(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-16
(45)【発行日】2024-08-26
(54)【発明の名称】熱電モジュール
(51)【国際特許分類】
H10N 10/13 20230101AFI20240819BHJP
H10N 10/17 20230101ALI20240819BHJP
F25B 21/02 20060101ALI20240819BHJP
【ＦＩ】
H10N10/13
H10N10/17 Z
F25B21/02 R
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021549658
(86)(22)【出願日】2020-02-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-07
(86)【国際出願番号】 KR2020002720
(87)【国際公開番号】W WO2020175900
(87)【国際公開日】2020-09-03
【審査請求日】2023-02-20
(31)【優先権主張番号】10-2019-0022586
(32)【優先日】2019-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2019-0024010
(32)【優先日】2019-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517099982
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100202267
【弁理士】
【氏名又は名称】森山 正浩
(74)【代理人】
【識別番号】100182132
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(72)【発明者】
【氏名】キム，ジョンヒョン
(72)【発明者】
【氏名】ロー，ミョンレ
【審査官】加藤 俊哉
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－３２５５６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５４０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２９４８９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８８５９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２２０９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－０９８２５１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００７－１５０２３１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ １０／１３
Ｈ１０Ｎ １０／１７
Ｆ２５Ｂ ２１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング；前記ハウジング内に収容される熱電素子；
前記熱電素子の側部に配置されるシーリング部材；および
前記熱電素子に配置される熱伝達部材を含み、
前記熱電素子は第１基板、前記第１基板上に配置された複数の第１電極、前記複数の第１電極上に配置された複数の熱電レッグ、前記複数の熱電レッグ上に配置された複数の第２電極、前記複数の第２電極上に配置された第２基板を含み、
前記第１基板は低温部であり、前記第２基板は高温部であり、
前記熱伝達部材は、前記第１基板の下に配置される第１熱伝達部材、そして前記第２基板上に配置される第２熱伝達部材を含み、
前記ハウジングは第１ハウジングおよび第２ハウジングを含み、
前記第１ハウジング側には前記第１熱伝達部材が配置され、
前記第２ハウジング側には前記第２熱伝達部材が配置され、
前記第１ハウジングの内部空間の体積は前記第２ハウジングの内部空間の体積より大きく、
前記ハウジングは前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの間に配置されて前記第１ハウジングと前記第２ハウジングを互いに隔離させる隔離部材をさらに含み、
前記隔離部材は、前記第１基板および前記第２基板と平行な方向に配置され、
前記シーリング部材は、前記熱電素子と前記隔離部材との間に配置され、
前記シーリング部材は前記第１電極、前記第２電極、前記複数の熱電レッグのうち少なくとも一つの側面に接触する、熱電モジュール。
【請求項2】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材は複数の溝を含む、請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項3】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材は前記複数の溝のそれぞれに隣接して配置される複数の突出パターンを含み、
前記突出パターンは空気流路内に空気が進入する方向に対して一定の傾斜角を有するように配置される、請求項２に記載の熱電モジュール。
【請求項4】
前記第１熱伝達部材の表面積は前記第２熱伝達部材の表面積より大きく、前記第２熱伝達部材の表面積に対する前記第１熱伝達部材の表面積比は１．１～５である、請求項２又は３に記載の熱電モジュール。
【請求項5】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材のうち少なくとも一つは平板状の複数の基材が互いに離隔するように配置され、前記平板状の複数の基材は少なくとも一つの折り曲げ部を含み、
前記第１熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数は前記第２熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数より多い、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の熱電モジュール。
【請求項6】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材のうち少なくとも一つは平板状の基材が所定間隔を有するように規則的に折り畳まれた複数の折り畳みユニットを含み、前記複数の折り畳みユニットは少なくとも一つの折り曲げ部を含み、
前記第１熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数は前記第２熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数より多い、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の熱電モジュール。
【請求項7】
前記折り曲げ部は複数個であり、前記複数個の折り曲げ部は空気流路の方向に沿って繰り返し配置される、請求項５又は６に記載の熱電モジュール。
【請求項8】
前記折り曲げ部は複数個であり、前記複数個の折り曲げ部は前記第１基板から前記第１熱伝達部材へ向かう方向または前記第２基板から前記第２熱伝達部材へ向かう方向に繰り返し配置される、請求項５又は６に記載の熱電モジュール。
【請求項9】
前記第２ハウジングの内部空間に対する前記第１ハウジングの内部空間の体積比は１．１～３である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱電モジュール。
【請求項10】
前記隔離部材は前記第１基板および前記第２基板のうち一つに連結されるか、前記第１基板および前記第２基板の間に配置される、請求項９に記載の熱電モジュール。
【請求項11】
前記ハウジングは、空気が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記空気が前記第１熱伝達部材を通過して前記ハウジングから排出される送風口と、前記流入口から流入した前記空気が前記第２熱伝達部材を通過して前記ハウジングから排出される排出口を含む、請求項１０に記載の熱電モジュール。
【請求項12】
前記送風口は前記第１ハウジングに配置され、前記排出口は前記第２ハウジングに配置され、そして、
前記送風口と前記排出口は、前記隔離部材によって隔離される、
請求項１１に記載の熱電モジュール。
【請求項13】
前記送風口を通じて空気が排出される方向と、前記排出口を通じて空気が排出される方向は、互いに異なる、請求項１１又は１２に記載の熱電モジュール。
【請求項14】
前記送風口は、前記第１ハウジングの底面に配置され、前記排出口は前記第２ハウジングの側面に配置される、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の熱電モジュール。
【請求項15】
前記隔離部材は、前記シーリング部材と接続される、請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項16】
前記シーリング部材は、断熱成分を含む、請求項１５に記載の熱電モジュール。
【請求項17】
前記第１熱伝達部材の高さは、前記第２熱伝達部材の高さよりも大きい、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の熱電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は熱電モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
熱電現象は材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって発生する現象であって、熱と電気の間の直接的なエネルギー変換を意味する。
【0003】
熱電素子は熱電現象を利用する素子を総称し、Ｐ型熱電材料とＮ型熱電材料を金属電極の間に接合させてＰＮ接合対を形成する構造を有する。
【0004】
熱電素子は電気抵抗の温度変化を利用する素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を利用する素子、電流による吸熱または発熱が発生する現象であるペルティエ効果を利用する素子などに区分され得る。
【0005】
熱電素子は家電製品、電子部品、通信用部品、アウトドア製品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は冷温装置、発電用装置などに適用され得る。
【0006】
熱電素子が冷温装置に適用される場合、装置内に流入した空気は熱電素子の低温部側で冷却され、高温部側で加熱された後に排出される。この時、低温部側は周辺の空気より温度が低くなり、高温部側は周辺の空気より温度が高くなるが、この時、低温部基板と高温部基板には周辺空気との熱交換が有利であるように熱伝達部材が設置される。
【0007】
熱電モジュールは熱伝達部材と周辺の空気の熱交換が円滑であるほど冷却または発熱性能が向上する。この時、低温部基板に設置された熱伝達部材と周辺の空気の間の熱交換が充分でない場合、低温部の冷却性能が低下し熱電モジュールの性能が低下する問題がある。したがって、熱電モジュールの性能を向上させるための低温部熱伝達部材の熱交換構造の設計が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が達成しようとする技術的課題は熱電モジュールの熱交換構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施例に係る熱電モジュールは、ハウジング、そして前記ハウジング内に収容される熱電素子；前記熱電素子の側部に配置されるシーリング部材；および前記熱電素子上に配置される熱伝達部材を含み、前記熱電素子は第１基板、前記第１基板上に配置された複数の第１電極、前記複数の第１電極上に配置された複数の熱電レッグ、前記複数の熱電レッグ上に配置された複数の第２電極、前記第２電極上に配置された第２基板を含み、前記熱伝達部材は複数の溝を含み、前記シーリング部材は前記第１電極、前記第２電極、前記複数の熱電レッグのうち少なくとも一つの側面に接触することができる。
【0010】
前記熱伝達部材は前記第１基板の下に配置される第１熱伝達部材、そして
【0011】
前記第２基板上に配置される第２熱伝達部材を含むことができる。
【0012】
前記熱伝達部材は前記それぞれの溝に隣接して配置される複数の突出パターンを含み、前記突出パターンは前記空気流路内に空気が進入する方向に対して一定の傾斜角を有するように配置され得る。
【0013】
前記第１基板は低温部であり、前記第２基板は高温部であり、前記第１熱伝達部材の表面積は前記第２熱伝達部材の表面積より大きく、前記第２熱伝達部材の表面積に対する前記第１熱伝達部材の表面積比は１．１～５であり得る。
【0014】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材のうち少なくとも一つは平板状の複数の基材が互いに離隔するように配置され、前記平板状の複数の基材は少なくとも一つの折り曲げ部を含み、前記第１熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数は前記第２熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数より多くてもよい。
【0015】
前記第１熱伝達部材および前記第２熱伝達部材のうち少なくとも一つは平板状の基材が所定間隔を有するように規則的に折り畳まれた複数の折り畳みユニットを含み、前記複数の折り畳みユニットは少なくとも一つの折り曲げ部を含み、前記第１熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数は前記第２熱伝達部材に含まれた折り曲げ部の個数より多くてもよい。
【0016】
前記折り曲げ部は複数個であり、前記複数個の折り曲げ部は空気流路の方向に沿って繰り返し配置され得る。
【0017】
前記折り曲げ部は複数個であり、前記複数個の折り曲げ部は前記第１基板から前記第１熱伝達部材へ向かう方向または前記第２基板から前記第２熱伝達部材へ向かう方向に繰り返し配置され得る。
【0018】
前記ハウジングは第１ハウジングおよび第２ハウジングを含み、前記第１ハウジング側には第１熱伝達部材が配置され、前記第２ハウジング側には第２熱伝達部材が配置され、前記第１ハウジングの内部空間の体積は前記第２ハウジングの内部空間の体積より大きく、前記第２ハウジングの内部空間に対する前記第１ハウジングの内部空間の体積比は１．１～３であり得る。
【0019】
前記ハウジングは前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの間に配置されて前記第１ハウジングと前記第２ハウジングを互いに隔離させる隔離部材をさらに含み、前記隔離部材は前記第１基板および前記第２基板のうち一つに連結されるか、前記第１基板および前記第２基板の間に配置され得る。
【発明の効果】
【0020】
本発明の実施例に係る熱電モジュールは、低温部の熱交換部材の熱交換面積と熱交換時間を増大させることによって低温部の冷却温度をより低温に下げることができるため、熱電モジュールの冷却性能を向上させることができる。
【0021】
特に、高温部対比低温部の熱交換部材の熱交換面積と熱交換時間を増大させることによって、高温部の発熱による熱気の干渉は減らしながら低温部の冷却効率を改善して熱電モジュールの性能をより向上させることができる。
【0022】
本発明の実施例に係る熱電モジュールは熱交換部材が占める面積対比熱交換面積を増大させて、熱電モジュールの生産性を維持しつつ熱電モジュールの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の一実施例に係る熱電モジュールの断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る熱電モジュールの斜視図である。
【図3】本発明の一実施例に係る熱電モジュールの分解斜視図である。
【図4】本発明の一実施例に係る熱電モジュールの斜視図である。
【図5】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる熱伝達部材である。
【図6】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる熱伝達部材である。
【図7】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図8】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図9】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図10】本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図11】本発明の他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図12】本発明の他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図13】本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図14】本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。
【図15】本発明の一実施例に係る熱電モジュールを含む冷温装置の断面図である。
【図16】本発明の一実施例に係る冷温装置の側断面図である。
【図17】一実施例に係る冷温装置に含まれたハウジングの多様な変形例である。
【図18】一実施例に係る冷温装置に含まれたハウジングの多様な変形例である。
【図19】一実施例に係る冷温装置に含まれたハウジングの多様な変形例である。
【図20】一実施例に係る冷温装置に含まれたハウジングの多様な変形例である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい一実施例を詳細に説明する。
【0025】
ただし、本発明の技術思想は説明される一部の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され得、本発明の技術思想範囲内であれば、実施例間にその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置換して使うことができる。
【0026】
また、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）は、明白に特に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるであろう。
【0027】
また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。
【0028】
本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせできるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。
【0029】
また、本発明の実施例の構成要素を説明するにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。
【0030】
このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などに限定されない。
【0031】
そして、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」される場合も含むことができる。
【0032】
また、各構成要素の「上（うえ）または下（した）」に形成または配置されるものと記載される場合、上（うえ）または下（した）は二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（うえ）または下（した）」と表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含むことができる。
【0033】
以下では、本発明の実施例に係る熱電モジュール１０に関して図面を参照して説明することにする。
【0034】
図１～図３を参照すると、熱電素子１００は第１基板１７０、第１樹脂層１１０、複数の第１電極１２０、複数のＰ型熱電レッグ１３０、複数のＮ型熱電レッグ１４０、複数の第２電極１５０、第２樹脂層１６０および第２基板１８０を含む。
【0035】
複数の第１電極１２０は第１樹脂層１１０と複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０の下面の間に配置され、複数の第２電極１５０は第２樹脂層１６０と複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０の上面の間に配置される。これに伴い、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０は複数の第１電極１２０および複数の第２電極１５０によって電気的に連結される。第１電極１２０と第２電極１５０の間に配置され、電気的に連結される一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は単位セルを形成することができる。
【0036】
各第１電極１２０上には一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０が配置され得、各第２電極１５０上には各第１電極１２０上に配置された一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０のうち一つが重なるように一対のＮ型熱電レッグ１４０およびＰ型熱電レッグ１３０が配置され得る。
【0037】
ここで、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を主原料として含むビズマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。Ｐ型熱電レッグ１３０は全体重量１００ｗｔ％に対してアンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビズマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｅ－Ｔｅで、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。Ｎ型熱電レッグ１４０は全体重量１００ｗｔ％に対してセレン（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビズマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅで、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。
【0038】
Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はバルク型でまたは積層型で形成され得る。一般的にバルク型Ｐ型熱電レッグ１３０またはバルク型Ｎ型熱電レッグ１４０は、熱電素材を熱処理してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造し、インゴットを粉砕して篩分けして熱電レッグ用粉末を取得した後、これを焼結し、焼結体をカッティングする過程を通じて得られ得る。この時、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は多結晶熱電レッグであり得る。多結晶熱電レッグのために、熱電レッグ用粉末を焼結する時、１００ＭＰａ～２００ＭＰａで圧縮することができる。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０の焼結時、熱電レッグ用粉末を１００～１５０ＭＰａ、好ましくは１１０～１４０ＭＰａ、さらに好ましくは１２０～１３０ＭＰａで焼結することができる。そして、Ｎ型熱電レッグ１３０の焼結時、熱電レッグ用粉末を１５０～２００ＭＰａ、好ましくは１６０～１９５ＭＰａ、さらに好ましくは１７０～１９０ＭＰａで焼結することができる。このように、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は多結晶熱電レッグである場合、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の強度が高くなり得る。これに伴い、本発明の実施例に係る熱電素子１００が振動があるアプリケーション、例えば車両などに適用される場合にもＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０にクラックが発生する問題を防止することができるし、熱電素子１００の耐久性および信頼性を高めることができる。
【0039】
この時、一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は同一の形状および体積を有するか、互いに異なる形状および体積を有し得る。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０とＮ型熱電レッグ１４０の電気伝導特性が異なるため、Ｎ型熱電レッグ１４０の高さまたは断面積をＰ型熱電レッグ１３０の高さまたは断面積と異なるように形成してもよい。
【0040】
本発明の一実施例に係る熱電素子の性能は熱電性能指数（ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ、ＺＴ）で示すことができる。熱電性能指数ＺＴは数学式１のように示すことができる。
【数式１】
【0041】
【0042】
ここで、αはゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］であり、σは電気伝導度［Ｓ／ｍ］であり、α２σはパワー因子（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ２］）である。そして、Ｔは温度であり、ｋは熱伝導度［Ｗ／ｍＫ］である。ｋはａ・ｃｐ・ρで表すことができ、ａは熱拡散度［ｃｍ２／Ｓ］であり、ｃｐは比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは密度［ｇ／ｃｍ３］である。
【0043】
熱電素子の熱電性能指数を得るために、Ｚメーターを利用してＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を利用して熱電性能指数ＺＴを計算することができる。
【0044】
ここで、第１樹脂層１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される複数の第１電極１２０、そして第２樹脂層１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される複数の第２電極１５０は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0045】
そして、第１樹脂層１１０と第２樹脂層１６０の大きさは異なるように形成されてもよい。例えば、第１樹脂層１１０と第２樹脂層１６０のうち一つの体積、厚さまたは面積は他の一つの体積、厚さまたは面積より大きく形成され得る。これに伴い、熱電素子の吸熱性能または放熱性能を高めることができる。
【0046】
この時、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は円筒状、多角柱状、楕円柱状などを有し得る。
【0047】
第１基板１７０および第２基板１８０は第１樹脂層１１０、複数の第１電極１２０、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０、複数の第２電極１５０、第２樹脂層１６０等を支持することができる。第１基板１７０および第２基板１８０は金属であり得る。これに伴い、第１基板１７０、第２基板１８０または第１金属支持シーブおよび第２金属支持体と混用され得る。本発明の実施例により第１基板１７０および第２基板１８０が使われる場合、セラミック基板に比べて亀裂が発生する可能性が少なく、これに伴い、耐久性が向上し得、熱伝導性能が顕著に高いこともある。
【0048】
第１基板１７０の面積は第１樹脂層１１０の面積より大きくてもよく、第２基板１８０の面積は第２樹脂層１６０の面積より大きくてもよい。すなわち、第１樹脂層１１０は第１基板１７０の縁から所定距離だけ離隔した領域内に配置され得、第２樹脂層１６０は第２基板１８０の縁から所定距離だけ離隔した領域内に配置され得る。
【0049】
この時、第１基板１７０の幅の長さは第２基板１８０の幅の長さより大きいか、第１基板１７０の厚さは第２基板１８０の厚さより大きくてもよい。
【0050】
この時、第１基板１７０および第２基板１８０の厚さは１００μｍ以上、好ましくは１２０μｍ以上、さらに好ましくは１４０μｍ以上であり得、平坦度は０．０５ｍｍ以下であり得る。第１基板１７０および第２基板１８０の厚さがこのような条件を満足する場合、熱電モジュールの物理的強度が高くなり得、車両などのように振動が強く発生するアプリケーションに熱電モジュールが適用されても基板の変形が防止され得る。
【0051】
そして、第１基板１７０および第２基板１８０は銅を含むことができ、さらに好ましくは９９．９％以上の純銅からなり得る。純銅のＣＴＥ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）は約１７．６ｍ／ｍＫであって、黄銅のＣＴＥである約１９．９ｍ／ｍＫより低い。第１基板１７０および第２基板１８０が純銅からなる場合、熱的変化に対する応力が減少し得る。これに伴い、熱電モジュールが車両などのように高温に露出するアプリケーションに適用されても、基板の変形による熱電レッグの離脱を防止できるため、熱電モジュールの耐久性および信頼性が高くなり得る。
【0052】
第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０はＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を含むシリコン樹脂組成物と無機充填材からなってもよい。
【0053】
ここで、無機充填材は樹脂層の６８～８８ｖｏｌ％で含まれ得る。無機充填材が６８ｖｏｌ％未満で含まれると熱伝導効果が低下し得、無機充填材が８８ｖｏｌ％を超過して含まれると樹脂層と金属器板間の接着力が低くなり得、樹脂層が容易にこわれ得る。
【0054】
第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０の厚さは０．０２～０．６ｍｍ、好ましくは０．１～０．６ｍｍ、さらに好ましくは０．２～０．６ｍｍであり得、熱伝導度は１Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは２０Ｗ／ｍＫ以上であり得る。第１樹脂層１１０と第２樹脂層１６０の厚さがこのような数値範囲を満足する場合、第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０が温度変化により収縮および膨張を繰り返しても、第１樹脂層１１０と第１基板１７０間の接合および第２樹脂層１６０と第２基板１８０間の接合には影響を及ぼさないことができる。
【0055】
無機充填材は酸化アルミニウムおよび窒化物のうち少なくとも一つを含むことができ、窒化物は窒化ホウ素および窒化アルミニウムのうち少なくとも一つを含むことができる。ここで、窒化ホウ素は板状の窒化ホウ素が固まった窒化ホウ素凝集体であり得る。
【0056】
第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０が酸化アルミニウムを含むと、第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０の高い熱伝導性能を得ることができる。
【0057】
この時、第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０がＰＤＭＳおよび酸化アルミニウムを含む樹脂組成物からなる場合、第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０は弾性の絶縁層となり得る。第１樹脂層１１０および第２樹脂層１６０が弾性を有すると、温度変化により収縮および膨張を繰り返しても、熱衝撃が緩和され得、これに伴い、熱電素子１００が車両などのように高温に露出するアプリケーションに適用されても、熱電レッグの離脱を防止できるため、熱電素子１００の耐久性および信頼性が高くなり得る。
【0058】
このように、第１基板１７０と複数の第１電極１２０の間に第１樹脂層１１０が配置されると、別途のセラミック基板がなくても第１基板１７０と複数の第１電極１２０の間の熱伝達が可能であり、第１樹脂層１１０自らの接着性能によって別途の接着剤または物理的な締結手段が不要である。これに伴い、熱電モジュールの全体のサイズを減らすことができ、熱電モジュールの耐久性を高めることができる。
【0059】
一方、本発明の実施例に係る熱電モジュールはシーリング部材１９０をさらに含む。
【0060】
シーリング部材１９０は第１樹脂層１１０の側面と第２樹脂層１６０の側面に配置され得る、すなわち、シーリング部材１９０は第１基板１７０と第２基板１８０の間に配置され、第１樹脂層１１０の側面、複数の第１電極１２０の最外郭、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０の最外郭、複数の第２電極１５０の最外郭および第２樹脂層１６０の側面を囲むように配置され得る。これに伴い、第１樹脂層１１０、複数の第１電極１２０、複数のＰ型熱電レッグ１３０、複数のＮ型熱電レッグ１４０、複数の第２電極１５０および第２樹脂層は外部の湿気、熱、汚染などからシーリングされ得る。
【0061】
ここで、シーリング部材１９０は第１樹脂層１１０の側面、複数の第１電極１２０の最外郭、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０の最外郭、複数の第２電極１５０の最外郭および第２樹脂層１６０の側面から所定距離離隔して配置されるシーリングケース１９２、シーリングケース１９２と第２基板１８０の間に配置されるシーリング材１９４、シーリングケース１９２と第１基板１７０の間に配置されるシーリング材１９６を含むことができる。このように、シーリングケース１９２はシーリング材１９４、１９６を媒介として第１基板１７０および第２基板１８０と接触することができる。これに伴い、シーリングケース１９２が第１基板１７０および第２基板１８０と直接接触する場合、シーリングケース１９２を通じて熱伝導が起きることになり、その結果、△Ｔが低くなる問題を防止することができる。
【0062】
ここで、シーリング材１９４、１９６はエポキシ樹脂およびシリコン樹脂のうち少なくとも一つを含むか、エポキシ樹脂およびシリコン樹脂のうち少なくとも一つが両面に塗布されたテープを含むことができる。シーリング材１９４、１９６はシーリングケース１９２と第１基板１７０の間およびシーリングケース１９２と第２基板１８０の間を気密にする役割をし、第１樹脂層１１０、複数の第１電極１２０、複数のＰ型熱電レッグ１３０、複数のＮ型熱電レッグ１４０、複数の第２電極１５０および第２樹脂層１６０のシーリング効果を高めることができ、仕上げ材、仕上げ層、防水材、防水層などと混用され得る。
【0063】
一方、シーリングケース１９２には電極に連結されたワイヤー２００、２０２を引き出すためのガイド溝（Ｇ）が形成され得る。このために、シーリングケース１９２はプラスチックなどからなる射出成形物であり得、シーリングカバーと混用され得る。
【0064】
図示してはいないが、シーリング部材１９０を囲むように断熱材がさらに含まれてもよい。またはシーリング部材１９０は断熱成分を含んでもよい。
【0065】
一方、本発明の実施例に係る熱電モジュールは空調装置、例えば車両の空調装置に適用され得る。さらに具体的には、本発明の実施例に係る熱電モジュールは車両の通風シート内に埋め立てられ得る。
【0066】
【0067】
【0068】
本発明の実施例によると、第１熱伝達部材６００上に熱電素子１００の第１基板１７０が配置され、熱電素子１００の第２基板１８０上に第２熱伝達部材６１０が配置される。
【0069】
熱電モジュール１０００が温風または冷風を発生させる装置に適用される場合、第１基板１７０および第２基板１８０のうち少なくとも一つが低温部となり、他の一つが高温部となり得る。
【0070】
本発明の実施例によると、第１基板１７０が高温部となる場合、第１熱伝達部材６００および第２熱伝達部材はそれぞれ複数の空気流路を形成することができる。この時、第１熱伝達部材６００の表面積は第２熱伝達部材の表面積より大きくてもよい。この時、第２熱伝達部材の表面積に対する第１熱伝達部材の表面積比は１．１～５であり得、好ましくは２～４であり得、さらに好ましくは２．５～３．５であり得る。
【0071】
以下、実施例に係る熱電モジュールを通じて本発明をより詳細に説明する。
【0072】
下記の表１は第１熱交換部材の表面積と第２熱交換部材の表面積比による第２熱交換部材の温度を測定した表である。
【0073】
実験例に係る熱電モジュールはいずれも図４のような構造であって、熱電素子１００、第１熱伝達部材６００と第２熱伝達部材６１０を含む。
【0074】
ただし、第１実験例は第１熱交換部材と第２熱交換部材の表面積比が１；１となるように実験し、第２実験例は１：１．５となるように実験し、第３実験例は１：３となるように実験し、第４実験例は１：５となるように実験した。
【0075】
【表1】
【0076】
前記表１を参照すると、第１熱交換部材対比第２熱交換部材の表面積が増加するほど熱交換能が増加して第２熱交換部材、すなわち高温部の温度が上昇することが分かる。しかし、第１熱交換部材対比第２熱交換部材の表面積が３倍以上増加する場合、第２熱交換部材でそれ以上の熱交換能の上昇は起きない。
【0077】
本発明の他の実施例に係る第１基板１７０が低温部となる場合にも、同様に第１熱伝達部材の表面積を第２熱伝達部材の表面積より大きくして低温部の熱交換時間がさらに長くなるようにして吸熱性能をさらに向上させることができる。
【0078】
この時、第２熱伝達部材の表面積に対する第１熱伝達部材の表面積比も１．１～５であり得、好ましくは２～４であり得、さらに好ましくは２．５～３．５であり得る。本場合においても、第２熱交換部材対比第１熱交換部材の表面積が３倍以上増加する場合、第１熱交換部材でそれ以上の熱交換能の上昇は起きない。
【0079】
このような本発明に係る熱電モジュールは、低温部に設置された熱交換部材の熱交換面積と熱交換時間を増大させることによって低温部の冷却温度をより低温に下げることができるため、熱電モジュールを冷温装置に適用する場合、熱電モジュールの冷却性能を向上させることができ、高温部の第２熱交換部材対比低温部の第１熱交換部材の熱交換面積と熱交換時間を増大させることによって、高温部の発熱による熱気の干渉は減らしながら低温部の冷却効率を改善して熱電モジュールの性能をより向上させることができる。
【0080】
ここで、第１熱伝達部材６００は図５～図７に図示された構造を有することができる。説明の便宜のために第１熱伝達部材６００のみを例示として説明しているが、これに制限されるものではなく、第２熱伝達部材６１０も第１熱伝達部材６００と同一の構造を有することができる。
【0081】
図５～図７を参照すると、第１熱伝達部材６００は空気と面接触を遂行できるように、第１平面６０２と第１平面６０２の反対面である第２平面６０４の平板状の基材に一定の空気の移動路である空気流路Ｃ１を形成するように、規則的に折り畳まれた折り畳みユニット６０１を含むことができる。
【0082】
図５～図７で図示した通り、このような折り畳みユニット６０１は一定のピッチＰ１、Ｐ２と高さＴ１を有する曲率パターンが形成されるように、基材を折り畳む（ｆｏｌｄｉｎｇ）構造すなわち、折り畳む構造で形成する方式で具現することも可能であり、このような折り畳みユニット６０１は図５に図示された構造だけでなく、図７に図示されたように多様な変形形態で形成され得る。すなわち、本発明の実施例に係る第１熱伝達部材６００は空気が面接触する平面を２面を具備し、接触する表面積を最大化するための流路パターンが形成される構造で具現され得る。図５に図示された構造では、空気が流入する流入部の流路Ｃ１方向で流入する場合、前述した第１平面６０２と前記第１平面６０２の反対面である第２平面６０４と空気が均一に接触しながら移動して流路の末端Ｃ２方向に進行され得るようにするところ、単純な平板状との接触面より同一空間ではるかに多くの空気との接触を誘導できるようになるところ、吸熱や発熱の効果がさらに増進されることになる。ここで、Ｃ１からＣ２に向かう方向は図４の第１方向または第１方向の反対方向であり得る。
【0083】
特に、空気の接触面積をさらに増大させるために、本発明の実施例に係る第１熱伝達部材６００は図５および図６に図示されたように、基材の表面に突出型抵抗パターン６０６を含んで構成され得る。このような抵抗パターン６０６は単位流路パターンを考慮する時、第１曲面Ｂ１および第２曲面Ｂ２にそれぞれ形成され得る。
【0084】
ひいては、抵抗パターン６０６は図６の部分拡大図のように、空気が進入する方向に一定の傾斜角θを有するように傾いた突出構造物で形成されて空気との摩擦を最大化できるようにして、接触面積や接触効率をさらに高め得るようにする。さらに、抵抗パターン６０６の前の部分の基材面に溝６０８を形成して抵抗パターン６０６と接触する空気の一部を前記溝（以下、「流動溝６０８」という。）を形成して基材の前面と後面を通過して接触の頻度や面積をさらに高め得るようにすることができる。また、図６に図示された例では、抵抗パターンが空気の流動方向に抵抗を最大化するように配置される構造で形成したが、この形状に限定されるものではなく、抵抗設計により抵抗の程度を調節できるように突出する抵抗パターンの方向を反対に設計するようにすることができ、図６では抵抗パターン６０６がヒートシンクの外表面に形成されるように具現したが、その反対にヒートシンクの内表面に形成する構造にも変形が可能である。
【0085】
例えば、図７を参照すると、（ａ）一定のピッチＰ１で曲率を有するパターンを繰り返し形成したり、（ｂ）折り畳みユニット６０１の単位パターンが尖部を有するパターン構造の繰り返し構造で具現したり、（ｃ）および（ｄ）に図示されたように単位パターンが多角形構造の断面を有するように多様に変化させることができる。以上の折り畳みユニット６０１はパターンの表面Ｂ１、Ｂ２に図６で前述した抵抗パターンが備えられ得ることは言うまでもない。
【0086】
図７で図示されたものは、折り畳みユニット６０１が一定のピッチを有する構造で一定の周期を有するように形成したものであるが、これとは異なり、単位パターンのピッチを均一にせず、パターンの周期も不均一に具現するように変形することができ、ひいては各単位パターンの高さＴ１も不均一に変形できることはもちろんである。
【0087】
以下では本発明の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材６００の空気流路Ｃ１の表面積を広げるための変形例に関して説明することにする。
【0088】
図８～図１０は本発明の一実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材６００の変形例である。ここで、第１熱伝達部材６００は図５～図７に図示された通り、平板状の基材が所定間隔を有するように規則的に折り畳まれた複数の折り畳みユニット６０１を含むことができる。
【0089】
各折り畳みユニット６０１は少なくとも一つの折り曲げ部６００Ｃを含むことができる。図９を参照すると、折り畳みユニット６０１は複数の折り曲げ部６００Ｃを含むことができる。この時、複数の折り曲げ部６００Ｃは空気流路Ｃ１方向、すなわち第１基板１７０と平行な方向に繰り返し配置され得る。
【0090】
この時、図９を参照すると、折り畳みユニット６０１は複数の折り曲げ部６００Ｃを含み、各折り曲げ部６００Ｃは断面がＵ字状を有するように形成され、複数の折り曲げ部６００Ｃは同一の形状で形成され、複数の折り曲げ部６００Ｃは空気流路Ｃ１方向に沿って繰り返し配置され得る。
【0091】
一方、図１０を参照すると、折り畳みユニット６０１は複数の折り曲げ部６００Ｃを含み、複数の折り曲げ部６００Ｃは断面がＶ字状を有するように形成され、複数の折り曲げ部６００Ｃは同一の形状で形成され、複数の折り曲げ部６００Ｃは空気流路Ｃ１方向に沿って繰り返し配置され得る。
【0092】
図面には図示されていないが、複数の折り曲げ部６００Ｃは断面が多角形状を有するように形成され得る。また、折り畳みユニット６０１は一つの折り曲げ部６００Ｃを含み、縁に対比して中央部位が膨らんだり凹んだ形状であってもよい。一方、折り畳みユニット６０１は折り曲げ部を含まずに一方向に曲がりながらカーブ（Ｃｕｒｖｅ）を形成することができ、曲がった形状は不均一に変形され得る。
【0093】
この時、図面には図示されていないが、第２熱伝達部材６１０は図５で図示した第１熱伝達部材６００の構造のように、平板状の基材が所定間隔を有するように規則的に折り畳まれた複数の折り畳みユニットを含むことができ、複数の折り畳みユニットは少なくとも一つの折り曲げ部を含んだり、カーブ（Ｃｕｒｖｅ）を形成するように曲がることができる。ただし、第１熱伝達部材６００の折り畳みユニット６０１は第２熱伝達部材６１０の折り畳みユニットに比べて折り曲げ部の個数が多いか、または曲がった角度が大きく形成され得る。これは、第１熱伝達部材６００の空気流路の表面積を第２熱伝達部材６１０の空気流路の表面積より大きく形成するためである。
【0094】
図１１および図１２は、本発明の他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。ここで、第１熱伝達部材７００は平板状の複数の基材７０１が互いに離隔配置され得、複数の基材７０１の間に空気流路が形成される。
【0095】
図１１を参照すると、平板状の基材７０１は複数の折り曲げ部７００Ｃを含むことができる。この時、各折り曲げ部７００Ｃは断面がＵ字状を有するように形成され、複数の折り曲げ部７００Ｃは同一の形状で形成され、複数の折り曲げ部７００Ｃは空気流路Ｃ１方向に沿って繰り返し配置され得る。
【0096】
一方、図１２を参照すると、平板状の基材７０１は複数の折り曲げ部７００Ｃを含み、各折り曲げ部７００Ｃは断面がＶ字状を有するように形成され、複数の折り曲げ部７００Ｃは同一の形状で形成され、複数の折り曲げ部７００Ｃは空気流路Ｃ１方向に沿って繰り返し配置され得る。
【0097】
図面には図示されていないが、複数の折り曲げ部７００Ｃは断面が多角形状を有するように形成され得る。また、平板状の基材７０１は一つの折り曲げ部７００Ｃを含み、縁に対比して中央部位が膨らんだり凹んだ形状であってもよい。一方、平板状の基材７０１は折り曲げ部を含まずに一方向に曲がってカーブ（Ｃｕｒｖｅ）を形成することができ、曲がった形状は不均一に変形され得る。
【0098】
この時、図面には図示されていないが、第２熱伝達部材６１０は図１１および図１２で図示した第１熱伝達部材７００の構造のように、平板状の複数の基材が互いに離隔配置され得、平板状の複数の基材は少なくとも一つの折り曲げ部を含んだり、カーブ（Ｃｕｒｖｅ）を形成するように曲がることができる。ただし、第１熱伝達部材７００の平板状の基材７０１は第２熱伝達部材の平板状の基材に比べて折り曲げ部の個数が多いか、または曲がった角度が大きく形成され得る。これは、第１熱伝達部材７００の空気流路の表面積を第２熱伝達部材の空気流路の表面積より大きく形成するためである。
【0099】
図１３および図１４は、本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールに含まれる第１熱伝達部材の変形例である。ここで、第１熱伝達部材６００および第２熱伝達部材６１０は図５～図７に図示された通り、平板状の基材が所定間隔を有するように規則的に折り畳まれた複数の折り畳みユニットを含むことができる。一方、図面には図示されていないが、本実施例は第１熱伝達部材および第２熱伝達部材を互いに離隔配置された平板状の複数の基材で具現した構造にも適用可能である。
【0100】
図１３を参照すると、前記第１熱伝達部材６００の高さｈ１は第２熱伝達部材６１０の高さｈ２より大きく形成され得る。ここで、第２熱伝達部材６１０の高さｈ２に対する第１熱伝達部材６００の高さｈ１の比は１．１～５であり得、好ましくは２～４であり得、さらに好ましくは２．５～３．５であり得る。この時、第１熱伝達部材６００の表面積が第２熱伝達部材６１０の表面積より第１基板１７０および第２基板１８０に垂直である方向、すなわち第３方向に増大され得る。
【0101】
図１４を参照すると、第１熱伝達部材６００の高さｈ３と第２熱伝達部材６１０の高さｈは同一に固定し、各熱伝達部材の表面積を異ならせて適用することができる。
【0102】
この時、第１熱伝達部材６００に含まれた平板状の基材または折り畳みユニットは複数の折り曲げ部６００Ｃ２を含むことができ、複数の折り曲げ部６００Ｃ２は第１基板１７０から垂直である方向、すなわち第３方向に繰り返し配置され得る。
【0103】
以下では本発明の一実施例に係る冷温装置に関して図１５および図１６を参照して説明することにする。本実施例に係る冷温装置は図１で示した熱電モジュールを含む。したがって、本実施例で図１で示した熱電モジュールについては同一の図面符号を付し、重複する説明は省略する。
【0104】
【0105】
ここで、冷温装置に流入する空気の流れと一致する方向を第１方向とし、第１基板１７０および第２基板１８０と平行して第１方向に直交する方向を第２方向とし、第１基板１７０から第２基板１８０に向かう方向を第３方向とする。
【0106】
図１５および図１６を参照すると、冷温装置１０００は第１ハウジング２１０および第２ハウジング２２０を含むハウジング２００、ハウジング２００の内部に流入した空気を循環させるファン（図示されず）、そして前記ハウジング２００内に収容され、ファン（図示されず）によって送風される空気の一部を冷却させ、残りの一部を加熱する熱電モジュール１０を含む。
【0107】
熱電モジュール１０は第１ハウジング２１０側に配置される第１熱伝達部材４１０、第２ハウジング２２０側に配置される第２熱伝達部材４２０、そして第１熱伝達部材４１０と第２熱伝達部材４２０の間に配置される熱電素子を含む。
【0108】
熱電モジュール１０はハウジング２００の内部空間に収容される。この時、ハウジング２００は合成樹脂であり得、例えばプラスチックであり得る。ハウジング２００は第１ハウジング２１０および第２ハウジング２２０を含むことができる。この時、第１ハウジング２１０側には第１熱伝達部材６００が配置され、第２ハウジング２２０側には第２熱伝達部材６１０が配置され得る。
【0109】
本発明の実施例によると、第１ハウジング２１０の内部空間の体積は前記第２ハウジング２２０の内部空間の体積より大きくてもよい。前記第２ハウジング２２０の内部空間の体積に対する前記第１ハウジング２１０の内部空間の体積比は１．１～５、好ましくは１．１～３、さらに好ましくは１．５～２．５であり得る。
【0110】
図１６を参照すると、ハウジング２００は空気が内部に流入する流入口２０１と、流入した空気が第１熱伝達部材６００を通過してハウジング２００から排出される送風口２０３と、流入した空気が第２熱伝達部材６１０を通過してハウジング２００から排出される排出口２０５を含むことができる。
【0111】
この時、送風口２０３は第１ハウジング２１０の一側に配置され、排出口２０５は第２ハウジング２２０の他の一側に配置され得る。すなわち、送風口２０３と排出口２０５は隔離部材２３０によって隔離されて、第１熱伝達部材６００および第２熱伝達部材６１０を通過した空気が混ざることなく送風口２０３または排出口２０５を通過することができる。
【0112】
まず、流入口２０１を通じてファン（図示されず）から空気がハウジング２００の内部に流入して熱電モジュール１０側に進行することができる。熱電モジュール１０に含まれる第１熱伝達部材６００および第２熱伝達部材６１０は、空気の流路がファン側から送風口２０３側に向かう方向に配置され得る。冷温装置１０００が冷却用装置として利用される場合、熱電モジュール１０の第１基板は低温部となって第１熱伝達部材６００は冷却され、第２基板は高温部となって第２熱伝達部材６１０は加熱される。これに伴い、ファン（図示されず）によって循環して熱電モジュール１０側に進行した空気の一部は第１熱伝達部材６００を通過して冷却され、他の一部は第２熱伝達部材６１０を通過して加熱され得る。この時、冷却された空気は送風口２０３に送風され、加熱された空気は排出口２０５に排出され得る。これとは反対に、冷温装置１０００が温熱用装置として利用される場合、熱電モジュール１０の第１基板は高温部となって第１熱伝達部材６００は加熱され、第２基板は低温部となって第２熱伝達部材６１０は冷却される。これに伴い、ファンによって循環して熱電モジュール４００側に進行した空気のうち一部は第１熱伝達部材４１０を通過して加熱され、他の一部は第２熱伝達部材６１０を通過して冷却され得る。この時、加熱された空気は送風口２０３に送風され、冷却された空気は排出口２０５に排出され得る。
【0113】
すなわち、ファン（図示されず）によって循環した後に第１熱伝達部材６００を通過した空気は送風口２０３から送風されて、冷却または温熱に利用され得る。そして、第２熱伝達部材４２０を通過した排出口２０５から排出されて外部に捨てられ得る。
【0114】
さらに具体的には、送風口２０３を通じて空気が排出される方向Ｄ１と排出口２０５を通じて空気が排出される方向Ｄ２は互いに異なり得る。これに伴い、冷温装置１０００の性能を具現するために冷却または加熱されて送風口２０３に排出された空気および送風口２０３に排出される空気の冷却または加熱のために使われた後に捨てられるために排出管２０４に排出された空気は互いに混ざることなく、冷却または温熱性能を高めることができる。
【0115】
このために、送風口２０３は第１ハウジング２１０の底面に配置され、排出口２０５は底面と異なる、第２ハウジング２２０の側面に配置され得る。この時、側面はファン（図示されず）によって循環した後、熱電モジュール１０によって冷却および加熱された空気が第１熱伝達部材６００および第２熱伝達部材６１０を通過した後に向かう方向に配置された面であり得る。そして、底面は側面に垂直に向かう面であり得る。
【0116】
このように、流入口２０１、送風口２０３および排出口２０５の方向が互いに異なると、送風口２０３に送風された空気または排出口２０５に排出された空気が再び流入口２０１に流入する問題を最小化できるため、冷温装置の冷温性能を高めることが可能である。
【0117】
図面に表示されてはいないが、流入口２０１、送風口２０３および排出口２０５のうちいずれか一つ以上は、選択的に空気の流入または送風または排出方向を追加で制御するための別途の空気移動通路をさらに連結することができる。このような場合、流入口２０１、送風口２０３および排出口２０５に選択的に連結された空気移動通路の最終流入または最終送風または最終排出方向は互いに異なり得る。
【0118】
ハウジング２００は第１ハウジング２１０と第２ハウジング２２０の間に配置されて第１ハウジング２１０と前記第２ハウジング２２０を互いに隔離させる隔離部材２３０をさらに含むことができる。隔離部材２３０は合成樹脂であり得、例えばプラスチックであり得、ハウジング２００と一体に形成され得る。
【0119】
ここで、隔離部材２３０は第１基板１７０および第２基板１８０と平行な方向に配置される。この時、隔離部材２３０は第１および第２基板１７０１８０の間に位置することができる。そして、隔離部材２３０と熱電モジュール４００の間にはシーリング部材１９０が配置され得る。シーリング部材１９０は第１ハウジング２１０と第２ハウジング２２０を気密にして第２ハウジング２２０で加熱された空気が第１ハウジング２１０に流入することを遮断する。
【0120】
シーリング部材１９０は隔離部材２３０と熱電モジュール１０の間を気密にする役割をし、第１電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０および第２電極１５０のシーリング効果を高めることができ、仕上げ材、仕上げ層、防水材、防水層などと混用され得る。ただし、シーリング部材１９０に関する以上の説明は例示に過ぎず、シーリング部材１９０は多様な形態に変形され得る。図示してはいないが、シーリング部材１９０を囲むように断熱材がさらに含まれてもよい。またはシーリング部材１９０は断熱成分を含んでもよい。
【0121】
【0122】
【0123】
第１ハウジング２１０の内部空間は第２ハウジング２２０の内部空間に比べて多様な形状に体積が大きくなり得る。図１７を参照すると、第１ハウジング２１０の内部空間は第２ハウジング２２０の内部空間に比べて第２方向により大きく形成され得る。図１８を参照すると、第１ハウジング２１０の内部空間は第２ハウジング２２０の内部空間に比べて第３方向により大きく形成され得る。図１９を参照すると、第１ハウジング２１０の内部空間は第２ハウジング２２０の内部空間に比べて第２方向および第３方向により大きく形成され得る。さらに具体的には、第２ハウジング２２０の内部空間の体積に対する第１ハウジング２１０の内部空間の体積の比は１．１～５、好ましくは１．１～３、さらに好ましくは１．５～２．５であり得る。
【0124】
隔離部材２３０は第１基板１７０および第２基板１８０と平行するように配置され得る。この時、隔離部材２３０は第１基板１７０および第２基板１８０のうち選択されたいずれか一つと連結され得る。特に、図２０のように、隔離部材２３０が第２基板１８０に連結された場合、第１ハウジング２１０の内部空間を第２ハウジング２２０の内部空間より大きく確保するのに有利である。この時、隔離部材２３０と第１基板１７０および第２基板１８０のうち選択された一つとの離隔距離は０～１ｍｍ以下であり得る。
【0125】
以下、実験例に係る冷温装置を通じて本発明をより詳細に説明する。
【0126】
下記の表２は第１ハウジングの内部空間の体積と第２ハウジングの内部空間の体積比による消費電力を測定した表である。
【0127】
実験例に係る冷温装置はいずれも、第１ハウジングおよび第２ハウジングを含むハウジングと、前記第１ハウジング側に配置される第１熱伝達部材、前記第２ハウジング側に配置される第２熱伝達部材、そして前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材の間に配置される熱電素子を含む。
【0128】
ただし、第１比較例は第１ハウジングの内部空間の体積および第２ハウジングの内部空間の体積比が１：１となるように実験し、第１実験例は体積比が１．５：１となるように実験し、第２実験例は体積比が２：１となるように実験し、第３実験例は体積比が３：１となるように実験した。
【0129】
【表2】
【0130】
前記表２を参照すると、第１ハウジングの内部空間の体積および第２ハウジングの内部空間の体積比が大きくなるほど消費電力が次第に減少してから再び増加するものと確認された。実験によると、第１ハウジングの内部空間の体積および第２ハウジングの内部空間の体積比は２：１であるときに消費電力が最も効果的に減少することが分かる。
【0131】
下記の表２は冷温装置を駆動した時に隔離部材と第１基板または第２基板の間の隔離距離による第２熱伝達部材（高温部）の温度を測定した表である。
【0132】
実験例に係る冷温装置はいずれも、第１ハウジングおよび第２ハウジングを含むハウジングと、第１ハウジング側に配置される第１熱伝達部材、前記第２ハウジング側に配置される第２熱伝達部材、そして前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材の間に配置される熱電素子を含む。
【0133】
ただし、第２比較例は第１ハウジングと第２ハウジングを区分する隔離部材を含まず、第４実験例～第６実験例は図１３の構造のように第１ハウジングと第２ハウジングの間に隔離部材を含んだ。
【0134】
ただし、第４実験例～第６実験例は隔離部材と第１または第２基板との間の隔離距離を異ならせた。第４実験例は隔離部材と第１または第２基板の間の隔離距離が０ｍｍであり、第５実験例は隔離距離が１ｍｍとなるように実験し、第６実験例は隔離距離が２ｍｍとなるように実験した。
【0135】
【表3】
【0136】
前記表３を参照すると、第４実験例と第５実験例は隔離部材がない第２比較例に比べて第２熱伝達部材（高温部）の温度が１℃～２℃落ちたが、第６実験例は第２比較例と比較して第２熱伝達部材（高温部）の温度差が０．１℃未満と測定された。すなわち、隔離部材と第１または第２基板の間の隔離距離は０～１ｍｍであるときに冷温装置の高温部の温度が効果的に低減され、隔離距離が２ｍｍを超過する場合、隔離部材の効果は微々たるものであることが分かる。
【0137】
このような本発明の実施例に係る冷温装置は、低温部の流量を増やし流速を低下させて低温部の温度を下げることによって、冷温装置の低温部と高温部の全体温度を下げ、熱電モジュールの抵抗を減少させることができ、これに伴い、消費電力を低減することができる。
【0138】
このように、本発明の実施例に係る熱電モジュールは冷温装置に適用され得る。ここで、冷温装置は冷却機能および温熱機能のうち少なくとも一つを含む装置であり得、空調装置または通風装置となり得る。
【0139】
本発明の実施例に係る熱電モジュールは家具、家電、車両、椅子、ベッド、服、カバンなどのように冷却機能および温熱機能のうち少なくとも一つが必要なアプリケーションに多様に適用され得る。
【0140】
前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】