CN107210355A - 热电发电单元 - Google Patents

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Abstract

一种热电发电单元(1)，具有壳体(2)，该壳体收纳有由多个热电元件构成的第一～第四热电发电模块(M1～M4)且设有加热面以及冷却面，其中，热电发电单元(1)具备多层基板，该多层基板具有：第一层，其具有将热电元件连接的输出电路形成用的元件间电极(22)；第二层，其形成有贯通正反面的多个通孔；第三层，其具有与通孔导通的多个旁路图案；在第一层的表面，将壳体(2)内外贯通的引线管脚(P1～P10)的基端连接于以第一～第四热电发电模块(M1～M4)为单位的输出电路的两端。

Description

热电发电单元
技术领域
本发明涉及热电发电单元。
背景技术
热电发电模块是通过将温度差转换为电压的塞贝克效应、利用两个物体的温度差来发电的设备。
作为具备现有的热电发电模块的热电发电单元，公知的是例如专利文献1的热电发电单元。
专利文献1的热电发电单元通过使多个热电发电模块与共同的端子台用端子连接而构成一个串联电路。在专利文献1的热电发电单元中，在诊断热电发电模块各自的状态时，通过以下方式进行：从端子台取下端子，将万能表抵在取下的端子上测定各热电发电模块的内部电阻等。
另外，在专利文献1的热电发电单元中，在任意热电发电模块的性能降低或停止了功能的情况下，为了将产生了不良情况的热电发电模块短路并利用剩余的热电发电模块进行发电，变更端子相对于端子台的安装位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2003-110155号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在热电发电单元中，如果是为了防止热电元件以及热电发电模块的功能劣化而通过焊接等将热电发电模块收纳在密闭的壳体内的类型，由于无法根据需要对壳体进行开闭，因此无法将端子台收纳在内部。
另一方面，在采用将端子台设在壳体外并且将来自于热电发电模块的配线向外部拉出的结构，由此能够进行热电发电模块的状态诊断以及使产生了不良情况的热电发电模块短路的情况下，伴随着壳体内的配线(电缆线)变多，壳体内的热电元件或热电发电模块的填充率变低，壳体中的热量损失增加，结果导致存在每单位面积的输出变低的问题。
本发明的目的在于提供一种热电发电单元，该热电发电单元能够在不使壳体开闭的情况下进行热电发电模块的可靠诊断，能够增大每单位面积的输出，并且在热电发电模块异常时也能够维持运转。
用于解决技术问题的方案
本发明的热电发电单元如下：一种热电发电单元，具有壳体，该壳体收纳有多个热电发电模块且设有加热面以及冷却面，所述热电发电模块由多个热电元件构成，所述热电发电单元的特征在于，具备多层基板，该多层基板具有：第一层，其具有将所述热电元件连接的输出电路形成用的元件间电极；第二层，其形成有贯通正反面的多个通孔；第三层，其具有与所述通孔导通的多个旁路图案；在所述第一层的表面，将所述壳体内外贯通的引线管脚的基端连接于以所述热电发电模块为单位的输出电路的两端。
根据本发明的热电发电单元，由于将壳体内外贯通的引线管脚的基端连接于以热电发电模块为单位的输出电路的两端，因此能够在不使壳体开闭的情况下进行热电发电模块的单独的诊断。
另外，由于能够仅通过引线管脚的选择来对作为诊断对象的热电发电模块进行变更，与将用于进行诊断对象的变更的机构(例如端子台)设在壳体内的情况相比，能够提高热电元件和热电发电模块的填充率，并且不需要使应用了高温的热电发电单元的装置停止。
而且，由于在第一层设有输出电路形成用的元件间电极，在第二层形成有通孔，通孔与第三层的多个旁路图案导通，因此能够进行被旁路图案导通的多个热电发电模块的诊断，并且即使在该导通过程中也不需要电缆线，不会产生填充率的降低。
在本发明的热电发电单元中，优选的是，设为能够检测每个所述热电发电模块的输出以及被选择性地选中的多个热电发电模块的组合的输出。
在本发明的热电发电单元中，优选的是，所述多层基板相对于所述热电发电模块设在冷却面侧。
在本发明的热电发电单元中，优选的是，在所述壳体内的所述加热面侧以及所述引线管脚之间设有绝热部件。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的热电发电单元的立体图。
图2是从图1的II-II方向观察热电发电单元的侧剖视图。
图3是从图2的III-III方向观察热电发电单元的俯视剖视图。
图4是第二层的俯视图。
图5是第三层以及第四层的俯视图。
图6是图2的VI部的局部放大图。
图7是从图6的VII-VII方向观察热电发电单元的侧剖视图。
图8是热电发电单元的等价电路图。
图9是热电发电单元诊断处理的流程图。
图10是变形例的热电发电单元的侧剖视图。
图11是从图10的XI-XI方向观察变形例的热电发电单元的俯视剖视图。
图12是图10的XII部的局部放大图。
具体实施方式
以下，基于图1～图9对本发明的一个实施方式进行说明。
图1是本发明的一个实施方式的热电发电单元1的立体图，图2是从图1的II-II方向观察热电发电单元1的侧剖视图，图3是从图2的III-III方向观察热电发电单元1的俯视剖视图。
[热电发电单元的结构]
热电发电单元1具有如下结构：如图1以及图2所示，在正反面具有加热面Th以及冷却面Tc，如图3所示，在金属制的矩形的壳体2内收纳有以2行×2列的排列方式设置的第一～第四热电发电模块M1～M4。注意，壳体2的形状以及第一～第四热电发电模块M1～M4的排列只是一个例子，并不限定于此。壳体2由箱状的壳体本体2A和壳体盖2B构成，该箱状的壳体本体2A被施加镀层处理且上表面敞开，该壳体盖2B被施加镀层处理且具有与壳体本体2A相同的平面形状。对壳体本体2A和壳体盖2B实施的镀层处理例如为在闪镀镍上施加闪镀金的镀层处理，也可以仅为镀镍的镀层处理。
如图2所示，壳体盖2B的上表面为加热面Th，壳体本体2A的下表面为冷却面Tc。壳体盖2B通过母材基本不熔融而仅有镀层熔融的焊接方法将周缘部整周焊接于壳体本体2A。利用壳体盖2B确保壳体本体2A的上表面的密闭性。注意，仅有镀层熔融的焊接方法是一个例子，也可以是使母材的一部分熔融的焊接方法，不限定于焊接，也可以是使用接合材料进行接合的方法。
另外，在壳体本体2A的一个侧面安装有密封连接器3，该密封连接器3并列设置有横跨壳体2的内外而延伸的10根引线管脚P1～P10。密封连接器3从正反面夹持壳体本体2A的一个侧面，引线管脚P1～P10将形成于壳体本体2A的一个侧面的十个贯通孔2C分别贯穿。
在安装有壳体盖2B以及密封连接器3的密闭状态的壳体2内，封入有惰性气体(例如氩气、氮气、氦和氮的混合气体、氦和氩的混合气体等)。注意，壳体2内也可以为真空。
第一～第四热电发电模块M1～M4具有层叠了第一层到第五层的多层基板10。第一层具有将热电元件21电连接的多个元件间电极22。第二层具有作为绝缘层的第一基板11和后述的通孔H1～H8。第三层具有作为导电层的旁路图案13～15。第四层的整个面由作为绝缘层的第二基板12构成。第五层的整个面由作为导电层的铜板16构成。第一～第四热电发电模块M1～M4共用一张多层基板10。
注意，第一～第四热电发电模块M1～M4也可以形成为包括仅由不具有第一层的元件间电极22的多层基板、热电元件21和元件间电极(板)构成的模块(全骨架模块)。
铺设在第一层的表面的热电元件21由P型热电元件21A以及N型热电元件21B构成。这些P型热电元件21A以及N型热电元件21B通过例如铋碲系(Bi-Te系)或硅化物系等的材料而形成为相同大小(或不同大小)的截面为正方形的长方体(或圆筒)。另外，P型热电元件21A和N型热电元件21B交替地设置，P型热电元件21A和N型热电元件21B沿图3中的纵向并排设置并且沿图3中的横向折返，以纵向及横向对齐的方式铺设。
在P型热电元件21A中，电流通过塞贝克效应从高温侧向低温侧(图2中的朝下方向)流动，在N型热电元件21B中，电流从低温侧向高温侧(图2中的朝上方向)流动。这样，通过使利用热电元件21产生的电流从任意一对引线管脚P1～P10向外部流动，第一～第四热电发电模块M1～M4进行发电。
第一～第四热电发电模块M1～M4具有Π(派)型结构，如图2所示，邻接的P型热电元件21A和N型热电元件21B使上端以及下端交替地连接于元件间电极22，按照P型热电元件21A→元件间电极22→N型热电元件21B的顺序反复连接，在各热电发电模块M1～M4内使所有的热电元件21以串联方式电连接。该串联电路作为热电发电电路而起作用。
配置于靠近引线管脚P1～P10的一侧的第一以及第四热电发电模块M1、M4在图3中的左上角和右上角设有电排列的端部。
在第一热电发电模块M1中，设于左上角的元件间电极22A为+极，设于右上角的元件间电极(未图示)为－极。在作为﹢极的元件间电极22A上连接有引线管脚P1，在作为－极的右上角的元件间电极上连接有引线管脚P5。
在第四热电发电模块M4中，设于左上角的元件间电极(未图示)为+极，设于右上角的元件间电极22D为－极。在作为﹢极的左上角的元件间电极上连接有引线管脚P6，在作为－极的右上角的元件间电极22D上连接有引线管脚P10。
另一方面，配置于远离引线管脚P1～P10的一侧的第二以及第三热电发电模块M2、M3在图2中的左下角和右下角设有电排列的端部。
在第二热电发电模块M2中，设于左下角的元件间电极22B为－极，设于右下角的元件间电极(未图示)为+极。
在第三热电发电模块M3中，设于左下角的元件间电极为－极，设于右下角的元件间电极22C为+极。
引线管脚P2、P3、P8、P9与热电偶4A、4B(参照图3以及图8)连接。与引线管脚P2、P3连接的热电偶4A设于壳体盖2B背面，测定壳体盖2B背面的温度作为加热面Th的温度。与引线管脚P8、P9连接的热电偶4B设于第一基板11，测定第一基板11的温度作为冷却面Tc的温度。
在加热面Th侧的元件间电极22的上方设有具有导热性且导热率高的绝缘板23，绝缘板23的上表面经由热传导片24与壳体盖2B的背面全面接触。另外，壳体盖2B的背面中的未被绝缘板23覆盖的周边部分被绝缘遮蔽板25覆盖。
通过上述结构，从热源传到加热面Th的热量经由壳体盖2B、热传导片24以及绝缘板23良好地向第一～第四热电发电模块M1～M4传递。
另一方面，在第一～第四热电发电模块M1～M4的外周和壳体本体2A之间的区域中，通过绝缘遮蔽板25抑制辐射热。通过抑制辐射热，防止引线管脚P1～P10与接合部件6剥离、密封连接器3的密封性变差以及引线管脚P1～P10变为高温而难以诊断后述热电发电单元1。而且，通过壳体2内的气体环境(惰性气体或真空)，抑制由氧化或辐射热引起的劣化。
图4是第一基板11(第二层)的俯视图。该图中的第一基板11的朝向与图3中的热电发电单元1的朝向对应。第一基板11具有矩形且左右对称的平面形状，在第一基板11的上端部以及下端部，沿左右方向并列形成有贯通正反面的通孔H1～H4、H5～H8。通孔H1～H8具有在内部填充有导电体的结构。
图5是与第一基板11的背侧重叠的第二基板12的俯视图。注意，在图中，作为参考，利用双点划线表示第一基板11的通孔H1～H8的位置。在第二基板12的正面，形成有由导电体的薄膜形成的中央旁路图案13和设于其左右两侧的左侧旁路图案14以及右侧旁路图案15。如前文所述，这些旁路图案13～15构成多层基板10的第三层，第二基板12构成多层基板10的第四层。
中央旁路图案13具有沿图中的纵向延伸的“I”形的平面形状，上端部与通孔H2、H3重叠，下端部与通孔H6、H7重叠。另外，在中央旁路图案13的上端部，经由通孔H2、H3分别连接有引线管脚P4、P7。
左侧旁路图案14以及右侧旁路图案15具有与中央旁路图案13平行地延伸的带状的平面形状。通孔H1与左侧旁路图案14的上端部重叠，通孔H5与左侧旁路图案14的下端部重叠，通孔H4与右侧旁路图案15的上端部重叠，通孔H8与右侧旁路图案15的下端部重叠。
关于通孔H2周边的结构，参照图6以及图7进行说明。图6是图2中利用单点划线包围表示的VI部的放大图，图7是从图6的VII-VII方向观察的侧剖视图。
在通孔H2的上方，设置并连接有通孔电极5。该通孔电极5经由第三层的旁路图案13和通孔H3与引线管脚P7导通。即，通孔H2与引线管脚P7导通。通孔电极5和接合部件6的接合以及接合部件6和引线管脚P4的接合通过不受热量影响的机械接合(压接等)或热量影响较小的焊接(点焊等)而进行。第二基板12的中央旁路图案13与通孔H2的下表面接触，在第二基板12的下侧，在与冷却面Tc之间铺设有铜板16。如前文所述，该铜板16构成多层基板10的第五层。
上述结构与通孔H3周边的结构大致相同。但是，通孔H3与通孔电极5以及引线管脚P7导通。
另外，通孔H2和通孔H3经由中央旁路图案13导通。即，引线管脚P4和引线管脚P7导通。
在通孔H1的上方，设置并连接有作为第一热电发电模块M1的+极的元件间电极22A。该元件间电极22A与引线管脚P1接合。即，通孔H1与引线管脚P1导通。
上述结构与通孔H4周边的结构相同。但是，通孔H4与作为第四热电发电模块M4的－极的元件间电极以及引线管脚P10导通。
作为第一热电发电模块M1的－极的元件间电极与引线管脚P5接合。
作为第四热电发电模块M4的+极的元件间电极与引线管脚P6接合。另外，作为第二热电发电模块M2的+极的元件间电极与通孔H6以及引线管脚P4以及P7导通。
在通孔H5的上方，设置并连接有作为第二热电发电模块M2的－极的元件间电极22B。另外，通孔H8经由左侧旁路图案14与通孔H1以及引线管脚P1导通。
在通孔H8的上方，设置并连接有作为第三热电发电模块M3的﹢极的元件间电极22C。另外，通孔H8经由右侧旁路图案15与通孔H4以及引线管脚P10导通。
在通孔H6的上方，设置并接触有作为第二热电发电模块M2的﹢极的元件间电极22，在通孔H7的上方，设置并连接有作为第三热电发电模块M3的﹣极的元件间电极22。另外，通孔H6以及通孔H7经由中央旁路图案13与通孔H2、H3以及引线管脚P4、P7导通。
[热电发电模块的诊断]
具备上述结构的热电发电单元1能够检测第一～第四热电发电模块M1～M4的单独的输出，以及检测由两个以上的第一～第四热电发电模块M1～M4所构成的组合的输出。
检测输出的热电发电模块M1～M4和在检测时使用的引线管脚P1～P10以及电流路径为以下所述。
(1)M1、P1-P5
引线管脚P1→第一热电发电模块M1的﹢极→第一热电发电模块M1的﹣极→引线管脚P5。
(2)M2、P4-P1
引线管脚P4→通孔H2→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的－极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→引线管脚P1。
(3)M3、P10-P7
引线管脚P10→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的－极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H3→引线管脚P7。
(4)M4、P6-P10
引线管脚P6→第四热电发电模块M4的﹢极→第四热电发电模块M4的﹣极→引线管脚P10。
(5)M1﹢M2、P4-P5
引线管脚P4→通孔H2→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的﹣极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→第一热电发电模块M1的﹢极→第一热电发电模块M1的﹣极→引线管脚P5。
(6)M1﹢M2﹢M3、P10-P5
引线管脚P10→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的﹣极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的﹣极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→第一热电发电模块M1的﹢极→第一热电发电模块M1的﹣极→引线管脚P5。
(7)M2﹢M3﹢M4、P6-P1
引线管脚P6→第四热电发电模块M4的﹢极→第四热电发电模块M4的﹣极→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的﹣极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的﹣极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→引线管脚P1。
(8)M1﹢M2﹢M3﹢M4、P6-P5
引线管脚P6→第四热电发电模块M4的﹢极→第四热电发电模块M4的﹣极→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的﹣极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的﹣极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→第一热电发电模块M1的﹢极→第一热电发电模块M1的﹣极→引线管脚P5。
(9)M2﹢M3、P10-P1
引线管脚P10→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的﹣极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H6→第二热电发电模块M2的﹢极→第二热电发电模块M2的﹣极→通孔H5→左侧旁路图案14→通孔H1→引线管脚P1。
(10)M3﹢M4、P6-P7
引线管脚P6→第四热电发电模块M4的﹢极→第四热电发电模块M4的﹣极→通孔H4→右侧旁路图案15→通孔H8→第三热电发电模块M3的﹢极→第三热电发电模块M3的﹣极→通孔H7→中央旁路图案13→通孔H3→引线管脚P7。
[热电发电模块诊断处理]
接下来，基于图9对第一～第四热电发电模块M1～M4的诊断处理进行说明。该处理是确定因劣化或故障而无法使用的第一～第四热电发电模块M1～M4并且使用剩余的正常热电发电模块M1～M4进行发电的处理。
当本处理开始时，在步骤S1中，使用引线管脚P6以及引线管脚P5，利用第一～第四热电发电模块M1～M4进行“100％运转”的发电，在步骤S2中，进行测定热电发电单元1的发电量的“整体诊断”。每过规定期间就进行该“整体诊断”。
接下来，在步骤S3中，基于测定的发电量是否比事先设定的100％运转用的阈值大的判别结果，来判定是否发生了“输出异常”。与发电量比较的100％运转用的阈值是在所有的热电发电模块M1～M4既没发生劣化也没发生故障的状态下，热电发电单元1应当能够发电的发电量的下限值。
当100％运转的发电量为100％运转用的阈值以上时，判定为未发生“输出异常”，继续由第一～第四热电发电模块M1～M4进行发电，并且在经过规定期间以后再次执行步骤S2的“整体诊断”。
另一方面，当100％运转的发电量未达到100％运转用的阈值时，认为第一～第四热电发电模块M1～M4中的任意热电发电模块发生了劣化和/或故障，判定为发生了“输出异常”。在该情况下，进入步骤S4，进行“单独诊断”。如前文所述，热电发电单元1能够检测第一～第四热电发电模块M1～M4的单独的输出。在“单独诊断”中，从第一热电发电模块M1依次检测发电量，确定热电发电模块M1～M4中的哪个发生了异常。
在确定了发生异常的热电发电模块以后，在步骤S5中，通过变更所使用的引线管脚P1～P10，将发生了异常的热电发电模块短路。例如，在第一热电发电模块M1发生了异常的情况下，为了利用第二～第四热电发电模块M2～M4进行发电而使用引线管脚P6以及引线管脚P1。
接下来，在步骤S6中，利用第二～第四热电发电模块M2～M4进行“75％运转”的发电，在步骤S7中，进行“整体诊断”。
接下来，在步骤S8中，基于测定的发电量是否比事先设定的75％运转用的阈值大的判别结果，来判定是否发生了“输出异常”。
当75％运转的发电量为75％运转用的阈值以上时，判定为未发生“输出异常”，继续使用第二～第四热电发电模块M2～M4进行发电，并且再次执行步骤S7的“整体诊断”。
另一方面，当75％运转的发电量未达到75％运转用的阈值时，认为第二～第四热电发电模块M2～M4中的任意一个发生了劣化和/或故障，判定为发生了“输出异常”。在该情况下，进入步骤S9，进行“单独诊断”，确定第二～第四热电发电模块M2～M4中的哪个发生了异常。在确定了发生异常的热电发电模块以后，在步骤S10中，通过变更所使用的引线管脚P1～P10，将发生了异常的热电发电模块短路。例如，在接着上次的第一热电发电模块M1，这次是第二热电发电模块M2发生了异常的情况下，为了利用第三以及第四热电发电模块M3、M4进行发电而使用引线管脚P6以及引线管脚P7。
接下来，在步骤S11中，利用第三以及第四热电发电模块M3、M4进行“50％运转”的发电，在步骤S12中，进行“整体诊断”。
接下来，在步骤S13中，基于测定的发电量是否比事先设定的50％运转用的阈值大的判别结果，来判别是否发生了“输出异常”。
当50％运转的发电量为50％运转用的阈值以上时，判定为未发生“输出异常”，继续利用第三以及第四热电发电模块M3、M4进行发电，并再次执行步骤S11的“整体诊断”。
另一方面，当50％运转的发电量未达到50％运转用的阈值时，认为第三或第四热电发电模块M3、M4发生了劣化和/或故障，判定为发生了“输出异常”。在该情况下，进入步骤S14，进行“单独诊断”，确定第三或第四热电发电模块中的哪个发生了异常。在确定了发生异常的热电发电模块以后，在步骤S15中，通过变更所使用的引线管脚P1～P10，将发生了异常的热电发电模块短路。例如，在第三热电发电模块M3接着到上次为止的第一以及第二热电发电模块M1、M2而发生了异常的情况下，为了利用第四热电发电模块M4进行发电而使用引线管脚P6以及引线管脚P10。
接下来，在步骤S16中，利用最后剩下的第四热电发电模块M4进行“25％运转”的发电，在步骤S17中，进行“整体诊断”。
接下来，在步骤S18中，基于测定的发电量是否比事先设定的25％运转用的阈值大的判别结果，来判别是否发生了“输出异常”。
当25％运转的发电量为25％运转用的阈值以上时，判定为未发生“输出异常”，继续使用第四热电发电模块M4进行发电，并再次执行步骤S17的“整体诊断”。
另一方面，当25％运转的发电量未达到25％运转用的阈值时，认为最后剩下的第四热电发电模块M4发生了劣化和/或故障，在步骤S18中，停止热电发电单元1的运转。
根据以上的本实施方式，由于将壳体2内外贯通的引线管脚P1～P10的基端连接于由第一～第四热电发电模块M1～M4构成的输出电路的两端，因此能够在不使壳体2开闭的情况下进行第一～第四热电发电模块M1～M4的单独的诊断。
另外，由于能够通过引线管脚P1～P10的选择来对作为诊断对象的第一～第四热电发电模块M1～M4进行变更，因此与将用于进行诊断对象的变更的机构(例如端子台)设在壳体2内的情况相比，能够提高热电发电单元1的填充率，并且不需要使应用了高温的热电发电单元1的装置停止。
而且，由于在具有元件间电极22的第一基板11上形成有通孔H1～H8，且通孔H1～H8与第二基板12的旁路图案13～15导通，因此能够通过对旁路图案13～15分别进行诊断而可靠地进行热电发电单元1的诊断。
[变形例]
在所述实施方式中，第一～第四热电发电模块M1～M4以2行×2列的排列方式设于壳体2内，但热电发电模块的数量以及配置并不限定于实施方式。热电发电模块能够以2行×2列为一个单位而增加，例如，也可以是第一～第十六热电发电模块以4行×4列的排列方式设于壳体2内。伴随热电发电模块的增加，引线管脚的数量也增加，多层基板10的层叠数也增加，通孔以及旁路模式的数量以及配置也变化。
图10～图12表示变形例的热电发电单元101。图10是热电发电单元101的侧剖视图，图11是从图10的XI-XI方向观察热电发电单元101的俯视剖视图，图12是图10的XII部的部分放大图。
对于与所述实施方式的热电发电单元1相同或对应的结构，标注相同的附图标记，并且省略其说明。
如图11所示，热电发电单元101具有在壳体2内收纳有第一热电发电模块组SM1和第二热电发电模块组SM2的结构，该第一热电发电模块组SM1由以2行×2列的排列方式设置的第一～第四热电发电模块M1～M4构成，该第二热电发电模块组SM2由第五～第八热电发电模块M5～M8构成。另外，在壳体本体2A的一个侧面安装有密封连接器3，该密封连接器3设有横跨壳体2的内外而延伸的合计42根(上层22根、下层20根)引线管脚P1～P42。伴随着热电发电模块从所述实施方式增加，引线管脚的数量增加(10根→42根)，如图12所示，旁路图案的层叠数也增加(第三层→第三层、第五层以及第七层(合计三层))。其结果，多层基板10的层叠数从五层增加至九层。虽然未图示，但与旁路图案重叠的通孔的数量以及配置也变化。注意，图12中的“Hn”代表第n个通孔。
与所述实施方式的热电发电单元1相同，热电发电单元101能够检测第一～第四热电发电模块组SM1～SM4的单独的发电量以及由两个以上的第一～第四热电发电模块组SM1～SM4所构成的组合的发电量。另外，在第一～第四热电发电模块组SM1～SM4中的任意热电发电模块组发生了异常的情况下，在热电发电模块组内，能够检测热电发电模块的单独的发电量以及由两个以上的热电发电模块所构成的组合的发电量。
注意，本发明并不限定于前述的实施方式以及变形例，在能够达到本发明的目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明中。
例如，在所述实施方式以及变形例中，虽然第一～第四热电发电模块M1～M4、第一～第十六热电发电模块M1～M16以行列数量相同的排列方式(实施方式：2×2，变形例：4×4)而设于壳体2内，但也可以以行列数量不同的排列方式(例如1×4或2×8)而设于壳体2内。
在所述实施方式中，通孔H1～H8具有在内部填充有导电体的结构，但只要是电在正反面方向上通过的结构即可，例如，也可以是在贯通孔的内周面涂覆有导电体的中空结构。
在所述实施方式中，在各热电发电模块M1～M4内的热电发电电路中，所有的热电元件21以串联方式电连接，但也可以有一部分并联连接。
工业实用性
本发明能够在将废热转换为电能的再生装置中使用。
附图标记说明
1、101 热电发电单元
10 多层基板
11 第一基板(第二层)
13 中央旁路图案(第三层)
14 左侧旁路图案(第三层)
15 右侧旁路图案(第三层)
2 壳体
21 热电元件
22 元件间电极(第一层)
H1～H8 通孔(第二层)
M1～M4 第一～第四热电发电模块
P1～P10 引线管脚
Tc 冷却面
Th 加热面

Claims (4)

1.一种热电发电单元，具有壳体，该壳体收纳有多个热电发电模块且设有加热面以及冷却面，所述热电发电模块由多个热电元件构成，
所述热电发电单元的特征在于，
具备多层基板，该多层基板具有：
第一层，其具有将所述热电元件连接的输出电路形成用的元件间电极；
第二层，其形成有贯通正反面的多个通孔；
第三层，其具有与所述通孔导通的多个旁路图案；
在所述第一层的表面，将所述壳体内外贯通的引线管脚的基端连接于以所述热电发电模块为单位的输出电路的两端。
2.如权利要求1所述的热电发电单元，其特征在于，
设为能够检测每个所述热电发电模块的输出以及被选择性地选中的多个热电发电模块的组合的输出。
3.如权利要求1或2所述的热电发电单元，其特征在于，
所述多层基板相对于所述热电发电模块设在冷却面侧。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热电发电单元，其特征在于，
在所述壳体内的所述加热面侧以及所述引线管脚之间设有绝热部件。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7151068B2 (ja) * 2016-12-26 2022-10-12 三菱マテリアル株式会社 ケース付熱電変換モジュール
KR102551744B1 (ko) * 2018-12-20 2023-07-06 엘지이노텍 주식회사 열전 모듈
JP7308614B2 (ja) 2018-12-27 2023-07-14 株式会社Kelk 熱電モジュール及び熱電モジュールの調整方法
JP2021132113A (ja) * 2020-02-19 2021-09-09 三菱マテリアル株式会社 熱電変換モジュール、絶縁回路基板、部材の結合方法、熱電変換モジュールの取り付け方法
JP2021163828A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 株式会社Kelk 熱電発電装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0878851A2 (en) * 1997-05-14 1998-11-18 Nissan Motor Company, Limited Thermoelectric power generation
US6112525A (en) * 1997-08-04 2000-09-05 Seiko Instruments R&D Center Inc. Cooling unit
JP2003110155A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Orion Mach Co Ltd ペルチェモジュールユニットおよび熱交換器
JP2003347604A (ja) * 2002-05-28 2003-12-05 Aisin Seiki Co Ltd 熱電変換装置
CN1463048A (zh) * 2002-04-25 2003-12-24 雅马哈株式会社 热电模块封装
CN1744338A (zh) * 2004-08-31 2006-03-08 株式会社东芝 热电变换装置以及热电变换装置的制造方法
JP2006237547A (ja) * 2005-01-27 2006-09-07 Kyocera Corp 熱電変換モジュール、これを用いた発電装置及び冷却装置
US7365264B2 (en) * 2003-01-17 2008-04-29 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Thermoelectric converter and manufacturing method thereof
JP2008186974A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Toyota Motor Corp 熱電変換モジュール
TW200919790A (en) * 2007-09-07 2009-05-01 Sumitomo Chemical Co Thermo-electric conversion module and its method of evaluation
US20130200919A1 (en) * 2010-08-05 2013-08-08 Joris Fokkelman Method And Apparatus For Determining At Least One Operating Parameter Of A Thermoelectric System In A Vehicle
JP2013191801A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 気密ケース入り熱電変換モジュール

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04123475A (ja) * 1990-09-14 1992-04-23 Hitachi Ltd 熱電変換モジュール
JP3469812B2 (ja) * 1999-03-31 2003-11-25 日本発条株式会社 熱電変換モジュールおよび熱電変換モジュールブロック
JP4013446B2 (ja) * 1999-04-01 2007-11-28 ヤマハ株式会社 ペルチェモジュールおよびそれを備えた光通信用モジュール
JP4953841B2 (ja) * 2006-03-31 2012-06-13 京セラ株式会社 熱電モジュール
JP2008091442A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Okano Electric Wire Co Ltd ペルチェモジュール劣化判断システムおよびペルチェモジュール駆動システム
US7436059B1 (en) * 2006-11-17 2008-10-14 Sun Microsystems, Inc. Thermoelectric cooling device arrays
JP4946615B2 (ja) * 2007-05-10 2012-06-06 アイシン精機株式会社 光送信装置
US20110030754A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Laird Technologies, Inc. Thermoelectric modules and related methods
ES2637481T3 (es) * 2013-10-28 2017-10-13 Phononic Devices, Inc. Bomba de calor termoeléctrica con una estructura envolvente y de separación (SAS)

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0878851A2 (en) * 1997-05-14 1998-11-18 Nissan Motor Company, Limited Thermoelectric power generation
US6112525A (en) * 1997-08-04 2000-09-05 Seiko Instruments R&D Center Inc. Cooling unit
JP2003110155A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Orion Mach Co Ltd ペルチェモジュールユニットおよび熱交換器
CN1463048A (zh) * 2002-04-25 2003-12-24 雅马哈株式会社 热电模块封装
JP2003347604A (ja) * 2002-05-28 2003-12-05 Aisin Seiki Co Ltd 熱電変換装置
US7365264B2 (en) * 2003-01-17 2008-04-29 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Thermoelectric converter and manufacturing method thereof
CN1744338A (zh) * 2004-08-31 2006-03-08 株式会社东芝 热电变换装置以及热电变换装置的制造方法
JP2006237547A (ja) * 2005-01-27 2006-09-07 Kyocera Corp 熱電変換モジュール、これを用いた発電装置及び冷却装置
JP2008186974A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Toyota Motor Corp 熱電変換モジュール
TW200919790A (en) * 2007-09-07 2009-05-01 Sumitomo Chemical Co Thermo-electric conversion module and its method of evaluation
US20130200919A1 (en) * 2010-08-05 2013-08-08 Joris Fokkelman Method And Apparatus For Determining At Least One Operating Parameter Of A Thermoelectric System In A Vehicle
JP2013191801A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 気密ケース入り熱電変換モジュール

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