KR20220013180A - Thermoelectric module and power generating apparatus comprising the same - Google Patents

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KR20220013180A
KR20220013180A KR1020200092375A KR20200092375A KR20220013180A KR 20220013180 A KR20220013180 A KR 20220013180A KR 1020200092375 A KR1020200092375 A KR 1020200092375A KR 20200092375 A KR20200092375 A KR 20200092375A KR 20220013180 A KR20220013180 A KR 20220013180A
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오수경
노명래
이승용
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

According to an embodiment, disclosed is a thermoelectric module which comprises: a first conductive portion disposed to be in contact with a first pipe in which a first fluid moves; a second conductive portion disposed to be in contact with a second pipe through which a second fluid, whose temperature is higher than a temperature of the first fluid, moves; and a thermoelectric element disposed between the first conductive portion and the second conductive portion and in contact with the first conductive portion and the second conductive portion. A first minimum distance from the thermoelectric element to the first pipe is greater than a second minimum distance from the thermoelectric element to the second pipe.

Description

열전 모듈 및 이를 포함하는 발전 장치{THERMOELECTRIC MODULE AND POWER GENERATING APPARATUS COMPRISING THE SAME}Thermoelectric module and power generation device including same

본 발명은 열전 모듈 및 이를 포함하는 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전 소자의 저온부와 고온부 간 온도 차를 이용하는 열전 모듈 및 이를 포함하는 발전장치, 또는 유체 등의 특정 대상을 냉각 또는 가열하는 펠티에 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric module and a power generation device including the same, and more particularly, a thermoelectric module using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element, a power generation device including the same, or cooling or heating a specific object such as a fluid It relates to the Peltier device.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes inside a material, and refers to direct energy conversion between heat and electricity.

열전 소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다. A thermoelectric element is a generic term for a device using a thermoelectric phenomenon, and has a structure in which a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material are bonded between metal electrodes to form a PN junction pair.

열전 소자는 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등으로 구분될 수 있다.Thermoelectric devices can be divided into devices using a temperature change in electrical resistance, devices using the Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated by a temperature difference, and devices using the Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat is generated by current. .

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

열전 소자가 발전용 장치에 적용될 경우, 열전 소자의 저온부 측으로 제1 유체가 유동하도록 하고,열전 소자의 고온부 측으로 제 1유체보다 고온의 제2 유체가 유동하도록 할 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 저온부와 고온부 간 온도 차에 의하여 전기가 생성될 수 있다.When the thermoelectric element is applied to an apparatus for power generation, a first fluid may flow toward a low temperature portion of the thermoelectric element, and a second fluid of higher temperature than the first fluid may flow toward a high temperature portion of the thermoelectric element. Accordingly, electricity may be generated by the temperature difference between the low-temperature portion and the high-temperature portion of the thermoelectric element.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전 소자의 저온부와 고온부 간 온도 차를 이용하는 열전 모듈 및 이를 포함하는 발전장치, 또는 유체 등의 특정 대상을 냉각 또는 가열하는 펠티에 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric module using a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part of a thermoelectric element, a power generation device including the same, or a Peltier device for cooling or heating a specific object such as a fluid.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈은 제1 유체가 이동하는 제1 관과 접하도록 배치된 제1 전도부; 상기 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관과 접하도록 배치된 제2 전도부; 및 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부 사이에 배치되고 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부에 접하는 열전 소자;를 포함하고, 상기 열전 소자에서 상기 제1 관까지의 제1 최소 거리는 상기 열전 소자에서 상기 제2 관까지의 제2 최소 거리보다 크다.A thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes: a first conductive part disposed to be in contact with a first pipe through which a first fluid moves; a second conductive part disposed in contact with a second pipe through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves; and a thermoelectric element disposed between the first conductive part and the second conductive part and in contact with the first conductive part and the second conductive part, wherein a first minimum distance from the thermoelectric element to the first tube is in the thermoelectric element greater than a second minimum distance to the second tube.

상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 및 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부;를 포함하고, 상기 제2 전도부는 상기 제2 관을 감싸는 제2 클램프; 및 상기 제2 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; and a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element, wherein the second conductive portion includes: a second clamp surrounding the second tube; and a second extension extending from the second clamp toward the thermoelectric element.

상기 제1 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고, 상기 제2 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고, 상기 열전 소자는, 상기 제1 단부면과 접하는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하고 상기 제2 단부면과 접하는 제2 기판;을 포함하고, 상기 제1 기판은 기판홀을 포함하고, 상기 제1 단부면은 결합홈을 포함하고, 상기 기판홀 및 상기 결합홈을 관통하는 결합부재;를 더 포함할 수 있다.The first extension includes a first end surface in contact with the thermoelectric element, the second extension includes a second end surface in contact with the thermoelectric element, and the thermoelectric element includes a first end surface in contact with the first end surface. a substrate and a second substrate facing the first substrate and in contact with the second end surface, wherein the first substrate includes a substrate hole, the first end surface includes a coupling groove, and the substrate hole and a coupling member passing through the coupling groove.

상기 열전 소자의 가장자리를 따라 배치되는 실링부재;를 더 포함할 수 있다.It may further include a sealing member disposed along the edge of the thermoelectric element.

상기 실링부재는 상기 제1 단부면과 상기 제2 단부면 사이에서 상기 열전 소자를 둘러쌀 수 있다.The sealing member may surround the thermoelectric element between the first end surface and the second end surface.

상기 제1 관과 상기 제2 관은 제1 방향으로 이격 배치되고, 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부는 상기 제1 방향으로 이격 배치될 수 있다.The first tube and the second tube may be spaced apart from each other in a first direction, and the first conductive part and the second conductive part may be spaced apart from each other in the first direction.

상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 전선부;를 더 포함하고, 상기 전선부와 전기적으로 연결되고 온도차에 대응하여 저항을 조절하는 회로부;를 더 포함하고, 상기 회로부는 상기 제1 전도부와 접하도록 배치될 수 있다.Further comprising; a wire portion electrically connected to the thermoelectric element, a circuit portion electrically connected to the wire portion and adjusting resistance in response to a temperature difference; further comprising, the circuit portion being disposed to be in contact with the first conductive portion can

상기 제1 전도부 및 상기 제2 전도부를 감싸는 단열부재;를 더 포함할 수 있다.It may further include; a heat insulating member surrounding the first conductive part and the second conductive part.

상기 제1 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고, 상기 제2 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고, 상기 제1 단부면의 면적과 상기 제2 단부면의 면적이 클 수 있다.The first conductive part includes a first end surface in contact with the thermoelectric element, and the second conductive part includes a second end surface in contact with the thermoelectric element, wherein an area of the first end surface and the second end surface is in contact with the thermoelectric element. The area can be large.

상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부; 및 상기 제1 관과 접하는 측면에 배치되고 상기 제1 클램프를 관통하고 상기 제1 연장부의 일부를 관통하는 가압홈;을 포함하고, 상기 가압홈 내에 배치되어 상기 제2 전도부를 향해 가압하는 스프링;을 더 포함할 수 있다.The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element; and a pressing groove disposed on a side surface in contact with the first tube and penetrating the first clamp and penetrating a part of the first extension part; a spring disposed in the pressing groove and pressing toward the second conductive part; may further include.

실시예에 따른 발전 시스템은 제1 유체가 이동하는 제1 관; 상기 제1 관과 이격 배치되고 상기 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관; 및 상기 제1 관과 상기 제2 관 사이에 배치되는 열전 모듈;을 포함하고, 상기 열전 모듈은 상기 제1 관과 접하도록 배치된 제1 전도부; 상기 제2 관과 접하도록 배치된 제2 전도부; 및 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부 사이에 배치되고 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부에 접하는 열전 소자;를 포함하고, 상기 열전 소자에서 상기 제1 관까지의 제1 최소 거리는 상기 열전 소자에서 상기 제2 관까지의 제2 최소 거리보다 크다.A power generation system according to an embodiment includes a first pipe through which a first fluid moves; a second pipe spaced apart from the first pipe and through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves; and a thermoelectric module disposed between the first tube and the second tube, wherein the thermoelectric module includes: a first conductive part disposed in contact with the first tube; a second conductive part disposed to be in contact with the second tube; and a thermoelectric element disposed between the first conductive part and the second conductive part and in contact with the first conductive part and the second conductive part, wherein a first minimum distance from the thermoelectric element to the first tube is in the thermoelectric element greater than a second minimum distance to the second tube.

상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 및 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부;를 포함하고, 상기 제2 전도부는 상기 제2 관을 감싸는 제2 클램프; 및 상기 제2 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제2 연장부를 포함하고, 상기 제1 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고, 상기 제2 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고, 상기 열전 소자는, 상기 제1 단부면과 접하는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하고 상기 제2 단부면과 접하는 제2 기판;을 포함하고, 상기 제1 기판은 기판홀을 포함하고, 상기 제1 단부면은 결합홈을 포함하고, 상기 기판홀 및 상기 결합홈을 관통하는 결합부재;를 더 포함할 수 있다.The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; and a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element, wherein the second conductive portion includes: a second clamp surrounding the second tube; and a second extension portion extending from the second clamp toward the thermoelectric element, the first extension portion including a first end surface contacting the thermoelectric element, and the second extension portion being in contact with the thermoelectric element an end surface, wherein the thermoelectric element includes a first substrate in contact with the first end surface and a second substrate facing the first substrate and in contact with the second end surface, wherein the first substrate is a substrate A hole may be included, and the first end surface may include a coupling groove, and a coupling member passing through the substrate hole and the coupling groove may be further included.

상기 제1 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고, 상기 제2 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고, 상기 제1 단부면의 면적과 상기 제2 단부면의 면적이 클 수 있다.The first conductive part includes a first end surface in contact with the thermoelectric element, and the second conductive part includes a second end surface in contact with the thermoelectric element, wherein an area of the first end surface and the second end surface is in contact with the thermoelectric element. The area can be large.

상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부; 및 상기 제1 관과 접하는 측면에 배치되고 상기 제1 클램프를 관통하고 상기 제1 연장부의 일부를 관통하는 가압홈;을 포함하고, 상기 가압홈 내에 배치되어 상기 제2 전도부를 향해 가압하는 스프링;을 더 포함할 수 있다.The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element; and a pressing groove disposed on a side surface in contact with the first tube and penetrating the first clamp and penetrating a part of the first extension part; a spring disposed in the pressing groove and pressing toward the second conductive part; may further include.

본 발명의 실시예에 따르면, 조립이 간단하면서도 온도차 향상에 따른 발전성능이 우수한 열전 모듈을 갖는 발전장치를 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a power generation device having a thermoelectric module that is easy to assemble and has excellent power generation performance according to an improvement in temperature difference.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 신뢰성이 개선된 열전 모듈을 포함하는 발전 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a power generation device including a thermoelectric module having improved reliability.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 실드부재를 열전 모듈에 배치하는 공정이 단순하며, 열전 모듈이 수분, 열 또는 기타 오염물질로부터 보호될 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, the process of disposing the shield member on the thermoelectric module is simple, and the thermoelectric module can be protected from moisture, heat or other contaminants.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자 또는 열전 모듈은 소형으로 구현되는 애플리케이션뿐만 아니라 차량, 선박, 제철소, 소각로 등과 같이 대형으로 구현되는 애플리케이션에서도 적용될 수 있다. In addition, the thermoelectric element or thermoelectric module according to an embodiment of the present invention may be applied not only to an application implemented in a small size, but also to an application implemented in a large size such as a vehicle, a ship, a steel mill, an incinerator, and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 분해 사시도이고,
도 3은 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈에 포함되는 열전 소자의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈에 포함되는 열전 소자의 개념도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 분해 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치에서 제2 전도부가 제거된 도면이고,
도 8은 도 7에서 K부분의 확대도이고,
도 9는 도 8에서 II"의 단면도이고,
도 10은 도 7에서 제2 전도부에서 제1 전도부를 바라본 측면도이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이고,
도 12는 본 발명의 또 다른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention;
6 is an exploded perspective view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention;
7 is a view in which a second conductive part is removed from a power generation device including a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention;
8 is an enlarged view of part K in FIG. 7,
9 is a cross-sectional view of II" in FIG. 8,
10 is a side view of the first conducting unit from the second conducting unit in FIG. 7;
11 is a perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention;
12 is a perspective view of a power generation device including another thermoelectric module of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with .

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or more than one) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or under (below)" of each component, top (above) or under (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.

먼저, 본 발명의 열전 장치(또는 열전 모듈)는 발전장치 또는 발전장치로 이루어진 발전 시스템 등에 이용될 수 있다. 예컨대, 발전시스템은 발전장치(열전 모듈 또는 열전 소자를 포함함) 및 유체관을 포함하며, 유체관으로 유입되는 유체는 자동차, 선박 등의 엔진이나 또는 발전소, 제철소 등에서 발생되는 열원일 수 있다. 다만, 이러한 내용에 제한되는 것은 아니다. 유체관은 제1 유체관 및 제1 유체관보다 고온의 유체가 유동하는 제2 유체관을 포함할 수 있으며, 열전모듈은 제1 유체관 및 제2 유체관 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 유체관 내에 유동되는 유체의 온도는 80℃이하, 바람직하게는 60℃이하, 더욱 바람직하게는 50℃일 수 있으며, 제2 유체관 내에 유동되는 유체의 온도는 100℃이상, 바람직하게는 200℃이상, 더욱 바람직하게는 220℃내지 250℃일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니고, 열전 소자의 저온부 및 고온부 간 온도 차에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 그리고 발전장치는 유체관과 인접하게 배치되어 유체의 에너지를 이용하여 발전을 수행할 수 있다. First, the thermoelectric device (or thermoelectric module) of the present invention may be used in a power generation device or a power generation system including the power generation device. For example, the power generation system includes a power generation device (including a thermoelectric module or a thermoelectric element) and a fluid pipe, and the fluid flowing into the fluid pipe may be an engine of an automobile or a ship, or a heat source generated in a power plant or a steel mill. However, the present invention is not limited thereto. The fluid pipe may include a first fluid pipe and a second fluid pipe through which a fluid having a higher temperature than the first fluid pipe flows, and the thermoelectric module may be disposed between the first fluid pipe and the second fluid pipe. For example, the temperature of the fluid flowing in the first fluid pipe may be 80 ℃ or less, preferably 60 ℃ or less, more preferably 50 ℃, and the temperature of the fluid flowing in the second fluid pipe is 100 ℃ or more , preferably 200°C or higher, more preferably 220°C to 250°C, but is not limited thereto, and may be variously applied according to the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part of the thermoelectric element. And the power generation device is disposed adjacent to the fluid pipe to perform power generation using the energy of the fluid.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이다.1 is a perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is FIG. 1 It is a cross-sectional view cut at AA'.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈(1000)을 포함하는 발전 장치 또는 발전 시스템은 제1 관(P1), 제2 관(P2), 제1 조절부(LB1), 제2 조절부(LB2) 및 열전 모듈(1000)을 포함할 수 있다.1 and 2 , the power generation device or power generation system including the thermoelectric module 1000 according to an embodiment of the present invention includes a first pipe P1, a second pipe P2, and a first adjusting unit ( LB1), a second control unit LB2, and the thermoelectric module 1000 may be included.

제1 관(P1)과 제2 관(P2)은 유체(E1, E2)가 이동할 수 있는 공간을 갖는 파이프(pipe)일 수 있다. 제1 관(P1)에는 제1 유체(E1)가 소정의 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제2 관(P2)에는 제2 유체(E2)가 소정의 방향으로 이동할 수 있다. 예컨대, 제1 유체(E1)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향 또는 제2 방향으로 이동할 수 있다. 마찬가지로, 제2 관(P2)의 제2 유체(E2)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향 또는 제2 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. The first pipe P1 and the second pipe P2 may be pipes having a space through which the fluids E1 and E2 can move. The first fluid E1 may move in a predetermined direction in the first pipe P1. In addition, the second fluid E2 may move in a predetermined direction in the second pipe P2 . For example, the first fluid E1 may move in a direction opposite to the second direction (Y-axis direction) or in a second direction. Similarly, the second fluid E2 of the second pipe P2 may move in a direction opposite to the second direction (Y-axis direction) or in a second direction (Y-axis direction).

그리고 제1 관(P1)과 제2 관(P2)은 제1 방향(X축 방향)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 본 명세서에서 제1 방향(X축 방향)은 제1 관(P1)에서 제2 관(P2)을 향한 방향 또는 후술하는 제1 전도부(1100)에서 제2 전도부(1200)를 향한 방향일 수 있다. 그리고 제2 방향(Y축 방향)은 제1 방향(X축 방향)에 수직한 방향으로 제1 관(P1) 또는 제2 관(P2)의 연장 방향일 수 있다. 그리고 제3 방향(Z축 방향)은 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)에 수직한 방향일 수 있다. 여기서, 각 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 서로 수직인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 각 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 서로 소정의 각도를 가질 수 있다.또한, 실시예로 제1 관(P1)과 제2 관(P2)은 제1 방향(X축 방향)에 수직한 면(YZ)으로 단면이 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.In addition, the first tube P1 and the second tube P2 may be disposed to be spaced apart from each other in the first direction (X-axis direction). In this specification, the first direction (X-axis direction) may be a direction from the first pipe P1 to the second pipe P2 or a direction from the first conductive part 1100 to the second conductive part 1200 to be described later. . And the second direction (Y-axis direction) may be an extension direction of the first pipe (P1) or the second pipe (P2) in a direction perpendicular to the first direction (X-axis direction). And the third direction (Z-axis direction) may be a direction perpendicular to the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction). Here, each of the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction is illustrated as being perpendicular to each other, but the present invention is not limited thereto, and each of the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction may have a predetermined angle with each other. , In an embodiment, the first pipe (P1) and the second pipe (P2) are shown in a circular cross-section in a plane YZ perpendicular to the first direction (X-axis direction), but it is not limited thereto and has various shapes. can

그리고 제1 유체(E1)는 온도가 제2 유체(E2)의 온도보다 낮을 수 있다. 이에, 제1 관(P1)은 저온부일 수 있고, 제2 관(P2)은 고온부일 수 있다. 이에, 제1 관(P1)과 인접하고 제1 관(P1)으로부터 열이 전도되는 열전 소자의 제1 기판이 저온부가 되며, 제2 관(P2)과 인접하고 제2 관(P2)으로부터 열이 전도되는 열전 소자의 제2 기판이 고온부가 될 수 있다. 이하 이를 기준으로 설명한다.In addition, the temperature of the first fluid E1 may be lower than the temperature of the second fluid E2 . Accordingly, the first pipe P1 may be a low temperature part, and the second pipe P2 may be a high temperature part. Accordingly, the first substrate of the thermoelectric element adjacent to the first tube P1 and heat is conducted from the first tube P1 becomes a low-temperature part, and is adjacent to the second tube P2 and heats from the second tube P2. The second substrate of the conductive thermoelectric element may be a high-temperature portion. Hereinafter, it will be described based on this.

제1 조절부(LB1)는 제1 관(P1)과 결합될 수 있다. 제1 조절부(LB1)는 제1 관(P1) 내에서 제1 유체(E1)가 흐르는 양을 조절할 수 있다. 제1 조절부(LB1)는 사용자에 의해 회전력에 의해 구동하며, 제1 관(P1)이 개폐되거나 단면상(YZ평면)으로 면적이 감소 또는 증가할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 제1 유체(E1)가 도면과 같이 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐르는 경우, 제1 조절부(LB1)를 통과하기 전의 제1 유체(E1a)의 양과 제1 조절부(LB1)를 통과한 후의 제1 유체(E1b)의 양이 서로 같거나 다르게 조절될 수 있다.The first adjustment unit LB1 may be coupled to the first tube P1 . The first control unit LB1 may control the amount of the first fluid E1 flowing in the first pipe P1 . The first adjusting unit LB1 is driven by a rotational force by a user, and the first pipe P1 may be opened or closed or an area may be decreased or increased in cross-sectional view (YZ plane). Accordingly, for example, when the first fluid E1 flows in the opposite direction to the second direction (Y-axis direction) as shown in the drawing, the amount of the first fluid E1a before passing through the first adjusting unit LB1 and The amount of the first fluid E1b after passing through the first adjusting unit LB1 may be adjusted to be equal to or different from each other.

마찬가지로, 제2 조절부(LB2)는 제2 관(P2)과 결합될 수 있다. 제2 조절부(LB2)는 제2 관(P2) 내에서 제2 유체(E2)가 흐르는 양을 조절할 수 있다. 제2 조절부(LB2)는 사용자에 의해 회전력에 의해 구동하며, 제2 관(P2)이 개폐되거나 단면상(YZ평면)으로 면적이 감소 또는 증가할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 제2 유체(E2)가 도면과 같이 제2 방향(Y축 방향)에 반대 방향으로 흐르는 경우, 제2 조절부(LB2)를 통과하기 전의 제2 유체(E2a)의 양과 제2 조절부(LB2)를 통과한 후의 제2 유체(E2b)의 양이 서로 같거나 다르게 조절될 수 있다.Similarly, the second adjustment unit LB2 may be coupled to the second tube P2 . The second control unit LB2 may control the amount of the second fluid E2 flowing in the second pipe P2 . The second adjustment unit LB2 is driven by a rotational force by a user, and the second pipe P2 may be opened or closed or an area may be decreased or increased in cross-section (YZ plane). Accordingly, for example, when the second fluid E2 flows in the opposite direction to the second direction (Y-axis direction) as shown in the drawing, the amount of the second fluid E2a before passing through the second adjusting unit LB2 and The amount of the second fluid E2b after passing through the second adjusting unit LB2 may be adjusted to be equal to or different from each other.

열전 모듈(1000)은 제1 유체(E1)가 이동하는 제1 관(P1)과 접하는 제1 전도부(1100), 제1 유체(E1)의 온도보다 높은 제2 유체(E2)가 이동하는 제2 관(P2)과 접하는 제2 전도부(1200) 및 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200)에 접하는 열전 소자(1300)를 포함할 수 있다. 나아가, 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되는 실링부재(1400)를 더 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)와 전기적으로 연결되는 정션 박스(1500) 및 외측에 배치되어 제1 전도부(1100) 및 제2 전도부(1200)를 감싸는 단열 부재(HIM)를 더 포함할 수 있다. The thermoelectric module 1000 includes a first conductive part 1100 in contact with the first pipe P1 through which the first fluid E1 moves, and a second fluid E2 that is higher than the temperature of the first fluid E1 moves. 2 The second conductive part 1200 in contact with the pipe P2 and the thermoelectric element 1300 disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 and in contact with the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 ) may be included. Furthermore, the thermoelectric module 1000 may further include a sealing member 1400 disposed along the edge of the thermoelectric element 1300 and disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . In addition, the thermoelectric module 1000 additionally includes a junction box 1500 electrically connected to the thermoelectric element 1300 and an insulating member (HIM) disposed outside and surrounding the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . may include more.

보다 상세하게, 제1 전도부(1100)는 제1 관(P1)을 감싸는 제1 클램프(1110), 제1 클램프(1110)에서 열전 소자(1300)를 향해 연장되는 제1 연장부(1120)를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 전도부(1100)는 제1 클램프(1110)와 제1 관(P1)의 결합력 개선을 위한 제1 체결부재(1130)를 더 포함할 수 있다.In more detail, the first conductive part 1100 includes a first clamp 1110 surrounding the first tube P1, and a first extension part 1120 extending from the first clamp 1110 toward the thermoelectric element 1300. may include Furthermore, the first conductive part 1100 may further include a first fastening member 1130 for improving the coupling force between the first clamp 1110 and the first pipe P1.

제1 클램프(1110)는 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)를 포함할 수 있다. 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)는 제1 클램프(1110)에서 제1 방향(X축 방향)에 수직한 면(YZ)으로 분할된 부재일 수 있다. 이에, 제1-1 클램프(1110a)는 제1 관(P1)과 제2 관(P2) 사이에 배치될 수 있다. 또는 제1-1 클램프(1110a)는 제1-2 클램프(1110b) 대비 열전 소자(1300)와 인접하게 위치할 수 있다.The first clamp 1110 may include a 1-1 clamp 1110a and a 1-2 clamp 1110b. The 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b may be members divided by a plane YZ perpendicular to the first direction (X-axis direction) in the first clamp 1110 . Accordingly, the 1-1 clamp 1110a may be disposed between the first pipe P1 and the second pipe P2. Alternatively, the 1-1 clamp 1110a may be positioned adjacent to the thermoelectric element 1300 compared to the 1-2 clamp 1110b.

제1-1 클램프(1110a)는 제1 관(P1)의 외면에 대응하는 형상의 내측면(1110ar)을 가질 수 있다. 이에, 제1-1 클램프(1110a)의 내측면(1110ar)은 제1 관(P1)의 일면과 접하고, 제1 관(P1)의 일면을 감쌀 수 있다.The 1-1 clamp 1110a may have an inner surface 1110ar of a shape corresponding to the outer surface of the first tube P1. Accordingly, the inner surface 1110ar of the 1-1 clamp 1110a may be in contact with one surface of the first tube P1 and may surround one surface of the first tube P1.

그리고 제1-1 클램프(1110a)는 제1-2 클램프(1120b)와 결합하기 위한 제1-1 홀(1110ah)을 포함할 수 있다. 제1-1 홀(1110ah)은 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.In addition, the 1-1 clamp 1110a may include a 1-1 hole 1110ah for coupling with the 1-2 th clamp 1120b. The 1-1 hole 1110ah may be located at an upper portion or a lower portion.

제1-2 클램프(1110b)는 제1 관(P1)의 외면에 대응하는 형상의 내측면(1110br)을 가질 수 있다. 제1-1 클램프(1110a)와 같이, 제1-2 클램프(1110b)의 내측면(1110br)은 제1 관(P1)의 다른 면과 접하고, 제1 관(P1)의 다른 면을 감쌀 수 있다. 이에, 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)는 제1 관(P1)과 접하면서 제1 관(P1)을 감쌀 수 있다. 이로써, 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)는 제1 관(P1) 내의 제1 유체(E1)로부터 에너지(예로, 온도)를 제공받을 수 있다. The 1-2 clamps 1110b may have an inner surface 1110br having a shape corresponding to the outer surface of the first tube P1 . Like the 1-1 clamp 1110a, the inner surface 1110br of the 1-2 clamp 1110b may be in contact with the other surface of the first tube P1 and wrap the other surface of the first tube P1. have. Accordingly, the 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b may surround the first tube P1 while being in contact with the first tube P1 . Accordingly, the 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b may receive energy (eg, temperature) from the first fluid E1 in the first tube P1 .

또한, 제1-2 클램프(1110b)는 제1-1 클램프(1110a)와 결합하기 위한 제1-2 홀(1110bh)을 포함할 수 있다. 제1-2 홀(1110bh)은 제1 관(P1)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 제1-1 홀(1110ah)과 제1-2 홀(1110bh)은 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되게 위치할 수 있다. 나아가, 제1-1 홀(1110ah)은 제1 관(P1)의 상부와 하부에 배치되어 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩되거나, 일부가 어긋나도록 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제1-2 홀(1110bh)은 제1 관(P1)의 상부와 하부에 배치되어 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩되거나, 일부가 어긋나도록 배치될 수 있다.Also, the 1-2-th clamp 1110b may include a 1-2-th hole 1110bh for coupling with the 1-1 clamp 1110a. The 1-2-th hole 1110bh may be located above or below the first pipe P1. The 1-1 hole 1110ah and the 1-2 hole 1110bh may be positioned to overlap in the first direction (X-axis direction). Further, the 1-1 hole 1110ah may be disposed at the upper and lower portions of the first tube P1 to overlap in the third direction (Z-axis direction) or to be partially shifted. Similarly, the 1-2 holes 1110bh may be disposed at the upper and lower portions of the first tube P1 to overlap in the third direction (Z-axis direction) or to be partially shifted.

그리고 제1 체결부재(1130)는 상술한 제1-1 홀(1110ab)과 제1-2 홀(1110bh)을 관통할 수 있다. 이에, 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b) 간의 결합력이 확보되고, 제1-1 클램프(1110a)와 제1 관(P1) 사이 또는 제1-2 클램프(1110b)와 제1 관(P1) 사이의 체결력이 향상될 수 있다. 즉, 제1 관(P1) 또는 후술하는 제2 관(P2) 등에 제1 전도부를 용이하게 체결할 수 있으므로, 조립 용이성이 향상될 수 있다.In addition, the first fastening member 1130 may pass through the above-described 1-1 hole 1110ab and 1-2 hole 1110bh. Accordingly, coupling force between the 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b is secured, and between the 1-1 clamp 1110a and the first tube P1 or the 1-2 clamp 1110b The fastening force between and the first pipe (P1) may be improved. That is, since the first conductive part can be easily fastened to the first pipe P1 or the second pipe P2 to be described later, the ease of assembly can be improved.

나아가, 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)는 열전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1-1 클램프(1110a)와 제1-2 클램프(1110b)는 금속을 포함할 수 있다.Furthermore, the 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b may be made of a material having high thermal conductivity. For example, the 1-1 clamp 1110a and the 1-2 clamp 1110b may include metal.

제1 연장부(1120)는 제1-1 클램프(1110a)에서 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제1 연장부(1120)는 제1-1 클램프(1110a)와 일체로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1-1 클램프(1110a)와 제1 연장부(1120)는 일체로 이루어지고, 제1-2 클램프(1110b)는 제1-1 클램프(1110a) 및 제1 연장부(1120)와 분리된 상태에서 제1 체결부재(1130)를 통해 서로 결합될 수 있다. 이에, 상술한 바와 같이 조립의 용이성이 향상될 수 있다.The first extension 1120 may extend in the first direction (X-axis direction) from the 1-1 clamp 1110a. The first extension 1120 may be integrally formed with the 1-1 clamp 1110a. For example, the 1-1 clamp 1110a and the first extension part 1120 are integrally formed, and the 1-2 clamp 1110b includes the 1-1 clamp 1110a and the first extension part 1120 and In the separated state, they may be coupled to each other through the first fastening member 1130 . Accordingly, as described above, the ease of assembly may be improved.

또한, 제1 연장부(1120)는 제2 전도부(1200)를 향한 제1 단부면(1120s)을 가질 수 있다. 제1 단부면(1120s)은 열전 소자(1300)와 접할 수 있다. 또는 제1 단부면(1120s)과 열전 소자(1300) 사이에는 열전도성 재질로 이루어진 전도 패드 등이 추가로 배치될 수 있다. Also, the first extension part 1120 may have a first end surface 1120s facing the second conductive part 1200 . The first end surface 1120s may be in contact with the thermoelectric element 1300 . Alternatively, a conductive pad made of a thermally conductive material may be additionally disposed between the first end surface 1120s and the thermoelectric element 1300 .

또한, 제1 단부면(1120s)에는 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되는 실링부재(1400)가 더 배치될 수 있다.Also, a sealing member 1400 disposed along an edge of the thermoelectric element 1300 may be further disposed on the first end surface 1120s.

제2 전도부(1200)는 제2 관(P2)을 감싸는 제2 클램프(1210), 제2 클램프(1210)에서 열전 소자(1300)를 향해 연장되는 제2 연장부(1220)를 포함할 수 있다. 나아가, 제2 전도부(1200)는 제2 클램프(1210)와 제2 관(P2)의 결합력 확보를 위한 제2 체결부재(1230)를 더 포함할 수 있다.The second conductive part 1200 may include a second clamp 1210 surrounding the second tube P2 , and a second extension part 1220 extending from the second clamp 1210 toward the thermoelectric element 1300 . . Furthermore, the second conductive part 1200 may further include a second fastening member 1230 for securing the coupling force between the second clamp 1210 and the second pipe P2 .

제2 클램프(1210)는 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)를 포함할 수 있다. 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)는 제2 클램프(1210)에서 제2 방향(X축 방향)에 수직한 면(YZ)으로 분할된 부재일 수 있다. 이에, 제2-1 클램프(1210a)는 제1 관(P1)과 제2 관(P2) 사이에 배치될 수 있다. 또는 제2-1 클램프(1210a)는 제2-2 클램프(1210b) 대비 열전 소자(1300)와 인접하게 위치할 수 있다.The second clamp 1210 may include a 2-1 th clamp 1210a and a 2-2 th clamp 1210b. The 2-1 clamp 1210a and the 2-2 clamp 1210b may be members divided by a plane YZ perpendicular to the second direction (X-axis direction) in the second clamp 1210 . Accordingly, the 2-1 clamp 1210a may be disposed between the first pipe P1 and the second pipe P2. Alternatively, the second-first clamp 1210a may be positioned adjacent to the thermoelectric element 1300 compared to the second-second clamp 1210b.

제2-1 클램프(1210a)는 제2 관(P2)의 외면에 대응하는 형상의 내측면(1210ar)을 가질 수 있다. 이에, 제2-1 클램프(1210a)의 내측면(1210ar)은 제2 관(P2)의 일면과 접하고, 제2 관(P1)의 일면을 감쌀 수 있다.The 2-1 clamp 1210a may have an inner surface 1210ar having a shape corresponding to the outer surface of the second tube P2 . Accordingly, the inner surface 1210ar of the 2-1 clamp 1210a may be in contact with one surface of the second tube P2 and may surround one surface of the second tube P1 .

그리고 제2-1 클램프(1210a)는 제2-2 클램프(1220b)와 결합하기 위한 제2-1 홀(1210ah)을 포함할 수 있다. 제2-1 홀(1210ah)은 제2 관(P2)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.In addition, the 2-1th clamp 1210a may include a 2-1th hole 1210ah for coupling with the 2-2nd clamp 1220b. The 2-1 hole 1210ah may be located above or below the second pipe P2.

제2-2 클램프(1210b)는 제2 관(P2)의 외면에 대응하는 형상의 내측면(1210br)을 가질 수 있다. 제2-1 클램프(1210a)와 같이, 제2-2 클램프(1210b)의 내측면(1210br)은 제2 관(P2)의 다른 면과 접하고, 제2 관(P2)의 다른 면을 감쌀 수 있다. 이에, 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)는 제2 관(P2)과 접하면서 제2 관(P2)을 감쌀 수 있다. 이로써, 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)는 제2 관(P2) 내의 제2 유체(E2)로부터 에너지(예로, 온도)를 제공받을 수 있다. The second-second clamp 1210b may have an inner surface 1210br having a shape corresponding to the outer surface of the second tube P2 . Like the 2-1 clamp 1210a, the inner surface 1210br of the 2-2 clamp 1210b may be in contact with the other surface of the second tube P2 and wrap the other surface of the second tube P2. have. Accordingly, the 2-1 clamp 1210a and the 2-2 clamp 1210b may surround the second tube P2 while being in contact with the second tube P2 . Accordingly, the second-first clamp 1210a and the second-second clamp 1210b may receive energy (eg, temperature) from the second fluid E2 in the second tube P2 .

또한, 그리고 제2-2 클램프(1210b)는 제2-1 클램프(1210a)와 결합하기 위한 제2-2 홀(1210bh)을 포함할 수 있다. 제2-2 홀(1210bh)은 제2 관(P2)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다. 제2-1 홀(1210ah)과 제2-2 홀(1210bh)은 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되게 위치할 수 있다. 나아가, 제2-1 홀(1210ah)은 제2 관(P2)의 상부와 하부에 배치되어 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. 마찬가지로, 제2-2 홀(1210bh)은 제2 관(P2)의 상부와 하부에 배치되어 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. Also, the 2-2nd clamp 1210b may include a 2-2nd hole 1210bh for coupling with the 2-1th clamp 1210a. The 2-2nd hole 1210bh may be located at an upper portion or a lower portion of the second tube P2 . The 2-1 hole 1210ah and the 2-2 hole 1210bh may be positioned to overlap in the first direction (X-axis direction). Furthermore, the 2-1 hole 1210ah may be disposed on the upper and lower portions of the second tube P2 to overlap in the third direction (Z-axis direction). Similarly, the 2-2 hole 1210bh may be disposed on the upper and lower portions of the second tube P2 to overlap in the third direction (Z-axis direction).

그리고 제2 체결부재(1230)는 상술한 제2-1 홀(1210ab)과 제2-2 홀(1210bh)을 관통할 수 있다. 이에, 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b) 간의 결합력이 확보되고, 제2-1 클램프(1210a)와 제2 관(P1) 사이 또는 제2-2 클램프(1210b)와 제2 관(P2) 사이의 체결력이 향상될 수 있다. 즉, 제2 관(P2)에 제2 전도부를 용이하게 체결할 수 있으므로, 조립 용이성이 개선될 수 있다.In addition, the second fastening member 1230 may pass through the aforementioned 2-1 hole 1210ab and 2-2 hole 1210bh. Accordingly, the coupling force between the 2-1 clamp 1210a and the 2-2 clamp 1210b is secured, and between the 2-1 clamp 1210a and the second tube P1 or the 2-2 clamp 1210b The fastening force between the and the second tube P2 may be improved. That is, since the second conductive part can be easily fastened to the second pipe P2, assembly easiness can be improved.

나아가, 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)는 열전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2-1 클램프(1210a)와 제2-2 클램프(1210b)는 금속을 포함할 수 있다.Furthermore, the 2-1 clamp 1210a and the 2-2 clamp 1210b may be made of a material having high thermal conductivity. For example, the second-first clamp 1210a and the second-second clamp 1210b may include metal.

제2 연장부(1220)는 제2-1 클램프(1210a)에서 제2 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제2 연장부(1220)는 제2-1 클램프(1210a)와 일체로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2-1 클램프(1210a)와 제2 연장부(1220)는 일체로 이루어지고, 제2-2 클램프(1210b)는 제2-1 클램프(1210a) 및 제2 연장부(1220)와 분리된 상태에서 제2 체결부재(1230)를 통해 서로 결합될 수 있다. 이에, 상술한 바와 같이 조립의 용이성이 향상될 수 있다. The second extension 1220 may extend in the second direction (X-axis direction) from the 2-1 clamp 1210a. The second extension 1220 may be formed integrally with the 2-1 clamp 1210a. For example, the 2-1 clamp 1210a and the second extension part 1220 are integrally formed, and the 2-2 clamp 1210b is formed with the 2-1 clamp 1210a and the second extension part 1220. In the separated state, they may be coupled to each other through the second fastening member 1230 . Accordingly, as described above, the ease of assembly may be improved.

또한, 제2 연장부(1220)는 제2 전도부(1200)를 향한 제2 단부면(1220s)을 가질 수 있다. 제2 단부면(1220s)은 열전 소자(1300)와 접할 수 있다. 또한, 제2 단부면(1220s)에는 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되는 실링부재(1400)가 더 배치될 수 있다.Also, the second extension portion 1220 may have a second end surface 1220s facing the second conductive portion 1200 . The second end surface 1220s may be in contact with the thermoelectric element 1300 . In addition, a sealing member 1400 disposed along an edge of the thermoelectric element 1300 may be further disposed on the second end surface 1220s.

또한, 상술한 제1 연장부(1120)와 제2 연장부(1220)는 제1 클램프(1110) 및 제2 클램프(1210)와 같이 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 연장부(1120)와 제2 연장부(1220)는 금속을 포함할 수 있다.In addition, the first extension part 1120 and the second extension part 1220 described above may be made of a thermally conductive material like the first clamp 1110 and the second clamp 1210 . For example, the first extension 1120 and the second extension 1220 may include metal.

열전 소자(1300)는 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 열전 소자(1300)는 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 열전 소자(1300)는 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 열전 소자(1300)는 직렬 또는 병렬로 서로 연결될 수 있다.The thermoelectric element 1300 may be disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . In addition, there may be a plurality of thermoelectric elements 1300 , and the plurality of thermoelectric elements 1300 may be electrically connected to each other. For example, the plurality of thermoelectric elements 1300 may be connected to each other in series or in parallel.

또한, 열전 소자(1300)는 하부 기판(또는 제1 기판)과 상부 기판(또는 제2 기판) 중 어느 하나가 제1 전도부(1100)와 접하고, 다른 하나가 제2 전도부(1200)와 접할 수 있다. 이에, 열전 소자의 하부 기판(예로, 저온부)은 제1 관(P1)의 제1 유체(E1)에 의해 제1 전도부(1100)로 전도된 열을 제공받을 수 있다. 또한, 열전 소자의 상부 기판(예로, 고온부)은 제2 관(P2)의 제2 유체(E2)에 의해 제2 전도부(1200)로 전도된 열을 제공받을 수 있다. 이에, 열전 소자(1300)는 하부 기판과 상부 기판 사이에 발생한 온도 차로부터 발전할 수 있다. 이때, 발전된 전력은 배터리부(미도시)에 공급되거나, 별도의 전력 부품 또는 시스템을 구동하도록 적용될 수 있다. 이러한 열전 소자(1300)에 대한 자세한 설명은 후술한다.In addition, in the thermoelectric element 1300 , any one of a lower substrate (or a first substrate) and an upper substrate (or a second substrate) may be in contact with the first conductive part 1100 , and the other may be in contact with the second conductive part 1200 . have. Accordingly, the lower substrate (eg, the low temperature part) of the thermoelectric element may receive heat conducted to the first conductive part 1100 by the first fluid E1 of the first tube P1 . In addition, the upper substrate (eg, the high temperature part) of the thermoelectric element may receive heat conducted to the second conductive part 1200 by the second fluid E2 of the second tube P2 . Accordingly, the thermoelectric element 1300 may generate electricity from a temperature difference generated between the lower substrate and the upper substrate. In this case, the generated power may be supplied to a battery unit (not shown) or applied to drive a separate power component or system. A detailed description of the thermoelectric element 1300 will be described later.

실링부재(1400) 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 또한, 실링부재(1400)는 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 실링부재(1400)는 제1 전도부(1100)의 제1 단부면(1100s)과 제2 전도부(1200)의 제2 단부면(1200s)과 접할 수 있다. 실시예로, 실링부재(1400)는 제1 단부면(110s)과 제2 단부면(1200s) 사이 영역에서 열전 소자(1300)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 제1 단부면(110s)과 제2 단부면(1200s) 사이 영역에서 실링부재(1400)는 최외측에 위치할 수 있다. 이러한 실링부재(1400)는 제1 방향에 수직한 면(YZ)에 대해 폐루프 구조를 가질 수 있다. 이로써, 외부의 습기, 이물질이 실링부재(1400) 내부의 열전 소자로 이동하는 것이 방지될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 열전 모듈의 성능이 개선되고 신뢰성이 개선될 수 있다.The sealing member 1400 may be disposed along the edge of the thermoelectric element 1300 . Also, the sealing member 1400 may be disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . For example, the sealing member 1400 may be in contact with the first end surface 1100s of the first conductive part 1100 and the second end surface 1200s of the second conductive part 1200 . In an embodiment, the sealing member 1400 may surround the thermoelectric element 1300 in a region between the first end surface 110s and the second end surface 1200s. That is, in the area between the first end surface 110s and the second end surface 1200s, the sealing member 1400 may be located at the outermost side. The sealing member 1400 may have a closed loop structure with respect to the plane YZ perpendicular to the first direction. Accordingly, it is possible to prevent external moisture and foreign substances from moving to the thermoelectric element inside the sealing member 1400 . That is, the performance and reliability of the thermoelectric module according to the embodiment may be improved.

정션 박스(1500)는 복수 개의 열전 소자(1300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 정션 박스(1500)는 복수 개의 열전 소자(1300)에서 온도 차에 의한 발전 성능을 최적화하기 위한 회로부 및 열전 소자(1300)와 저항과의 전기적 연결을 스위칭하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다.The junction box 1500 may be electrically connected to the plurality of thermoelectric elements 1300 . The junction box 1500 may include a circuit unit for optimizing power generation performance due to a temperature difference in the plurality of thermoelectric elements 1300 and a switching unit for switching an electrical connection between the thermoelectric element 1300 and a resistor.

실시예에 따른 정션 박스(1500)는 제1 전도부(1100)와 접할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 정션 박스(1500)는 상대적으로 온도가 낮은 상태를 유지하여 구동에 따른 발열을 최소화할 수 있다. 즉, 신뢰성이 개선될 수 있다. The junction box 1500 according to the embodiment may be in contact with the first conductive part 1100 . With this configuration, the junction box 1500 may maintain a relatively low temperature state to minimize heat generation due to driving. That is, reliability can be improved.

단열 부재(HIM)는 열전 모듈(1000)의 외측에 배치될 수 있다. 단열 부재(HIM)는 제1 전도부(1100), 제2 전도부(1200), 열전 소자(1300), 실링부재(1400) 및 정션 박스(1500)를 모두 감쌀 수 있다. 이에 따라, 단열 부재(HIM)가 이물질 등으로부터 열전 모듈을 보호함과 동시에 제1 관(P1) 및 제2 관(P2)으로부터의 전도된 열을 용이하게 유지할 수 있다.The heat insulating member HIM may be disposed outside the thermoelectric module 1000 . The heat insulating member HIM may surround all of the first conductive part 1100 , the second conductive part 1200 , the thermoelectric element 1300 , the sealing member 1400 , and the junction box 1500 . Accordingly, the heat insulating member HIM may protect the thermoelectric module from foreign substances and at the same time easily maintain the heat conducted from the first tube P1 and the second tube P2 .

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 열전 모듈(1000)에서, 열전 소자(1300)로부터 제1 관(P1)까지의 제1 최소 거리(L1)는 열전 소자(1300)로부터 제2 관(P2)까지의 제2 최소 거리(L2)보다 클 수 있다.Referring to FIG. 3 , in the thermoelectric module 1000 according to the embodiment, the first minimum distance L1 from the thermoelectric element 1300 to the first tube P1 is from the thermoelectric element 1300 to the second tube P2 . ) may be greater than the second minimum distance L2.

먼저, 저온의 제1 관(P1)으로부터 전도된 열은 제1 전도부(1100)의 제1 단부면(1120s)까지 갈수록 온도의 변화가 발생할 수 있다. 그리고 고온의 제2 관(P2)으로부터 전도된 열은 제2 전도부(1200)의 제2 단부면(1220s) 까지 갈수록 온도의 변화가 발생할 수 있다. 이 때, 열전 소자(1300)의 발전 성능을 향상시키기 위해서는 열전 소자와 접하는 제1 단부면(1120s)의 온도(저온)와 제2 단부면(1220s)의 온도(고온) 간의 온도차를 증가시켜야 한다. First, the temperature of the heat conducted from the low-temperature first pipe P1 may change toward the first end surface 1120s of the first conductive part 1100 . In addition, the temperature of the heat conducted from the high-temperature second pipe P2 may change toward the second end surface 1220s of the second conductive part 1200 . At this time, in order to improve the power generation performance of the thermoelectric element 1300, the temperature difference between the temperature (low temperature) of the first end surface 1120s in contact with the thermoelectric element and the temperature (high temperature) of the second end surface 1220s must be increased. .

이에, 실시예에 따른 열전 모듈(1000)에서 제2 관(P2)까지의 제2 최소 거리(L2)는 열전 소자(1300)에서 제1 관(P1)까지의 제1 최소 거리(L1)보다 작으므로, 제2 관(P2)과 제2 단부면(1220s) 간의 온도 변화량이 제1 관(P1)과 제1 단부면(1120s) 간의 온도 변화량보다 작을 수 있다. 즉, 저온부인 제1 단부면(1120s)의 온도 변화량보다 고온부인 제2 단부면(1220s)의 온도 변화량을 최소화하여 열전 소자(1300)에 제공된 고온과 저온의 온도차를 향상시킬 수 있다. 따라서 발전 성능도 개선될 수 있다.Accordingly, the second minimum distance L2 from the thermoelectric module 1000 to the second tube P2 according to the embodiment is greater than the first minimum distance L1 from the thermoelectric element 1300 to the first tube P1. Since it is small, the amount of change in temperature between the second tube P2 and the second end surface 1220s may be smaller than the amount of change in temperature between the first tube P1 and the first end surface 1120s. That is, the temperature difference between the high temperature and the low temperature provided to the thermoelectric element 1300 can be improved by minimizing the amount of change in the temperature of the second end surface 1220s that is the high temperature portion than the amount of change in the temperature of the first end surface 1120s that is the low temperature portion. Therefore, the power generation performance can also be improved.

나아가, 열전 소자(1300)에서 제1 관(P1)의 제1 중심(C1)까지의 거리(L3)는 열전 소자(1300)에서 제2 관(P2)의 제2 중심(C2)까지의 거리(L4)보다 클 수 있다. 또한, 제1-1 클램프(1110a)와 열전 소자(1300) 간의 거리는 제2-1 클램프(1210a)와 열전 소자(1300) 간의 거리보다 클 수 있다. 또한, 제1 연장부(1120)의 제1 방향(X축 방향)으로 길이는 제2 연장부(1220)의 제2 방향(X축 방향)으로 길이보다 클 수 있다.Furthermore, the distance L3 from the thermoelectric element 1300 to the first center C1 of the first tube P1 is the distance from the thermoelectric element 1300 to the second center C2 of the second tube P2. It can be greater than (L4). Also, a distance between the 1-1 clamp 1110a and the thermoelectric element 1300 may be greater than a distance between the 2-1 clamp 1210a and the thermoelectric element 1300 . In addition, the length of the first extension part 1120 in the first direction (X-axis direction) may be greater than the length of the second extension part 1220 in the second direction (X-axis direction).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈에 포함되는 열전 소자의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈에 포함되는 열전 소자의 개념도이다.4 is a cross-sectional view of a thermoelectric element included in a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a conceptual diagram of a thermoelectric element included in the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 열전 소자(100)는 하부 기판(110), 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)을 포함한다.4 and 5 , the thermoelectric element 100 includes a lower substrate 110 , a lower electrode 120 , a P-type thermoelectric leg 130 , an N-type thermoelectric leg 140 , an upper electrode 150 , and an upper portion. and a substrate 160 .

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

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

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

P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(130) 또는 벌크형 N형 열전 레그(140)는 열전 소재를 열처리하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득한 후, 이를 소결하고, 소결체를 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 이때, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그일 수 있다. 이와 같이, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그인 경우, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 강도가 높아질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(130) 또는 적층형 N형 열전 레그(140)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.The P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be formed in a bulk type or a stack type. In general, the bulk-type P-type thermoelectric leg 130 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 140 heat-treats a thermoelectric material to manufacture an ingot, grinds the ingot and sieves to obtain a powder for the thermoelectric leg, and then It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body. In this case, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be polycrystalline thermoelectric legs. As such, when the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are polycrystalline thermoelectric legs, the strength of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be increased. The laminated P-type thermoelectric leg 130 or the laminated N-type thermoelectric leg 140 is formed by coating a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, and then stacking the unit member and cutting the unit through the process. can be obtained

이때, 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 동일한 형상 및 체적을 가지거나, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)와 N형 열전 레그(140)의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그(140)의 높이 또는 단면적을 P형 열전 레그(130)의 높이 또는 단면적과 다르게 형성할 수도 있다. In this case, the pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 may have the same shape and volume, or may have different shapes and volumes. For example, since the electrical conductivity characteristics of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 are different, the height or cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg 140 is calculated as the height or cross-sectional area of the P-type thermoelectric leg 130 . may be formed differently.

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

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 열전성능 지수(figure of merit, ZT)로 나타낼 수 있다. 열전성능 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention may be expressed as a figure of merit (ZT). The thermoelectric figure of merit (ZT) can be expressed as in Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, α는 제벡계수[V/K]이고, σ는 전기 전도도[S/m]이며, α2σ는 파워 인자(Power Factor, [W/mK2])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는 a·cp·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.Here, α is the Seebeck coefficient [V/K], σ is the electrical conductivity [S/m], and α2σ is the power factor [W/mK2]. And, T is the temperature, and k is the thermal conductivity [W/mK]. k can be expressed as a·cp·ρ, a is the thermal diffusivity [cm2/S], cp is the specific heat [J/gK], and ρ is the density [g/cm3].

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

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

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

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

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

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

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

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자(1300)는 제1 기판(1310), 제1 기판(1310) 상에 배치된 제1 절연층(1320), 제1 절연층(1320) 상에 배치된 복수의 제1 전극(1330), 복수의 제1 전극(1330) 상에 배치된 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350), 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350) 상에 배치된 복수의 제2 전극(1360), 복수의 제2 전극(1360) 상에 배치된 제2 절연층(1370) 및 제2 절연층(1370) 상에 배치된 제2 기판(1380)을 포함한다. Referring to FIG. 6 , a thermoelectric element 1300 according to an embodiment of the present invention includes a first substrate 1310 , a first insulating layer 1320 disposed on the first substrate 1310 , and a first insulating layer 1320 . ) disposed on the plurality of first electrodes 1330, a plurality of P-type thermoelectric legs 1340 and a plurality of N-type thermoelectric legs 1350 disposed on the plurality of first electrodes 1330, a plurality of P-type thermoelectric legs The plurality of second electrodes 1360 disposed on the thermoelectric leg 1340 and the plurality of N-type thermoelectric legs 1350 , the second insulating layer 1370 and the second disposed on the plurality of second electrodes 1360 . and a second substrate 1380 disposed on the insulating layer 1370 .

또한, 도시하지 않았지만, 복수의 제1 전극(1330), 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350), 복수의 제2 전극(1360) 및 제2 절연층(1370)을 둘러싸도록 커버부재(미도시됨)가 더 배치될 수 있다. Also, although not shown, a plurality of first electrodes 1330 , a plurality of P-type thermoelectric legs 1340 , and a plurality of N-type thermoelectric legs 1350 , a plurality of second electrodes 1360 , and a second insulating layer 1370 . ) A cover member (not shown) may be further disposed to surround it.

여기서, 제1 전극(1330), P형 열전 레그(1340), N형 열전 레그(1350), 제2 전극(1360)은 각각이 도 4 내지 5에서 설명한 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부 전극(150)에 대응할 수 있다. 또한, 제1 기판(1310)은 하부 기판(110)에 대응하며, 제2 기판(1380)은 상부 기판(160)에 대응하고, 제1 절연층(1320)과 제2 절연층(1370)은 절연층(170)에 대응하므로, 해당 구성요소는 도 4 내지 5에서 설명한 내용이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.Here, the first electrode 1330 , the P-type thermoelectric leg 1340 , the N-type thermoelectric leg 1350 , and the second electrode 1360 are the lower electrode 120 and the P-type thermoelectric leg described with reference to FIGS. 4 to 5 , respectively. 130 , may correspond to the N-type thermoelectric leg 140 and the upper electrode 150 . In addition, the first substrate 1310 corresponds to the lower substrate 110 , the second substrate 1380 corresponds to the upper substrate 160 , and the first insulating layer 1320 and the second insulating layer 1370 are Since it corresponds to the insulating layer 170, the corresponding components may be applied in the same or similar manner to those described with reference to FIGS. 4 to 5 .

또한, 제1 기판(1310) 및 제2 기판(1380) 중 적어도 하나는 금속 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(1310) 및 제2 기판(1380) 중 적어도 하나는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제1 기판(1310) 및 제2 기판(1380)은 이종 소재로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 기판(1310) 및 제2 기판(1380) 중 내전압 성능이 더 요구되는 기판은 알루미늄 기판으로 이루어지고, 열전도 성능이 더 요구되는 기판은 구리 기판으로 이루어질 수도 있다.Also, at least one of the first substrate 1310 and the second substrate 1380 may be a metal substrate. For example, at least one of the first substrate 1310 and the second substrate 1380 may be formed of at least one of aluminum, an aluminum alloy, copper, and a copper alloy. The first substrate 1310 and the second substrate 1380 may be made of different materials. For example, a substrate requiring more withstand voltage performance among the first substrate 1310 and the second substrate 1380 may be formed of an aluminum substrate, and a substrate requiring more thermal conductivity may be formed of a copper substrate.

본 명세서에서, 내전압 성능은 소정의 전압 및 소정의 전류 하에서 소정의 기간 동안 절연 파괴 없이 유지되는 특성을 의미할 수 있다. 예를 들어, AC 2.5kV의 전압 및 1mA의 전류 하에서 10초 동안 절연 파괴 없이 유지되는 경우, 내전압은 2.5kV라고 할 수 있다. In the present specification, the withstand voltage performance may refer to a characteristic maintained without dielectric breakdown for a predetermined period under a predetermined voltage and a predetermined current. For example, if the voltage of AC 2.5kV and the current of 1mA are maintained without breakdown for 10 seconds, the withstand voltage can be said to be 2.5kV.

또한, 열전 소자(1300)의 저온부 측에 배치된 전극에 전원이 연결되므로, 고온부 측에 비하여 저온부 측에 더욱 높은 내전압 성능이 요구될 수 있다. 이에 반해, 열전 소자(1300)의 구동 시 열전 소자(1300)의 고온부 측은 고온, 예를 들어 약 180℃이상에 노출될 수 있으며, 전극, 절연층 및 기판의 서로 다른 열팽창 계수로 인하여 전극, 절연층 및 기판 간의 박리가 문제될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자(1300)의 고온부 측은 저온부 측에 비하여 더욱 높은 열충격 완화 성능이 요구될 수 있다. 이에 따라, 고온부 측의 구조와 저온부 측의 구조를 다르게 할 수도 있다. In addition, since power is connected to the electrode disposed on the low-temperature side of the thermoelectric element 1300 , higher withstand voltage performance may be required for the low-temperature side compared to the high-temperature side. In contrast, when the thermoelectric element 1300 is driven, the high-temperature side of the thermoelectric element 1300 may be exposed to a high temperature, for example, about 180° C. or higher, and due to the different coefficients of thermal expansion of the electrode, the insulating layer, and the substrate, the electrode, insulation Delamination between the layer and the substrate can be problematic. Accordingly, the high-temperature side of the thermoelectric element 1300 may require higher thermal shock mitigation performance than the low-temperature side. Accordingly, the structure on the high temperature portion side and the structure on the low temperature portion side may be different.

이하, 제1 기판(1310) 상에 배치된 제1 전극(1330)에 전극 연결부(1390, 1391)가 연결되는 것을 설명한다. Hereinafter, connection of the electrode connection parts 1390 and 1391 to the first electrode 1330 disposed on the first substrate 1310 will be described.

전술한 바와 같이, 제1 기판(1310) 상에 제1 절연층(1320)이 배치되고, 제1 절연층(1320) 상에 복수의 제1 전극(1330)이 배치될 수 있다.As described above, the first insulating layer 1320 may be disposed on the first substrate 1310 , and a plurality of first electrodes 1330 may be disposed on the first insulating layer 1320 .

이때, 복수의 제1 전극(1330)은 복수의 전극 외곽을 형성하도록 배치될 수 있으며, 제1 기판(1310)은 복수의 전극 외곽에 대응하는 복수의 기판 외곽을 가질 수 있다. 여기서, 전극 외곽은 복수의 제1 전극(1330)의 가장자리를 의미할 수 있고, 기판 외곽은 제1 기판(1310)의 가장자리를 의미할 수 있다. In this case, the plurality of first electrodes 1330 may be disposed to form a plurality of electrode outer edges, and the first substrate 1310 may have a plurality of substrate outer edges corresponding to the plurality of electrode outer edges. Here, the outer electrode may mean the edge of the plurality of first electrodes 1330 , and the substrate outer may mean the edge of the first substrate 1310 .

그리고 전극 연결부(1390, 1391)는 극성이 서로 상이한 제1 연결 유닛(1392) 및 제2 연결 유닛(1393)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 유닛(1392)에 (-) 단자가 연결되는 경우, 제2 연결 유닛(1393)에 (+) 단자가 연결될 수 있다. 예를 들어, 전극 연결부(1390, 1391)의 제1 연결 유닛(1392)은 복수의 제1 전극(1330) 중 하나와 (-) 단자를 연결하고, 제2 연결 유닛(1393)은 복수의 제1 전극(1330) 중 다른 하나와 (+) 단자를 연결할 수 있다. 이에 따라, 전극 연결부(1390, 1391)의 위치는 열전 소자(1300)의 절연저항에 영향을 미칠 수 있다. 절연저항은 소정의 전압을 가했을 때 절연체가 나타내는 전기저항을 의미하며, 열전 소자(1300)는 소정의 절연저항을 만족하여야 한다. 예를 들어, 열전 소자(1300)는 500V의 dc 전압을 가해주었을 때 500MΩ이상의 절연저항을 가지는 요건이 만족되어야 한다. In addition, the electrode connection parts 1390 and 1391 may include a first connection unit 1392 and a second connection unit 1393 having different polarities. For example, when the (-) terminal is connected to the first connection unit 1392 , the (+) terminal may be connected to the second connection unit 1393 . For example, the first connection unit 1392 of the electrode connection units 1390 and 1391 connects one of the plurality of first electrodes 1330 to a negative (-) terminal, and the second connection unit 1393 includes the plurality of first electrodes 1330 . The other one of the electrodes 1330 and the (+) terminal may be connected. Accordingly, the positions of the electrode connection parts 1390 and 1391 may affect the insulation resistance of the thermoelectric element 1300 . The insulation resistance means an electrical resistance exhibited by an insulator when a predetermined voltage is applied, and the thermoelectric element 1300 must satisfy a predetermined insulation resistance. For example, the thermoelectric element 1300 must satisfy the requirement of having an insulation resistance of 500 MΩ or more when a dc voltage of 500 V is applied.

실시예에 따르면, 전극 연결부(1390, 1391)가 제1 기판(1310) 상에서 일측으로 연장될 수 있다. 또한, 전극 연결부(1390, 1391)는 제1 기판(1310)과 제2 기판(1380) 사이에서 제1 절연층(1320), 복수의 제1 전극(1330), 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350), 복수의 제2 전극(1360) 및 제2 절연층(1370)을 둘러싸도록 배치된 실링부재(미도시)의 외부에 인출될 수 있다. According to an embodiment, the electrode connection parts 1390 and 1391 may extend to one side on the first substrate 1310 . In addition, the electrode connection parts 1390 and 1391 are interposed between the first substrate 1310 and the second substrate 1380 , the first insulating layer 1320 , the plurality of first electrodes 1330 , and the plurality of P-type thermoelectric legs 1340 . ) and the plurality of N-type thermoelectric legs 1350 , the plurality of second electrodes 1360 , and the second insulating layer 1370 may be drawn out of the sealing member (not shown) disposed to surround it.

그리고 제1 연결 유닛(1392) 및 제2 연결 유닛(1393) 각각은 전선이 착탈방식으로 끼워지는 커넥터일 수 있다. 전술한 바와 같이, 전극 연결부(1390, 1391), 제1 연결 유닛(1392) 및 제2 연결 유닛(1393) 각각은 실링부재의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다. 외부에 배치되는 경우에, 와이어 연결이 간편하며, 전극과 와이어 간 단선 가능성을 최소화할 수 있다. 내부에 배치되는 경우 소자의 신뢰성이 개선될 수 있다.And each of the first connection unit 1392 and the second connection unit 1393 may be a connector into which an electric wire is inserted in a detachable manner. As described above, each of the electrode connection parts 1390 and 1391 , the first connection unit 1392 , and the second connection unit 1393 may be disposed outside or inside the sealing member. When it is disposed outside, the wire connection is simple, and the possibility of disconnection between the electrode and the wire can be minimized. When disposed therein, the reliability of the device may be improved.

또한, 제1 연결 유닛(1392) 및 제2 연결 유닛(1393) 각각은 실리콘을 포함하는 수지로 실링될 수 있다. 이에 따르면, 열전 소자의 절연저항 및 내전압 성능을 더욱 높일 수 있다. In addition, each of the first connection unit 1392 and the second connection unit 1393 may be sealed with a resin including silicone. Accordingly, the insulation resistance and withstand voltage performance of the thermoelectric element can be further improved.

또한, 제1 절연층(1320)은 제1 기판(1310) 상에서 복수 개의 제1 전극(1330)과 전극 연결부(1390, 1391) 하부에 배치되고, 제1 전극(1330) 및 전극 연결부(1390, 1391)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(1330) 및 전극 연결부(1390, 1391)는 제1 절연층(1320)과 수직 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다.In addition, the first insulating layer 1320 is disposed under the plurality of first electrodes 1330 and the electrode connection parts 1390 and 1391 on the first substrate 1310, the first electrode 1330 and the electrode connection part 1390, 1391) can have a larger area. Accordingly, the first electrode 1330 and the electrode connection parts 1390 and 1391 may overlap the first insulating layer 1320 in a vertical direction (X-axis direction).

제1 절연층(1320)은 면적이 제2 절연층(1370)보다 클 수 있다. 이에, 제1 절연층(1320)은 일부가 제2 절연층(1370)과 수직 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다.The first insulating layer 1320 may have a larger area than the second insulating layer 1370 . Accordingly, the first insulating layer 1320 may partially overlap the second insulating layer 1370 in the vertical direction (X-axis direction).

제2 절연층(1370)은 제2 전극(1360)과 제2 기판(1380) 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연층(1370)의 면적은 복수 개의 제2 전극(1360)의 전체 면적보다 클 수 있다. 이에, 복수 개의 제2 전극(1360)은 제2 절연층(1370)과 수직 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다.The second insulating layer 1370 may be disposed between the second electrode 1360 and the second substrate 1380 . The area of the second insulating layer 1370 may be larger than the total area of the plurality of second electrodes 1360 . Accordingly, the plurality of second electrodes 1360 may overlap the second insulating layer 1370 in a vertical direction (X-axis direction).

또한, 복수 개의 제2 전극(1360)은 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350)를 사이에 두고 복수 개의 제1 전극(1330)과 마주보게 배치될 수 있다. 복수 개의 제1 전극(1330)과 복수 개의 제2 전극(1360)은 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제1 전극(1330)과 복수 개의 제2 전극(1360)은 직렬로 연결될 수 있다.Also, the plurality of second electrodes 1360 may be disposed to face the plurality of first electrodes 1330 with the plurality of P-type thermoelectric legs 1340 and the plurality of N-type thermoelectric legs 1350 interposed therebetween. The plurality of first electrodes 1330 and the plurality of second electrodes 1360 may be electrically connected through a plurality of P-type thermoelectric legs 1340 and a plurality of N-type thermoelectric legs 1350 . For example, the plurality of first electrodes 1330 and the plurality of second electrodes 1360 may be connected in series.

그리고 복수 개의 제2 전극(1360)은 각각이 제2 기판(1380) 또는 제2 절연층(1370) 하부에서 동일한 형상으로 나열될 수 있다. In addition, each of the plurality of second electrodes 1360 may be arranged in the same shape under the second substrate 1380 or the second insulating layer 1370 .

나아가, 제1 기판(1310)은 제1 절연층(1320)의 외측에 위치하는 기판홀을 포함할 수 있다. 기판홀은 제1 기판홀(1310h1)과 제2 기판홀(1310h2)을 포함할 수 있다. 제1 기판홀(1310h1) 및 제2 기판홀(1310h2)을 통해 열전 소자(1300) 또는 제1 기판(1310)이 제1 전도부(1100)와 체결될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.Furthermore, the first substrate 1310 may include a substrate hole positioned outside the first insulating layer 1320 . The substrate hole may include a first substrate hole 1310h1 and a second substrate hole 1310h2 . The thermoelectric element 1300 or the first substrate 1310 may be coupled to the first conductive part 1100 through the first substrate hole 1310h1 and the second substrate hole 1310h2 . A detailed description thereof will be given later.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치에서 제2 전도부가 제거된 도면이고, 도 8은 도 7에서 K부분의 확대도이고, 도 9는 도 8에서 II"의 단면도이다.7 is a view in which the second conductive part is removed from the power generation device including the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is an enlarged view of part K in FIG. 7, and FIG. It is a cross section.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 실시예에 따른 열전 소자(1300)에서 제1 기판(1310)은 제2 기판(1380)과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되지 않는 제1 영역(SA1) 및 제2 기판(1380)과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되는 제2 영역(SA2)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 방향은 상술한 바와 같이 제1 관(P1)에서 제2 관(P2)을 향한 방향, 제1 전도부에서 제2 전도부를 향한 방향 또는 제1 기판(1310)에서 제2 기판(1380)을 향한 방향과 대응할 수 있다.7 to 9 , in the thermoelectric element 1300 according to the embodiment, the first substrate 1310 is a first area SA1 that does not overlap the second substrate 1380 in the first direction (X-axis direction). ) and a second area SA2 overlapping the second substrate 1380 in the first direction (X-axis direction). At this time, as described above, the first direction is the direction from the first pipe P1 to the second pipe P2, the direction from the first conductive part to the second conductive part, or the first substrate 1310 to the second substrate ( 1380) and can correspond to the direction toward the

제1 영역(SA1)은 제1 전극(1330), 복수의 P형 열전 레그(1340) 및 복수의 N형 열전 레그(1350), 제2 전극(1360), 제2 절연층(1370)과도 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되지 않을 수 있다.The first area SA1 is formed with the first electrode 1330 , the plurality of P-type thermoelectric legs 1340 , and the plurality of N-type thermoelectric legs 1350 , the second electrode 1360 , and the second insulating layer 1370 . It may not overlap in one direction (X-axis direction).

실시예에 따른 제1 기판홀(1310h1)과 제2 기판홀(1310h2)은 제1 영역(SA)에 위치할 수 있다. 그리고 제1 기판홀(1310h1)과 제2 기판홀(1310h2)에는 결합부재(SC)가 안착할 수 있다. The first substrate hole 1310h1 and the second substrate hole 1310h2 according to the embodiment may be located in the first area SA. In addition, the coupling member SC may be seated in the first substrate hole 1310h1 and the second substrate hole 1310h2 .

그리고 제1 연장부(1120)는 제1 기판(1310)의 제1 기판홀(1310h1)과 제2 기판홀(1310h2)과 대응하는 위치에 결합홈(1120g)을 포함할 수 있다. 결합홈(1120g)은 상술한 기판홀과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다. 또한, 결합홈(1120g)에는 결합부재(SC)가 안착할 수 있다.In addition, the first extension 1120 may include a coupling groove 1120g at a position corresponding to the first substrate hole 1310h1 and the second substrate hole 1310h2 of the first substrate 1310 . The coupling groove 1120g may overlap the above-described substrate hole in the first direction (X-axis direction). In addition, the coupling member SC may be seated in the coupling groove 1120g.

또한, 결합홈(1120g)의 측면(f1)은 결합부재(SC)와 결합하고 열전도를 용이하게 하기 위한 패턴을 가질 수 있다. 그리고 결합홈(1120g)의 저면(f2)도 측면(f1)과 마찬가지로 다양한 패턴을 가질 수도 있다.In addition, the side surface f1 of the coupling groove 1120g may have a pattern for coupling with the coupling member SC and facilitating heat conduction. Also, the bottom surface f2 of the coupling groove 1120g may have various patterns similar to the side surface f1.

즉, 결합부재(SC)는 기판홀(1310h1, 1310h2)을 관통하고 제1 연장부(1120)의 적어도 일부 영역까지 관통할 수 있다. 결합부재(SC)는 외면에 나사산 및 나사골을 가질 수 있다. 그리고 기판홀과 결합홈(1120g)은 결합부재(SC)의 외면에 대응한 형상을 가져, 결합부재(SC)와 체결될 수 있다. That is, the coupling member SC may penetrate the substrate holes 1310h1 and 1310h2 and may penetrate to at least a partial region of the first extension 1120 . The coupling member SC may have a screw thread and a screw bone on the outer surface. In addition, the substrate hole and the coupling groove 1120g may have a shape corresponding to the outer surface of the coupling member SC, and may be coupled to the coupling member SC.

즉, 결합부재(SC)는 제1 연장부(1120)와 접하고, 제2 연장부(1220)와 이격 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상대적으로 고온인 제2 연장부(1220)로부터 제1 연장부(1120)에 전달되는 온도를 최소화하여 열전 소자(1300)에서 제1 기판(1310)과 제2 기판(1380) 간의 온도 차가 더욱 증가하고, 이에 따른 발전 성능이 향상될 수 있다.That is, the coupling member SC may be in contact with the first extension 1120 and be spaced apart from the second extension 1220 . Due to this configuration, the temperature transferred from the relatively high-temperature second extension portion 1220 to the first extension portion 1120 is minimized and the first substrate 1310 and the second substrate 1380 in the thermoelectric element 1300 . The temperature difference between them may further increase, and thus the power generation performance may be improved.

뿐만 아니라, 상대적으로 고온인 제2 연장부(1220)에 결합부재(SC)를 통한 체결이 이루어지는 경우 고온에 따른 휨 현상이 발생하고, 열 손실에 따른 발전 성능 저하가 발생할 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 열전 모듈은 상술한 휨 현상 및 성능 저하를 방지하므로 개선된 신뢰성 및 발전 성능을 제공할 수 있다.In addition, when the second extension portion 1220, which is relatively high in temperature, is fastened through the coupling member SC, warpage may occur due to high temperature, and power generation performance may be deteriorated due to heat loss. Accordingly, since the thermoelectric module according to the embodiment prevents the above-described warpage and performance degradation, it is possible to provide improved reliability and power generation performance.

또한, 결합홈(1120g)은 기판홀과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩되므로, 제1 기판(1310)의 제1 영역(SA1)과도 제1 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다. 결합부재(SC)도 제1 영역(SA1)과 중첩될 수 있다.Also, since the coupling groove 1120g overlaps the substrate hole in the first direction (X-axis direction), it may also overlap the first area SA1 of the first substrate 1310 in the first direction (X-axis direction). . The coupling member SC may also overlap the first area SA1.

도 10은 도 7에서 제2 전도부에서 제1 전도부를 바라본 측면도이다.FIG. 10 is a side view of the first conductive part as viewed from the second conductive part in FIG. 7 .

도 10을 참조하면, 제1 전도부 상에 열전 소자(1300)가 배치될 수 있다. 열전 소자(1300)는 복수 개로, 제1 열전 소자(1300-1) 내지 제12 열전 소자(1300-12)를 포함할 수 있다. 즉, 열전 소자(1300)는 12개일 수 있으나, 이러한 개수에 제한되는 것은 아니다. 즉, 열전 소자(1300)는 발전 성능 등을 고려하여 설정될 수 있음을 이해해야 한다.Referring to FIG. 10 , a thermoelectric element 1300 may be disposed on the first conductive part. A plurality of thermoelectric elements 1300 may include a first thermoelectric element 1300-1 to a twelfth thermoelectric element 1300-12. That is, the number of thermoelectric elements 1300 may be 12, but the number is not limited thereto. That is, it should be understood that the thermoelectric element 1300 may be set in consideration of power generation performance and the like.

제1 전도부에서 제1 연장부의 제1 단부면 상에는 상술한 바와 같이 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)가 안착할 수 있다. 그리고 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)의 가장자리를 따라 실링부재(1400)가 배치될 수 있다. As described above, the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12 may be seated on the first end surface of the first extension part in the first conductive part. In addition, the sealing member 1400 may be disposed along the edges of the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12.

실시예에 따른 실링부재(1400)는 제1 전도부와 제2 전도부 사이 특히 제1 단부면과 제2 단부면 사이에 배치될 수 있다. 이에, 실링부재(1400)는 제1 단부면과 제2 단부면과 접할 수 있다. 제1 단부면과 열전 소자(1300) 사이에 전도 패드 등이 배치되더라도 실링부재(1400)는 제1 단부면 및 제2 단부면과 접할 수 있다. The sealing member 1400 according to the embodiment may be disposed between the first conductive part and the second conductive part, particularly between the first end surface and the second end surface. Accordingly, the sealing member 1400 may be in contact with the first end surface and the second end surface. Even if a conductive pad is disposed between the first end surface and the thermoelectric element 1300 , the sealing member 1400 may contact the first end surface and the second end surface.

즉, 실링부재(1400)는 제1 단부면과 제2 단부면 사이에 영역에서 최외측에 위치할 수 있다. 실링부재(1400)는 제1 방향에 수직한 면(YZ)으로 폐루프일 수 있다. 이로써, 외부의 습기, 이물질이 실링부재(1400) 내부의 열전 소자로 이동하는 것이 방지될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 열전 모듈의 성능이 개선되고 신뢰성이 개선될 수 있다.That is, the sealing member 1400 may be located at the outermost portion in the area between the first end surface and the second end surface. The sealing member 1400 may be a closed loop with a plane YZ perpendicular to the first direction. Accordingly, it is possible to prevent external moisture and foreign substances from moving to the thermoelectric element inside the sealing member 1400 . That is, the performance and reliability of the thermoelectric module according to the embodiment may be improved.

다시 말해, 실링부재(1400)의 내측에 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)가 위치할 수 있다. 또한, 추가적으로 실링부재(1400)와 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12) 사이에 차단 부재(LB)가 더 배치될 수 있다. 이에, 제1 단부면과 제2 단부면 사이의 영역에서 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12), 차단 부재(LB) 및 실링부재(1400)가 내측에서 외측을 향해 순차로 위치할 수 있다. 차단 부재(LB)는 습기, 이물질을 차단하고 비전도성의 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 차단 부재(LB)는 고무 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, 열전 모듈의 신뢰성이 더욱 개선될 수 있다.In other words, a plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12 may be positioned inside the sealing member 1400 . In addition, a blocking member LB may be further disposed between the sealing member 1400 and the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12. Accordingly, in the region between the first end surface and the second end surface, the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12, the blocking member LB, and the sealing member 1400 are sequentially positioned from the inside to the outside. can The blocking member LB may block moisture and foreign substances and may be made of a non-conductive material. For example, the blocking member LB may include rubber or the like. Accordingly, the reliability of the thermoelectric module may be further improved.

그리고 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)는 인접한 열전 소자와 제1 기판의 제1 영역이 서로 마주보게 대응하도록 위치할 수 있다. 예컨대, 제1 열전 소자(1300-1)와 제4 열전 소자(1300-4) 각각은 제1 기판의 제1 영역이 서로 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제1 열전 소자(1300-1)와 제4 열전 소자(1300-4) 각각은 제1 영역 간의 거리가 제2 영역 간의 거리보다 작을 수 있다.In addition, the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12 may be positioned so that adjacent thermoelectric elements and the first region of the first substrate face each other. For example, in each of the first thermoelectric element 1300-1 and the fourth thermoelectric element 1300 - 4, the first region of the first substrate may be positioned adjacent to each other. That is, in each of the first thermoelectric element 1300-1 and the fourth thermoelectric element 1300-4, the distance between the first regions may be smaller than the distance between the second regions.

마찬가지로, 제7 열전 소자(1300-7)와 제10 열전 소자(1300-10) 각각은 제1 기판의 제1 영역이 서로 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 제7 열전 소자(1300-7)와 제10 열전 소자(1300-10ㄴ) 각각은 제1 영역 간의 거리가 제2 영역 간의 거리보다 작을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 인접한 열전 소자 간의 전기적 연결이 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 전기적 연결에 따른 저항을 최소화하여 발전 성능을 개선할 수 있다.Similarly, in each of the seventh thermoelectric element 1300 - 7 and the tenth thermoelectric element 1300 - 10 , the first region of the first substrate may be positioned adjacent to each other. That is, in each of the seventh thermoelectric element 1300-7 and the tenth thermoelectric element 1300-10b, the distance between the first regions may be smaller than the distance between the second regions. With this configuration, electrical connection between adjacent thermoelectric elements can be easily made. That is, it is possible to improve the power generation performance by minimizing the resistance according to the electrical connection.

나아가, 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)는 제1 전선부(LN1), 제2 전선부(LN2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 전선부(LN1)와 제2 전선부(LN2)는 서로 다른 극성을 가질 수 있다.Furthermore, the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12 may be electrically connected to the first wire part LN1 and the second wire part LN2. For example, the first wire part LN1 and the second wire part LN2 may have different polarities.

또한, 복수 개의 열전 소자(1300-1 내지 1300-12)는 외부의 정션 박스(1500)와 제1 전선부(LN1) 및 제2 전선부(LN2)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전선부(LN1) 및 제2 전선부(LN2)는 제1 차단 부재(LB) 및 실링부재(1400)를 지나 제1 전도부에 결합된 정션 박스(1500)와 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 전선부(LN1) 및 제2 전선부(LN2)는 제1 차단 부재(LB) 및 실링부재(1400)를 관통할 수 있다. In addition, the plurality of thermoelectric elements 1300-1 to 1300-12 may be electrically connected to the external junction box 1500 through the first wire part LN1 and the second wire part LN2. The first wire part LN1 and the second wire part LN2 may pass through the first blocking member LB and the sealing member 1400 and may be connected to the junction box 1500 coupled to the first conductive part. For example, the first wire part LN1 and the second wire part LN2 may pass through the first blocking member LB and the sealing member 1400 .

실시예로, 제1 전선부(LN1) 및 제2 전선부(LN2)는 제1 전도부의 제1 단부면에 접하게 위치하며, 제2 단부면과 이격될 수 있다. 이에, 제1 전선부(LN1) 및 제2 전선부(LN2)는 저온부와 접하여, 온도에 따른 손상을 최소화할 수 있다. 나아가, 제1 기판 상의 전극 연결부와의 연결 거리를 줄여 전기적 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.In an embodiment, the first wire part LN1 and the second wire part LN2 may be positioned in contact with the first end surface of the first conductive part, and may be spaced apart from the second end surface. Accordingly, the first electric wire part LN1 and the second electric wire part LN2 are in contact with the low temperature part, so that damage due to temperature can be minimized. Furthermore, it is possible to prevent an increase in electrical resistance by reducing a connection distance to the electrode connection part on the first substrate.

나아가, 정션 박스(1500)는 실링부재(1400) 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되고 복수 개의 열전 소자(1300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 정션 박스(1500)는 복수 개의 열전 소자(1300)에서 온도 차에 의한 발전 성능을 최적화하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 또한, 정션 박스(1500)는 열전 소자(1300)와 저항과의 전기적 연결을 스위칭하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다. 예컨대, 회로부는 열전 소자(1300)와의 전기적 연결되어 온도차(예로, 제1 기판과 제2 기판 간의 온도차 또는 제1 유체와 제2 유체의 온도차 등)에 대응하여 저항을 조절할 수 있다.Further, the junction box 1500 may be disposed along the edge of the thermoelectric element 1300 of the sealing member 1400 and may be electrically connected to the plurality of thermoelectric elements 1300 . The junction box 1500 may include a circuit unit for optimizing power generation performance due to a temperature difference in the plurality of thermoelectric elements 1300 . Also, the junction box 1500 may include a switching unit for switching an electrical connection between the thermoelectric element 1300 and the resistor. For example, the circuit unit may be electrically connected to the thermoelectric element 1300 to adjust resistance in response to a temperature difference (eg, a temperature difference between the first substrate and the second substrate or a temperature difference between the first fluid and the second fluid).

또한, 실시예에 따른 정션 박스(1500)는 제1 전도부와 접할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 정션 박스(1500)는 상대적으로 온도가 낮은 상태를 유지하여 구동에 따른 발열을 최소화할 수 있다. 즉, 신뢰성이 개선될 수 있다. Also, the junction box 1500 according to the embodiment may be in contact with the first conductive part. With this configuration, the junction box 1500 may maintain a relatively low temperature state to minimize heat generation due to driving. That is, reliability can be improved.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이다.11 is a perspective view of a power generation device including a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 열전 모듈(1000A)을 포함하는 발전 장치는 제1 관(P1), 제2 관(P2), 제1 조절부(LB1), 제2 조절부(LB2) 및 열전 모듈(1000)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , a power generation device including a thermoelectric module 1000A according to another exemplary embodiment includes a first pipe P1 , a second pipe P2 , a first control unit LB1 , and a second control unit LB2 . ) and a thermoelectric module 1000 .

제1 관(P1), 제2 관(P2), 제1 조절부(LB1), 제2 조절부(LB2)에 대한 설명은 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 나아가, 제1 유체와 제2 유체에 대한 설명도 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The descriptions of the first pipe P1, the second pipe P2, the first control unit LB1, and the second control unit LB2 may be the same as described above. Furthermore, the description of the first fluid and the second fluid may be applied in the same manner as described above.

그리고 열전 모듈(1000)은 제1 유체가 이동하는 제1 관(P1)과 접하는 제1 전도부(1100), 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관(P2)과 접하는 제2 전도부(1200) 및 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200)에 접하는 열전 소자(1300)를 포함할 수 있다. 나아가, 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되는 실링부재(1400)를 더 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)와 전기적으로 연결되는 정션 박스(1500) 및 외측에 배치되어 제1 전도부(1100) 및 제2 전도부(1200)를 감싸는 단열 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the thermoelectric module 1000 includes a first conductive part 1100 in contact with the first pipe P1 through which the first fluid moves, and a second pipe P2 through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves. The second conductive part 1200 and the thermoelectric element 1300 disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 and in contact with the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 may be included. Furthermore, the thermoelectric module 1000 may further include a sealing member 1400 disposed along the edge of the thermoelectric element 1300 and disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . In addition, the thermoelectric module 1000 additionally includes a junction box 1500 electrically connected to the thermoelectric element 1300 and a heat insulating member disposed outside the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 to surround the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 (not shown). may further include.

제1 전도부(1100), 제2 전도부(1200), 열전 소자(1300), 실링부재(1400), 정션 박스(1500) 및 단열 부재 에 대한 설명은 후술하는 내용을 제외하고 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The description of the first conductive part 1100, the second conductive part 1200, the thermoelectric element 1300, the sealing member 1400, the junction box 1500, and the heat insulating member is the same as described above, except for the contents described later. can be applied.

다른 실시예에 따른 열전 모듈(1000A)에서 제1 전도부(1100)의 제1 단부면(1120s)과 제2 전도부(1200)의 제2 단부면(1220s) 간의 면적이 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 단부면(1120s)의 면적이 제2 단부면(1220s)의 면적보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1 관(P1)에서 열전 소자(1300)의 저온부(예로, 제1 기판 측)로 열이 이동하는 동안 온도 변화량이 증가할 수 있다. 또한, 제2 관(P2)에서 열전 소자(1300)의 고온부(예로, 제2 기판 측)로 열이 이동하는 동안 온도 변화량이 감소할 수 있다. 이로써, 열전 소자의 제1 기판과 제2 기판에서의 온도 차는 더욱 커질 수 있다.In the thermoelectric module 1000A according to another embodiment, an area between the first end surface 1120s of the first conductive part 1100 and the second end surface 1220s of the second conductive part 1200 may be different. For example, the area of the first end surface 1120s may be greater than the area of the second end surface 1220s. Accordingly, the amount of change in temperature may increase while heat is transferred from the first tube P1 to the low-temperature portion (eg, the first substrate side) of the thermoelectric element 1300 . Also, the amount of change in temperature may decrease while heat is transferred from the second tube P2 to the high-temperature portion (eg, the second substrate side) of the thermoelectric element 1300 . Accordingly, a temperature difference between the first substrate and the second substrate of the thermoelectric element may be further increased.

실시예로, 열전 소자(1300)로부터 제1 거리(La)만큼 제1 방향(X축 방향)의 반대 방향으로 이격된 지점에서 제1 전도부(제1 연장부)의 단면적(Sa)은 열전 소자(1300)로부터 제2 거리(Lb)만큼 제1 방향(X축 방향)으로 이격된 지점에서 제2 전도부(제2 연장부)의 단면적(Sb)보다 클 수 있다. 이 때, 제1 거리(La)와 제2 거리(Lb)는 같을 수 있다. In an embodiment, the cross-sectional area Sa of the first conductive part (first extension part) at a point spaced apart from the thermoelectric element 1300 in a direction opposite to the first direction (X-axis direction) by a first distance La is the thermoelectric element At a point spaced apart in the first direction (X-axis direction) by the second distance Lb from 1300 , it may be larger than the cross-sectional area Sb of the second conductive part (second extension part). In this case, the first distance La and the second distance Lb may be the same.

또한, 변형예로, 제1 연장부는 대비 열전 소자(1300)로부터 멀어질수록 제1 클램프까지 단면적이 감소하고, 제2 연장부는 열전 소자(1300)로부터 멀어질수록 제2 클램프까지 단면적이 증가할 수 있다. 이에 따라, 제1 관(P1)에서 열전 소자(1300)의 저온부(예로, 제1 기판 측)로 열이 이동하는 동안 온도 변화량이 증가할 수 있다. 또한, 제2 관(P2)에서 열전 소자(1300)의 고온부(예로, 제2 기판 측)로 열이 이동하는 동안 온도 변화량이 감소할 수 있다. 이로써, 열전 소자의 제1 기판과 제2 기판에서의 온도 차는 더욱 증가하여 발전 성능이 향상될 수 있다.In addition, as a modification, the cross-sectional area of the first extension portion to the first clamp decreases as the distance from the thermoelectric element 1300 increases, and the cross-sectional area of the second extension portion increases to the second clamp as the distance from the thermoelectric element 1300 increases. can Accordingly, the amount of change in temperature may increase while heat is transferred from the first tube P1 to the low-temperature portion (eg, the first substrate side) of the thermoelectric element 1300 . Also, the amount of change in temperature may decrease while heat is transferred from the second tube P2 to the high-temperature portion (eg, the second substrate side) of the thermoelectric element 1300 . Accordingly, the temperature difference between the first substrate and the second substrate of the thermoelectric element may further increase, so that power generation performance may be improved.

도 12는 본 발명의 또 다른 열전 모듈을 포함하는 발전 장치의 사시도이다.12 is a perspective view of a power generation device including another thermoelectric module of the present invention.

도 12를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 열전 모듈(1000B)을 포함하는 발전 장치는 제1 관(P1), 제2 관(P2), 제1 조절부(LB1), 제2 조절부(LB2) 및 열전 모듈(1000)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , a power generation device including a thermoelectric module 1000B according to another embodiment includes a first pipe P1, a second pipe P2, a first control unit LB1, and a second control unit ( LB2) and the thermoelectric module 1000 .

제1 관(P1), 제2 관(P2), 제1 조절부(LB1), 제2 조절부(LB2)에 대한 설명은 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 나아가, 제1 유체와 제2 유체에 대한 설명도 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The descriptions of the first pipe P1, the second pipe P2, the first control unit LB1, and the second control unit LB2 may be the same as described above. Furthermore, the description of the first fluid and the second fluid may be applied in the same manner as described above.

그리고 열전 모듈(1000)은 제1 유체가 이동하는 제1 관(P1)과 접하는 제1 전도부(1100), 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관(P2)과 접하는 제2 전도부(1200) 및 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200)에 접하는 열전 소자(1300)를 포함할 수 있다. 나아가, 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)의 가장자리를 따라 배치되고 제1 전도부(1100)와 제2 전도부(1200) 사이에 배치되는 실링부재(1400)를 더 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 열전 모듈(1000)은 열전 소자(1300)와 전기적으로 연결되는 정션 박스(1500) 및 외측에 배치되어 제1 전도부(1100) 및 제2 전도부(1200)를 감싸는 단열 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the thermoelectric module 1000 includes a first conductive part 1100 in contact with the first pipe P1 through which the first fluid moves, and a second pipe P2 through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves. The second conductive part 1200 and the thermoelectric element 1300 disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 and in contact with the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 may be included. Furthermore, the thermoelectric module 1000 may further include a sealing member 1400 disposed along the edge of the thermoelectric element 1300 and disposed between the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 . In addition, the thermoelectric module 1000 additionally includes a junction box 1500 electrically connected to the thermoelectric element 1300 and a heat insulating member disposed outside the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 to surround the first conductive part 1100 and the second conductive part 1200 (not shown). may further include.

제1 전도부(1100), 제2 전도부(1200), 열전 소자(1300), 실링부재(1400), 정션 박스(1500) 및 단열 부재에 대한 설명은 후술하는 내용을 제외하고 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The description of the first conductive part 1100 , the second conductive part 1200 , the thermoelectric element 1300 , the sealing member 1400 , the junction box 1500 , and the heat insulating member is the same as above, except for the following description. can be applied.

제1 전도부(1100)는 제1 관(P1)과 접하는 측면에 위치하는 가압홈(1120gr)을 포함할 수 있다. 이러한 가압홈(1120gr)은 제1 연장부(1120)에 위치할 수 있다. 또는 가압홈(1120gr)은 제1 클램프(1100)를 관통하고 제1 연장부(1120)의 일부 영역을 관통할 수 있다.The first conductive part 1100 may include a pressing groove 1120gr located on a side surface in contact with the first pipe P1. The pressing groove 1120gr may be located in the first extension 1120 . Alternatively, the pressing groove 1120gr may pass through the first clamp 1100 and pass through a partial region of the first extension 1120 .

실시예로, 가압홈(1120gr)에는 스프링(SP)이 위치할 수 있다. 이에, 스프링(SP)이 제1 전도부(1100)에서 제2 전도부(1200)를 향한 힘(가압)을 제공할 수 있다. 이에, 제2 전도부(1200)에서 특히 제2 연장부(1220)와 제2 클램프(1210)는 제2 관(P2)과의 결합력이 향상될 수 있다. 예를 들어, 제2 클램프(1210)와 제2 관(P2) 사이의 공극 등이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 제2 관(P2)으로부터 제2 전도부로의 열전도가 개선될 수 있으며, 결과적으로 열전 소자의 발전 성능도 향상될 수 있다. In an embodiment, a spring SP may be located in the pressing groove 1120gr. Accordingly, the spring SP may provide a force (pressure) from the first conductive part 1100 to the second conductive part 1200 . Accordingly, in the second conductive part 1200 , in particular, the coupling force between the second extension part 1220 and the second clamp 1210 with the second tube P2 may be improved. For example, a gap between the second clamp 1210 and the second tube P2 may be minimized. Accordingly, heat conduction from the second tube P2 to the second conductive part may be improved, and as a result, the power generation performance of the thermoelectric element may also be improved.

추가적인 변형예로, 제1 전도부 및 제2 전도부 각각은 제1 관(P1) 및 제2 관(P2)과 용접 등에 의해 일체로 형성될 수도 있다.As a further modification, each of the first conductive part and the second conductive part may be integrally formed with the first pipe P1 and the second pipe P2 by welding or the like.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자는 발전용 장치, 냉각용 장치, 온열용 장치 등에 작용될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 열전 소자를 포함한 발전용 장치, 냉각용 장치, 온열용 장치, 차량 등의 이송체 또는 다양한 전기 장치도 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 일 예로, 발전 시스템은 선박, 자동차, 발전소, 지열, 등에서 발생하는 열원을 통해 발전할 수 있다. 그리고 발전 시스템에서는 열원을 효율적으로 수렴하기 위해 복수의 발전 장치를 배열할 수 있다. The thermoelectric element according to an embodiment of the present invention may be applied to a device for power generation, a device for cooling, a device for heating, and the like. That is, the above-described contents may be equally applied to a power generation device including a thermoelectric element, a cooling device, a heating device, a transport body such as a vehicle, or various electric devices according to the embodiment. For example, the power generation system may generate power through a heat source generated from a ship, a vehicle, a power plant, geothermal heat, or the like. In addition, in the power generation system, a plurality of power generation devices may be arranged to efficiently converge heat sources.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be changed.

Claims (14)

제1 유체가 이동하는 제1 관과 접하도록 배치된 제1 전도부;
상기 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관과 접하도록 배치된 제2 전도부; 및
상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부 사이에 배치되고 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부에 접하는 열전 소자;를 포함하고,
상기 열전 소자에서 상기 제1 관까지의 제1 최소 거리는 상기 열전 소자에서 상기 제2 관까지의 제2 최소 거리보다 큰 열전 모듈.a first conduction unit disposed in contact with the first pipe through which the first fluid moves;
a second conductive part disposed in contact with a second pipe through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves; and
a thermoelectric element disposed between the first conductive part and the second conductive part and in contact with the first conductive part and the second conductive part;
A first minimum distance from the thermoelectric element to the first tube is greater than a second minimum distance from the thermoelectric element to the second tube. 제1항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 및 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부;를 포함하고,
상기 제2 전도부는 상기 제2 관을 감싸는 제2 클램프; 및 상기 제2 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제2 연장부를 포함하는 열전 모듈.According to claim 1,
The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; and a first extension extending from the first clamp toward the thermoelectric element.
The second conductive portion includes a second clamp surrounding the second tube; and a second extension portion extending from the second clamp toward the thermoelectric element. 제2항에 있어서,
상기 제1 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고,
상기 제2 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고,
상기 열전 소자는, 상기 제1 단부면과 접하는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하고 상기 제2 단부면과 접하는 제2 기판;을 포함하고,
상기 제1 기판은 기판홀을 포함하고,
상기 제1 단부면은 결합홈을 포함하고,
상기 기판홀 및 상기 결합홈을 관통하는 결합부재;를 더 포함하는 열전 모듈.3. The method of claim 2,
The first extension portion includes a first end surface in contact with the thermoelectric element,
The second extension portion includes a second end surface in contact with the thermoelectric element,
The thermoelectric element includes a first substrate in contact with the first end surface and a second substrate facing the first substrate and in contact with the second end surface,
The first substrate includes a substrate hole,
The first end surface includes a coupling groove,
The thermoelectric module further comprising a; a coupling member penetrating the substrate hole and the coupling groove. 제3항에 있어서,
상기 열전 소자의 가장자리를 따라 배치되는 실링부재;를 더 포함하는 열전 모듈.4. The method of claim 3,
The thermoelectric module further comprising a; sealing member disposed along an edge of the thermoelectric element. 제4항에 있어서,
상기 실링부재는 상기 제1 단부면과 상기 제2 단부면 사이에서 상기 열전 소자를 둘러싸는 열전 모듈.5. The method of claim 4,
The sealing member surrounds the thermoelectric element between the first end surface and the second end surface. 제1항에 있어서,
상기 제1 관과 상기 제2 관은 제1 방향으로 이격 배치되고,
상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부는 상기 제1 방향으로 이격 배치되는 열전 모듈.According to claim 1,
The first tube and the second tube are spaced apart in a first direction,
The first conductive part and the second conductive part are spaced apart from each other in the first direction. 제1항에 있어서,
상기 열전 소자와 전기적으로 연결된 전선부;를 더 포함하고,
상기 전선부와 전기적으로 연결되고 온도차에 대응하여 저항을 조절하는 회로부;를 더 포함하고,
상기 회로부는 상기 제1 전도부와 접하도록 배치된 열전 모듈.According to claim 1,
It further includes; a wire part electrically connected to the thermoelectric element;
It further includes; a circuit part electrically connected to the electric wire part and adjusting resistance in response to a temperature difference;
The circuit part is a thermoelectric module disposed to be in contact with the first conductive part. 제1항에 있어서,
상기 제1 전도부 및 상기 제2 전도부를 감싸는 단열부재;를 더 포함하는 열전 모듈.According to claim 1,
The thermoelectric module further comprising a; heat insulating member surrounding the first conductive part and the second conductive part. 제1항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고,
상기 제2 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고,
상기 제1 단부면의 면적과 상기 제2 단부면의 면적이 큰 열전 모듈.According to claim 1,
The first conductive portion includes a first end surface in contact with the thermoelectric element,
The second conductive portion includes a second end surface in contact with the thermoelectric element,
An area of the first end surface and an area of the second end surface are large. 제1항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부; 및 상기 제1 관과 접하는 측면에 배치되고 상기 제1 클램프를 관통하고 상기 제1 연장부의 일부를 관통하는 가압홈;을 포함하고,
상기 가압홈 내에 배치되어 상기 제2 전도부를 향해 가압하는 스프링;을 더 포함하는 열전 모듈.According to claim 1,
The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element; and a pressing groove disposed on a side surface in contact with the first tube and penetrating the first clamp and penetrating a part of the first extension portion;
The thermoelectric module further comprising a; spring disposed in the pressing groove to press toward the second conductive part. 제1 유체가 이동하는 제1 관;
상기 제1 관과 이격 배치되고 상기 제1 유체의 온도보다 높은 제2 유체가 이동하는 제2 관; 및
상기 제1 관과 상기 제2 관 사이에 배치되는 열전 모듈;을 포함하고,
상기 열전 모듈은
상기 제1 관과 접하도록 배치된 제1 전도부;
상기 제2 관과 접하도록 배치된 제2 전도부; 및
상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부 사이에 배치되고 상기 제1 전도부와 상기 제2 전도부에 접하는 열전 소자;를 포함하고,
상기 열전 소자에서 상기 제1 관까지의 제1 최소 거리는 상기 열전 소자에서 상기 제2 관까지의 제2 최소 거리보다 큰 발전 시스템.a first pipe through which the first fluid moves;
a second pipe spaced apart from the first pipe and through which a second fluid higher than the temperature of the first fluid moves; and
a thermoelectric module disposed between the first tube and the second tube;
The thermoelectric module is
a first conductive part disposed to be in contact with the first tube;
a second conductive part disposed to be in contact with the second tube; and
a thermoelectric element disposed between the first conductive part and the second conductive part and in contact with the first conductive part and the second conductive part;
A first minimum distance from the thermoelectric element to the first tube is greater than a second minimum distance from the thermoelectric element to the second tube. 제11항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 및 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부;를 포함하고,
상기 제2 전도부는 상기 제2 관을 감싸는 제2 클램프; 및 상기 제2 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제2 연장부를 포함하고,
상기 제1 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고,
상기 제2 연장부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고,
상기 열전 소자는, 상기 제1 단부면과 접하는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하고 상기 제2 단부면과 접하는 제2 기판;을 포함하고,
상기 제1 기판은 기판홀을 포함하고,
상기 제1 단부면은 결합홈을 포함하고,
상기 기판홀 및 상기 결합홈을 관통하는 결합부재;를 더 포함하는 발전 시스템.12. The method of claim 11,
The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; and a first extension extending from the first clamp toward the thermoelectric element.
The second conductive portion includes a second clamp surrounding the second tube; and a second extension portion extending from the second clamp toward the thermoelectric element,
The first extension portion includes a first end surface in contact with the thermoelectric element,
The second extension portion includes a second end surface in contact with the thermoelectric element,
The thermoelectric element includes a first substrate in contact with the first end surface and a second substrate facing the first substrate and in contact with the second end surface,
The first substrate includes a substrate hole,
The first end surface includes a coupling groove,
The power generation system further comprising; a coupling member passing through the substrate hole and the coupling groove. 제11항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제1 단부면을 포함하고,
상기 제2 전도부는 상기 열전 소자와 접하는 제2 단부면을 포함하고,
상기 제1 단부면의 면적과 상기 제2 단부면의 면적이 큰 발전 시스템.12. The method of claim 11,
The first conductive portion includes a first end surface in contact with the thermoelectric element,
The second conductive portion includes a second end surface in contact with the thermoelectric element,
An area of the first end surface and an area of the second end surface are large. 제11항에 있어서,
상기 제1 전도부는 상기 제1 관을 감싸는 제1 클램프; 상기 제1 클램프에서 상기 열전 소자를 향해 연장되는 제1 연장부; 및 상기 제1 관과 접하는 측면에 배치되고 상기 제1 클램프를 관통하고 상기 제1 연장부의 일부를 관통하는 가압홈;을 포함하고,
상기 가압홈 내에 배치되어 상기 제2 전도부를 향해 가압하는 스프링;을 더 포함하는 발전 시스템.12. The method of claim 11,
The first conductive portion includes a first clamp surrounding the first tube; a first extension portion extending from the first clamp toward the thermoelectric element; and a pressing groove disposed on a side surface in contact with the first tube and penetrating the first clamp and penetrating a part of the first extension portion;
The power generation system further comprising; a spring disposed in the pressing groove to press toward the second conductive part.
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