CN110447166B - 热电变换元件模块 - Google Patents

Abstract

热电变换元件模块(101)具备：受热部(3)，其被配置为能够与热源接触；热电变换元件(10)，其具有第1面(10a)和第2面(10b)，第1面(10a)与受热部(3)接触地配置；以及散热部(5)，其与第2面(10b)接触地配置，具有内部空间(21)。

Description

热电变换元件模块

技术领域

本发明涉及热电变换元件模块。

背景技术

在日本特开2015－10994号公报(专利文献1)中记载了温度检测装置的一例。该装置从前端按顺序具备检测部、第1导热部、发电部、第2导热部、放出部以及输出部。

专利文献1：日本特开2015－10994号公报

在专利文献1所记载的温度检测装置中，检测部与发电部之间被第1导热部隔离，发电部与放出部之间被第2导热部隔离，因此成为整体上细长的形状。在该装置中，输出部在从热源观察时位于比放出部远的位置，因此不容易小型化。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种具备紧凑的构造的热电变换元件模块。

为了实现上述目的，基于本发明的热电变换元件模块具备：受热部，其被配置为能够与热源接触；热电变换元件，其具有第1面和第2面，上述第1面与上述受热部接触地配置；以及散热部，其与上述第2面接触地配置，具有内部空间。

根据本发明，能够将热电变换元件模块小型化。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的第1立体图。

图2是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的第2立体图。

图3是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的剖视图。

图4是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的概念图。

图5是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的分解图。

图6是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的受热部的立体图。

图7是基于本发明的实施方式1的热电变换模块的受热部的变形例的侧面图。

图8是基于本发明的实施方式2的热电变换元件模块的剖视图。

图9是基于本发明的实施方式3的热电变换元件模块的分解图。

图10是基于本发明的实施方式4的热电变换元件模块的立体图。

图11是基于本发明的实施方式4的热电变换元件模块的俯视图。

图12是基于本发明的实施方式5的热电变换元件模块的概念图。

图13是基于本发明的实施方式6的热电变换元件模块的概念图。

具体实施方式

附图中所示的尺寸比未必忠实地表示现实，为了方便说明，有时夸张地表示尺寸比。在以下的说明中，在提到上或者下的概念时，未必是指绝对的上或者下，有时是指图示的姿势中的相对的上或者下。

(实施方式1)

参照图1～图6对基于本发明的实施方式1的热电变换元件模块进行说明。在图1中示出本实施方式的热电变换元件模块101的立体图。在图2中示出在使热电变换元件模块101上下相反的状态下观察时的立体图。在图3中示出热电变换元件模块101的剖视图。热电变换元件模块101具备：受热部3，其包含能够与热源接触而露出到外部的部分；热电变换元件10，其具有第1面10a和第2面10b，在第1面10a与受热部3接触的状态下进行配置；散热部5，其与第2面10b接触地配置，具有内部空间21；以及电源电路11，其配置于内部空间21。

散热部5由热传导率较高的材料形成。散热部5为例如金属制。散热部5可以由例如铝合金形成。散热部5具有圆筒形状的外周面和底面。在散热部5的底面设置有贯通孔51。布线15a、15b穿过贯通孔51。散热部5采用图3的上方开放的构造，但设置有盖9以将该上方的开放的部分封堵。散热部5可以像这里所示那样为容器形状。关于散热部5，这里虽然为具有底面的形状，但底面的存在本身不是必须的。散热部5的被开放而被盖封堵的部分不限于处于上方。这也可以是另一侧。盖的存在不是必须的。散热部5只要是能够规定某些内部空间的构造即可。

盖9为例如金属制。盖9也可以通过与散热部5相同的材料形成。盖9也可以由例如铝合金形成。也可以在盖9与散热部5之间配置O型环等密封部件。在图3的散热部5的下侧安装有固定部6。固定部6由热传导率低的材料形成。固定部6也可以为例如树脂制。固定部6也可以为例如聚碳酸酯树脂制。

在内部空间21收容基板61、62。在基板61的下表面安装有蓄电部12。在基板61的上表面安装有电源电路11和传感器14。基板间连接部23包含例如销、插头等，承担不同的基板间的电连接。在基板62的下表面安装有无线通信部13。无线通信部13也可以是例如进行基于BLE(Bluetooth Low Energy：蓝牙低能量)的通信的结构。使用基板61、62这样的2张基板仅仅是一例，配置于内部空间21的基板的张数、尺寸、位置、姿势不限于这里所示的内容。关于电源电路11、蓄电部12、无线通信部13、传感器14等部件安装于多个基板中的哪个面的哪个部位，这里所示的内容仅仅是一例，不限于这里所示的例子。

在图4中示出热电变换元件模块101的各构成要素的概念图。热电变换元件10通过布线15a、15b而与电源电路11连接。电源电路11与蓄电部12电连接。蓄电部12与无线通信部13电连接。传感器14与无线通信部13电连接。电源电路11是用于使热电变换元件10所生成的电升压的结构。电源电路11所升压的电被蓄积在蓄电部12。

在图5中示出热电变换元件模块101的分解图。在图5中，从热电变换元件10延伸的布线15a、15b的图示省略。如图5所示，固定部6为圆筒形状，在内周面具有作为内螺纹的螺纹25。散热部5在下部存在圆筒形状的部分，在该部分的外周面具有作为外螺纹的螺纹24。经由螺纹24、25，固定部6相对于散热部5紧固。如图3所示，通过该紧固，热电变换元件10成为由受热部3和散热部5夹持而被固定的状态。

在图6中示出将受热部3单独取出的情况。受热部3是用相同的材料一体地形成的部件。受热部3包含中央部3a和在其周围伸出的凸缘部3b。受热部3的中央部3a具有面3f。面3f是用于与热源接触的面。在这里所示的例中，面3f为平面。如图3所示，受热部3的面3f比固定部6的下表面突出。

根据本实施方式，能够使热电变换元件模块小型化。特别是在本实施方式所示的例中，包含能够与热源接触而露出到外部的部分的受热部3与热电变换元件10的一方的面直接接触，并且，与热电变换元件10的另一方的面接触的散热部5具有内部空间21，在该内部空间21收容电源电路11，因此能够紧凑地抑制热电变换元件模块的整体。

优选像本实施方式所示那样，热电变换元件模块具备在受热部3与散热部5之间保持热电变换元件10的固定部6。更详细地进行说明，优选热电变换元件模块具备固定部6，该固定部6在受热部3和散热部5夹住热电变换元件10的状态下将受热部3相对于散热部5相对地固定。通过采用该结构，能够将受热部3和散热部5牢固地相对固定，同时能够在适当的状态下固定热电变换元件。由此，能够以较少的部件件数构成热电变换元件模块。

像本实施方式所示那样，在散热部5形成有螺纹24，在固定部6形成有能够与散热部5的螺纹24螺合的螺纹25，优选固定部6和散热部5是通过使任意一方相对于另一方拧入而结合的。通过采用该结构，能够将固定部6和散热部5容易地连接。另外，能够根据将螺纹24、25紧固到哪种程度，而调整受热部3与散热部5之间的间隙的大小，因此在使用Z方向的尺寸不同的多个尺寸的热电变换元件10的情况下，针对任意尺寸的热电变换元件10，都能够实现利用受热部3和散热部5而适当地夹住的状态。另外，在本实施方式中，示出散热部5的螺纹24为外螺纹、固定部6的螺纹25为内螺纹的例子，但外螺纹－内螺纹的关系也可以是相反的。

也可以优选像本实施方式所示那样，受热部3由单一部件形成，受热部3具备包围外周而伸出的凸缘部3b，固定部6与凸缘部3b接触，受热部3比固定部6突出。通过受热部3由单一部件形成，能够减少部件件数。通过在受热部3设置凸缘部3b而使受热部3容易固定。通过采用受热部3比固定部6突出的构造，从而容易成为作为热源的对象物与受热部3接触而与固定部6不接触的状态。

像本实施方式所示那样，具备能够储存热电变换元件10所产生的电的蓄电部12，蓄电部12配置在内部空间21。通过采用该结构，能够对利用温度差所发电的电进行储存而使用，因此能够成为不需要电池更换的热电变换元件模块。作为蓄电部12，也可以使用MLCC(Multi-Layered Ceramic Capacitor：多层陶瓷电容器)、全固体电池等。作为蓄电部，采用12MLCC或者全固体电池，由此能够成为在高温或者低温的环境下也能够长期使用的热电变换元件模块。在图3和图4中，显示成作为蓄电部12包含三个元件，但这仅仅是一例。蓄电部12中包含的元件的数量并不局限于三个，也可以是任意个数。

优选像本实施方式所示那样，具备无线通信部13，该无线通信部13用于使用储存于蓄电部12的电而进行发送和接收中的至少一方，无线通信部13配置于内部空间21。通过采用该结构，能够通过无线通信部13而从外部接收某些信息或者向外部发送某些信息。

像本实施方式所示那样，具备传感器14，该传感器14使用储存于蓄电部12的电而进行测定。通过采用该结构，能够进行所希望的种类的测定。特别是，从蓄电部12供给使传感器14进行动作的电，向蓄电部12储存通过温度差而发电的电，因此能够在不需要电池更换的状态下继续进行测定作业。在这里所示的例中，传感器14配置于内部空间21。这里所示的传感器14的大小、形状、位置是示意性示出的内容，仅仅是一例。配置传感器的位置不限于内部空间21内。传感器例如也可以配置在由受热部3和固定部6形成的空间内。或者，传感器也可以配置在热电变换元件模块外。

在本实施方式中，关于热电变换元件模块101的受热部3具有平坦的下表面的结构进行了说明，但受热部的下表面的形状能够适当地选择。例如，还考虑有图7所示的受热部3i这样的结构。受热部3i具有面3fi。面3fi为将圆筒的外周面的一部分取出后的曲面形状。通过采用这样的受热部3i，容易使受热部3i与配管等圆筒形状的对象物的外周面接触。如果特别地使面3fi的曲率半径与对象物的曲率半径匹配，则受热部3i与对象物的接触面积变大，能够高效地接受热。

(实施方式2)

参照图8，关于基于本发明的实施方式2的热电变换元件模块进行说明。在图8中示出热电变换元件模块102的剖视图。热电变换元件模块102的结构基本上与实施方式1中说明的热电变换元件模块101相同，但在以下的方面不同。

在热电变换元件模块102中，设置盖26而将散热部5的上方的开口部分封堵。盖26由绝缘体形成。盖26为例如树脂制。盖26也可以由透明或者半透明的树脂形成。也可以在内部空间21配置用于显示动作状态等的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。通过使盖26由透明或者半透明的材料形成，能够从外部视觉确认LED的发光状态。

在本实施方式中，也能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。在本实施方式中，盖26由绝缘体形成。即，内部空间21并不是被导电体完全围起，因此无线通信部13进行发送接收时的电波没有被遮挡。因此，容易进行无线通信部13的通信。

(实施方式3)

参照图9对基于本发明的实施方式3的热电变换元件模块进行说明。在图9中示出本实施方式的热电变换元件模块的分解图。热电变换元件模块的结构基本上与实施方式1中说明的热电变换元件模块101相同，但在以下的方面不同。

本实施方式的热电变换元件模块取代实施方式1的散热部5和盖9，而具备散热部5i和盖9i。散热部5i和盖9i的形状各自不是圆筒形而是立方体。

在本实施方式中，也能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。根据应该收纳在内部空间中的部件等的形状，相比于散热部5i的形状为圆筒形，在散热部5i的形状为立方体的情况下有时是适合的。通过像本实施方式那样，有时能够增大内部空间的容量。

这里，示出散热部的形状为立方体的例子，但散热部的形状并不局限于此，也可以是其他的形状。

(实施方式4)

参照图10～图11，对基于本发明的实施方式4的热电变换元件模块进行说明。在图10中示出本实施方式的热电变换元件模块103的立体图。在图11中示出热电变换元件模块103的俯视图。热电变换元件模块的结构基本上与实施方式1中说明的热电变换元件模块101相同，但在以下的方面不同。

在本实施方式的热电变换元件模块中，具备散热部5j。散热部5j具备圆筒形的主体，在主体的外周呈放射状地产生多个散热片27。这里所示的散热片27的形状、尺寸、张数、位置关系仅仅作为一例而示出。例如散热片27可以仅为1张，也可以为2张。假设多个散热片72分别是平坦的，但不限于平坦。

在本实施方式中，也能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。在本实施方式中，由于散热部5j具备至少一个散热片27，因此通过散热片27的作用而促进散热。因此，能够成为可靠性高的热电变换元件模块。散热片也可以与其他的部件连接。

(实施方式5)

参照图12，对基于本发明的实施方式5的热电变换元件模块进行说明。如图12所示，本实施方式的热电变换元件模块取代无线通信部13而具备数据记录部16。数据记录部16与蓄电部12连接。传感器14所测定的结果的数据被记录在数据记录部16。数据记录部16可以配置在散热部5的内部空间21。

在本实施方式中，也能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。数据记录部16能够通过从蓄电部12接受电力的供给而进行动作。

(实施方式6)

参照图13对基于本发明的实施方式6的热电变换元件模块进行说明。本实施方式的热电变换元件模块相比于其他的实施方式为简单的结构。本实施方式的热电变换元件模块不具备无线通信部13、传感器14和数据记录部16，但具备蓄电部12。蓄电部12与电源电路11连接。

在本实施方式中，也能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。在本实施方式中，能够减少部件件数。该热电变换元件模块能够将热电变换元件10所生成的电蓄积在蓄电部12。像这样蓄积在蓄电部12的电只要能够通过某些单元而从热电变换元件模块取出即可。例如也可以是，在将热电变换元件10所生成的电蓄积于蓄电部12的时期将热电变换元件模块粘贴于热源，然后将热电变换元件模块从热源取下并进行回收之后，从热电变换元件模块的蓄电部12取出电。

另外，在具备这之前说明的实施方式中的无线通信部13的结构中，也可以取代无线而通过有线取出信息。即，也可以使某些布线从热电变换元件模块延伸而经由该布线取出信息。也可以在热电变换元件模块设置某些连接器，使用能够装卸的电缆而取出信息。

另外，也可以将上述实施方式中的多个实施方式适当地组合而采用。

另外，这次公开的上述实施方式在全部的方面是例示而不是限制性的内容。本发明的范围通过权利要求的范围而示出，包含与权利要求的范围均等的意思和范围内的全部的变更。

附图标记的说明

3…受热部；3a…中央部；3b…凸缘部；3f、3fi…面；5、5i、5j…散热部；6…固定部；9…(金属制的)盖；10…热电变换元件；10a…第1面；10b…第2面；11…电源电路；12…蓄电部；13…无线通信部；14…传感器；15a、15b…布线；16…数据记录部；21…内部空间；23…基板间连接部；24、25…螺纹；26…(树脂制的)盖；27…散热片；51…贯通孔；61、62…基板；101、102、103…热电变换元件模块。

Claims (5)

1.一种热电变换元件模块，具备：

受热部，其被配置为能够与热源接触；

热电变换元件，其具有第1面和第2面，并且配置为所述第1面与所述受热部接触；以及

散热部，其配置为与所述第2面接触，并且具有内部空间；以及

在所述受热部与所述散热部之间保持所述热电变换元件的固定部，

在所述固定部设有用于收纳所述受热部和所述热电变换元件的内部空间，

在所述散热部形成有螺纹，在所述固定部形成有能够与所述散热部的螺纹螺合的螺纹，所述固定部和所述散热部是通过将任意一方相对于另一方拧入，而以所述受热部和所述热电变换元件被收纳于所述固定部的所述内部空间的方式，将所述受热部与所述散热部相对固定。

2.根据权利要求1所述的热电变换元件模块，其中，

所述受热部由单一部件形成，所述受热部具备包围外周而伸出的凸缘部，所述固定部与所述凸缘部接触，所述受热部比所述固定部更突出。

3.根据权利要求1或2所述的热电变换元件模块，还具备：

电源电路，其配置在所述内部空间；以及

蓄电部，其配置在所述内部空间，能够经由所述电源电路对所述热电变换元件所产生的电进行蓄电。

4.根据权利要求3所述的热电变换元件模块，其中，

还具备配置在所述内部空间的无线通信部。

5.根据权利要求3或4所述的热电变换元件模块，其中，

具备使用储存于所述蓄电部的电来进行测定的传感器。

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