KR20200027345A - Thermoelectric element quality inspection system and its method of inspection - Google Patents

Thermoelectric element quality inspection system and its method of inspection Download PDF

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최현우
박철희
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a thermoelectric element quality inspection system comprises: a plurality of thermoelectric elements; a cooling unit connected to the plurality of thermoelectric elements, and cooling down one end of the plurality of thermoelectric elements; a heating unit connected to the plurality of thermoelectric elements, and heating the other ends of the plurality of thermoelectric elements; a measurement unit measuring the open voltage of the plurality of thermoelectric elements and DC and AC resistance; and an inspection unit inspecting the quality of the plurality of thermoelectric elements using values measured by the measurement unit, wherein the inspection unit measures saturation times until the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements is saturated, and checks whether or not the plurality of thermoelectric elements are defective by using the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit, and the resistance.

Description

열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법{THERMOELECTRIC ELEMENT QUALITY INSPECTION SYSTEM AND ITS METHOD OF INSPECTION}Thermoelectric power element quality inspection system and inspection method using the same {THERMOELECTRIC ELEMENT QUALITY INSPECTION SYSTEM AND ITS METHOD OF INSPECTION}

본 발명은 열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열전 소자의 개방 전압이 포화될 때까지의 소요 시간을 측정, 이용하여 결함 발생 여부를 검수함으로써, 단시간에 정밀한 품질 검수가 가능하도록 하는, 열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a quality inspection system for a thermoelectric power generation device and a inspection method using the same, and more specifically, by measuring the time required until the open voltage of the thermoelectric element is saturated and using it to check whether a defect has occurred, and accurately The present invention relates to a quality inspection system for thermoelectric power generation elements that enables quality inspection and a inspection method using the same.

열전 소자는 전기를 통하면, 그 양단에 온도 차가 발생하는 펠티어(Petier) 효과, 역으로 그 양단에 온도 차이를 부여하면 전기를 발생시키는 제벡(Seebeck) 효과를 갖는 소자를 의미한다. 열전 소자는 냉매를 사용하지 않는 열전 냉각 (thermoelectric cooling), 열을 직접 전기로 변환하는 열전 발전 (thermoelectric generation)으로 사용되며, 이러한 기술을 열전 에너지 변환 기술이라고 한다.The thermoelectric device means a device having a Peltier effect in which a temperature difference is generated at both ends of electricity, and a Seebeck effect of generating electricity when a temperature difference is provided at both ends. The thermoelectric element is used as a thermoelectric cooling that does not use a refrigerant, and a thermoelectric generation that converts heat directly into electricity, and this technique is called a thermoelectric energy conversion technique.

열전 소자로 이루어진 열전 모듈은, p형 열전 소자(thermoelectric element: TE)와, 전자(electron)에 의해서 전류가 흐르는 n형 열전 소자로 이루어진 p-n 열전 소자 1쌍이 기본 단위를 이루어 구성되고, 이러한 p형 열전 소자와 n형 열전 소자 사이를 연결하는 전극을 구비하며, 열전 소자는 일단을 고온으로 유지하고 타단을 저온으로 유지한 상태로, 온도 차의 제곱에 비례한 전력을 얻을 수 있다.The thermoelectric module made of a thermoelectric element is composed of a p-type thermoelectric element (TE) and a pair of pn thermoelectric elements made of an n-type thermoelectric element through which an electric current flows by electrons, which is composed of a basic unit. A thermoelectric element is provided with an electrode that connects between the n-type thermoelectric element, and the thermoelectric element maintains one end at a high temperature and maintains the other end at a low temperature, thereby obtaining power proportional to the square of the temperature difference.

열전 발전 소자는 이러한 열전 모듈을 이용하는 것으로서, 열전 발전 소자의 품질 검수에는 일반적으로 온/오프를 반복하는 내구 시험으로서, 열전 발전 소자 양단간 온도 차로 인하여 발생되는 열팽창 특성 및 열 응력과 사용되는 유체 등을 고려하여, 열전 발전 소자의 수명을 시험하는 장치가 이용되고 있다. 그 밖에도, 열전 발전 모듈의 품질 검수에는, 열전 소자의 저항과 개방 전압을 측정, 이용하는 방법 등이 있다.The thermoelectric power element uses such a thermoelectric module, and it is an endurance test that repeats on / off in general to inspect the quality of the thermoelectric power element, and includes thermal expansion characteristics, thermal stress and fluid used due to a temperature difference between the thermoelectric power elements. In consideration, an apparatus for testing the life of the thermoelectric power element is used. In addition, the quality inspection of the thermoelectric power module includes a method of measuring and using the resistance and open voltage of the thermoelectric element.

다만, 이러한 방법을 이용하는 경우, 열전 발전 소자의 양단에 온도 차가 형성되었을 때, 발생하는 개방 전압이 포화 상태에 이르기까지의 시간인 포화 시간이 상이할 수 있다는 점, 즉, 동일한 소재 군으로 제작된, 동일한 개방 전압을 갖는 열전 소자라고 하더라도, 소자 내 제작 결함 또는 소재 성능의 미세한 저하로 인하여 개방 전압이 포화되는데 걸리는 시간이 상이해진다는 요소는 검수 요소로 포함하지 못하여 정밀한 품질 검수가 이루어지지 않는다는 단점이 있다.However, in the case of using this method, when a temperature difference is formed at both ends of the thermoelectric power generation element, the saturation time, which is the time until the generated open voltage reaches saturation, may be different, that is, made of the same material group. However, even in the case of thermoelectric elements having the same open voltage, the factor that the time taken to saturate the open voltage is different due to manufacturing defects in the device or a slight decrease in material performance is not included as the inspection element. There is this.

본 발명에서는 상기와 같은 문제를 개선하기 위한 것으로서, 대량의 열전 발전 소자의 품질 검수를 정밀하고, 신속하게 할 수 있는, 열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법에 대한 개발이 필요하다.In the present invention, to improve the above problems, it is necessary to develop a thermoelectric power element quality inspection system and a inspection method using the same, which can precisely and quickly perform quality inspection of a large quantity of thermoelectric power elements.

본 발명의 실시예들은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 종래의 품질 검수 과정 상, 열전 발전 소자의 열전 소자 자체의 불균일성 또는 열전 소자 내 제작 결함에서 비롯되는 문제를 해결하고자, 복수의 열전 소자 각각의 포화 시간을 측정하고, 이를 이용하여 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 정밀하게 검수할 수 있도록 하며, 복수의 열전 소자에 대한 저항 또는 개방 전압을 동시에 측정할 수 있도록 하여 신속한 검수를 하게 하고, 뿐만 아니라, 장기적인 구동 내구성 평가 이후, 열전 발전 소자 내에서 발생하는 변화도 확인할 수 있도록 하는, 열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The embodiments of the present invention have been proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, and a problem arising from a non-uniformity of the thermoelectric element itself or a manufacturing defect in the thermoelectric element in the conventional quality inspection process In order to solve the problem, the saturation time of each of the plurality of thermoelectric elements is measured, and it is possible to accurately check whether a plurality of thermoelectric elements are defective, and simultaneously measure resistance or open voltage of the plurality of thermoelectric elements. The objective of the present invention is to provide a thermoelectric power device quality inspection system and a inspection method using the same, so as to enable rapid inspection, and also to check changes occurring in the thermoelectric power device after a long-term driving durability evaluation. do.

다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-described problems and can be variously extended within the scope of the technical spirit included in the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 열전 발전 소자 품질 검수 시스템은, 복수의 열전 소자, 상기 복수의 열전 소자에 연결되어 상기 복수의 열전 소자의 일단을 냉각시키는 냉각부, 상기 복수의 열전 소자에 연결되어 상기 복수의 열전 소자의 타단을 가열시키는 가열부, 상기 복수의 열전 소자의 개방 전압과 저항을 계측하는 계측부, 및 상기 계측부에서 계측된 수치를 이용하여 상기 복수의 열전 소자의 품질을 검수하는 검수부를 포함할 수 있으며, 상기 검수부는, 상기 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 상기 측정된 포화 시간, 상기 계측부에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 상기 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 검수하는 것을 특징으로 한다.A thermoelectric power generation element quality inspection system according to a feature of the present invention for achieving the above object, a plurality of thermoelectric elements, a cooling unit connected to the plurality of thermoelectric elements to cool one end of the plurality of thermoelectric elements, the plurality It is connected to the thermoelectric element of the heating unit for heating the other end of the plurality of thermoelectric elements, a measuring unit for measuring the open voltage and resistance of the plurality of thermoelectric elements, and using the numerical values measured by the measuring unit of the plurality of thermoelectric elements The inspection unit may include a quality inspecting unit, and the inspecting unit measures saturation times until the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements is saturated, the measured saturation time, the open voltage measured by the measuring unit, It is characterized in that, using a resistor, it is checked whether or not the plurality of thermoelectric elements are defective.

상기 계측부는, 상기 복수의 열전 소자에 형성된 개방 전압을 동시에 측정하는 개방 전압 측정부, 및 상기 복수의 열전 소자의 저항을 동시에 측정하는 저항 측정부를 포함할 수 있다.The measurement unit may include an open voltage measurement unit that simultaneously measures open voltages formed on the plurality of thermoelectric elements, and a resistance measurement unit that simultaneously measures resistances of the plurality of thermoelectric elements.

상기 저항 측정부는, 상기 복수의 열전 소자의 직류 및 교류 저항을 측정할 수 있다.The resistance measurement unit may measure DC and AC resistances of the plurality of thermoelectric elements.

상기 열전 소자에 연결된 전선은 상기 계측부의 계측 단자에 연결될 수 있다.The wire connected to the thermoelectric element may be connected to the measurement terminal of the measurement unit.

상기 계측부의 계측 단자에 연결된 프로브는 상기 열전 소자의 전극부에 접촉되도록 연결될 수 있다.The probe connected to the measurement terminal of the measurement unit may be connected to contact the electrode portion of the thermoelectric element.

상기 냉각부의 내부에는, 냉각수가 흐르는 유로가 형성될 수 있다.Inside the cooling unit, a flow path through which cooling water flows may be formed.

상기 가열부의 내부에는, 일정한 간격으로 카트리지 발열체가 복수개 배치될 수 있다.Inside the heating unit, a plurality of cartridge heating elements may be disposed at regular intervals.

상기 냉각부 및 상기 가열부는, 구리 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다.The cooling unit and the heating unit may be formed of copper or aluminum.

상기 냉각부와 상기 가열부와 접촉되는 상기 복수의 열전 소자 양면에는, 써멀 패드(Thermal pad)가 배치되어, 상기 열전 소자 내 균압을 유지하고 상기 복수의 열전 소자 간 높이의 단차를 해소할 수 있다.A thermal pad is disposed on both surfaces of the plurality of thermoelectric elements that are in contact with the cooling unit and the heating unit, thereby maintaining a uniform pressure in the thermoelectric element and eliminating a height difference between the plurality of thermoelectric elements. .

상기 써멀 패드(Thermal pad)는, 실리콘 패드 또는 카본 시트로 형성될 수 있다.The thermal pad may be formed of a silicon pad or a carbon sheet.

상기 가열부는 25~35℃이고, 상기 냉각부는 15~25℃일 수 있다.The heating unit may be 25 to 35 ° C, and the cooling unit may be 15 to 25 ° C.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른, 열전 발전 소자 품질 검수 방법은, 냉각부와 가열부에 의하여 복수의 열전 소자 양단에 온도 차이가 발생하는 단계, 계측부가, 상기 복수의 열전 소자에서 발생하는 개방 전압을 계측하고, 상기 복수의 열전 소자의 직류 및 교류 저항을 계측하는 단계, 및 검수부가, 상기 계측부에서 계측한 수치를 이용하여 상기 복수의 열전 소자의 품질을 검수하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 검수부는, 상기 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 상기 측정된 포화 시간, 상기 계측부에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 상기 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 검수하는 것을 특징으로 한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the method for inspecting the quality of a thermoelectric power generation element includes a step in which a temperature difference is generated across a plurality of thermoelectric elements by a cooling unit and a heating unit, and the measurement unit, the plurality of Measuring the open voltage generated by the thermoelectric elements of the, measuring the DC and AC resistances of the plurality of thermoelectric elements, and the inspection unit inspects the quality of the plurality of thermoelectric elements using the values measured by the measurement unit It may include a step, the inspection unit, measuring the saturation times until the saturation of the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements, using the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit, resistance , It is characterized in that it is checked whether or not a defect occurs in the plurality of thermoelectric elements.

본 발명에서 제안하고 있는 열전 발전 소자 품질 검수 시스템 및 이를 이용한 검수 방법에 따르면, 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부, 즉 열전 발전 소자에 대한 품질 검수를 보다 정밀하게 할 수 있고, 대량으로 양산되는 열전 발전 소자에 대하여 기존 대비 신속하게 검수할 수 있으며, 장기적인 구동 내구성 평가 이후, 열전 발전 소자 내에서 발생하는 변화도 확인할 수 있다.According to the thermoelectric power generation element quality inspection system and the inspection method using the same proposed in the present invention, whether a plurality of thermoelectric elements are defective, that is, quality inspection of the thermoelectric power generation element can be more precisely performed, and mass production is performed in large quantities. The power generation element can be quickly inspected compared to the existing one, and after a long-term driving durability evaluation, changes occurring in the thermoelectric power element can also be confirmed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 일단면(AA')으로서 냉각부, 가열부, 열전 소자의 배치 관계를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템에서 측정하는 포화 시간을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 방법의 흐름도이다.1 is a view showing the configuration of a thermoelectric power element quality inspection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a thermoelectric power device quality inspection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view illustrating an arrangement relationship between a cooling unit, a heating unit, and a thermoelectric element as one end AA 'of FIG. 2.
4 is a view illustrating a saturation time measured in a thermoelectric power element quality inspection system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for inspecting the quality of a thermoelectric power generation device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is illustrated. In the drawings, thicknesses are enlarged to clearly represent various layers and regions. In the drawings, thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of description.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "above" or "on" another part, this includes the case where another part is "just above" as well as another part in the middle. . Conversely, when one part is "just above" another part, it means that there is no other part in the middle. In addition, being "above" or "on" the reference part means that it is located above or below the reference part, and means that it is necessarily "above" or "above" toward the opposite direction of gravity. no.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a thermoelectric power element quality inspection system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템(10)은, 복수의 열전 소자(100), 복수의 열전 소자(100)에 연결되어 복수의 열전 소자(100)의 일단을 냉각시키는 냉각부(200), 복수의 열전 소자(100)에 연결되어 복수의 열전 소자(100)의 타단을 가열시키는 가열부(300), 복수의 열전 소자(100)의 개방 전압과 저항을 계측하는 계측부(400), 및 계측부(400)에서 계측된 수치를 이용하여 복수의 열전 소자(100)의 품질을 검수하는 검수부(500)를 포함할 수 있다.1, the thermoelectric power element quality inspection system 10 according to an embodiment of the present invention is connected to a plurality of thermoelectric elements 100, a plurality of thermoelectric elements 100, a plurality of thermoelectric elements ( Cooling unit 200 for cooling one end of 100, heating unit 300 connected to the plurality of thermoelectric elements 100 to heat the other end of the plurality of thermoelectric elements 100, opening of the plurality of thermoelectric elements 100 It may include a measurement unit 400 for measuring the voltage and resistance, and a inspection unit 500 for inspecting the quality of the plurality of thermoelectric elements 100 using the values measured by the measurement unit 400.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a thermoelectric power device quality inspection system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명인 열전 발전 소자 품질 검수 시스템(10)을 위에서 본 모습으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각부(200), 복수의, 열전 소자(100) 가열부(300)는 순서대로 적층되도록 배치되며, 이러한 각 구성에 대하여는 도 3에서 상세히 서술하도록 한다.FIG. 2 is a view of the thermoelectric power generation element quality inspection system 10 according to the present invention, as shown in FIG. 2, as illustrated in FIG. 2, the cooling unit 200, the plurality of thermoelectric elements 100, and the heating unit 300 in order. It is arranged to be stacked, and each of these components will be described in detail in FIG. 3.

계측부(400)는, 열전 소자(100)에 연결된 열전 소자 연결단자(110)를 통하여 열전 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 열전 소자(100)에 연결된 전선이 계측부(400)의 계측 단자(미도시)에 연결될 수 있으며, 계측부(400)의 계측 단자(미도시)에 연결된 프로부(미도시)가 열전 소자(100)의 전극부(미도시)에 접촉되도록 연결될 수도 있다.The measurement unit 400 may be electrically connected to the thermoelectric element 100 through the thermoelectric element connection terminal 110 connected to the thermoelectric element 100. A wire connected to the thermoelectric element 100 may be connected to a measurement terminal (not shown) of the measurement unit 400, and a pro portion (not shown) connected to a measurement terminal (not shown) of the measurement unit 400 may have a thermoelectric element 100 It may be connected to contact the electrode portion (not shown) of the.

본 발명의 실시예에 따른 계측부(400)는, 복수의 열전 소자(100)에 형성된 개방 전압을 동시에 측정하는 개방 전압 측정부(410), 및 복수의 열전 소자(100)의 저항을 동시에 측정하는 저항 측정부(420)를 포함할 수 있다. 이와 같이 복수의 열전 소자(100)에 대하여 동시에 측정 가능하도록 하여, 검수를 신속하게 진행할 수 있게 한다. 여기서, 저항 측정부(420)는 복수의 열전 소자(100)의 직류 및 교류 저항을 측정할 수 있다.The measuring unit 400 according to an embodiment of the present invention, the open voltage measuring unit 410 for simultaneously measuring the open voltage formed on the plurality of thermoelectric elements 100, and the resistance of the plurality of thermoelectric elements 100 at the same time A resistance measurement unit 420 may be included. In this way, it is possible to simultaneously measure the plurality of thermoelectric elements 100, so that the inspection can proceed quickly. Here, the resistance measurement unit 420 may measure DC and AC resistances of the plurality of thermoelectric elements 100.

검수부(500)는 계측부(400)에서 계측된 수치를 이용하여 복수의 열전 소자(100)의 품질을 검수하는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서의 검수부(500)는, 복수의 열전 소자(100) 각각의 포화 시간을 이용하여 열전 소자(100)의 품질 검수를 할 수 있다. 즉, 검수부(500)는, 복수의 열전 소자(100) 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 측정된 포화 시간, 계측부(400)에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 복수의 열전 소자(100)의 결함 발생 여부를 검수할 수 있으며, 이를 통하여 기존 대비 정밀한 검수가 가능해졌다는 점에서, 본 발명의 의의가 있다.The inspection unit 500 serves to inspect the quality of the plurality of thermoelectric elements 100 using the values measured by the measurement unit 400, and the inspection unit 500 of the present invention includes a plurality of thermoelectric elements ( 100) Quality inspection of the thermoelectric element 100 may be performed using each saturation time. That is, the inspection unit 500 measures saturation times until the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements 100 is saturated, and uses the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit 400, and the resistance. Therefore, it is possible to inspect whether or not a defect occurs in the plurality of thermoelectric elements 100, and through this, it has the significance of the present invention in that it is possible to perform a precise inspection compared to the existing one.

일반적인 열전 발전 소자의 경우, 열전 소자(100)의 저항, 개방 전압만을 측정하고 측정된 수치를 각각 기준 저항, 기준 개방 전압과 비교함으로써 품질 검수를 하였으나, 이 경우, 정밀한 검수가 이루어지지 않는 문제가 있었다.In the case of a general thermoelectric power element, the quality was checked by measuring only the resistance and the open voltage of the thermoelectric element 100 and comparing the measured values with the reference resistance and the reference open voltage, respectively. there was.

복수의 열전 소자(100)가 동일한 포화 개방 전압을 갖는다고 하더라도 결함이 없다고 할 수 없는데, 이는 동일한 포화 개방 전압인 경우라도 각각의 포화 시간은 상이할 수 있으며, 이는 열전 소자(100) 내 제작 결함이나 열전 소재 자체의 불균일성에서 비롯되는 문제이기 때문이다. 즉, 이러한 포화 시간의 차이를 확인할 수 없는 기존의 검수 방법은, 열전 소자(100) 내 제작 결함이나 열전 소재 자체의 불균일성에서 비롯되는 문제들을 찾기 어려운 한계가 있었다.Even if the plurality of thermoelectric elements 100 have the same saturation open voltage, it cannot be said that there are no defects, and each saturation time may be different even in the case of the same saturation open voltage, which is a manufacturing defect in the thermoelectric element 100 This is because the problem arises from the non-uniformity of the thermoelectric material itself. That is, the existing inspection method that cannot confirm the difference in saturation time has a limitation in finding problems resulting from manufacturing defects in the thermoelectric element 100 or non-uniformity of the thermoelectric material itself.

1회의 동일한 제작 공정에서 한 번에 제작되는 복수의 열전 소자(100)에 대하여, 개방 전압을 측정하는 경우 동일한 공정에서 제작된 열전 소자(100)들이기 때문에, 기본적으로 개방 전압과, 개방 전압이 포화 될까지 소요되는 시간, 즉 포화 시간은 이론적으로 모두 동일해야 한다. 예를 들어, 동일 조건에서 제작된 열전 소자(100)의 포화 개방 전압, 포화 시간은 이론적으로는 1V, 1초이여야 하겠으나, 실질적으로는 일부의 열전 소자(100)는 제작 과정에서의 결함 또는 자체 결함이 있을 수 있으므로, 상기의 일부 열전 소자(100)는 위의 개방 전압, 포화 시간과 다를 수 있다. 기존의 경우, 포화 개방 전압만을 비교하여 품질 검수를 하였다면, 본 발명에서는 포화 개방 전압뿐만 아니라, 포화 시간을 동시에 비교하여 열전 소자(100)의 결함을 확인할 수 있는 것이다.When measuring the open voltage of a plurality of thermoelectric elements 100 manufactured at one time in the same manufacturing process, since the thermoelectric elements 100 manufactured in the same process are basically the open voltage and the open voltage are saturated. The time taken to be, ie, the saturation time, should be all theoretically the same. For example, the saturation open voltage and saturation time of the thermoelectric element 100 manufactured under the same conditions should theoretically be 1 V, 1 second, but in reality, some thermoelectric elements 100 are defective or self-producing during the manufacturing process. Since there may be a defect, some of the thermoelectric elements 100 may be different from the above open voltage and saturation time. In the conventional case, if the quality inspection was performed by comparing only the saturation open voltage, in the present invention, the saturation time as well as the saturation open voltage can be compared at the same time to identify defects in the thermoelectric element 100.

위에서는 개방 전압의 비교만을 설명하였으나, 개방 전압뿐만 아니라 열전 소자(100)의 저항, 및 포화 시간을 모두 비교함으로써 열전 소자의 품질을 보다 정밀하게 검수할 수 있는 것이다.In the above description, only the comparison of the open voltage is described, but the quality of the thermoelectric element can be more accurately inspected by comparing not only the open voltage but also the resistance and saturation time of the thermoelectric element 100.

즉, 본 발명에서는 기존 방법에서의 저항, 개방 전압의 이용에 더하여, 포화 개방 전압이 되기까지의 포화 시간을 측정하고 이를 이용하여 검수를 진행함으로써, 상기의 오차로 인한 문제들을 개선하도록 하는 것에 특징이 있는 것이다. 이에 추가적으로, 본 발명에서는 복수의 열전 소자(100)에 대한, 복수의 개방 전압 또는 복수의 저항을 동시에 측정할 수 있도록 함으로써, 대량의 열전 소자(100)에 대한 검수를 신속하게 할 수 있도록 하였다.That is, in the present invention, in addition to the resistance and the use of the open voltage in the existing method, the saturation time until the saturation open voltage is measured and the inspection is performed using the feature to improve the problems caused by the above error. There is this. In addition, in the present invention, by allowing a plurality of thermoelectric elements 100 to simultaneously measure a plurality of open voltages or a plurality of resistances, it is possible to quickly inspect a large number of thermoelectric elements 100.

도 3은 도 2의 일단면(AA')으로서 냉각부, 가열부, 열전 소자의 배치 관계를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating an arrangement relationship between a cooling unit, a heating unit, and a thermoelectric element as one end AA 'of FIG. 2.

도 3에 도시된 바를 통하여, 가장 하단에 배치된 냉각부(200), 냉각부(200)의 상단에 배치되는 열전 소자(100), 열전 소자(100)의 상단에 배치되는 가열부(300)를 확인할 수 있다.3, the cooling unit 200 disposed at the bottom, the thermoelectric element 100 disposed at the top of the cooling unit 200, and the heating unit 300 disposed at the top of the thermoelectric element 100 You can check

열전 소자(100)는 냉각부(200), 가열부(300) 사이에 배치되는 것으로서, 냉각부(200)와 가열부(300)와 접촉되는 열전 소자(100)의 양면에는, 써멀 패드(Thermal pad)(320)가 배치될 수 있다. 써멀 패드(Thermal pad) (320)는, 열전 소자(100) 내 균압을 유지하고, 복수의 열전 소자(100) 간 높이의 단차를 없애는 역할을 한다. 이러한 써멀 패드(Thermal pad) (320)는, 실리콘 패드 또는 카본 시트로 형성될 수 있다.The thermoelectric element 100 is disposed between the cooling unit 200 and the heating unit 300, and on both sides of the thermoelectric element 100 contacting the cooling unit 200 and the heating unit 300, a thermal pad (Thermal pad) 320 may be disposed. The thermal pad 320 maintains equalization in the thermoelectric element 100 and eliminates a height difference between the plurality of thermoelectric elements 100. The thermal pad 320 may be formed of a silicon pad or a carbon sheet.

실시예에 따라서는, 냉각부(200), 가열부(300)는 각각 열전도도가 높은 재질인 구리 또는 알루미늄으로 형성될 수 있으나, 상기의 나열된 재질에 한정되는 것은 아니다.Depending on the embodiment, the cooling unit 200 and the heating unit 300 may be formed of copper or aluminum, each of which is a material having high thermal conductivity, but is not limited to the materials listed above.

열전 소자(100)의 양단의 온도 차이를 발생시키는 역할을 하는 가열부(300), 냉각부(200)의 온도는 각각 25~35℃, 15~25℃일 수 있으며, 바람직하게는, 가열부(300)는 30℃ 정도로, 사용자가 가열부(300)에 직접 접촉되어도, 상해를 입지 않는 정도의 온도일 수 있으며, 냉각부(200)는 20℃일 수 있다.The temperature of the heating unit 300 and the cooling unit 200 serving to generate a temperature difference between both ends of the thermoelectric element 100 may be 25 to 35 ° C and 15 to 25 ° C, respectively, and preferably, the heating unit 300 is about 30 ℃, even if the user is in direct contact with the heating unit 300, it may be a temperature that does not cause injury, the cooling unit 200 may be 20 ℃.

도 3에 도시된 바와 같이, 가열부(300)의 내부에는 일정한 간격으로 카트리지 발열체(310)가 복수개 배치될 수 있다. 발열체는 가열부(300)의 온도를 높여주는 역할을 하는 것으로 카트리지 발열체(310)에만 한정되는 것은 아니고, 할로겜 램프 등 온도를 높여줄 수 있는 구성이면 가능하다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 냉각부(200)의 내부에는 냉각수가 흐르는 유로가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, a plurality of cartridge heating elements 310 may be disposed at regular intervals inside the heating unit 300. The heating element serves to increase the temperature of the heating unit 300, and is not limited to the cartridge heating element 310, but may be any configuration that can increase the temperature such as a halogen lamp. In addition, although not shown in the drawing, a cooling channel 200 through which cooling water flows may be formed.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 시스템에서 측정하는 포화 시간을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a saturation time measured in a thermoelectric power element quality inspection system according to an embodiment of the present invention.

도 4의 그래프는 열전 소자(100) 양단에 온도 차이가 형성된 이후, 시간의 경과에 따라 열전 소자(100)에서 발생하는 개방 전압의 변화를 나타낸 것이다. 개방 전압은 초기에 높은 증가율로 증가하다가, 점차적으로 증가율이 줄어들면서 특정 시점부터는 특정된 값으로 일정하게 유지된다. 이와 같이, 일정하게 유지되는 특정 값(VSAT)을 포화 개방 전압이라고 하며, 포화 개방 전압이 되기 시작한 특정 시점(tSAT)까지 걸리는 시간을 포화 시간이라고 한다.The graph of FIG. 4 shows a change in the open voltage generated in the thermoelectric element 100 over time after a temperature difference is formed at both ends of the thermoelectric element 100. The open voltage initially increases at a high rate of increase, and then gradually decreases, and remains constant at a specific value from a specific point in time. In this way, a specific value (V SAT ) that is kept constant is called a saturation open voltage, and a time taken to a specific time point (t SAT ) when the saturation open voltage starts to be called a saturation time.

도 4에는 3 종류의 열전 소자(100) 각각에 따른, 3개의 개방 전압 그래프가 도시되어 있다.4, three open voltage graphs according to each of the three types of thermoelectric elements 100 are shown.

3 종류의 열전 소자(100)는 모두 동일한 값의 포화 개방 전압(VSAT)을 가지지만, 각각의 포화 시간은 tSAT(a), tSAT(b), tSAT(c)로 상이하다. 이와 같이, 동일한 포화 개방 전압을 가진 경우라도, 포화 시간은 상이할 수 있는데, 이는 동일한 소재 군으로 제작된 것이라 하더라도, 열전 소자(100)의 결함이 있을 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 이러한 포화 시간의 차이를 통하여, 각각의 열전 소자(100) 내 제작 결함이나, 열전 소재 자체의 불균일성에 의한 결함이 있음을 확인할 수 있도록 하는 것이다.All three types of thermoelectric elements 100 have the same saturation open voltage (V SAT ), but each saturation time is different from t SAT (a), t SAT (b), and t SAT (c). As described above, even in the case of having the same saturation open voltage, the saturation time may be different, because even if it is made of the same material group, the thermoelectric element 100 may be defective. In the present invention, through such a difference in saturation time, it is possible to confirm that there is a manufacturing defect in each thermoelectric element 100 or a defect due to non-uniformity of the thermoelectric material itself.

그러므로, 본 발명에서 각각의 열전 소자(100)의 포화 시간의 차이를 확인함으로써, 열전 소자(100)의 결함을 확인하는 것은, 기존의 저항, 전압의 비교를 통하여 결함을 확인하는 방법에서는 확인할 수 없었던 열전 소자(100)의 결함을 발견할 수 있는 것이며, 기존의 방법과 본 발명에서의 방법을 동시에 진행함으로써, 보다 더 정밀한 품질 검수가 가능할 수 있음은 물론이다. Therefore, in the present invention, by checking the difference in the saturation time of each thermoelectric element 100, checking the defect of the thermoelectric element 100 can be confirmed in the method of confirming the defect through comparison of existing resistance and voltage. Defects of the missing thermoelectric element 100 can be found, and, of course, by performing the existing method and the method in the present invention at the same time, a more precise quality inspection may be possible.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 발전 소자 품질 검수 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a method for inspecting the quality of a thermoelectric power generation device according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 열전 발전 소자 품질 검수 시스템을 이용하여, 열전 발전 소자의 품질을 검수하는 방법은, 냉각부와 가열부에 의하여, 복수의 열전 소자 양단에 온도 차이가 발생하는 단계(S100), 계측부가, 복수의 열전 소자에서 발생하는 개방 전압을 계측하고, 복수의 열전 소자의 직류 및 교류 저항을 계측하는 단계(S200), 및 검수부가, 계측부에서 계측한 수치인, 복수의 열전 소자의 개방 전압, 저항을 이용하여 복수의 열전 소자의 품질을 검수하는 단계(S300)를 포함한다. 특히, 본 발명에서의 검수부는, 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 측정된 포화 시간, 계측부에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 검수하는 것을 특징으로 한다.As illustrated in FIG. 5, a method of inspecting the quality of a thermoelectric power element using a thermoelectric power element quality inspection system includes a step in which a temperature difference is generated across the plurality of thermoelectric elements by a cooling unit and a heating unit ( S100), the measurement unit measures the open voltage generated by the plurality of thermoelectric elements, and measures the DC and AC resistance of the plurality of thermoelectric elements (S200), and the inspection unit is a number measured by the measurement unit, a plurality of thermoelectric And inspecting the quality of the plurality of thermoelectric elements using the open voltage and resistance of the element (S300). In particular, the inspection unit in the present invention measures the saturation times until the saturation of the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements, and uses the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit, and the resistance, and the plurality of thermoelectric elements. Characterized in that it is inspected for the occurrence of defects.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 열전 발전 소자의 품질 검수 과정에서는 확인할 수 없었던, 열전 소자 자체의 결함이나 동일 소재 군으로 제작된 경우라도 소재 성능의 미세한 차이로 인하여 발생하는 오차 등 다양한 문제를 발견하고, 해결하고자 하는 것으로서, 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 소요 시간을 측정하고, 이를 이용하여 대량의 열전 소자의 결함 발생 여부를 신속하고 정밀하게 검수할 수 있도록 한다는 점에서 의의가 있다.As described above, the present invention addresses various problems, such as defects caused by a defect in the thermoelectric element itself or a minute difference in material performance, even if it is made of the same material group, which could not be confirmed in the quality inspection process of a conventional thermoelectric element. As to be discovered and solved, it is possible to measure the time required for the saturation of the open voltage of each of a plurality of thermoelectric elements, and use it to quickly and accurately inspect whether a large number of thermoelectric elements are defective. There is significance in.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 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.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

10: 열전 발전 소자 품질 검수 시스템
100: 열전 소자
110: 열전 소자 연결단자
200: 냉각부
300: 가열부
310: 카트리지 발열체
320: 써멀 패드
400: 계측부
410: 개방 전압 측정부
420: 저항 측정부
500: 검수부10: Thermoelectric power element quality inspection system
100: thermoelectric element
110: thermoelectric element connection terminal
200: cooling unit
300: heating unit
310: cartridge heating element
320: thermal pad
400: measuring unit
410: open voltage measuring unit
420: resistance measurement unit
500: inspection department

Claims (12)

복수의 열전 소자;
상기 복수의 열전 소자에 연결되어 상기 복수의 열전 소자의 일단을 냉각시키는 냉각부;
상기 복수의 열전 소자에 연결되어 상기 복수의 열전 소자의 타단을 가열시키는 가열부;
상기 복수의 열전 소자의 개방 전압과 저항을 계측하는 계측부; 및
상기 계측부에서 계측된 수치를 이용하여 상기 복수의 열전 소자의 품질을 검수하는 검수부를 포함하며,
상기 검수부는,
상기 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 상기 측정된 포화 시간, 상기 계측부에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 상기 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 검수하는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.A plurality of thermoelectric elements;
A cooling unit connected to the plurality of thermoelectric elements to cool one end of the plurality of thermoelectric elements;
A heating unit connected to the plurality of thermoelectric elements to heat the other ends of the plurality of thermoelectric elements;
A measuring unit measuring open voltages and resistances of the plurality of thermoelectric elements; And
It includes a inspection unit for inspecting the quality of the plurality of thermoelectric elements using the values measured by the measurement unit,
The inspection unit,
The saturation times until the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements are saturated are measured, and the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit, and the resistance are used to determine whether the plurality of thermoelectric elements are defective. Quality inspection system of thermoelectric power element inspected. 제1항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 복수의 열전 소자에 형성된 개방 전압을 동시에 측정하는 개방 전압 측정부; 및
상기 복수의 열전 소자의 저항을 동시에 측정하는 저항 측정부를 포함하는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
The measurement unit,
An open voltage measuring unit that simultaneously measures open voltages formed on the plurality of thermoelectric elements; And
Quality inspection system of a thermoelectric power element including a resistance measuring unit for simultaneously measuring the resistance of the plurality of thermoelectric elements. 제2항에 있어서,
상기 저항 측정부는,
상기 복수의 열전 소자의 직류 및 교류 저항을 측정하는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 2,
The resistance measurement unit,
Quality inspection system of a thermoelectric power element for measuring the DC and AC resistance of the plurality of thermoelectric elements. 제1항에 있어서,
상기 열전 소자에 연결된 전선은 상기 계측부의 계측 단자에 연결되는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
The electric wire connected to the thermoelectric element is a quality inspection system of a thermoelectric power element connected to the measurement terminal of the measuring unit. 제1항에 있어서,
상기 계측부의 계측 단자에 연결된 프로브는 상기 열전 소자의 전극부에 접촉되도록 연결되는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
The probe connected to the measurement terminal of the measurement unit is connected to the electrode portion of the thermoelectric element quality inspection system of the thermoelectric power element. 제1항에 있어서,
상기 냉각부의 내부에는, 냉각수가 흐르는 유로가 형성된, 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
A quality inspection system for a thermoelectric power element, in which a flow path through which cooling water flows is formed inside the cooling unit. 제1항에 있어서,
상기 가열부의 내부에는, 일정한 간격으로 카트리지 발열체가 복수개 배치되는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
A quality inspection system for a thermoelectric power element in which a plurality of cartridge heating elements are disposed at regular intervals inside the heating unit. 제1항에 있어서,
상기 냉각부 및 상기 가열부는, 구리 또는 알루미늄으로 형성된 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
The cooling unit and the heating unit, quality inspection system of a thermoelectric power element formed of copper or aluminum. 제1항에 있어서,
상기 냉각부와 상기 가열부와 접촉되는 상기 복수의 열전 소자 양면에는, 써멀 패드(Thermal pad)가 배치되어, 상기 열전 소자 내 균압을 유지하고 상기 복수의 열전 소자 간 높이의 단차를 해소하는 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
A thermo pad is disposed on both surfaces of the plurality of thermoelectric elements contacting the cooling unit and the heating unit to maintain a uniform pressure in the thermoelectric element and eliminate the height difference between the plurality of thermoelectric elements. Device quality inspection system. 제9항에 있어서,
상기 써멀 패드(Thermal pad)는, 실리콘 패드 또는 카본 시트로 형성된 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.The method of claim 9,
The thermal pad is a quality inspection system of a thermoelectric power element formed of a silicon pad or a carbon sheet. 제1항에 있어서,
상기 가열부는 25~35℃이고, 상기 냉각부는 15~25℃인 열전 발전 소자의 품질 검수 시스템.According to claim 1,
The heating unit is 25 ~ 35 ℃, the cooling unit is a quality inspection system of the thermoelectric power generation element 15 ~ 25 ℃. 냉각부와 가열부에 의하여, 복수의 열전 소자 양단에 온도 차이가 발생하는 단계;
계측부가, 상기 복수의 열전 소자에서 발생하는 개방 전압을 계측하고, 상기 복수의 열전 소자의 직류 및 교류 저항을 계측하는 단계; 및
검수부가, 상기 계측부에서 계측한 수치를 이용하여 상기 복수의 열전 소자의 품질을 검수하는 단계를 포함하며,
상기 검수부는,
상기 복수의 열전 소자 각각의 개방 전압이 포화될 때까지의 포화 시간들을 측정하고, 상기 측정된 포화 시간, 상기 계측부에서 계측된 개방 전압, 저항을 이용하여, 상기 복수의 열전 소자의 결함 발생 여부를 검수하는 열전 발전 소자 품질 검수 방법.A step of generating a temperature difference across the plurality of thermoelectric elements by the cooling unit and the heating unit;
A measuring unit measuring open voltages generated by the plurality of thermoelectric elements, and measuring DC and AC resistances of the plurality of thermoelectric elements; And
The inspection unit includes the steps of inspecting the quality of the plurality of thermoelectric elements using the values measured by the measurement unit.
The inspection unit,
The saturation times until the open voltage of each of the plurality of thermoelectric elements are saturated are measured, and the measured saturation time, the open voltage measured by the measurement unit, and the resistance are used to determine whether the plurality of thermoelectric elements are defective. A method for inspecting the quality of thermoelectric power elements to be inspected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102264055B1 (en) * 2021-03-24 2021-06-11 주식회사 아이브이솔루션 Apparatus and Method for Inspecting Thermoelectric Device`s Performance

Cited By (1)

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KR102264055B1 (en) * 2021-03-24 2021-06-11 주식회사 아이브이솔루션 Apparatus and Method for Inspecting Thermoelectric Device`s Performance

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