도 47의 예에서는, 서브 기판들(1160)이 서로 연결되는 부위인 기판(1100)의 베이스 영역이 상기 가상 선에 따라 형성되고, 서브 기판들(1160)이 서로 절개되어 이격된 부위인 날개 영역이 베이스 영역으로부터 양 방향으로 연장되며 형성될 수 있다. 따라서, 인접한 제1 서브 기판들(1160-1)에 속하는 열전 소자들(1200) 간의 연결 및 인접한 제2 서브 기판들(1160-2)에 속하는 열전 소자들(1200) 간의 연결은 베이스 영역에서 이루어질 수 있다. 또, 베이스 영역의 일 단부에는 제1 서브 기판(1160-1)에 속한 열전 소자(1200)와 연결되는 터미널(1400)과 제2 서브 기판(1160-2)에 속한 열전 소자(1200)와 연결되는 터미널(1400)이 마련되고, 베이스 영역의 타 단부에는 제1 서브 기판(1160-1)에 속한 열전 소자(1200)와 제2 서브 기판(1160-2)에 속한 열전 소자(1200) 간의 연결이 이루어질 수 있다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제6 예의 또 다른 구현예의 평면도이다.
또 다른 예에 따르면, 도 48을 참조하면, 서브 기판들(1160)은 열전 라인(1600)의 연장 방향에 따른 양 단부 중 일 단부에서 인접한 두 서브 기판(1160) 중 하나와 연결되고, 다른 단부에서 인접한 두 서브 기판(1160) 중 다른 하나와 연결될 수 있다. 물론, 서브 기판들(1160) 중 최외곽의 서브 기판들(1160)은 해당 단부에서 인접 서브 기판(1160) 대신 터미널(1400)과 연결될 수도 있다. 서브 기판(1160)에는 홀수 개의 열전 라인(1600)이 배치될 수 있다. 또한, 인접한 서브 기판들(1160)에 속한 열전 소자들(1200)은 인접한 서브 기판들(1160)이 연결되는 단부에서 서로 연결될 수 있다.
한편, 도 46과 도 48의 서브 기판들(1160)이 조합되는 형태로 유연 열전 모듈(1000)이 구성되는 것도 가능하다. 구체적으로는 서브 기판들(1160) 중 일부는 일단에서 인접한 서브 기판들(1160)과 연결되고, 다른 일부는 양단에서 각각 인접한 서브 기판들(1160)과 연결되는 형태로 기판(1100)이 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 복수의 서브 기판(1160)으로 구획되는 기판(1100)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)에서 서브기판들(1100) 간의 사이가 서로 절개되어 있어 서브 기판(1160) 간의 간격이 비교적 자유로이 조절될 수 있다. 따라서, 복합 곡면에 평판 형태의 기판(1100)으로 구성되는 유연 열전 모듈(1000)을 부착시킬 때 발생하는 접힘이나 당겨짐 등을 해결할 수 있다.
뿐만 아니라 유연 열전 모듈(1000)이 커빙될 때 유연 열전 모듈(1000)의 주면 전체가 커빙되는 대신 기판(1100)을 구획화하는 서브 기판(1160) 각각이 커빙되므로 유연 열전 모듈(1000)이 보다 높은 유연성을 확보할 수 있다.
이처럼 기판(1100)이 절개되어 복수의 서브 기판(1160)으로 구획화된 유연 열전 모듈(1000)은 복합 곡면 형태에 부착되는데 유리한 장점을 갖는다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 유연 열전 모듈(1000)의 제 6예의 일 구현예의 변형예이다.
도 49는 도 47에 도시된 베이스 영역과 베이스 영역으로부터 양 측으로 연장되는 날개 영역을 포함하는 기판(1100)을 갖는 유연 열전 모듈(1000)의 변형예이다. 도 47에 도시된 유연 열전 모듈(1000)은 그 폭이 연결 영역으로부터 날개 영역이 연장되는 방향에 따라 변화하지 않고 일정한 반면, 도 50에 도시된 유연 열전 모듈(1000)은 그 폭이 연결 영역으로부터 날개 영이 연장되는 방향에 따라 변화하는 특징을 갖는다. 여기서, 폭이란 열전 라인(1600)의 연장 방향과 수직하는 방향 상 양단에 위치하는 기판(1100)의 두 모서리 간의 거리로 정의될 수 있다.
도 47과 같이 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)의 폭이 일정한 경우에는 각각의 서브 기판들(1160)이 비록 절개되어 있더라도 곡률이 변화하는 면, 특히 구형이나 단면이 원형인 림 등과 같이 두 개 이상의 곡률 반경을 갖는 복합 곡면에는 부착되기 어려울 수 있다. 그러나, 도 50과 같이 유연 열전 모듈(1000)의 기판(1100)의 폭이 변화하는 경우에는 곡률이 변화하는 면에 부착되기 용이할 수 있다.
예를 들어, 도 45에 도시된 스티어링 휠(600)과 같은 형태의 열전 장치(100)의 손잡이부(602)는 그 단면이 원형 또는 타원형인 동시에 전체적으로는 림 형상을 가져 둘 이상의 곡률이 복합된 곡면을 표면으로 가진다. 이러한 표면에는 단순 평판형 기판(1100)으로 제조된 유연 열전 모듈(1000)이 구겨지거나 찢기지 않고는 부착될 수 없다. 도 47에 도시된 기판(1100)이 절개되어 복수의 서브 기판(1160)으로 구획화된 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(1000)의 경우에는 비절개형 기판(1100)을 이용한 유연 열전 모듈(1000)과는 달리 어느 정도 복합 곡면으로 변형은 가능하지만 이 과정에서 베이스 영역이 다소 간 휘거나 구겨질 수 있다. 이에 반해 도 49와 같이 날개 영역의 연장 방향에 따라 폭이 변화하는 유연 열전 모듈(1000)은 도 45의 열전 장치(100)가 갖는 복합 곡면 형태로 변형이 용이할 수 있다.
구체적으로 다시 도 45를 살펴보면, 유연 열전 모듈(1000)이 설치될 부위를 림의 중심으로부터 일정한 각도만큼의 부위로 가정하면, 설치 부위 중 림의 중심에 가까운 쪽인 내경선의 길이가 림의 중심에서 먼 외경선의 길이보다 짧다. 이러한 점을 고려하면, 유연 열전 모듈(1000)의 열전 라인(1600)을 내경선으로부터 외경선을 향하는 곡면에 따라 설치시킬 때, 기판(1100) 중 내경선에 위치될 부분의 폭은 작게 설계하고, 외경선에 위치될 부분의 폭은 길게 설계할 수 있다. 도 50의 유연 열전 모듈(1000)은 베이스 영역로부터 날개 영역으로 연장되는 방향으로 갈수록 점차 폭이 증가하는 기판(1100)을 포함한다. 이에 따라 도 49의 유연 열전 모듈(1000)은 베이스 영역이 내경선에 위치하고 날개 영역이 내경선으로부터 외경선 방향으로 연장되는 형태의 복합 곡면으로 변형되어 림의 손잡이부를 감쌀 수 있다.
이상에서 설명한 예시들은 모두 다른 실시예들과 조합되어 이용될 수 있다. 다시 말해, 본 예에 따른 유연 열전 모듈(1000), 즉 상술한 레이어 구조나 커빙 방향을 고려한 열전 소자(1200) 및 전극(1300)의 배열을 갖는 유연 열전 모듈(1000), 연결 전극(1300a)이 동일한 측면에 배치되는 유연 열전 모듈(1000), 곡률 반경을 고려한 커넥터(1400)와 연결 전극(1300a)의 배치를 갖는 유연 열전 모듈(1000), 연결 영역이 주면의 중앙에 배치되는 유연 열전 모듈(1000), 복합 곡면에 이용되는 유연 열전 모듈(1000)은 개별적으로 또는 둘 이상이 조합될 수 있다.
8. 폐열 방출 성능 및 냉감 제공 성능이 향상된 열전 장치
도 50은 본 발명의 실시예에 따른 열전 장치(100)의 구성에 관한 블록도이다.
도 50을 참조하면, 열전 장치(100)는 전술한 바와 같이 유연 열전 모듈(1000), 방열부(2000), 액체 제공부(3000) 및 열 버퍼 물질(4000)을 포함할 수 있다. 여기서, 열 버퍼 물질(4000)은 열 버퍼 물질(4000)의 외부에서 소정양의 열을 흡수하여 보유하는 물질을 나타낼 수 있다.
유연 열전 모듈(1000)은 열적 피드백을 출력할 수 있다. 열적 피드백은 사용자의 신체와 접촉하는 접촉면과 상기 접촉면에 연결되는 열전 소자를 포함하는 유연 열전 모듈(1000)이 전원 인가에 따라 열전 소자에 발생하는 온열이나 냉열을 접촉면을 통해 사용자 신체에 인가하는 것에 의해 출력될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 유연 열전 모듈(1000)은 열전 장치(100)가 아닌 외부 디바이스와 통신을 수행하는 통신 모듈(미도시)을 통해 외부 디바이스로부터 수신되는 열적 피드백 신호를 따라 발열 동작이나 흡열 동작 또는 열 그릴 동작을 수행하여 열적 피드백을 출력할 수 있고, 사용자는 출력되는 열적 피드백에 의해 열적 경험을 체험할 수 있다. 또한, 유연 열전 모듈(1000) 주변에 온도차가 발생되는 경우 기전력이 발생되고, 유연 열전 모듈(1000)은 상기 기전력을 이용하여 전력을 제공할 수 있다.
방열부(2000)는 유연 열전 모듈(1000)에서 발생되는 폐열을 열전 장치(100)의 외부로 방출하는 구성을 나타낼 수 있다. 여기서, 폐열은 열전 장치(100)에서 발생한 열중 사용자에게 열적 경험을 제공하는데 사용되는 열 이외의 나머지 열을 의미할 수 있다. 예를 들어, 유연 열전 모듈(1000)에서 열적 피드백이 출력된 이후 열전 장치(100)에 잔존하는 잔열은 폐열에 포함될 수 있다.
액체 제공부(3000)는 방열부(2000)에서 잠열의 형태로 폐열을 방출하도록 마련된 구성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 액체 제공부(3000)는 방열부(2000)에 액체를 제공할 수 있고, 상기 방열부(2000)에 제공된 액체는, 유연 열전 모듈(1000)로부터 전달된 폐열에 의해 기화될 수 있다. 상기 기화로 인하여 보다 많은 양의 폐열이 외부로 방출될 수 있다. 또한, 상기 기화로 인하여 열전 장치(100)의 온도가 하강될 수 있다. 예를 들어, 상기 증발된 액체는 방열부(2000)에 제공되었으나 증발되지 않은 액체로부터 열을 빼앗을 수 있고, 이로 인해 방열부(2000)에 제공되었으나 증발되지 않은 액체의 온도는 낮아질 수 있다.
열 버퍼 물질(4000)이 소정양의 열을 흡수하여 보유함에 따라, 상기 열 버퍼 물질(4000)에 흡수되는 폐열이 추가적으로 발생되는 시간 동안, 상기 폐열에 의해 사용자의 열전 경험이 저해되는 정도가 줄어들고, 사용자에게 전달되는 냉열의 양이 많아질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 열 버퍼 물질(4000)은 독립적인 물질 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 열 버퍼 물질(4000)은 방열부(2000)의 일부 영역에 복수개의 독립적인 물질 형상으로 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 열 버퍼 물질(4000)은 레이어(layer) 형상으로 제공될 수도 있다. 일 예로, 열 버퍼 물질(4000)은 유연 열전 모듈(1000), 방열부(2000) 또는 액체 제공부(3000)의 적어도 하나의 일면에 레이어 형상으로 배치될 수 있다.
물론, 독립적인 물질 형상 또는 레이어 형상이 아니더라도, 열 버퍼 물질(4000)은 열전 장치(100)에 포함 가능한 어떠한 형상으로도 제공될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)은 열전 장치(100)로부터 분리될 수 있다. 일 예로, 열 버퍼 물질(4000)는 열전 장치(100)에서 분리되어 다른 열 버퍼 물질로 교체될 수 있다. 다른 일 예로, 열 버퍼 물질(4000)이 열을 흡수할 경우, 상기 열이 열전 장치(100)의 외부에서 방출되도록 열 버퍼 물질(4000)이 열전 장치(100)에서 분리될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)은 상전이 물질(PhaseChange Material, PCM)이 될 수 있다. 상전이 물질은 융해열이 높은 물질로, 특정 온도에서 녹거나 굳음으로써 대량의 열에너지를 저장하거나 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 상전이 물질은 화학 결합을 통해 열을 저장하거나 방출할 수 있다. 일 예로, 상전이 물질이 고체에서 액체로 상이 변하는 물질일 경우, 상전이 물질이 고체일 때 열이 인가되면, 상전이 물질의 온도가 증가되고, 상전이 물질의 온도가 상전이 물질의 녹는점 또는 전이 온도에 도달하게 되면, 상전이 물질이 계속하여 열을 흡수하는 반면, 상전이 물질의 온도는 증가되지 않는다. 이 때, 상전이 물질은 고체에서 액체로 상전이가 이뤄진다. 이후, 상전이 물질에 열이 인가되지 않게 되면, 상전이 물질은 축적된 열을 외부로 방출하게 되고 이에 따라, 상전이 물질의 상은 액체에서 고체로 복귀될 수 있다. 이와 같이, 상전이 물질은 초기 온도에서 전이 온도까지 온도가 증가하지만 전이 온도에 도달한 이후에는 상전이가 완료될 때까지 온도가 증가되지 않는다. 그리고, 상전이 물질마다 고유의 전이온도를 가질 수 있고, 상전이 물질이 열 버퍼 물질(4000)로 구성될 경우에는, 상전이 물질의 전이온도는 열전 장치(100) 내부의 온도 변화 구간 내에 포함되어야 할 수 있다. 만약, 상전이 물질의 전이온도가 열전 장치(100) 내부의 온도 변화 구간 내에 포함되지 않을 경우, 열전 장치(100) 내부에서 폐열이 축적되어도, 상전이 물질에서 상전이가 발생되지 않고, 이에 따라, 상전이 물질의 온도가 지속적으로 상승됨으로써, 상전이 물질이 열 버퍼 물질(4000)로서의 역할을 수행할 수 없게 된다. 예를 들어, 상전이 물질의 전이 온도는 5℃~60℃ 사이 또는 20℃~40℃ 사이에 존재할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)에 이용되는 상전이 물질은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상전이 물질은 수화염화칼슘, 리튬질소산화물, 망초 등을 포함하는 수화무기염, DMP(Dimethyl Propanediol), HMP(Hexamethyl Propanediol), 자일리톨(xylitol), 에리스리톨(Erythritol) 등을 포함하는 다가 알코올, PET(polyethylene terephthalate)-PEG(polyethylene glycol) 공중합체, PEG, PTMG(polytetramethyl glycol), 파라핀을 포함하는 선형 사슬 탄화수소를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)에 이용되는 상전이 물질은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 상전이 물질은 마이크로 캡슐에 포함되어 구현될 수도 있고, 직물에 충진되어 구현될 수도 있으며, 코팅되어 구현될 수 있다.
도 51은 본 발명의 실시예에 따른 피드백 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 51을 참조하면, 도 5은 본 발명의 실시예에 따른 열전 장치(100)의 단면도를 나타내는 것으로, 열전 장치(100)는 유연 열전 모듈(1000), 방열부(2000) 순으로 적층되어 있으며, 액체 제공부(3000)는 방열부(2000) 내부에 배치될 수 있다. 여기서, 유연 열전 모듈(1000)의 하면은 사용자에게 열적 피드백을 제공하도록, 사용자와 직간접적으로 접촉될 수 있다. 예를 들어, 피드백 디바이스가 손목 밴드 타입의 웨어러블 디바이스인 경우에는, 웨어러블 디바이스가 사용자에게 착용될 때, 사용자와 접촉하는 부분에 유연 열전 모듈(1000)이 위치하고, 사용자와 접촉하지 않는 부분에 방열부(2000)가 위치할 수 있다. 또한, 방열부(2000)에서 폐열이 전달되는 부분은 열 전달부(2100)(예를 들어, 방열부(2000)의 하면 및 측면)가 될 수 있고, 폐열이 잠열 형태로 증발되는 부분은 열 방출부(2200)(예를 들어, 방열부(2000)의 상면)가 될 수 있다.
그리고, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 액체 제공부(3000)로부터의 액체가 유연 열전 모듈(1000)에 전달되지 않도록, 액체 제공부(3000)와 유연 열전 모듈(1000) 사이에는 액체 차단물질(예를 들어, 방수막, 방수 필름)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 유연 열전 모듈(1000)이 흡열 동작을 수행할 경우, 유연 열전 모듈(1000)의 하면에는 냉열이 전달되고, 열전모듈(1000)의 상면에는 온열이 전달되고, 이러한 온열은 사용자의 열적 경험을 저해시키는 폐열이 될 수 있다. 이 경우, 폐열은 열전모듈(1000)에서 열 전달부(2100) 및 액체 제공부(3000)를 통해 열 방출부(2200)에 전달되고, 열 방출부(2200)에서 폐열이 방출될 수 있다. 즉, 폐열 전달 경로는 유연 열전 모듈(1000), 열 전달부(2100), 액체 제공부(3000) 및 열 방출부(2200)로 형성될 수 있다. 이 때, 액체 제공부(3000)는 열 방출부(2200)에 액체 제공부(3000)가 함유한 액체를 제공할 수 있고, 열 방출부(2200)에서, 액체 제공부(3000)에서 제공받은 액체가 폐열로 인해 증발될 수 있다. 상기 액체의 증발에 따라, 폐열은 열전 장치(100)의 외부로 방출될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 열 방출부(2200)는 재질에 따라, 특정 방향으로의 액체 전달 방향성을 가질 수 있다. 예를 들어, 열 방출부(2200)는 상하방향의 액체 전달 방향성을 가질 수도 있으며, 좌우방향으로의 액체 전달 방향성을 가질 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 열 방출부(2200)의 하단에서 열 방출부(2200)으로 액체가 전달될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는, 열 방출부(2200)가 상하 방향의 액체 전달 방향성을 갖는 것이 폐열 방출 성능 향상에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 열 방출부(2200)는 재질에 따라, 특정 방향으로의 증발 방향성을 가질 수 있다. 예를 들어, 열 방출부(2200)는 상 방향의 증발 방향성을 가질 수도 있으며, 측면방향으로의 증발 방향성을 가질 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 열 방출부(2200)의 상단에서 공기중으로 액체의 증발이 수행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는, 열 방출부(2200)가 상 방향의 증발 방향성을 갖는 것이 폐열 방출 성능 향상에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 구조에서, 액체 제공부(3000)의 두께에 따라 폐열 전달 경로의 길이가 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 51의 예에서, 액체 제공부(3000)의 두께가 a인 경우의 폐열 전달 경로보다, 액체 제공부(3000)의 두께가 b인 경우의 폐열 전달 경로가 짧을 수 있다. 폐열 전달 경로가 단축됨에 따라, 폐열이 액체 제공부(3000)에 머무는 시간이 짧아질 수 있고, 이로 인해, 열전 장치(100)의 폐열 방출 성능은 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 액체 제공부(3000)의 두께가 얇아지게 되면, 액체 제공부(3000)가 함유하는 액체의 양이 적어질 수 있다. 액체 제공부(3000)에 액체가 고갈되면 액체를 보충해야 되는데, 액체 제공부(3000)의 두께가 얇아짐에 따라 액체가 고갈되는 시간 역시 짧아질 수 있다. 즉, 액체 제공부(3000)의 두께에 따라, 피드백 디바이스(1000)의 폐열 방출 성능과 액체 제공부(3000)의 액체 보유 성능은 트레이드 오프(trade off) 관계가 될 수 있다.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 열 버퍼 물질이 적용된 피드백 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 52를 참조하면, 열전 장치(100)는 유연 열전 모듈(1000), 방열부(2000) 순으로 적층되어 있으며, 액체 제공부(3000)는 방열부(2000) 내부에 배치될 수 있다. 이 때, 열 버퍼 물질(4000)은 방열부(2000)와 유연 열전 모듈(1000) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 열 버퍼 물질(4000)은 레이어의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 방열부(2000)는 열 전달부(2100) 및 열 방출부(2200)로 구성될 수 있다. 그리고, 폐열 전달 경로는 유연 열전 모듈(1000), 열 버퍼 물질(4000), 열 전달부(2100), 액체 제공부(3000) 및 열 방출부(2200)로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 버퍼 물질(4000)이 유연 열전 모듈(1000)과 열 전달부(2100) 사이에 배치됨에 따라, 소정 시간동안 열전 장치(100) 내부에 축적되는 폐열의 양이 감소되게 되고, 유연 열전 모듈(1000)에서 열 전달부(2100)로의 폐열의 전달이 지연(delay)될 수 있다. 구체적인 예로서, 유연 열전 모듈(1000)이 흡열 동작을 수행할 경우, 유연 열전 모듈(1000)에서 폐열이 발생될 수 있다. 그리고, 발생된 폐열이 열 버퍼 물질(4000)에 전달될 경우, 폐열에 의해 열 버퍼 물질(4000)의 온도는 전이 온도까지 상승하게 되지만, 열 버퍼 물질(4000)의 상전이가 완료될 때까지 열 버퍼 물질(4000)의 온도는 전이 온도로 유지될 수 있다. 이 때, 열 버퍼 물질(4000)의 온도가 전이온도로 유지되는 동안에는 열 버퍼 물질(4000)이 폐열을 흡수함에 따라 열전 장치(100) 내부에 폐열이 축적되지 않으며, 열 버퍼 물질(4000)로부터 열 전달부(2100)에 전이온도 보다 높은 온도를 갖는 폐열이 전달되지 않을 수 있다. 이후, 열 버퍼 물질(4000)의 상전이가 완료될 경우에 비로소 전이온도 보다 높은 온도를 갖는 폐열이 열전 장치(100) 내부에 추가적으로 축적되며, 상기 폐열이 열 전달부(2100)로 전달될 수 있다. 이와 같이, 열 버퍼 물질(4000)이 상기 전이 온도로 유지되는 동안에 열전 장치(100) 내부에 폐열의 양은 열 버퍼 물질(4000)이 포함되지 않는 경우보다 감소하며, 상기 전이 온도로 유지되는 동안에 폐열이 사용자의 열적 경험에 미치는 영향이 적어짐에 따라, 열전 장치(100)의 냉감 제공 성능이 향상될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서,
    곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판;
    상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및
    상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 복수의 전극;을 포함하되,
    상기 복수의 열전 소자는, 상기 전극에 의해 연속적으로 연결되며 선형을 이루는 열전 소자들을 포함하는 열전 라인을 형성하되,
    상기 열전 라인의 연장 방향은, 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향보다 상기 커빙 방향에 수직한 방향에 가까운
    유연 열전 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열전 라인의 연장 방향이, 상기 커빙 방향과 수직인 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 열전 라인은, 복수이고,
    상기 복수의 열전 라인 간의 배열 방향이, 상기 커빙 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  4. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서,
    곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판;
    상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자;
    제1 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제1 전극; 및
    상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 제2 전극;을 포함하되,
    상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 개수가 작은 전극이 상기 N형 반도체와 상기 P형 반도체를 연결하는 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  5. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서,
    곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판;
    상기 기판에 2차원 어레이를 형성하도록 배치되는 N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자;
    제1 방향에 따라 상기 열전 소자를 연속적으로 연결하여 열전 라인을 형성하는 제1 전극;및;
    상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 상기 열전 소자를 연결하여 상기 열전 라인 간의 전기적 연결을 형성하는 제2 전극;을 포함하되,
    상기 제2 방향이 상기 제1 방향보다 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향에 가까운 것을 특징으로 하는
    유연 열전 모듈.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 방향은, 상기 커빙 방향과 수직이고,
    상기 제2 방향은, 상기 커빙 방향과 일치하는
    유연 열전 모듈.
  7. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서,
    곡면 형태로 변형 가능한 판상으로 제공되는 기판;
    상기 기판에 2차원 어레이를 형성하고, 기둥 형상으로 제공되고, N형 반도체 및 P형 반도체를 포함하는 복수의 열전 소자; 및
    그 길이 방향에 따라 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는 복수의 전극;을 포함하되,
    상기 복수의 열전 소자는, 상기 기판 상에 전기적으로 연결되고 일 방향으로 연장되는 열전 라인을 형성하되,
    상기 열전 라인은, 상기 곡면 형태로 변형 시 시 상기 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 전극의 변형을 최소화하기 위해 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 수직 방향으로 배치되는
    유연 열전 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극은, 상기 기판의 일측에 상기 복수의 열전 소자를 대면하도록 배치되고, 길이 치수(length dimension)가 폭 치수(width dimension)보다 큰 판상으로 제공되고, 그 길이 방향에 따른 양단이 각각 서로 인접한 상기 N형 반도체 및 상기 P형 반도체에 접촉함으로써 상기 복수의 열전 소자를 전기적으로 연결하는
    유연 열전 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 열전 라인은, 상기 기판 상에 상기 커빙 방향에 따라 복수 개가 배치되고,
    상기 복수의 열전 라인 중 전기적으로 연결되는 열전 라인들은, 열전 그룹을 형성하고,
    상기 전극들 중 상기 열전 그룹을 이루는 열전 라인들 간의 전기적 연결을 형성하는 전극은, 그 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치하도록 배치되는
    유연 열전 모듈.
  10. 곡면 형태로 이용되는 유연 열전 모듈로서,
    판상으로 제공되고, 곡면 형태로 변형 가능한 기판;
    일렬로 배열되는 복수의 열전 소자가 전기적으로 연결되어 형성되는 복수의 열전 라인; 및
    그 길이 방향이 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 배치되어 동일한 열전 라인에 속하는 열전 소자들을 연결하는 제1 전극 및 그 길이 방향이 상기 열전 라인의 배열 방향에 따라 배치되어 인접한 열전 라인 간의 열전 소자를 연결하는 제2 전극;을 포함하되,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 수량이 적은 쪽의 길이 방향이 상기 곡면 형태로 변형되기 위한 커빙 방향과 일치하는
    유연 열전 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 길이 방향이 상기 커빙 방향과 일치하는
    유연 열전 모듈.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 열전 라인의 연장 방향에 따라 서로 반대편에 위치하는 상기 기판의 양 모서리 영역에서 상기 기판의 동일 주면에 배치되는
    유연 열전 모듈.
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