KR20190101637A - Thermal electric module - Google Patents

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KR20190101637A
KR20190101637A KR1020180021858A KR20180021858A KR20190101637A KR 20190101637 A KR20190101637 A KR 20190101637A KR 1020180021858 A KR1020180021858 A KR 1020180021858A KR 20180021858 A KR20180021858 A KR 20180021858A KR 20190101637 A KR20190101637 A KR 20190101637A
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ceramic substrate
thermoelectric
lower ceramic
thermoelectric module
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KR1020180021858A
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정재한
조상흠
박관호
정재학
이홍기
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주식회사 대양
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Abstract

The present invention relates to a thermoelectric module, in which a greater number of thermoelectric couples are arranged in a ceramic substrate, thereby improving output performance for each unit area. To this end, the present invention comprises: upper and lower ceramic substrate units arranged at upper and lower portions; a thermoelectric element unit arranged between the upper and lower ceramic substrate units, and composed of an N-type element and a P-type element to mutually convert thermal energy into electric energy; an electrode unit arranged between the upper and lower ceramic substrate units, and provided to electrically connect the N-type and P-type elements of the thermoelectric element unit; an electrode connecting unit connected to the electrode unit and formed to protrude to escape from the upper and lower ceramic substrate units; and a leading wire unit connected to the electrode connecting unit to apply external electricity to the electrode unit.

Description

열전 모듈{Thermal electric module}Thermoelectric module {Thermal electric module}

본 발명의 기술 분야는 열전 모듈에 관한 것으로, 특히 전극과 도선의 접합 구조를 개선하여 출력 성능을 향상시킨 열전 모듈에 관한 것이다.The technical field of the present invention relates to a thermoelectric module, and more particularly, to a thermoelectric module having improved output performance by improving a junction structure of an electrode and a conductive wire.

일반적으로, 열전 변환 소자를 포함하는 열전 모듈은, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시킴으로써, PN 접합 쌍을 형성하는 구조이다. 이러한 PN 접합 쌍 사이에 온도 차이를 부여하게 되면, 제벡(Seeback) 효과에 의해 전력이 발생됨으로써 열전 모듈은 발전 장치로서 기능 할 수 있다. 또한, PN 접합 쌍의 어느 한쪽은 냉각되고 다른 한쪽은 발열 되는 펠티어(Peltier) 효과에 의해, 열전 모듈은 온도 제어 장치로서 이용될 수도 있다.In general, a thermoelectric module including a thermoelectric conversion element is a structure in which a PN junction pair is formed by bonding a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material between metal electrodes. When a temperature difference is provided between the PN junction pairs, power is generated by the Seeback effect, so that the thermoelectric module can function as a power generation device. Also, due to the Peltier effect in which one side of the PN junction pair is cooled and the other side generates heat, the thermoelectric module may be used as a temperature control device.

여기서, 상기 펠티어(Peltier) 효과는 외부에서 DC 전압을 가해주었을 때 p타입(p-type) 재료의 정공과 N타입 (N-type) 재료의 전자가 이동함으로써 재료 양단에 발열과 흡열을 일으키는 현상이다. 상기 제벡(Seeback) 효과는 외부 열원에서 열을 공급받을 때 전자와 정공이 이동하면서 재료에 전류의 흐름이 생겨 발전(發電)을 일으키는 현상을 말한다.Here, the Peltier effect is a phenomenon in which holes of p-type material and electrons of N-type material move and exothermic at both ends of the material when a DC voltage is applied from the outside. to be. The Seeback effect refers to a phenomenon in which electrons and holes are moved when heat is supplied from an external heat source, causing electric current to flow in the material, thereby generating power.

제벡 효과는 양단의 온도차가 날 때 기전력이 발생하는 현상으로 이를 이용하여 폐열발전이나 체온을 이용한 소형전자소자(예를 들어 시계)의 전원, 방사능 반감 열을 이용한 우주 탐사선의 전원 등으로 쓰이고 있다.The Seebeck effect occurs when electromotive force occurs when the temperature difference between both ends is used, and it is used as power source for small electronic devices (eg clock) using waste heat generation or body temperature and space probe using radiation half-heat.

반대로, 양단에 전류를 흘리면 전하를 따라 열이 이동하여 한쪽은 냉각이 되고 다른 쪽은 가열이 되는 현상을 펠티어 효과라 하는데, 이를 이용하면 기계적 동작이 없는 순전히 전자만을 이용한 냉각장치를 만들 수 있다.On the contrary, when a current flows at both ends, the heat moves along the charge, and one side is cooled and the other side is heated, which is called the Peltier effect. By using this, it is possible to make a cooling device using purely electrons without mechanical operation.

한국공개특허 제10-2013-0071759호(2013.07.01. 공개)는 노트북이나 중앙처리장치나 그래픽 카드 등의 전자장치의 발열원을 냉각시키기 위한 냉각용 열전모듈 및 그 제조방법에 관하여 개시하고 있으며, 전극에 의해 각각의 일단이 서로 전기적으로 연결되는 P형 반도체소자 및 N형 반도체소자를 포함하는 단위열전모듈;을 적어도 1 이상 포함하되, 상기 P형 반도체소자 및 상기 N형 반도체소자는, BiTe계로 이루어지는 주원료물질에 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 한다.Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2013-0071759 (published Jul. 1, 2013) discloses a cooling thermoelectric module for cooling a heat source of an electronic device such as a notebook computer, a central processing unit or a graphic card, and a manufacturing method thereof. A unit thermoelectric module including a P-type semiconductor element and an N-type semiconductor element, each end of which is electrically connected to each other by one or more; wherein the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element are BiTe-based. Characterized in that it is formed of a mixture of Bi or Te in the main raw material.

한국등록특허 제10-1454453호(2014.10.17. 등록)는 구조적인 개선을 통해서 열전발전소자의 고온부와 저온부 간의 온도 차를 크게 하여 열전성능을 향상시킨 열전발전모듈에 관하여 개시하고 있다. 개시된 기술에 따르면, 상기 열전발전모듈은, 연결금속에 의해 P형과 N형이 교호적으로 연결 배치되는 복수 개의 열전발전소자; 상기 열전발전소자의 고온부에 설치되는 고온플레이트; 상기 열전발전소자의 저온부에 설치되는 저온플레이트; 및 상기 열전발전소자의 고온부에 충진되어 상기 열전발전소자의 고온부를 상기 열전발전소자의 저온부와 단절시킴과 동시에 외부와 단절시키는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Registration No. 10-1454453 (registered on October 17, 2014) discloses a thermoelectric module that improves thermoelectric performance by increasing a temperature difference between a high temperature part and a low temperature part of a thermoelectric power device through structural improvements. According to the disclosed technology, the thermoelectric generator module includes a plurality of thermoelectric generators in which P-type and N-type are alternately arranged by a connecting metal; A high temperature plate installed at a high temperature portion of the thermoelectric generator; A low temperature plate installed at a low temperature portion of the thermoelectric generator; And a sealing member filled in the high temperature portion of the thermoelectric generator and disconnecting the high temperature portion of the thermoelectric generator from the low temperature portion of the thermoelectric generator and simultaneously with the outside.

한국공개특허 제10-2012-0104213호(2012.09.20. 공개)는 배열, 열적으로 평행 배열되어 연결되어 있는 P- 및 N-다리로 구성된 열전 모듈을 개시하고 있다. 개시된 기술에 따르면, 전기 전도성 접촉부(contacts)를 통해 서로 엇갈려 접속된 P- 및 N-전도성 열전 재료 다리(legs)로 구성된 열전(thermoelectric) 모듈로써, 열전 모듈의 저온부(cold side) 및/또는 고온부(warm side) 상에 전기 전도성 접촉부의 적어도 일부가, 다공성 금속 재료로 구성된 열전 재료 다리 사이에 형성되거나, 다공성 금속 재료로 구성된 열전 재료 다리로 매입되는 것을 특징으로 한다.Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0104213 (published on September 20, 2012) discloses a thermoelectric module composed of P- and N-legs connected in an array and thermally parallel. According to the disclosed technology, a thermoelectric module consisting of P- and N-conductive thermoelectric material legs connected to each other via electrically conductive contacts, wherein the cold side and / or hot side of the thermoelectric module At least a portion of the electrically conductive contact on the warm side is formed between the thermoelectric material legs made of the porous metal material or embedded in the thermoelectric material legs made of the porous metal material.

상술한 바와 같은 종래의 열전 모듈은, 복수의 N형 소자 및 P형 소자를 번갈아 배치하고, 이를 연결하는 전극을 엇갈려 배치하는데, 모서리에 배치된 전극 중 두 개의 전극에는 P형 및 N형 소자를 하나씩 비워두고, 상기 전극의 비워둔 부분에 도선을 연결하여 용접하는 것을 특징으로 한다. 즉, 하나의 열전 모듈은, 면적에 대비하여, P형 및 N형 소자가 각 하나씩 비워지며, 열전 모듈의 단위 면적당 출력 성능이 저하되는 문제점이 있다.In the conventional thermoelectric module as described above, a plurality of N-type elements and P-type elements are alternately arranged and the electrodes connecting them are alternately arranged. Two of the electrodes disposed at the corners have P-type and N-type elements. Leave one by one, characterized in that the welding by connecting the conductor to the empty portion of the electrode. That is, one thermoelectric module has a problem that the P-type and N-type elements are emptied one by one in comparison to the area, and the output performance per unit area of the thermoelectric module is reduced.

한국공개특허 제10-2013-0071759호Korean Patent Publication No. 10-2013-0071759 한국등록특허 제10-1454453호Korean Patent Registration No. 10-1454453 한국공개특허 제10-2012-0104213호Korean Patent Publication No. 10-2012-0104213

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극과 도선의 접합 구조를 개선하여 단위 면적 당 출력 성능을 향상시킨 열전 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems described above, and to provide a thermoelectric module having improved output performance per unit area by improving a junction structure of an electrode and a conductive line.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 상하로 배치되는 상부 및 하부 세라믹 기판부 ; 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부의 사이에 배치되어, 열에너지와 전기에너지를 상호 변환하기 위하여 N형 소자와 P형 소자로 이루어진 열전 소자부; 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부의 사이에 배치되어, 상기 열전소자부의 N형 및 P형 소자를 전기적으로 연결시켜 주기 위한 전극부; 상기 전극부에 연결되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부를 벗어나도록 돌출 형성되는 전극 연결부; 및 상기 전극 연결부에 연결되어, 상기 전극부에 외부 전력을 인가하기 위한 도선부를 포함하는 열전 모듈을 제공한다.Means for solving the above problems, according to one feature of the present invention, the upper and lower ceramic substrate portion disposed up and down; A thermoelectric element part disposed between the upper and lower ceramic substrate parts, the thermoelectric element part comprising an N-type device and a P-type device to mutually convert thermal energy and electric energy; An electrode portion disposed between the upper and lower ceramic substrate portions to electrically connect the N-type and P-type elements of the thermoelectric element portion; An electrode connection part connected to the electrode part and protruding from the upper and lower ceramic substrate parts; And a wire part connected to the electrode connection part and configured to apply external power to the electrode part.

일 실시예에서 , 상기 전극 연결부는, 일측은 상기 전극부와 상기 열전소자부의 사이에 개재되고, 다른 일측은 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부를 벗어나도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the electrode connection portion, one side is interposed between the electrode portion and the thermoelectric element portion, the other side is characterized in that the protrusion formed to escape the upper and lower ceramic substrate portion.

일 실시예에서, 상기 연장 접합부는, 상기 전극부의 측면으로부터 연장되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부를 벗어나도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the extension junction, characterized in that protruding to extend from the side of the electrode portion to escape the upper and lower ceramic substrate portion.

일 실시예에서, 상기 전극 연결부는, 상기 전극부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the electrode connection portion, characterized in that formed integrally with the electrode portion.

일 실시예에서, 상기 전극 연결부와 상기 도선부의 연결 부위를 감싸 고정시키기 위한 고정 밴딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, it characterized in that it further comprises a fixing banding portion for wrapping and fixing the connecting portion of the electrode connecting portion and the conductive portion.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부는, 탄성을 가지는 튜브 형상으로 형성되어, 상기 전극 연결부와 상기 도선부의 연결 부위를 탄력적으로 압착 고정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixing banding portion is formed in a tube shape having elasticity, it characterized in that the elastically compressive fixing the connecting portion of the electrode connecting portion and the conductive portion.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부는, 테이프 형상으로 형성되어, 상기 전극 연결부와 상기 도선부의 연결 부위에 복수 회 권취되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixing banding portion is formed in a tape shape, it is characterized in that the wound around the electrode connection portion and the conductive portion of the conductive portion a plurality of times.

본 발명에 의하면, 전극부와 도선부의 접합 부위를 세라믹 기판으로부터 돌출시킨 열전 모듈을 제공함으로써, 세라믹 기판 내에 더 많은 개수의 써모일레트릭 커플(Thermoelectric couple)를 배치하여, 발전용 열전 모듈에 적용하는 경우 열전 모듈의 단위 면적 당 출력 성능을 향상시킬 수 있고, 냉각용 열전 모듈에 적용하는 경우 열전 모듈의 전면에 고른 냉각효과를 줄 수 있다. 더불어, 상기와 같이 돌출된 접합 부위를 고정 밴딩부를 이용하여 보강함으로써, 전극과 도선 사이의 접합 내구성을 강화할 수 있다.According to the present invention, by providing a thermoelectric module protruding a junction portion of the electrode portion and the lead portion from the ceramic substrate, a larger number of thermoelectric couples are arranged in the ceramic substrate, and applied to the thermoelectric module for power generation. In this case, the output performance per unit area of the thermoelectric module may be improved, and when applied to the thermoelectric module for cooling, the front surface of the thermoelectric module may have an even cooling effect. In addition, it is possible to reinforce the bonding durability between the electrode and the conductive wire by reinforcing the protruding bonding portion using the fixed banding portion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 나타내 전극 연결부와 도선부의 접합 부분에 고정 밴딩부를 설치한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에서 나타낸 전극 연결부의 제2예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 나타낸 전극 연결부와 도선부의 접합 부분에 고정 밴딩부를 설치한 상태를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a state in which a fixed banding portion is installed at a junction portion of the electrode connection portion and the conductive line portion shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating a second example of the electrode connection unit illustrated in FIG. 1.
FIG. 4 is a view showing a state in which a fixed banding portion is provided at a junction portion of the electrode connection portion and the conductor portion illustrated in FIG. 3.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus, the scope of the present invention should be understood to include equivalents for realizing the technical idea. In addition, the objects or effects presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention will be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are intended to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component. When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 열전 모듈에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 나타내 전극 연결부(410)와 도선부(500)의 접합 부분에 고정 밴딩부(610)를 설치한 상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is shown in Figure 1 is a fixed banding portion 610 is installed in the junction of the electrode connecting portion 410 and the conductive wire portion 500 It is a figure which shows the state.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 열전모듈은, 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120), 열전 소자부(200), 전극부(300), 전극 연결부(400) 및 도선부(500)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the thermoelectric module according to the present invention includes upper and lower ceramic substrate parts 100: 110 and 120, a thermoelectric element part 200, an electrode part 300, an electrode connection part 400, and a conductive part 500. It includes.

상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)는, 서로 마주보도록 상하로 이격 배치된다.The upper and lower ceramic substrates 100, 110, and 120 are spaced apart from each other vertically to face each other.

일 실시예에서, 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)의 표면에는 구리를 고온에서 열 증착시켜 형성한 구리층(미도시)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In an exemplary embodiment, a copper layer (not shown) formed by thermally depositing copper at a high temperature is formed on surfaces of the upper and lower ceramic substrate parts 100, 110, and 120.

일 실시예에서, 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)의 마주보는 면에는, 도면에는 도시하지 아니하였지만, 후술(後述)할 전극부가 접착되기 위한 용접재가 도포되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, on the opposite surfaces of the upper and lower ceramic substrate portions 100: 110 and 120, although not shown in the drawing, a welding material for adhering the electrode portion to be described later is applied.

상기 열전 소자부(200)는, 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)의 사이에 배치되어, 열에너지를 전기에너지로 변환하거나, 전기에너지를 열에너지로 변환한다.The thermoelectric element unit 200 is disposed between the upper and lower ceramic substrate units 100: 110 and 120, and converts thermal energy into electrical energy, or converts electrical energy into thermal energy.

상기 열전 소자부(200)는, N형 소자(210)와 P형 소자(220)로 이루어져, N형 소자(210)에서는 전자의 흐름에 따라, P형 소자(220)에서는 정공(hole)의 흐름에 따라 열이 이동하며 흡열이 발생하는 곳의 온도를 낮추게 된다. 이는 금속 내 전자의 포텐셜 에너지(potential energy) 차가 있기 때문에 포텐셜 에너지가 낮은 상태에 있는 금속으로부터 높은 상태에 있는 금속으로 전자가 이동하기 위해서는 외부로부터 에너지를 얻어야 한다. 접점에서 열에너지를 빼앗기고 반대의 경우에는 열에너지가 방출되게 하는 원리로서, 흡열은 전류 의 흐름과 N형 소자(210) 및 P형 소자(220)가 한 쌍인 써모일레트릭 커플(thermoelectric couple)의 수에 비례하게 된다.The thermoelectric element unit 200 includes an N-type element 210 and a P-type element 220, and according to the flow of electrons in the N-type element 210, holes in the P-type element 220 are formed. The heat moves with the flow and lowers the temperature where the endotherm occurs. Since there is a difference in potential energy of electrons in the metal, energy must be obtained from the outside in order for the electrons to move from the metal in the low state to the metal in the high state. The principle is to deprive the thermal energy of the junction and to release the thermal energy in the opposite case. The endotherm is dependent on the current flow and the number of thermoelectric couples in which the N-type element 210 and the P-type element 220 are paired. Will be proportional.

일 실시예에서, 상기 N형 소자(210)는, Skutteridites(□T4Pn12 - □:La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, U/ T: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt/ Pn: P, As, Sb, 치환소재(S, Se, Te)), Clathrates(varying guest atoms (Ba or Sr), dopant atoms (Ga or In), framework atoms (Si or Ge). Ex) Sr8Ga16Ge30,Ba8Ga16Ge30), β-Zn4Sb3 (R3C (Bi, Sn, In, Pb, Ag,.)), Half-Heusler intermetallic compounds(MNiSn (M=Zr, Hf, Ti)), Tetrahedrites (Cu10Tr2Sb4S13(Tr=Fe,Mn,Co,Ni,Cu,Zn)), Bismuth telluride (Bi2Te3-xSex/BixSb2-xTe3;Ag,Cu,I,SbI)), Lead telluride (Pb1-xTeMx(M=Bi,Na,Ag,Sn…)), Magnesium silicide(Mg2Si/Mg2Si1-xSnx;Bi,Al,Sb,Zn), manganese silicides(Mn(MxSi1-x)~1.8(M= Ge, Al, V, Re)) 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the N-type device 210 may include Skutteridites (□ T 4 Pn 12 − □: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, U / T: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt / Pn: P, As, Sb, Substituted Materials (S, Se, Te)), Clathrates (varying guest atoms (Ba or Sr), dopant atoms (Ga or In), framework atoms (Si or Ge) .Ex) Sr 8 Ga 16 Ge 30 , Ba 8 Ga 16 Ge 30 ), β-Zn 4 Sb 3 (R 3 C (Bi, Sn, In, Pb, Ag ,.)), Half- Heusler intermetallic compounds (MNiSn (M = Zr, Hf, Ti)), Tetrahedrites (Cu 10 Tr 2 Sb 4 S 13 (Tr = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn)), Bismuth telluride (Bi 2 Te 3 -x Se x / Bi x Sb 2-x Te 3 ; Ag, Cu, I, SbI)), Lead telluride (Pb 1-x TeM x (M = Bi, Na, Ag, Sn…)), Magnesium silicide ( Mg 2 Si / Mg 2 Si 1-x Sn x ; Bi, Al, Sb, Zn), manganese silicides (Mn (M x Si 1-x ) to 1.8 (M = Ge, Al, V, Re)) It is characterized by consisting of one or two or more combinations.

일 실시예에서, 상기 P형 소자(220)는, Skutteridites(□T4Pn12 - □:La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, U/ T: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt/ Pn: P, As, Sb, 치환소재(S, Se, Te)), Clathrates(varying guest atoms (Ba or Sr), dopant atoms (Ga or In), framework atoms (Si or Ge). Ex) Sr8Ga16Ge30,Ba8Ga16Ge30), β-Zn4Sb3 (R3C (Bi, Sn, In, Pb, Ag,.)), Half-Heusler intermetallic compounds(MNiSn (M=Zr, Hf, Ti)), Tetrahedrites (Cu10Tr2Sb4S13(Tr=Fe,Mn,Co,Ni,Cu,Zn)), Bismuth telluride (Bi2Te3-xSex/BixSb2-xTe3;Ag,Cu,I,SbI)), Lead telluride (Pb1-xTeMx(M=Bi,Na,Ag,Sn…)), Magnesium silicide(Mg2Si/Mg2Si1-xSnx;Bi,Al,Sb,Zn), manganese silicides(Mn(MxSi1-x)~1.8(M= Ge, Al, V, Re)) 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the P-type device 220 may include Skutteridites (□ T 4 Pn 12 − □: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, U / T: Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt / Pn: P, As, Sb, Substituted Materials (S, Se, Te)), Clathrates (varying guest atoms (Ba or Sr), dopant atoms (Ga or In), framework atoms (Si or Ge) .Ex) Sr 8 Ga 16 Ge 30 , Ba 8 Ga 16 Ge 30 ), β-Zn 4 Sb 3 (R 3 C (Bi, Sn, In, Pb, Ag ,.)), Half- Heusler intermetallic compounds (MNiSn (M = Zr, Hf, Ti)), Tetrahedrites (Cu 10 Tr 2 Sb 4 S 13 (Tr = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn)), Bismuth telluride (Bi 2 Te 3 -x Se x / Bi x Sb 2-x Te 3 ; Ag, Cu, I, SbI)), Lead telluride (Pb 1-x TeM x (M = Bi, Na, Ag, Sn…)), Magnesium silicide ( Mg 2 Si / Mg 2 Si 1-x Sn x ; Bi, Al, Sb, Zn), manganese silicides (Mn (M x Si 1-x ) to 1.8 (M = Ge, Al, V, Re)) It is characterized by consisting of one or two or more combinations.

상기 전극부(300)는, 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)의 사이에 배치되어, 상기 열전 소자부(200)의 N형 및 P형 소자(210)(220)를 전기적으로 연결시켜 준다.The electrode part 300 is disposed between the upper and lower ceramic substrate parts 100: 110 and 120 to electrically connect the N-type and P-type devices 210 and 220 of the thermoelectric element part 200. Let it be.

일 실시예에서, 상기 전극부(300)는, 판상으로 형성되어, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 코발트(Co) 소재 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the electrode portion 300 is formed in a plate shape, characterized in that made of any one selected from aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), titanium (Ti), cobalt (Co) material. It is done.

상기 전극부(300)는, 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)에 각각 부착되어, 일측은 상기 N형 소자(210)와 연결되고, 다른 일측은 상기 P형 소자(220)와 연결된다.The electrode part 300 is attached to the upper and lower ceramic substrate parts 100, 110, and 120, respectively, one side of which is connected to the N-type element 210, and the other side of which is connected to the P-type element 220. do.

상기 전극부(300)는, 용접재에 의하여 상부 세라믹 기판부(110) 또는 하부 세라믹 기판부(120)와, 상기 열전소자부(200) 사이에 접착 고정된다.The electrode part 300 is adhesively fixed between the upper ceramic substrate part 110 or the lower ceramic substrate part 120 and the thermoelectric element part 200 by a welding material.

일 실시예에서, 상기 용접재는, Ag, In, Cu, Zn, Sn, Cd, Si, P, Al, Mn, Pd, Cr, Fe, B, C, Mo, Nb, W, Co, Ni, Pn, Sn 및 Au으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the welding material is Ag, In, Cu, Zn, Sn, Cd, Si, P, Al, Mn, Pd, Cr, Fe, B, C, Mo, Nb, W, Co, Ni, Pn It is characterized in that it comprises any one or more materials selected from the group consisting of Sn and Au.

상기 전극 연결부(410)(420)는, 일측이 상기 전극부(300)에 연결되고, 다른 일측이 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)를 벗어나도록 돌출 형성되어 후술(後述)할 도선부(500)에 연결된다.The electrode connection parts 410 and 420 are connected to one side of the electrode part 300, and the other side protrudes from the upper and lower ceramic substrate parts 100, 110, and 120 to be described later. It is connected to the unit 500.

일 실시예에서, 상기 전극 연결부(410)(420)는, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 코발트(Co) 소재 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the electrode connection portion 410, 420, characterized in that made of any one selected from aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), titanium (Ti), cobalt (Co) material. .

도 1을 참조하면, 상기 전극 연결부(410)는, 일측이 상기 전극부(300)와 상기 열전소자부(200)의 사이에 개재되고, 다른 일측이 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(110)(120)를 벗어나도록 돌출 형성된다. 여기서 상기 전극 연결부(410)는, 상기 용접재에 의하여, 일면이 상기 열전소자부(200)에 접착되고, 다른 일면이 상기 전극부(300)에 접착되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the electrode connection part 410 has one side interposed between the electrode part 300 and the thermoelectric element 200, and the other side has the upper and lower ceramic substrate parts 110 ( 120 is formed to protrude beyond. Here, the electrode connection part 410 is characterized in that one surface is bonded to the thermoelectric element 200 by the welding material, and the other surface is bonded to the electrode part 300.

상기와 같은 전극 연결부(410)는, 상기 전극부(300)과 상기 도선부(500)의 접합 부위를 기판으로부터 돌출시키어, 단위 면적 당 더 많은 써모일레트릭 커플(thermoelectric couple) 수를 배치함으로써, 발전용 열전 모듈에 적용하는 경우 열전 모듈의 출력 성능을 향상시킬 수 있으며, 냉각용 열전 모듈에 적용하는 경우 열전 모듈 전면에 고른 냉각효과를 줄 수 있다.  The electrode connection portion 410 as described above, by projecting the junction portion of the electrode portion 300 and the conductive wire portion 500 from the substrate, by placing a greater number of thermoelectric couples per unit area, When applied to a thermoelectric module for power generation can improve the output performance of the thermoelectric module, when applied to the cooling thermoelectric module can give an even cooling effect on the front of the thermoelectric module.

상기 도선부(500)는, 상기 전극 연결부(300)에 연결되어, 상기 전극부(300)에 외부 전력을 인가한다.The conductive wire part 500 is connected to the electrode connection part 300 to apply external power to the electrode part 300.

일 실시예에서, 상기 도선부(500)는, 상기 전극 연결부(410)의 돌출된 부위에 상기 용접재(W)에 의하여 접합되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the conductive wire part 500 is characterized in that it is bonded to the protruding portion of the electrode connecting portion 410 by the welding material (W).

본 발명에 따른 열전 모듈은, 도 2와 같이, 상기 전극 연결부(410)와 상기 도선부(500)의 접합력을 높이기 위하여, 고정 밴딩부(610)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the thermoelectric module according to the present invention may further include a fixed bending part 610 to increase the bonding force between the electrode connection part 410 and the conductive part 500.

상기 고정 밴딩부(610)는, 상기 전극 연결부(410)와 상기 도선부(500)의 접합 지점을 감싸어 고정시킨다.The fixed bending part 610 wraps and fixes the junction point of the electrode connecting part 410 and the conductive part 500.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부(610)는, 탄성을 가지는 튜브 형상으로 형성되어, 상기 전극 연결부(410)와 상기 도선부(500)의 접합 지점을 탄력적으로 압착 고정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixed bending portion 610 is formed in a tube shape having elasticity, it characterized in that the bonding point of the electrode connecting portion 410 and the conductive wire portion 500 is elastically compressed.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부(610)는, 테이프 형상으로 형성되어 상기 전극 연결부(410)와 상기 도선부(500)의 접합 지점에 복수 회 권취되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixed bending portion 610 is formed in a tape shape, it is characterized in that it is wound multiple times at the junction of the electrode connecting portion 410 and the conductive portion 500.

이하에서는 본 발명에 다른 실시예에 따른 열전 모듈에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 도 1에서 나타낸 전극 연결부(420)의 제2예를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 나타낸 전극 연결부(420)와 도선부(500)의 접합 부분에 고정 밴딩부(620)를 설치한 상태를 도시한 도면이다. 여기서, 도 1 및 도 2와 같은 부호를 가지는 구성은, 도 1 및 도 2에서 나타낸 구성과 동일한 형상 및 기능을 가지는 동일 구성이므로, 반복되는 설명을 생략하도록 한다.FIG. 3 is a view illustrating a second example of the electrode connecting portion 420 illustrated in FIG. 1, and FIG. 4 is a fixing banding portion 620 at a junction between the electrode connecting portion 420 and the conductive line portion 500 illustrated in FIG. 3. Figure is a diagram showing a state installed. Here, since the configuration having the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 is the same configuration having the same shape and function as the configuration illustrated in FIGS. 1 and 2, repeated descriptions thereof will be omitted.

도 3을 참조하면, 상기 전극 연결부(420)는, 상기 전극부(300)에 연결되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)를 벗어나도록 돌출 형성하되, 상기 전극부의 측면으로부터 연장되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부(100:110,120)를 벗어나도록 돌출 형성된다.Referring to FIG. 3, the electrode connection part 420 is connected to the electrode part 300 so as to protrude from the upper and lower ceramic substrate parts 100, 110, and 120, and extends from the side of the electrode part. The upper and lower ceramic substrate parts 100, 110, and 120 are formed to protrude outwardly.

일 실시예에서, 상기 전극 연결부(420)는, 상기 전극부(300)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the electrode connection portion 420, characterized in that formed integrally with the electrode portion 300.

상기 고정 밴딩부(620)는, 상기 전극 연결부(420)와 상기 도선부(500)의 접합 지점을 감싸어 고정시킨다.The fixed bending part 620 wraps and fixes the junction point of the electrode connection part 420 and the conductive part 500.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부(620)는, 탄성을 가지는 튜브 형상으로 형성되어, 상기 전극 연결부(420)와 상기 도선부(500)의 접합 지점을 탄성적으로 감싸는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixed bending portion 620 is formed in a tube shape having elasticity, it characterized in that it elastically wraps the junction point of the electrode connecting portion 420 and the conductive portion 500.

일 실시예에서, 상기 고정 밴딩부(620)는, 테이프 형상으로 형성되어 상기 전극 연결부(420)와 상기 도선부(500)의 접합 지점에 복수 회 권취되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the fixed bending portion 620 is formed in a tape shape, it is characterized in that the plurality of times wound at the junction of the electrode connecting portion 420 and the conductive portion 500.

상술한 바와 같이 구성된 고정 밴딩부(610)(620)는, 돌출된 접합 부위를 보강함으로써, 상기 전극부(300)와 상기 도선부(500) 사이의 접합 내구성을 강화할 수 있다.The fixed banding parts 610 and 620 configured as described above may reinforce the protruding joint portion, thereby strengthening the bonding durability between the electrode part 300 and the conductive part 500.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.As described above, the embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and / or operation method, but through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like. The implementation may be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

W: 용접재
100(110,120): 상부 및 하부 세라믹 기판부
200: 열전 소자부
210: N형 소자부
220: P형 소자부
300: 전극부
410,420: 전극 연결부
500: 도선부
610,620: 고정 밴딩부W: welding material
100 (110, 120): upper and lower ceramic substrate portions
200: thermoelectric element
210: N type element
220: P-type element
300: electrode portion
410,420: electrode connection
500: conductor
610,620: fixed banding part

Claims (5)

상하로 배치되는 상부 및 하부 세라믹 기판부 ;
상기 상부 및 하부 세라믹 기판부의 사이에 배치되어, 열에너지와 전기에너지를 상호 변환하기 위하여 N형 소자와 P형 소자로 이루어진 열전 소자부;
상기 상부 및 하부 세라믹 기판부의 사이에 배치되어, 상기 열전소자부의 N형 및 P형 소자를 전기적으로 연결시켜 주기 위한 전극부;
상기 전극부에 연결되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부를 벗어나도록 돌출 형성되는 전극 연결부; 및
상기 전극 연결부에 연결되어, 상기 전극부에 외부 전력을 인가하기 위한 도선부를 포함하는 열전 모듈.
Upper and lower ceramic substrate portions disposed up and down;
A thermoelectric element part disposed between the upper and lower ceramic substrate parts, the thermoelectric element part comprising an N-type device and a P-type device to mutually convert thermal energy and electric energy;
An electrode portion disposed between the upper and lower ceramic substrate portions to electrically connect the N-type and P-type elements of the thermoelectric element portion;
An electrode connection part connected to the electrode part and protruding from the upper and lower ceramic substrate parts; And
A thermoelectric module connected to the electrode connection part and including a conductive part for applying external power to the electrode part.
제1항에 있어서,
상기 전극 연결부는
일측은 상기 전극부와 상기 열전소자부의 사이에 개재되고, 다른 일측은 상기 상부 및 하부열전 모듈부를 벗어나도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.
The method of claim 1,
The electrode connection portion
One side is interposed between the electrode portion and the thermoelectric element portion, the other side is a thermoelectric module, characterized in that protruding so as to escape the upper and lower thermoelectric module portion.
제1항에 있어서,
상기 연장 접합부는,
상기 전극부의 측면으로부터 연장되어 상기 상부 및 하부 세라믹 기판부를 벗어나도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.
The method of claim 1,
The extension joint,
And protruding from the side of the electrode to protrude beyond the upper and lower ceramic substrates.
제3항에 있어서,
상기 전극 연결부는, 상기 전극부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.
The method of claim 3,
The electrode connection portion, the thermoelectric module, characterized in that formed integrally with the electrode portion.
제1항에 있어서,
상기 전극 연결부와 상기 도선부의 연결 부위를 감싸 고정시키기 고정 밴딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.
The method of claim 1,
The thermoelectric module of claim 1, further comprising a fixing banding portion for wrapping and fixing the connecting portion of the electrode connecting portion and the conductive portion.
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