CN102282689A - 热电转换模块 - Google Patents

热电转换模块 Download PDF

Info

Publication number
CN102282689A
CN102282689A CN2010800045939A CN201080004593A CN102282689A CN 102282689 A CN102282689 A CN 102282689A CN 2010800045939 A CN2010800045939 A CN 2010800045939A CN 201080004593 A CN201080004593 A CN 201080004593A CN 102282689 A CN102282689 A CN 102282689A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermoelectric conversion
conversion element
type thermoelectric
supporting frame
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800045939A
Other languages
English (en)
Inventor
广山雄一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of CN102282689A publication Critical patent/CN102282689A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

一种热电转换模块，其中，具备：p型热电转换元件和n型热电转换元件；支承框，具有插入p型热电转换元件的贯通孔和插入n型热电转换元件的贯通孔；以及电极，对p型热电转换元件和n型热电转换元件进行电连接，p型热电转换元件和n型热电转换元件中的至少一方的元件是具有顶点和/或棱的形状，通过在至少一方的元件的表面中的除了顶点和棱之外的区域和支承框粘接的粘接剂，固定至少一方的元件和支承框。

Description

热电转换模块
技术领域
本发明涉及热电转换模块。
背景技术
作为热电转换模块，已知具有如下结构的热电转换模块，即在支承框的贯通孔中插入热电转换元件，包含该热电转换元件的棱的侧面整体通过无机粘接剂粘接于支承框。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-321921号公报。
发明内容
发明要解决的问题
可是，在现有的结构中，通过在高温环境下产生的应力，热电转换元件的顶点、棱容易破损，存在温度循环导致热电转换模块的性能劣化的问题点。
因此，本发明的目的在于提供一种热电转换元件的顶点和棱难以破损，能够抑制温度循环导致的性能劣化的热电转换模块。
用于解决课题的方案
本发明提供一种热电转换模块，其中，具备：p型热电转换元件和n型热电转换元件；支承框，具有插入p型热电转换元件的贯通孔和插入n型热电转换元件的贯通孔；以及电极，对p型热电转换元件和n型热电转换元件进行电连接，p型热电转换元件和n型热电转换元件中的至少一方的元件是具有顶点和/或棱的形状，通过在该至少一方的元件的表面中的除了顶点和棱之外的区域与支承框粘接的粘接剂，固定至少一方的元件和支承框。
根据本发明的热电转换模块，由于热电转换元件的顶点和棱相对于支承框不通过粘接剂被直接固定，所以施加在热电转换元件的顶点和棱的热应力被缓和，能够防止温度循环导致的热电转换模块的性能劣化。
此外，优选p型热电转换元件和n型热电转换元件的形状是棱柱，棱柱的轴与贯通孔的轴平行。当采用这样配置的棱柱时，能够在狭小的空间中高效率地配置许多热电转换元件。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种热电转换元件的顶点和棱难以破损，能够抑制性能劣化的热电转换模块。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的热电转换模块的立体图。
图2是表示本发明的热电转换元件和支承框的接合状态的俯视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边针对本发明的优选实施方式详细地进行说明。再有，在附图的说明中，对同一或相当要素赋予同一符号，省略重复的说明。此外，各附图的尺寸比率并不一定与实际的尺寸比率一致。
图1是表示本发明的一个实施方式的热电转换模块1的外观的立体图。如图1所示，热电转换模块1具备：支承框2、p型热电转换元件31、n型热电转换元件32、第1电极4、以及第2电极5。在这里，热电转换模块1将第1电极4侧作为相对低温侧，将第2电极5侧作为相对高温侧而被使用。
p型热电转换元件31和n型热电转换元件32形成为四棱柱形状。这些元件的形状优选是两端面为矩形的矩形柱形状，更优选两端面是正方形的正方形柱形状。
p型热电转换元件31的材料不被特别限定，例如举出NaxCoO2(0<x<1)、Ca3Co4O9等的金属复合氧化物、MnSi1.73、Fe1-xMnxSi2、Si0.8Ge0.2:B(B掺杂Si0.8Ge0.2)、β-FeSi2等的硅化物、CoSb3、FeSb3、RFe3CoSb12(R表示La、Ce、或Yb)等的方钴矿、BiTeSb、PbTeSb、Bi2Te3、PbTe、Sb2Te3、Zn4Sb3等的含有Te的合金等。
此外 ，n型热电转换元件32的材料不被特别限定，例如举出SrTiO3、Zn1-xAlxO、CaMnO3、LaNiO3、BaTiO3、Ti1-xNbxO等的金属复合氧化物、Mg2Si、Fe1-xCoxSi2、Si0.8Ge0.2:P(P掺杂Si0.8Ge0.2)、β-FeSi2等的硅化物、CoSb3等的方钴矿、Ba8Al12Si30、Ba8AlxSi46-x、Ba8Al12Ge30、Ba8GaxGe46-x等的包合物、CaB6、SrB6、BaB6、CeB6等硼化合物、BiTeSb、PbTeSb、Bi2Te3、PbTe、Sb2Te3、Zn4Sb3等的含有Te的合金等。
使用了这些材料的热电转换元件特别在700~800℃左右显现高热电特性，因此使用了这样的材料的热电转换元件的热电转换模块特别适用于利用高温的热源的发电装置。例如，在BiTe类的情况下300~570K、在PbTe类的情况下300~850K、在MnSi、MgSi等的硅化物类的情况下500~800K、在ZnSb类的情况下500~750K、在CoSb（方钴矿）类的情况下300~900K、在氧化物类的情况下500~1100K左右是特别适宜的使用范围。
在这些材料中，从制造成本、大气中的稳定性的观点出发，优选将金属复合氧化物作为材料的热电转换元件，特别优选p型热电转换元件的材料是Ca3Co4O9，n型热电转换元件的材料是CaMnO3的组合。
支承框2是对p型热电转换元件31和n型热电转换元件32进行支承固定的构件。支承框2优选具有热绝缘性，也优选具有电绝缘性。在本实施方式中，支承框2形成为板状，在应该插入p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的位置分别形成有贯通孔2a。该贯通孔2a的形状不被特别限定，但优选具有与p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的剖面形状对应的形状，例如在各热电转换元件31和32的剖面形状为四角形的情况下，优选贯通孔2a也形成为四角形的形状。
作为该支承框2的材料，不被特别限制，例如能够使用陶瓷材料等。作为陶瓷材料，优选电和热绝缘性高的氧化物，例如举出氧化锆、堇青石、氧化铝、莫来石、氧化镁、二氧化硅、氧化钙等。这些氧化物单独或者将2种以上组合而被使用。此外，在陶瓷材料中对应于需要含有玻璃粉也可。
在支承框2的各贯通孔2a中插入固定有p型热电转换元件31或n型热电转换元件32，p型热电转换元件31和n型热电转换元件32沿着贯通孔2a的列交替地配置。在本实施方式中，特别是以p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的四棱柱的轴和贯通孔2a的轴实质上平行的方式，在贯通孔2a内配置有各元件。
而且，通过在各热电转换元件31和32的侧面中的除了顶点v和棱e之外的区域与支承框2粘接的粘接剂6，各热电转换元件31和32被固定在支承框2。即，各热电转换元件31和32的侧面中的顶点v和棱e不与粘接剂6接触。更具体地，在本实施方式中，p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的4个侧面中的除了各自的顶点v和棱e之外的区域与支承框2通过粘接剂6而相互被固定。此外，粘接剂6不对支承框2的贯通孔2a的内表面，而对支承框2的不是贯通孔2a内的主表面2S粘接。
粘接剂6不被特别限制，是树脂类粘接剂也可，但为了提高在高温的耐久性，优选使用无机类粘接剂。作为无机类粘接剂，举出将二氧化硅-氧化铝、二氧化硅、氧化锆或氧化铝作为主成分的无机类粘接剂（SUMISERAM-S（朝日化学工业株式会社制，商品名））、将氧化锆-二氧化硅作为主成分的无机类粘接剂（Aron Ceramics（东亚合成株式会社制，商品名））等。在使用这样的无机类粘接剂的情况下，在涂敷粘接剂进行干燥之后，加热到100~200℃左右即可。
第1电极4对相互邻接的p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的一个端面3a彼此进行电连接。作为该第1电极4的材料，只要是具有导电性的材料的话就不被特别限制，但从使电极的耐热性、耐蚀性、向热电元件的粘接性提高的观点出发，优选是将从包括钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、银、钯、金、钨、铂以及铝的组中选择的至少1种元素作为主成分而包含的金属。在这里，主成分指的是在电极材料中含有50体积%以上的成分。
第2电极5对相互邻接的p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的另一个端面3b彼此进行电连接。第2电极5的材料能够与第1电极4的材料相同。通过第2电极5、第1电极4，全部的p型热电转换元件31和n型热电转换元件32交替地被电串联连接。
在这里，如图1所示，优选p型热电转换元件31和n型热电转换元件32相对于第1电极4和第2电极5，经由例如AuSb、PbSb等的焊料、银膏等的接合材料7而被固定。该接合材料7优选在热电转换模块使用时为固体。此外，在各热电转换元件31和32的与电极接合的表面，形成有金属化层也可。
根据这样的本实施方式的热电转换模块，因为热电转换元件31、32的顶点v和棱e与支承框2不被直接固定，所以施加在这些顶点v和棱e的热应力被缓和，能够防止温度循环导致的热电转换模块的性能劣化。
再有，本发明不限于上述实施方式，能够有各种各样的变形形态。
例如，在图1的例子中，在p型热电转换元件31和n型热电转换元件32的4个侧面全部粘接有粘接剂6，但也可以不一定在全部侧面粘接有粘接剂。例如，如作为表示p型热电转换元件31或n型热电转换元件32相对于支承框2的固定状态的俯视图的图2（a）~（d）所示那样，在4以外的任意数量的侧面粘接有粘接剂6也可。例如，如图2（a）那样仅在1个侧面涂敷粘接剂6也可，如图2（b）那样仅在邻接的2个侧面涂敷粘接剂6也可，如图2（c）那样仅在相向的2个侧面涂敷粘接剂6也可，如图2（d）那样仅在3个侧面涂敷粘接剂6也可。
此外，在上述实施方式中，粘接剂6粘接于支承框2的主表面2S，但并不局限于此，粘接剂6粘接在支承框2的任何处均可，例如粘接剂6如图2（e）所示粘接在贯通孔2a的内表面也可。
此外，在上述实施方式中，为了将许多热电转换元件高效率地配置在狭小空间中，将p型热电转换元件31和n型热电转换元件32设为四棱柱，但是三棱柱、六棱柱、八棱柱等的具有顶点和棱的其它棱柱也可，此外，是如圆柱那样具有棱而不具有顶点的柱体也可，进而只要是具有顶点和/或棱的形状的话是不规则形状的热电转换元件也可。在这些情况下，粘接剂6只要在热电转换元件的表面中的除了顶点和/或棱以外的部分与支承体粘接的话，就能够实施本发明。
此外，在上述实施方式中，全部p型热电转换元件31和n型热电转换元件32通过在表面中的除了顶点v和棱e之外的区域与支承框粘接的粘接剂6而相对于支承框2被固定，但仅是p型热电转换元件31和n型热电转换元件32中的任意的一个通过粘接剂6被固定，也能够实施本发明。
此外，贯通孔2a的形状、配置也不限定于上述的实施方式，例如，贯通孔2a矩阵状地配置也可。
附图标记说明
1 热电转换模块；2 支承框；2a 贯通孔；2S 主表面；31 p型热电转换元件；32 n型热电转换元件；4 第1电极；5 第2电极；6 粘接剂；7 接合剂。

Claims (2)

1.一种热电转换模块，其中，具备：
p型热电转换元件和n型热电转换元件；
支承框，具有插入所述p型热电转换元件的贯通孔和插入所述n型热电转换元件的贯通孔；以及
电极，对所述p型热电转换元件和所述n型热电转换元件进行电连接，
所述p型热电转换元件和所述n型热电转换元件中的至少一方的元件是具有顶点和/或棱的形状，
通过在所述至少一方的元件的表面中的除了顶点和棱之外的区域与所述支承框粘接的粘接剂，固定有所述至少一方的元件和所述支承框。
2.根据权利要求1所述的热电转换模块，其中，所述至少一方的元件的形状是棱柱，所述棱柱的轴与所述贯通孔的轴平行。
CN2010800045939A 2009-01-15 2010-01-08 热电转换模块 Pending CN102282689A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-006668 2009-01-15
JP2009006668A JP2010165842A (ja) 2009-01-15 2009-01-15 熱電変換モジュール
PCT/JP2010/050162 WO2010082541A1 (ja) 2009-01-15 2010-01-08 熱電変換モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102282689A true CN102282689A (zh) 2011-12-14

Family

ID=42339794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800045939A Pending CN102282689A (zh) 2009-01-15 2010-01-08 热电转换模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110265839A1 (zh)
JP (1) JP2010165842A (zh)
CN (1) CN102282689A (zh)
WO (1) WO2010082541A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9082928B2 (en) 2010-12-09 2015-07-14 Brian Isaac Ashkenazi Next generation thermoelectric device designs and methods of using same
JP6405604B2 (ja) * 2013-07-08 2018-10-17 富士通株式会社 熱電素子及びその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032849A (ja) * 2004-07-21 2006-02-02 Okano Electric Wire Co Ltd 熱電変換モジュール
JP2006120671A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Okano Electric Wire Co Ltd 熱電変換モジュール

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3600486B2 (ja) * 1999-08-24 2004-12-15 セイコーインスツル株式会社 熱電変換素子の製造方法
JP2002353525A (ja) * 2001-05-24 2002-12-06 Daikin Ind Ltd 熱電変換装置及びその製造方法
JP2005174985A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Morix Co Ltd 熱電素子
JP2005217169A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Tohoku Okano Electronics:Kk 熱電変換モジュール
JP2006005153A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Okano Electric Wire Co Ltd 熱電変換モジュールおよびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006032849A (ja) * 2004-07-21 2006-02-02 Okano Electric Wire Co Ltd 熱電変換モジュール
JP2006120671A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Okano Electric Wire Co Ltd 熱電変換モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US20110265839A1 (en) 2011-11-03
JP2010165842A (ja) 2010-07-29
WO2010082541A1 (ja) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101689595A (zh) 热电转换模块
CN102439743B (zh) 热电转换模块
CN101681976A (zh) 热电转换模块以及热电发电系统
US20120097206A1 (en) Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion element
JP5913935B2 (ja) 熱電変換モジュール
JP5336373B2 (ja) 熱電変換モジュール
CN102282692A (zh) 热电转换模块的制造方法和热电转换模块
JP2010165840A (ja) 熱電変換モジュール及び熱電変換モジュールブロック
CN101632182A (zh) 用于热电转换模块的基板及热电转换模块
JP2007258571A (ja) 熱電変換モジュールおよびその製造方法
JP4668233B2 (ja) 熱電変換素子及び熱電変換モジュール並びに熱電変換モジュールの製造方法
CN111433923B (zh) 绝缘传热基板、热电转换模块及绝缘传热基板的制造方法
US20100154854A1 (en) Thermoelectric module comprising spherical thermoelectric elements and method of manufacturing the same
CN102282689A (zh) 热电转换模块
JP2011029295A (ja) 熱電変換モジュール及びその製造方法
JP2009081286A (ja) 熱電変換モジュール
JP2009065044A (ja) 熱電変換モジュール及びその評価方法
JP5249130B2 (ja) 熱電変換モジュール
JP2010171071A (ja) 熱電変換素子、熱電変換モジュール及び熱電変換素子の製造方法
CN101755349A (zh) 热电转换元件及其制造方法
CN101828279A (zh) 热电转换元件、使用热电转换元件的热电转换模块以及热电转换模块的制造方法
JP5360826B2 (ja) 熱電変換モジュール
US20200013941A1 (en) Thermoelectric conversion module and method of manufacturing the same
CN115088087A (zh) 热电转换模块、绝缘电路基板、部件的结合方法、热电转换模块的安装方法
JP2017098327A (ja) 積層型熱電変換モジュール及び熱電変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111214