CN107078203B - 热电转换模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使将基部分割成多个也能够抑制刚性降低的热电转换模块。热电转换模块(1)具备多个低温侧基部(6)、多个第一电极(3)、多个热电转换元件(2)、多个第二电极(4)、X轴连接部(7)、Y轴连接部(8)。第二电极(4)在低温侧基部(6)上每6个进行配置。在邻接的低温侧基部(6)之间配置有2个X轴连接部(7)或Y轴连接部(8a、8b)作为基部间连接部。多个基部间连接部的一方从位于一方的低温侧基部(6)上的一方的第一电极(3)与位于另一方的低温侧基部(6)上的另一方的第二电极(4)连接，另一方的基部间连接部从位于另一方的低温侧基部(6)上的另一方的第一电极(3)与位于一方的低温侧基部(6)上的一方的第二电极(4)连接。
Description
技术领域
本发明涉及使用塞贝克效应进行发电，或者使用珀耳帖效应进行冷却或加热的热电转换模块。
背景技术
目前，已知有在基部上配置有两端部分别具有电极的多个热电转换元件的热电转换模块(例如，参照专利文献1)。
专利文献1的热电转换模块由将n形热电转换元件和p形热电转换元件这两种热电转换元件交替配置并串联地电连接的所谓π型的热电转换模块构成。
专利文献1的热电转换模块采用如下的构造，即，使热电转换模块的高温侧相对于被隔热材料包覆的电阻加热炉内的加热室为非接触，在热电转换模块的高温侧受到来自加热室的放射传热。因此，在专利文献1的热电转换模块中，省略了作为高温侧的绝缘体的基部。需要说明的是，在使热电转换模块的高温侧与电阻加热炉内的加热室接触的情况下，设置由绝缘体构成的基部。
另外，也已知有仅由n形或p形的任何一方的热电转换元件的一种构成的所谓单腿型的热电转换模块(例如，参照专利文献2)。
专利文献2的热电转换模块具有将热电转换元件的一方的电极和邻接的热电转换元件的另一方的电极一体地且串联地电连接的连接部，由两个电极和连接部构成U形连接器。该U形连接器将金属板弯折而形成。在制造热电转换模块时，事先将多个U形的连接器固定在基部。而且，热电转换元件以从横向压入该U形连接器的方式插入到两个电极之间并与连接器连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第4834986号公报
专利文献2：(日本)特开2009－176919号公报
发明内容
发明所要解决的课题
热电转换元件因热而膨胀。另外，由于基部或电极、热电转换元件各自的热膨胀系数不同，所以在制造热电转换模块时有时会在基部产生翘曲，在基部保持翘曲的状态下将热电转换模块安装到被安装部件上时，对热电转换元件施加了意外的应力，有可能产生传热效率的降低。
另外，在使用热电转换模块时，部件间的接合部分有可能由于反复基部或电极、热电转换元件的温度变化引起的膨胀、收缩而剥离。因此，为了容易对应热电转换元件的热膨胀、或降低基部的翘曲量，考虑将配置电极的基部分割成多个。
但是，当将基部分割成多个时具有热电转换模块的刚性降低这样的问题。特别地，在仅由n形或p形的任何一方的热电转换元件的一种构成的所谓单腿型的热电转换模块中，还考虑由一个连接部将邻接的基部之间连接的情况，因此热电转换模块的刚性降低的问题变得显著。
本发明鉴于上述的点，其目的在于提供即使将基部分割成多个也能够抑制刚性降低的热电转换模块。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明提供一种热电转换模块，具备：
多个基部；
多个第一电极；
多个热电转换元件，其一方的端部分别与所述第一电极电连接；
多个第二电极，其分别与该热电转换元件的另一方的端部电连接；
连接部，其将与所述热电转换元件电连接的所述第一电极、和与邻接的所述热电转换元件电连接的所述第二电极电连接；
所述热电转换模块的特征在于，
所述第一电极或所述第二电极在所述基部分别各配置有多个，
在邻接的所述基部之间配置有多个所述连接部，
将位于邻接的所述基部之间的连接部定义为基部间连接部，
所述基部间连接部在邻接的所述基部之间设有多个，
多个所述基部间连接部中的任一个从位于一方的基部上的一方的所述第一电极与位于另一方的基部上的另一方的所述第二电极连接，多个所述基部间连接部中的任一个从位于另一方的基部上的另一方的所述第一电极与位于一方的基部上的一方的所述第二电极连接。
根据本发明，在邻接的基部彼此之间配置有多个基部间连接部，所以基部之间的刚性增加，能够抑制需允许热膨胀的具备多个基部的热电转换模块的刚性降低(与由一个基部构成的结构比较的情况下的刚性降低)。
另外，在本发明中，优选地，所述基部具备多条边，在所述基部在所述多条边的至少两条以上的边配置有邻接的其它基部，所述基部在多条边中的两条以上的边通过所述基部间连接部分别在多处连接。
根据本发明，位于在两边以上邻接的基部上的多个第一电极和多个第二电极分别被多个基部间连接部连接，所以，与仅在一边连接的情况相比，能够进一步抑制热电转换模块的刚性降低。
另外，在本发明中，优选地，将沿着所述基部并且相互正交的两条轴线设为X轴及Y轴，所述连接部具备：X轴连接部，其将与X轴方向上邻接的所述热电转换元件的一方电连接的所述第一电极和与X轴方向上邻接的所述热电转换元件的另一方电连接的所述第二电极在X轴方向上连接；Y轴连接部，其将与Y轴方向上邻接的所述热电转换元件的一方电连接的所述第一电极和与Y轴方向上邻接的所述热电转换元件的另一方电连接的所述第二电极在Y轴方向上连接；所述X轴连接部配置在沿X轴方向邻接的所述热电转换元件之间，所述Y轴连接部在沿Y轴方向邻接的所述热电转换元件的X轴方向侧的端部连接有所述第一电极和所述第二电极。
根据本发明，将Y轴方向间进行连接的Y轴连接部不位于在Y轴方向上邻接的热电转换元件之间，能够使每单位面积的热电转换元件的密度提高，并且能够使热电转换模块的每单位面积的输出提高。
另外，在本发明中，优选地，所述基部是配置在低温侧的低温侧基部，并能够在高温侧在每个所述热电转换元件设有一个高温侧基部。
根据该结构，配置在较易热膨胀的高温侧的高温侧基部在每个热电转换元件设置一个，所以能够进一步提高热电转换模块对热膨胀的抗性。另外，在配置在较难热膨胀的低温侧的各低温侧基部经由第一电极或第二电极而分别配置有多个热电转换元件，所以与在每个热电转换元件设置一个低温侧基部的情况相比，能够提高热电转换模块的刚性。
另外，在本发明的热电转换模块中，可以由n形和p形的任一方构成全部的热电转换元件，并且将全部的热电转换元件串联地电连接来构成。
附图说明
图1是表示本发明的热电转换模块的实施方式的立体图。
图2是分解地表示本实施方式的热电转换模块的立体图。
图3是表示本实施方式的X轴连接部的立体图。
图4是表示本实施方式的Y轴连接部的立体图。
图5是省略本实施方式的热电转换模块的热电转换元件、基部，而表示第一电极、第二电极、连接部的立体图。
图6是表示本实施方式的热电转换模块的电流的流动的俯视图。
图7是以电流流动的顺序表示本实施方式的热电转换元件的示意图。
图8是表示本发明的另一实施方式的热电转换模块的示意图。
图9是表示本发明的另一实施方式的热电转换模块的示意图。
具体实施方式
参照图1～图7说明本发明的热电转换模块的实施方式。图1所示的实施方式的热电转换模块1为将多个(图1中为36个)n形热电转换元件2串联地电连接而成的所谓单腿型的热电转换模块。
热电转换元件2为Mg2Si制，形成四棱柱状。需要说明的是，本发明的热电转换元件2不限于四棱柱状，也可以为其它的形状。例如，也可以为圆柱状、圆锥梯形状、三棱柱状等其它的多棱柱状。以往，作为热电转换元件的材料，多为对人体有害(包括可能会有害的材料)的材料，而且价格高。针对这种情况，Mg2Si对人体无害且对环境的负担小，而且资源丰富且便宜。另外，Mg2Si的比重较轻，所以能够制作非常轻的热电转换元件2。因此，近年来，作为热电转换元件的材料，Mg2Si备受关注。
在热电转换元件2的上端接合第一电极3。由此，热电转换元件2和第一电极3电连接。在热电转换元件2的下端接合第二电极4。由此，热电转换元件2和第二电极4电连接。
第一电极3及第二电极4由镀镍(Ni)铜(Cu)形成。在热电转换元件2中，通过丝网印刷等印刷接合用的焊料使之位于与第一电极3及第二电极4接触的位置。需要说明的是，焊料也可以设置在第一电极3及第二电极4，例如，也可以在通过丝网印刷等在镍板的表面印刷了焊料后，冲裁成第一电极3及第二电极4的形状而形成。
通过使用这样构成的第一电极3及第二电极4，无需对每个第一电极3或第二电极4进行焊料的印刷等，能够减少焊料的印刷次数并简化制造工序。
另外，电极3、4不限于镀镍(Ni)铜(Cu)，也可以使用其他材料，例如可以仅由镍(Ni)构成。另外，作为接合方法，可以使用软钎焊、硬钎焊等焊接、或利用银膏等导电性粘接剂的粘接、扩散接合，根据热电转换模块的用途等适当选择接合方法进行接合。
本实施方式中，事先通过丝网印刷等在热电转换元件2的两端部印刷焊剂(焊锡)。需要说明的是，也可以代替焊剂(焊锡)而使用银膏。热电转换元件2的表面为具有细小的凹凸的面，但能够通过用焊剂(焊锡)或银膏等覆盖表面的凹凸而成为平滑的面，由此，热电转换元件2和电极3、4的接合状态变得良好，能够确保优良的导电性。另外，在制作热电转换元件2时，也可以在热电转换元件2的两端(上下端。焊剂(焊锡)与热电转换元件2之间的位置)形成镍等接合层，以使热电转换元件2和电极3、4的接合容易。另外，也可以使用事先在表面(双面或单面)具备焊料层的板状的部件作为电极3、4。
热电转换模块1具备36个(数量与热电转换元件2的数量相同)矩形板状(正方形状)的高温侧基部5、6个矩形板状(长方形板状)的低温侧基部6。
在此，将低温侧基部6的长度方向定义为X轴的方向，将与X轴正交的方向定义为Y轴的方向。另外，本实施方式的热电转换模块1中，采用将下方作为低温侧、将上方作为高温侧而使用的构成进行说明。
低温侧基部6配置为X轴方向上2个，Y轴方向上3个，相互之间存在间隔。考虑热电转换模块1的低温侧的热膨胀及装配时的定位所需的间隙对低温侧基部6彼此之间的间隔进行设定。高温侧基板5及低温侧基部6由氧化铝所成形的具有绝缘性的板状体构成。需要说明的是，高温侧基部5及低温侧基部6不限于氧化铝，也可以由其它的材料成形。
在1个低温侧基部6之上固定有X轴方向上3个、Y轴方向上2个，总计6个第二电极4。
在热电转换模块1的上方，对每一个第一电极3设有正方形状的高温侧基板5。对每一个第一电极3设置高温侧基部5是由于高温侧较容易热膨胀。考虑热电转换模块1的高温侧的热膨胀及装配时的定位所需的间隙对高温侧基部5彼此之间的间隔进行设定。
需要说明的是，虽然对热膨胀的抗性稍降低，高温侧基部5也可以与低温侧基部6相同地构成为矩形板状(长方形状)，配置6个第一电极3。在这样使高温侧基部具有刚性时，在接触热电转换模块1的低温侧的构成被绝缘的情况、或构成为能够不接触热电转换模块1的低温侧地散热(冷却)的情况下，也可以没有低温侧基部。但是，从在使热电转换模块1的低温侧接触具有金属那样的导电性封装的结构而使用时防止短路等理由出发，需要设置低温侧基部6。该情况的低温侧基部也可以设为以每个热电转换元件进行分割的基部。
另外，高温侧基部5、低温侧基部6的材质也可以根据所接触的结构进行适当变更。例如，也可以由具有可挠性的绝缘性的导热片构成高温侧基部。
如图1所示，定义X方向和Y方向。对于本实施方式的热电转换模块1，由X方向上排列6个热电转换元件2、Y方向上排列6个热电转换元件2的总计36个热电转换元件2构成1个热电转换模块1。
图2以使位于上方的高温侧基部5和位于下方的低温侧基部6从电极3、4分离的状态来表示热电转换模块1。
图3表示将第一电极3、和在X轴方向上与设有第一电极3的热电转换元件2邻接的热电转换元件2上设置的第二电极4连接的X轴连接部7。X轴连接部7与第一电极3及第二电极4一体地构成。在对一张板进行冲裁后弯折成曲柄状而形成第一电极3、第二电极4及X轴连接部7。
图4表示将第一电极3、和在Y轴方向上与设有第一电极3的热电转换元件2邻接的热电转换元件2上设置的第二电极4连接的Y轴连接部8a、8b。Y轴连接部8a、8b与第一电极3及第二电极4一体地构成。在对一张板进行冲裁后弯折成曲柄状而形成第一电极3、第二电极4及Y轴连接部8a、8b。
需要说明的是，在Y轴连接部8a位于第一电极3的X轴方向一方(跟前。图4的左下方向。)时，Y轴连接部8a将第一电极3、和在Y轴方向的一方(右。图4的右下方向)与电连接了该第一电极3的热电转换元件2邻接的热电转换元件2上电连接的第二电极4连接。
与此相对，在Y轴连接部8b位于第一电极3的X轴方向一方(跟前。图4的左下方向。)时，Y轴连接部8b将第一电极3、和在Y轴方向的另一方(左。图4的左上方向)与电连接了该第一电极3的热电转换元件2邻接的热电转换元件2上电连接的第二电极4连接。
图5省略热电转换元件2和高温侧基部5、低温侧基部6，表示第一电极3、第二电极4、X轴连接部7、Y轴连接部8a、8b。图6表示实施方式的热电转换模块1的电流的流动。图6中用虚线围成的部分表示将低温侧基部6之间连接的X轴连接部7或Y轴连接部8a、8b。
图7以电流在端子间流动的顺序，用第一热电转换元件T1～第三十六热电转换元件T36表示热电转换元件2。参照图2，在位于跟前(图2的左下侧)的中央的低温侧基部6上配置的6个热电转换元件2的位于最靠跟前的2个热电转换元件2(第一热电转换元件T1及第三十六热电转换元件T36)上设有第一端子9和第二端子10。
具体地，在与第一热电转换元件T1的下端电连接的第二电极4设有第一端子9。第一端子9从第二电极4的跟前(图2的左下侧)的端缘向上方弯折，并在第一热电转换元件T1的上下方向中央附近向跟前(图2的左下侧)弯折而成为曲柄形状。
第二端子10设置在与第三十六热电转换元件T36的上端电连接的第一电极3上。第二端子10从第一电极3的跟前(图2的左下侧)的端缘向下方弯折，并在第三十六热电转换元件T36的上下方向中央附件向跟前(图2的左下侧)弯折而成为曲柄形状。
与第一热电转换元件T1的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第二热电转换元件T2的下端电连接。该Y轴连接部8a是基部间连接部的一个。与第二热电转换元件T3的上端电连接的第一电极4经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第三热电转换元件T3的下端电连接。
与第三热电转换元件T3的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第四热电转换元件T4的下端电连接。
同样地，与第四～第七热电转换元件T4～T7的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第五～第八热电转换元件T5～T8的下端电连接。位于第五热电转换元件T5与第六热电转换元件T6之间的X轴连接部7是基部间连接部的一个。
参照图5及图7，与第八热电转换元件T8的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第九热电转换元件T9的下端电连接。
与第九热电转换元件T9的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第十热电转换元件T10的下端电连接。该Y轴连接部8a是基部间连接部的一个。
与第十热电转换元件T10的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十一热电转换元件T11的下端电连接。需要说明的是，本实施方式中，X轴连接部7以如下的方式设置，即，从第一电极3观察所连接的第二电极4侧时位于右侧。
与第十一热电转换元件T11的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8b与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第十二热电转换元件T12的下端电连接。该Y轴连接部8b是基部件连接部的一个。
另外，在从第一电极3观察所连接的第二电极4侧时，Y轴连接部8b将各电极3、4的左侧的侧缘彼此连接，并且将侧缘彼此相互间接近的部分彼此连接。因此，能够在各电极3、4的左侧的侧缘彼此相互间分离的部分设置空间，能够在该空间配置位于第十热电转换元件T10与第十一热电转换元件T11之间的X轴连接部7。由此，能够防止Y轴连接部8b、与位于第十热电转换元件T10与第十一热电转换元件T11之间的X轴连接部7接触，并且，不扩大邻接的热电转换元件2的X轴方向的间隔地配置第十一热电转换元件T11与第十二热电转换元件T12之间的Y轴连接部8b。
与第十二热电转换元件T12的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十三热电转换元件T13的下端电连接。
与第十三热电转换元件T13的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十四热电转换元件T14的下端电连接。该X轴连接部7是基部间连接部的一个。
与第十四热电转换元件T14的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十五热电转换元件T15的下端电连接。
与第十五热电转换元件T15的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8b与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第十六热电转换元件T16的下端电连接。该Y轴连接部8b是基部间连接部的一个。
与第十六热电转换元件T16的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十七热电转换元件T17的下端电连接。
与第十七热电转换元件T17的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第十八热电转换元件T18的下端电连接。该X轴连接部7是基部间连接部的一个。
与第十八热电转换元件T18的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第十九热电转换元件T19的下端电连接。
与第十九热电转换元件T19的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第二十热电转换元件T20的下端电连接。该X轴连接部7是基部间连接部的一个。
与第二十热电转换元件T20的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第二十一热电转换元件T21的下端电连接。
与第二十一热电转换元件T21的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8b与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第二十二热电转换元件T22的下端电连接。该Y轴连接部8b是基部间连接部的一个。
与第二十二～第二十四热电转换元件T22～T24的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4分别电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第二十三～第二十五热电转换元件T23～T25的下端电连接。位于第二十三热电转换元件T23与第二十四热电转换元件T24之间的X轴连接部7是基部间连接部的一个。
与第二十五热电转换元件T25的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8b与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第二十六热电转换元件T26的下端电连接。该Y轴连接部8b是基部间连接部的一个。
与第二十六热电转换元件T26的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第二十七热电转换元件T27的下端电连接。
另外，在从第一电极3观察所连接的第二电极4侧时，位于第二十五热电转换元件T25与第二十六热电转换元件T26之间的Y轴连接部8b将各电极3、4的左侧的侧缘彼此连接，并且将侧缘彼此相互间接近的部分彼此连接。因此，能够在各电极3、4的左侧的侧缘彼此相互间分离的部分设置空间，能够在该空间配置位于第二十六热电转换元件T26与第二十七热电转换元件T27之间的X轴连接部7。由此，能够防止Y轴连接部8b、与位于第二十六热电转换元件T26与第二十七热电转换元件T27之间的X轴连接部7接触，并且，不扩大邻接的热电转换元件2的X轴方向的间隔地配置第二十五热电转换元件T25与第二十六热电转换元件T26之间的Y轴连接部8b。
与第二十七热电转换元件T27的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第二十八热电转换元件T28的下端电连接。该Y轴连接部8a是基部间连接部的一个。
与第二十八热电转换元件T28的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第二十九热电转换元件T29的下端电连接。
与第二十九～第三十三热电转换元件T29～T33的上端电连接的第一电极3经由X轴连接部7与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿X轴方向邻接的热电转换元件2即第三十～第三十四热电转换元件T30～T34的下端电连接。位于第三十一热电转换元件T31与第三十二热电转换元件T32之间的X轴连接部7是基部间连接部的一个。
与第三十四热电转换元件T34的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第三十五热电转换元件T35的下端电连接。
与第三十五热电转换元件T35的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第三十六热电转换元件T36的下端电连接。该Y轴连接部8a是基部间连接部的一个。
接着，说明本实施方式的热电转换模块1的动作。当将热电转换模块1的上侧的高温侧基部5安装到例如300℃～600℃的热源，并使下侧的低温侧基部6冷却时，在热电转换元件2的两端产生温度差，由于塞贝克效应产生电动势，在将第一端子9及第二端子10与外部负载连接并形成电路时，电流流过而发电。此时，为了持续发电，需要持续在热电转换元件2的两端维持规定的温度差，而本实施方式中，使用导热率小的Mg2Si作为热电转换元件2的材料，所以能够良好地维持温度差。
根据本实施方式的热电转换模块1，位于邻接的低温侧基部6彼此之间的两个基部间连接部中的一方从位于一方的低温侧基部6上的一方的第一电极3与位于另一方的低温侧基部6上的另一方的第二电极4连接。相反地，另一方的基部件连接部从位于另一方的低温侧基部6上的另一方的第一电极3与位于一方的低温侧基部6上的一方的第二电极4连接。
例如，如图3所示，从Y轴方向观察，在X轴方向上邻接的低温侧基部6彼此之间配置的X轴连接部7成为X轴连接部7彼此交叉的关系。
另外，如图4所示，从X轴方向观察，在Y轴方向上邻接的低温侧基部6彼此之间配置的Y轴连接部8a、8b成为Y轴连接部8a、8b彼此交叉的关系。
因此，根据本实施方式的热电转换模块1，成为在邻接的低温侧基部6彼此之间配置有多个(2个)基部间连接部、且基部间连接部交叉的状态，所以，低温侧基部6之间的连结刚性增加，能够抑制需允许热膨胀的具备多个(6个)低温侧基部的热电转换模块1的刚性降低(与由一个基部构成的结构相比的情况下的刚性降低)。
另外，在本实施方式的热电转换模块1中，低温侧基部6形成为具备四条边的长方形状。并且，6个低温侧基部6在X轴方向上2个、在Y轴方向上3个地排列，在低温侧基部6在至少两条以上的边配置有邻接的其它的低温侧基部6。而且，低温侧基部6在四条边中的两条以上的边上通过基部件连接部每两处进行连接。
因此，根据本实施方式的热电转换模块1，与仅在一边连接的情况相比，能够进一步抑制热电转换模块的刚性降低。
另外，在本实施方式的热电转换模块1中，X轴连接部7配置在沿X轴方向邻接的热电转换元件2之间，Y轴连接部8a、8b在沿Y轴方向邻接的热电转换元件2的X轴方向侧的端部连接有第一电极3及第二电极4。即，从Y轴方向观察，连接部7、8a、8b不位于邻接的热电转换元件2的Y轴方向之间。
因此，与配置有连接部7、8a、8b的热电转换元件2的X轴方向之间的间隔Wx相比，能够将不存在连接部的热电转换元件2的Y轴方向之间的间隔Wy设定为小。
由此，本实施方式的热电转换模块1能够使每单位面积的热电转换元件2的密度提高，能够使每单位面积的输出提高。
需要说明的是，虽然每单位面积的热电转换元件2的密度降低，也可以将Y轴连接部与X轴连结部7同样地构成，由此也能够得到本发明的可抑制热电转换模块的刚性降低这样的效果。
另外，根据本实施方式的热电转换模块1，配置在较易热膨胀的高温侧的高温侧基部5经由第一电极3而在每个热电转换元件2设置一个，所以能够进一步提高热电转换模块1对热膨胀的抗性。另外，配置在较难热膨胀的低温侧的各低温侧基部6经由第二电极4而分别配置有多个(6个)热电转换元件，所以与在每个热电转换元件设置一个低温侧基部的情况相比，能够提高本实施方式的热电转换模块1的刚性。
需要说明的是，热电转换元件2的数量或配置、低温侧基部6的数量或配置可以适当变更，只要起到本申请发明的效果即可。
另外，本实施方式的热电转换元件2在图2中表示了四棱柱状的形状，但不限于此，也可以采用其他形状，例如，圆柱状。
另外，在第一实施方式中，用Mg2Si制作热电转换元件2，但不限于此。例如，也可以使用包括Sb－Te类及Bi－Se类在内的Bi－Te类、包括Sn－Te类及Ge－Te类在内的Pb－Te类、Ag－Sb－Te类、Ag－Sb－Ge－Te类、Si－Ge类、Fe－Si类、Mn－Si类、Zn－Sb类、硫属化合物、方钴矿、填充方钴矿、络合物、半哈斯勒合金(ハーフホイスラー)、哈斯勒合金(ホイスラー)、碳化硼、层状钴氧化物等任意的热电转换材料。
另外，在本实施方式中，对热电转换元件2只使用n形的构成进行了说明，但不限于此，也可以只使用p形的热电转换元件。该情况下，电流流动的方向相反。另外，Mg2Si不需要高纯度，例如，也可以是利用研磨、抛光加工时排出的废硅渣而得到的Mg2Si。
另外，在热电转换元件2的两端部，为了减小其与电极的接触电阻，也可以设置接合层。接合层也能够与热电转换元件一体地形成。另外，接合层及电极可以使用Ni、Al、Cu、W、Au、Ag、Co、Mo、Cr、Ti、Pd等及由其构成的合金等任意的材料。
另外，在本实施方式中，对使用塞贝克效应的发电用的热电转换模块1进行了说明，但本发明的热电转换模块能够同样地用于使用珀耳帖效应进行冷却或加热的场合。
另外，在本实施方式中，对图1所示的将热电转换模块1的上方侧设为与热源接触的高温侧、将下方侧设为进行散热(冷却)的低温侧的方法进行了说明。但是，本发明的热电转换模块的使用方法不限于此，例如，在图1中，也可以将下方侧设定为高温侧、将上方侧设定为低温侧。
另外，第一端子9及第二端子10的位置只要不省略基部间连接部就可以适当变更。该情况下，只要与第三十六热电转换元件T36的上端电连接的第一电极3经由Y轴连接部8a与如下的第二电极4电连接即可，即，该第二电极4与沿Y轴方向邻接的热电转换元件2即第一热电转换元件T1的下端电连接。
另外，本实施方式中，表示说明了全部的热电转换元件串联地连接的热电转换模块，但本发明的热电转换模块不限于此，只要基部间连接部交叉即可发挥其效果，例如，热电转换元件的全部或一部分也可以并联地连接。
另外，如图8及图9中表示的其它的实施方式，也能够使用n形的热电转换元件2和p形的热电转换元件2双方来构成热电转换模块1。需要说明的是，在图8及图9中，虚线表示第一电极3，点划线表示第二电极4，n表示n形的热电转换元件2，p表示p形的热电转换元件2。
另外，在图8及图9中，在沿X轴方向连接第一电极3和第二电极4的情况下，将位于上方的第一电极3配置在热电转换元件2的图面左侧来表示，将位于下方的第二电极4配置在热电转换元件2的图面右侧来表示。另外，在图8及图9中，在沿Y轴方向连接第一电极3和第二电极4的情况下，将位于上方的第一电极3配置在热电转换元件2的图面上侧来表示，将位于下方的第二电极4配置在热电转换元件2的图面下侧来表示。
在图8所示的另一实施方式的热电转换模块1中，在邻接的低温侧基部6之间的同一边上配置的基部间连接部从同一方向的第一电极3连接第二电极4。但是，当与配置在X轴方向及Y轴方向上邻接的低温侧基部6的边之间的基部间连接部比较时，两者以交叉的方式连接第一电极3和第二电极4。由此，与全部的基部间连接部沿同一方向从第一电极3连接第二电极4的情况相比，图8的另一实施方式的热电转换模块1能够使刚性提高。
另外，如图9中表示的另一实施方式，也可以是使用n形的热电转换元件2和p形的热电转换元件2双方的热电转换模块1，其中，可以将在邻接的低温侧基部6之间的同一边上配置的基部间连接部彼此的一方从一方的第一电极3与另一方的第二电极4连接，并将基部间连接部彼此的另一方从另一方的第一电极3与一方的第二电极4连接。由此，也能够使热电转换模块1的刚性提高。
标记说明
1：热电转换模块
2：热电转换元件
3：第一电极
4：第二电极
5：高温侧基部
6：低温侧基部
7：X轴连接部
8a：Y轴连接部
8b：Y轴连接部
9：第一端子
10：第二端子
T1～T36：第一～第三十六热电转换元件
Claims (5)
1.一种热电转换模块，具备：
多个基部；
多个第一电极；
多个热电转换元件，其一方的端部分别与所述第一电极电连接；
多个第二电极，其分别与该热电转换元件的另一方的端部电连接；
连接部，其将与所述热电转换元件电连接的所述第一电极、和与邻接的所述热电转换元件电连接的所述第二电极电连接；
所述热电转换模块的特征在于，
将沿着所述基部并且相互正交的两条轴线设为X轴及Y轴，
所述多个基部以在X轴方向或Y轴方向上邻接的方式配置，
所述第一电极或所述第二电极在所述基部分别各配置有多个，
在邻接的所述基部之间配置有多个所述连接部，
将位于邻接的所述基部之间的连接部定义为基部间连接部，
所述基部间连接部在邻接的所述基部之间设有多个，
多个所述基部间连接部中的任一个从位于一方的基部上的一方的所述第一电极与位于另一方的基部上的另一方的所述第二电极连接，多个所述基部间连接部中的任一个从位于另一方的基部上的另一方的所述第一电极与位于一方的基部上的一方的所述第二电极连接。
2.如权利要求1所述的热电转换模块，其特征在于，
所述基部具备多条边，
在所述基部在所述多条边的至少两条以上的边配置有邻接的基部，
所述基部在多条边中的两条以上的边通过所述基部间连接部分别在多处连接。
3.如权利要求1或2所述的热电转换模块，其特征在于，
所述连接部具备：X轴连接部，其将与X轴方向上邻接的所述热电转换元件的一方电连接的所述第一电极和与X轴方向上邻接的所述热电转换元件的另一方电连接的所述第二电极在X轴方向上连接；Y轴连接部，其将与Y轴方向上邻接的所述热电转换元件的一方电连接的所述第一电极和与Y轴方向上邻接的所述热电转换元件的另一方电连接的所述第二电极在Y轴方向上连接；
所述X轴连接部配置在沿X轴方向邻接的所述热电转换元件之间，
所述Y轴连接部在沿Y轴方向邻接的所述热电转换元件的X轴方向侧的端部连接有所述第一电极和所述第二电极。
4.如权利要求1～3中任一项所述的热电转换模块，其特征在于，
所述基部是配置在低温侧的低温侧基部，
在高温侧在每个所述热电转换元件设有一个高温侧基部。
5.如权利要求1～4中任一项所述的热电转换模块，其特征在于，
所述多个热电转换元件由n形和p形的任一方构成，
所述多个热电转换元件串联地电连接。
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