DE112008001912T5 - Thermoelektrisches Wandlermodul - Google Patents

Thermoelektrisches Wandlermodul Download PDF

Info

Publication number
DE112008001912T5
DE112008001912T5 DE112008001912T DE112008001912T DE112008001912T5 DE 112008001912 T5 DE112008001912 T5 DE 112008001912T5 DE 112008001912 T DE112008001912 T DE 112008001912T DE 112008001912 T DE112008001912 T DE 112008001912T DE 112008001912 T5 DE112008001912 T5 DE 112008001912T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermoelectric conversion
thermoelectric
electrode
connector
electrodes
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.)
Withdrawn
Application number
DE112008001912T
Other languages
English (en)
Inventor
Koh Takahashi
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.)
Universal Entertainment Corp
Original Assignee
Universal Entertainment Corp
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 Universal Entertainment Corp filed Critical Universal Entertainment Corp
Publication of DE112008001912T5 publication Critical patent/DE112008001912T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H10N10/13—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 heat-exchanging means at the junction
    • 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
    • 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
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/81—Structural details of the junction
    • H10N10/813—Structural details of the junction the junction being separable, e.g. using a spring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Thermoelektrisches Wandlermodul, umfassend:
einen eckigen Doppelzylinder, der ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr umfasst, welches unter einem vorbestimmten Abstand auf derselben Achse wie das innere Rohr angeordnet ist;
Elektroden, die jeweils auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs angeordnet sind; und
ein thermoelektrisches Wandlerelement, das mit Elektroden verbunden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Wandlermodul, das ein thermoelektrisches Wandlerelement verwendet.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein thermoelektrisches Wandlermodul ist ein Element zur gegenseitigen Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie. Wenn beispielsweise zwei Arten (p-dotiert und n-dotiert) thermoelektrischer Wandlerelemente (Halbleiterelemene) elektrisch in Reihe und thermisch parallel verbunden werden und ein Temperaturunterschied zwischen den jeweiligen Kopplungsabschnitten angelegt wird, wird eine elektromotorische Kraft erzeugt. Bei Anschluss einer externen Last kann dann eine elektrische Ausgabe erhalten werden. Ein thermoelektrisches Wandlerelement zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie unter Verwendung eines solchen thermoelektrischen Wandlerelements ist bekannt.
  • Als Beispiel für ein thermoelektrisches Wandlermodul, wie es in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2004/207658 gezeigt ist, ist die (im Folgenden als Flachmodul bezeichnete) Struktur bekannt, in der ein p-dotiertes thermoelektrisches Wandlerelement und ein n-dotiertes thermoelektrisches Wandlerelement abwechselnd an Elektroden angeordnet sind, die so ausgebildet sind, dass sie einander zwischen zwei elektrisch isolierenden Substraten einer flachen Platte zugewandt sind, wobei die isolierenden Substrate behandelt sind, um einen Kurzschluss zwischen benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementen zu verhindern, und wobei die benachbarten thermoelektrischen Wandlerelemente mithilfe von Elektroden verbunden sind, die auf einem isolierenden Substrat ausgebildet sind. Da der Formvorgang eines thermoelektrischen Wandlerelements für diese Flachmodule („flat-plate modules”) nicht erforderlich ist und die Herstellung eines Moduls einfach ist, besitzt dieses Flachmodul eine herausragende Wirtschaftlichkeit und Vielseitigkeit.
  • Beispielsweise ist ein solches Flachmodul mit einer ebenen Fläche auf einer äußeren Oberfläche eines Wärmeaustauschelements ausgebildet, das einen Fluidkanal umgibt, durch welchen ein Hochtemperaturfluid oder ein Niedertemperaturfluid durchtritt, und ist so angebracht, dass die äußere ebene Oberfläche in engen Kontakt mit einer ebenen Fläche des Flachmoduls steht. Da die andere ebene Fläche des Flachmoduls zur Luft hin offen ist, kann dann vom Flachmodul basierend auf einem Temperaturunterschied in Bezug auf das Fluid eine elektrische Ausgabe erhalten werden.
  • Andererseits wird eine Oberfläche eines isolierenden Substrats dieses Flachmoduls erhitzt und dessen andere Oberfläche wird gekühlt, was darauf aufgrund der thermischen Ausdehnung zwischen ihnen einen Verzug (auch Verzerrung genannt) bewirken kann. Das Auftreten eines solchen Verzugs verursacht eine Verschlechterung der Haftung zwischen der äußeren Oberfläche des den Fluidkanal umgebenden Wärmeaustauschelements und dem Flachmodul, das so angebracht ist, dass es sich in engem Kontakt mit dieser Oberfläche befindet, und somit wird die Wärmeleiteffizienz des Flachmoduls verringert. Daher wird der Verzug des Flachmoduls dadurch verhindert, dass ein starres Fixierelement flacher Form verwendet wird und das Flachmodul an der den Fluidkanal umgebenden äußeren Oberfläche eingelegt und gehalten wird.
  • Auf diese Weise besitzt die Herstellung von Geräten unter Verwendung eines Flachmoduls den Nachteil, dass dessen Aufbau kompliziert wird, da ein Fixierelement erforderlich ist, um ein Verziehen zu verhindern.
  • Um einen derartigen Nachteil zu vermeiden, ist ein thermoelektrisches Wandlermodul bekannt, das einen doppelten Kreiszylinder (ein elektrisches Heizelement) umfasst, welches ein inneres Rohr als Fluidkanal für ein Hochtemperaturfluid und ein auf derselben, dem inneren Rohr gemeinsamen Achse angeordnetes äußeres Rohr aufweist, so dass ein vorbestimmter Luftspalt gebildet und so Wärme im inneren Rohr nach außen abgegeben wird, wobei das thermoelektrische Wandlermodul so gestaltet ist, dass auf einer äußeren Umfangsfläche des inneren Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des äußeren Rohrs Elektroden angeordnet sind und ein thermoelektrisches Wandlermodul zwischen den Elektroden sowohl der einen Fläche als auch der anderen Fläche eingelegt ist (siehe beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H9-36439 ).
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Von der Erfindung gelöste Aufgaben
  • Das thermoelektrische Wandlermodul in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H9-36439 ist so gestaltet, dass eine Elektrode und ein thermoelektrisches Wandlerelement in einem Zwischenraum eines doppelten Kreiszylinders angeordnet sind, der aus einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr besteht, wobei das innere Rohr als Fluidkanal fungiert und auch die Funktion eines Substrats hat, das Wärme zu einem thermoelektrischen Wandlerelement überträgt. Des Weiteren wird es in einer Konfiguration hergestellt, in welcher sich dieses innere Rohr ausdehnt, sodass auf das thermoelektrische Wandlerelement eine Druckbelastung ausgeübt wird. Da die Elektroden und das thermoelektrische Wandlerelement in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des inneren Rohrs bzw. der inneren Umfangsfläche des äußeren Rohrs stehen, ist es dann so gestaltet, dass die thermische Ausdehnung isotropisch auf das thermoelektrische Wandlerelement übertragen wird und somit eine Verzerrung und Scherbeanspruchung verringert werden kann.
  • Da jedoch das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H9-36439 offenbarte thermoelektrische Wandlermodul wie oben beschrieben eine Verzerrung nutzt, die durch einen Unterschied in der thermischen Ausdehnung des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs als Fluidkanäle für Hochtemperaturfluid verursacht wird, und diese Verzerrung isotropisch auf das thermoelektrische Wandlerelement überträgt, ist es notwendig, das thermoelektrische Wandlermodul mir einem doppelten Kreiszylinder auszulegen.
  • Des Weiteren ist es nicht einfach, das flache („flat-plate”) thermoelektrische Wandlerelement oder das kreisbogenförmig ausgebildete thermoelektrische Wandlerelement in den doppelten Kreiszylinder einzubauen, und der Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls wird komplizierter. Darüber hinaus befinden sich selbst bei dem thermoelektrischen Wandlermodul der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H9-36439 eine Wärme aufnehmende Fläche („heat-transferred face”) des thermoelektrischen Wandlerelements und eine Wärme übertragende Fläche („heat-transferring face”) des Wärmeaustauschelements in engem kreisbogenförmigen Kontakt miteinander, und die jeweiligen kreisbogenförmigen Flächen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs sind aufgrund der Unterschiede ihrer Wärmeausdehnungsraten nicht notwendigerweise genau in engem Kontakt miteinander. D. h., dass die Verringerung der Wärmeleiteffizienz aufgrund eines Zustands zur Besorgnis wird, in welchem der Kontakt der gekrümmten Oberflächen des inneren und des äußeren Rohrs und der gekrümmten Oberfläche des thermoelektrischen Wandlerelements, welche unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten besitzen, aufgrund der thermischen Ausdehnung zu einem Punktkontakt wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein derartiges Problem anzugehen, und es ist ihre Aufgabe ein thermoelektrisches Wandlermodul bereitzustellen, welches hinsichtlich des Aufbaus des thermoelektrischen Wandlerelements selbst vereinfacht ist und eine verbesserte Haftung zwischen einem thermoelektrischen Wandlerelement und einem Wärmeaustauschelement aufweist, sodass es eine bessere Wärmeleiteffizienz sowie eine bessere Montage- und Instandhaltungsfähigkeit besitzt.
  • Mittel zum Lösen der Aufgaben
  • In einem ersten Aspekt umfasst ein thermoelektrisches Wandlermodul einen eckigen Doppelzylinder, der ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr umfasst, das unter einem vorbestimmten Abstand auf derselben Achse wie das innere Rohr angeordnet ist; Elektroden, die jeweils auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohres und des äußeren Rohres angeordnet sind; und ein thermoelektrisches Wandlerelement, das mit den Elektroden verbunden ist.
  • Das thermoelektrische Wandlermodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist so aufgebaut, dass die Elektroden jeweils auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs des eckigen Doppelzylinders (ein Wärmeaustauschelement) angeordnet sind, der das innere Rohr und das äußere Rohr umfasst, welches unter einem vorbestimmten Abstand auf derselben Achse wie das innere Rohr angeordnet ist, während das thermoelektrische Wandlerelement mit den Elektroden verbunden ist; daher ist es möglich ein thermoelektrisches Wandlermodul bereitzustellen, welches hinsichtlich des Aufbaus des thermoelektrischen Wandlermoduls selbst vereinfacht ist und eine verbesserte Haftung zwischen einem thermoelektrischen Wandlerelement und einem Wärmeaustauschelement besitzt, sodass es eine hervorragende Wärmeleiteffizienz sowie eine hervorragende Montage- und Instandhaltungsfähigkeit aufweist.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt ist bei dem thermoelektrischen Wandlermodul, wie es im ersten Aspekt beschrieben ist, das thermoelektrische Wandlerelement mit einer Fläche in einer gegenüberliegenden Orientierung angeordnet, welche als Heizfläche definiert ist, und die andere Fläche ist als Kühlfläche definiert, entweder eine Innenseite des inneren Rohrs oder eine Außenseite des äußeren Rohrs ist als erster Fluidkanal definiert, in welchem ein Hochtemperaturfluid fließt, und die jeweils andere ist als zweiter Fluidkanal definiert, in der ein Niedertemperaturfluid fließt, wobei das thermoelektrische Wandlerelement umfasst: eine erste Isolierungsschicht, die an der Heizfläche angehaftet ist und die durch die Elektroden auf einer gegenüberliegenden Fläche des ersten Fluidkanals ausgebildet ist, und eine zweite Isolierungsschicht, die an der Kühlfläche befestigt ist und die durch die Elektroden auf einer gegenüberliegenden Fläche des zweiten Fluidkanals gebildet ist.
  • Da das thermoelektrische Wandlermodul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung so aufgebaut ist, dass sich eine Fläche des thermoelektrischen Wandlerelements in engem Kontakt (nicht befestigt) auf einer Fläche gegenüber einer Hochtemperaturseite befindet, deren thermische Ausdehnung hoch ist, und so über eine Elektrode eine erste Isolierungsschicht bildet (z. B. eine Beschichtung mit einem isolierenden Material wie z. B. Isolierpaste mit Aluminiumnitrid (AlN), Silica (SiO2), und ähnlichem), während die andere Fläche des thermoelektrischen Wandlerelements auf einer Fläche einer Niedertemperaturseite befestigt ist, welche eine geringe Wärmeausdehnung besitzt und die in einer gegenüberliegenden Richtung zur Fläche der Hochtemperaturseiten angeordnet ist, um so über eine Elektrode eine zweite Isolierschicht (z. B. mit Durchführen einer Isolationsbehandlung wie z. B. einer Anodisierungsbehandlung) zu bilden, kann das Auftreten von Verzug aufgrund von Unterschieden zwischen den Wärmeausdehnungen der Heizflächenseite und der Kühlflächenseite unterdrückt werden.
  • Da hier das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H9-36439 offenbarte thermoelektrische Wandlermodul wie oben beschrieben so aufgebaut ist, dass es die Verzerrung aufgrund der Wärmeausdehnungen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs nutzt, um diese Verzerrung isotropisch auf das thermoelektrische Wandlerelement zu übertragen, wird das Problem des am thermoelektrischen Wandlermodul auftretenden Verzugs nicht gelöst. Daher ist es unmöglich, es auf ein Flachmodul („flat-plate module”) anzuwenden. Falls jedoch eine Stromerzeugungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie das thermoelektrische Wandlerelement gemäß der in dem zweiten Aspekt beschriebenen Erfindung als Flachmodul verwendet, kann die Verzerrung des Flachmoduls aufgrund von Wärmeausdehnungsunterschieden zwischen der Seite der Heizfläche und der Seite der Kühlfläche und das Auftreten von auf das thermoelektrische Wandlerelement einwirkenden Scherbeanspruchungen verringert werden und es ist nicht länger notwendig ein Befestigungselement zu verwenden, um eine Verzerrung des Flachmoduls zu verhindern, und daher ist es möglich, ein thermoelektrisches Wandlermodul bereitzustellen, das den Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls vereinfachen kann sowie eine herausragende Wirtschaftlichkeit und Vielseitigkeit besitzt.
  • Gemäß einem dritten Aspekt ist bei dem im zweiten Aspekt beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul ein Abstrahlungselement auf einer Fläche angeordnet, die als zweiter Fluidkanal definiert ist.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlerelement gemäß der im dritten Aspekt beschriebenen Erfindung das Abstrahlungselement (z. B. eine Abstrahlungslamelle) auf einer als zweiter Fluidkanal definierten Fläche des eckigen Doppelzylinders angeordnet ist, ist es möglich, eine Verzerrung zu unterdrücken, die aufgrund der Wärmeausdehnungen zwischen dem inneren Rohr oder dem äußeren Rohr des eckigen Doppelzylinders und des thermoelektrischen Wandlerelements auftreten, und da die Verzerrung von der inneren Fläche des inneren Rohrs oder der äußeren Fläche des äußeren Rohrs des eckigen Doppelzylinders durch das so angeordnete Abstrahlungselement unterdrückt werden kann, ist es daher möglich, die Haftung zwischen dem thermoelektrischen Wandlermodul und dem Wärmeaustauschelement zu verbessern. Des Weiteren kann das Abstrahlungselement auch als Verstärkungsmaterial zur Verstärkung des eckigen Doppelzylinders fungieren.
  • Gemäß einem vierten Aspekt ist bei dem in einem der Aspekte 1 bis 3 beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul das thermoelektrische Wandlerelement in flacher Form ausgebildet und eine äußere Fläche des inneren Rohrs ist in flacher Form ausgebildet und erstreckt sich in einer axialen Richtung.
  • Bei dem thermoelektrischen Wandlerelement gemäß der im vierten Aspekt beschriebenen Erfindung ist das thermoelektrische Wandlerelement in flacher Form ausgebildet und eine äußere Fläche des inneren Rohrs ist in flacher Form ausgebildet und erstreckt sich in einer axialen Richtung. Auf diese Weise werden bei dem thermoelektrischen Wandlermodul gemäß der im vierten Aspekt beschriebenen Erfindung eine Wärme aufnehmende Fläche des thermoelektrischen Wandlerelements, die in flacher Form ausgebildet ist, und eine in flacher Form ausgebildete Wärme übertragende Fläche des Wärmeaustauschelements, das sich in einer axialen Richtung erstreckt, aneinander befestigt oder befinden sich in engem Kontakt miteinander auf einer flachen Fläche, und somit kann die Wärmeleitungsfläche größer gemacht und die elektrische Ausgabe verbessert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Größe des thermoelektrischen Wandlermoduls der vorliegenden Erfindung zu erhöhen.
  • Gemäß einem fünften Aspekt ist bei dem in einem der Aspekte 1 bis 4 beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul das thermoelektrische Wandlerelement eine gesinterte Zelle, die ein Verbundmetalloxid enthält.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlerelement gemäß der im fünften Aspekt beschriebenen Erfindung das thermoelektrische Wandlerelement eine gesinterte Zelle ist, die ein Verbundmetalloxid enthält, ist es möglich, die Verringerung der thermischen Umwandlungseffizienz zu überwinden, die aufgrund von Unregelmäßigkeiten der halbleitenden Eigenschaften entsteht, die beim Einsatz von p-dotierten und n-dotierten thermoelektrischen Wandlerelementen im thermoelektrischen Wandlermodul auftreten.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt werden bei dem im fünften Aspekt beschriebenen Wandlermodul die Elektroden dadurch erhalten, dass eine leitfähige Paste auf die gesinterte Zelle aufgebracht wird und gesintert wird.
  • Da das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der im sechsten Aspekt beschriebenen Erfindung so aufgebaut ist, dass eine Elektrode durch Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die gesinterte Zelle und durch Sintern (Integrieren des thermoelektrischen Wandlerelements mit der Elektrode) erhalten wird, ist es nicht länger notwendig, einen Vorgang durchzuführen, um eine Elektrode separat auf dem thermoelektrischen Wandlerelement anzuordnen, was die Montage des thermoelektrischen Wandlermoduls erleichtern und das thermoelektrische Wandlermodul vereinfachen kann.
  • Gemäß einem siebten Aspekt wird bei dem in einem der Aspekte 1 bis 6 beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul jedes der thermoelektrischen Wandlerelemente aus identischem Material geformt.
  • Da das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der im siebten Aspekt beschriebenen Erfindung so aufgebaut ist, dass jedes der thermoelektrischen Wandlerelemente aus demselben Material geformt ist und identische Größe besitzt, ist es möglich, die elektrischen Eigenschaften jedes der thermoelektrischen Wandlerelemente zu vereinigen. Daher ist es möglich, die thermoelektrische Umwandlungseffizienz im Vergleich zu herkömmlichen thermoelektrischen Wandlermodulen zu verbessern, bei denen p-dotierte und n-dotierte thermoelektrische Wandlerelemente abwechselnd angeordnet sind.
  • Gemäß einem achten Aspekt umfasst das in einem der Aspekte 1 bis 7 beschriebene thermoelektrische Wandlermodul des Weiteren ein leitfähiges Element von vorbestimmter Form, das elektrisch mit einer zweiten Elektrode verbunden ist, die von der Elektrode verschieden ist, in welcher das leitende Element einen ersten Befestigungsabschnitt besitzt, der mit einer der Elektroden zusammenpasst und an ihr befestigt ist, und einen Leitungsabschnitt, der elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, die von der Elektrode mit dem ersten Befestigungsabschnitt verschieden ist.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlermodul gemäß der im achten Aspekt beschriebenen Erfindung der erste Befestigungsabschnitt und der Leitungsabschnitt zusammen im leitfähigen Element vorbestimmter Form integriert sind, welches die Elektrode mit einer zweiten Elektrode, die von der ersten Elektrode verschieden ist, die am thermoelektrischen Wandlerelement angeordnet ist, verbindet, kann eine sichere Leitung erhalten werden, was die elektrische Zuverlässigkeit verbessert.
  • Gemäß einem neunten Aspekt ist bei dem im achten Aspekt beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul die zweite Elektrode eine äußere Elektrode, an der das thermoelektrische Wandlermodul elektrisch angeschlossen wird.
  • Da das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der im neunten Aspekt beschriebenen Erfindung mithilfe des leitfähigen Elements auf leichte und sichere Weise eine Verbindung mit einer externen Elektrode bewirken kann, besitzt es eine herausragende Einbaubarkeit in andere Vorrichtungen, was die elektrische Zuverlässigkeit verbessern kann.
  • Gemäß einem zehnten Aspekt ist bei dem im achten Aspekt beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul die zweite Elektrode die Elektrode eines zweiten elektrischen Wandlerelements und der leitende Abschnitt umfasst einen zweiten Befestigungsabschnitt, der mit einer anderen der Elektroden des zweiten thermoelektrischen Wandlerelements zusammenpasst und daran befestigt ist.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlermodul gemäß der im zehnten Aspekt beschriebenen Erfindung der leitende Abschnitt den zweiten Befestigungsabschnitt umfasst, der mit der anderen der Elektroden des zweiten thermoelektrischen Wandlerelements zusammenpasst und an ihr befestigt ist, können die Elektroden, die an dem thermoelektrischen Wandlerelement ausgebildet sind, leicht und sicher mithilfe des ersten und zweiten Befestigungsabschnitts angeschlossen werden, was das Auftreten von Leitungsfehlern verhindert.
  • Gemäß einem elften Aspekt umfasst das leitfähige Element bei dem in einem der Aspekte 1 bis 10 beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul: einen ersten Verbinder, der mithilfe des miteinander Verbindens einer Vielzahl von parallel angeordneten thermoelektrischen Wandlerelementen in einer vorbestimmten Richtung eine thermoelektrische Wandleranordnung (thermoelektrisches Wandler-Array) bildet; und einen zweiten Verbinder, der die zweite Elektrode und eine der Elektroden eines ersten oder eines letzten thermoelektrischen Wandlerelements der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung, die mit dem ersten Verbinder verbunden ist, elektrisch verbindet.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlermodul gemäß der im elften Aspekt beschriebenen Erfindung das leitfähige Element einen ersten Verbinder umfasst, der durch miteinander Verbinden einer Vielzahl der thermoelektrischen Wandlerelemente, die parallel angeordnet sind, in einer vorbestimmten Richtung eine thermoelektrische Wandlerelementanordnung bildet, und einen zweiten Verbinder umfasst, der die zweite Elektrode und eine der Elektroden des ersten oder des letzten thermoelektrischen Wandlerelements der mit dem ersten Verbinder verbundenen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung elektrisch verbindet, ist es möglich, Verbinder gemäß der Verbindungsarten des thermoelektrischen Wandlerelements einzusetzen und eine Verbindung mit verschiedenen Arten von thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen abhängig von der Anwendung auf leichte und sichere Weise durchzuführen.
  • Gemäß einem zwölften Aspekt ist bei dem im elften Aspekt beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul die durch den zweiten Verbinder verbundene zweite Elektrode die jeweils andere der Elektroden des ersten oder letzten thermoelektrischen Wandlerelements der anderen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlermodul gemäß der im zwölften Aspekt beschriebenen Erfindung eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen mit Hilfe des zweiten Verbinders miteinander elektrisch verbunden werden kann, ist es möglich, abhängig von der Anwendung eine Verbindung mit verschiedenen Arten von thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen auf einfache und sichere Weise durchzuführen.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Da das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut ist, dass Elektroden jeweils auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs eines eckigen Doppelzylinders (eines Wärmeaustauschelements) angeordnet sind, der das innere Rohr und das unter einem vorbestimmten Abstand auf derselben Achse wie das innere Rohr angeordneten äußere Rohr sowie das mit den Elektroden verbundene thermoelektrische Wandlerelement umfasst, ist es möglich, ein thermoelektrisches Wandlermodul bereitzustellen, welches einen vereinfachten Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls selbst aufweist und eine verbesserte Haftung zwischen einem thermoelektrischen Wandlerelement und einem Wärmeaustauschelement besitzt, so dass es eine bessere Wärmeleiteffizienz sowie eine bessere Montage- und Instandhaltungsfähigkeit besitzt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht einen Abschnitt eines sektionierten äußeren Rohrs;
  • 2 ist eine perspektivische Umrissdarstellung des thermoelektrischen Wandlerelements gemäß der Ausführungsform, bei der ein Abstrahlungselement um das äußere Rohr herum angeordnet ist;
  • 3 ist eine Ansicht der rechten Seitenfläche des thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß der Ausführungsform;
  • 4 ist eine perspektivische Umrissdarstellung eines thermoelektrischen Wandlerelements, das für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird;
  • 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer thermoelektrischen Wandlerelementanordnung, die für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird;
  • 6 ist eine Ansicht, die den für das Ausführungsform gemäße thermoelektrische Wandlermodul verwendeten ersten Verbinder darstellt, wobei 6(A) eine vergrößerte Ansicht des ersten Verbinders ist, 6(B) eine Ansicht der rechten Seitenfläche des ersten Verbinders ist, 6(C) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Paar von thermischen Wandlerelementen durch den ersten Verbinder verbunden ist, und 6(D) eine Vorderansicht des ersten Verbinders ist;
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Verhältnis zwischen einem thermoelektrischen Wandlerelement und dem ersten Verbinder darstellt, wobei 7(A) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand darstellt, bei dem der erste Verbinder mit dem thermoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, und die ausgerichtet angeordnet sind, und 7(B) eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, bei dem das thermoelektrische Wandlerelement und der erste Verbinder gemäß einem abgewandelten Beispiel angeordnet sind, so dass sie einander zugewandt sind;
  • 8 ist eine Ansicht, die einen zweiten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 8(A) einen aufgeklappte Ansicht des zweiten Verbinders ist, 8(B) eine Ansicht der rechten Seitenfläche des zweiten Verbinders ist, und 8(C) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Paar von benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementen durch den zweiten Verbinder verbunden ist;
  • 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines dritten Verbinders, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird;
  • 10 ist eine Ansicht, die einen dritten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 10(A) eine Ansicht der rechten Seitenfläche des dritten Verbinders ist, 10(B) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem dritte Verbinder mit dem thermoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, und 10(C) eine Vorderansicht ist, die den dritten Verbinder darstellt;
  • 11 ist eine Ansicht, die einen weiteren dritten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 11(A) eine Ansicht einer rechten Seitenfläche des weiteren dritten Verbinders ist, 11(B) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand darstellt, bei dem der weitere dritte Verbinder mit dem thermoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, und 11(C) einen Vorderansicht ist, die den weiteren dritten Verbinder darstellt;
  • 12 ist eine Layoutansicht eines Testinstruments bei der Messung von Eigenschaften des in 1 gezeigten thermoelektrischen Wandlermoduls; und
  • 13 ist eine Ansicht, die ein Verwendungsbeispiel des in 1 gezeigten thermoelektrischen Wandlermoduls darstellt.
    • 10
    Thermoelektrisches Wandlermodul
    11
    Thermoelektrische Wandleranordnung
    12
    Thermoelektrisches Wandlerelement (einzelnes Element)
    12c, 12d
    Erste und zweite Elektroden (erste und zweite Elektrodenflächen)
    13
    Äußeres Rohr
    14
    Inneres Rohr
    15
    Eckiger Doppelzylinder
  • BEVORZUGTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht einen Abschnitt eines sektionierten äußeren Rohrs. 2 ist eine perspektivische Umrissansicht des thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß der Ausführungsform, bei dem ein Abstrahlungselement um das äußere Rohr herum angeordnet ist. 3 ist eine Ansicht einer rechten Seitenfläche des thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß der Ausführungsform. 4 ist eine perspektivische Umrissansicht des thermoelektrischen Wandlerelements, das für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
  • 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer thermoelektrischen Wandlerelementanordnung, die für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird. 6 ist eine Ansicht, die einen ersten Verbinder veranschaulicht, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 6(A) eine vergrößerte Ansicht des ersten Verbinders ist, 6(B) eine Ansicht der rechten Seitenfläche des ersten Verbinders ist, 6(C) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Paar von thermischen Wandlerelementen mit dem ersten Verbinder verbunden ist, und 6(D) eine Vorderansicht des ersten Verbinders ist. 7 ist eine Ansicht, die ein Verhältnis zwischen einem thermoelektrischen Wandlermodul und einem ersten Verbinder veranschaulicht, wobei 7(A) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem der erste Verbinder und das thermoelektrischen Wandlerelement einander benachbart angeordnet und miteinander verbunden sind, und 7(B) eine Ansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem das thermoelektrische Wandlerelement und der erste Verbinder gemäß einem abgewandelten Beispiel einander zugewandt angeordnet sind.
  • 8 ist eine Ansicht, die einen zweiten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 8(A) eine aufgeklappte Ansicht des zweiten Verbinders ist, 8(B) eine Ansicht einer rechten Seitenfläche des zweiten Verbinders ist, und 8(C) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Paar von benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementen durch den zweiten Verbinder verbunden sind.
  • 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines dritten Verbinders, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird. 10 ist eine Ansicht, die einen dritten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 10(A) eine Ansicht einer rechten Seitenfläche des dritten Verbinders ist, 10(B) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem dritte Verbinder mit dem thermoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, und 10(C) eine Vorderansicht ist, die den dritten Verbinder darstellt. 11 ist eine Ansicht, die einen weiteren dritten Verbinder darstellt, der für das thermoelektrische Wandlermodul gemäß der Ausführungsform verwendet wird, wobei 11(A) eine Ansicht einer rechten Seitenfläche des weiteren dritten Verbinders ist, 11(B) eine perspektivische Umrissansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem der weitere dritte Verbinder mit dem thermoelektrischen Wandlerelement verbunden ist, und 11(C) eine Vorderansicht ist, die den weiteren dritten Verbinder darstellt.
  • 12 ist eine Layoutansicht eines Testinstruments bei der Messung von Eigenschaften des in 1 gezeigten thermoelektrischen Wandlermoduls. 13 ist eine Ansicht, die ein Verwendungsbeispiel des in 1 gezeigten thermoelektrischen Wandlermoduls zeigt.
  • Zuerst wird der Aufbau eines thermoelektrischen Wandlerelements gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den 1 und 3 umfasst ein thermoelektrisches Wandlermodul 10 eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11, und jede der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 umfasst eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlerelementen (im Folgenden als Einzelelemente bezeichnet). Dann sind Elektroden auf den Hauptoberflächen dieser einander zugewandten Einzelelemente 12 ausgebildet, wie später beschrieben wird, und die Einzelelemente 12 sind mit Hilfe eines leitfähigen Elements (das im Folgenden als Verbinder bezeichnet wird) verbunden, um die thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11 zu bilden.
  • In 1 umfasst das thermoelektrische Wandlermodul 10 ein metallisches äußeres Rohr 13 mit einer eckigen zylindrischen Form und ein metallisches inneres Rohr 14 mit einer eckigen zylindrischen Form. Das äußere Rohr 13 und das innere Rohr 14 sind mit einem Beabstandungsabschnitt auf derselben Achse angeordnet. In den Ausführungsformen der 1 und 3 sind das äußere Rohr 13 und das innere Rohre 14 so ausgebildet, dass sie rechteckig geformt sind und vier flache Oberflächen besitzen, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstrecken. Zudem sind das äußere Rohr 13 und das innere Rohr 14 in einem Zustand angeordnet, bei dem eine Innenfläche des äußeren Rohrs 13 und eine Außenfläche des inneren Rohrs 14 einander zugewandt sind. Ein eckiger Doppelzylinder 15 besteht aus dem äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14.
  • In den 1 und 3 ist eine Vielzahl der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 zwischen der inneren Fläche des äußeren Rohrs 13 und der äußeren Fläche des inneren Rohrs 14 angeordnet (der zuvor beschriebene Beabstandungsabschnitt). In anderen Worten ist jede der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 auf den vier äußeren Oberflächen (flachen Flächen) des inneren Rohrs 14 angeordnet und die thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 liegen an den inneren Flächen des äußeren Rohrs 13 an. In den Ausführungsformen der 1 und 3 sind vier thermoelektrische Wandlerelementanordnungen 11 angeordnet, welche jeweils als erste bis vierte Anordnungen („alignments”) A1 bis A4 dargestellt sind.
  • In den 1 und 3 ist jede Anordnung A1 bis A4 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 unter Verwendung von ersten bis dritten Verbindern 21 bis 23 elektrisch angeschlossen. Es sollte angemerkt werden, dass der dritte Verbinder 23 dritte Verbinder 23a und 23b bezeichnet, wie später beschrieben wird (siehe 10 und 11). Mit Bezug auf jede thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11 können beispielsweise 50 Einzelelemente 12 in Reihe angeschlossen werden und jede Anordnung A1 bis A4 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 sind miteinander in Reihe verbunden.
  • Im Folgenden wird das thermoelektrische Wandlerelement (das Einzelelement) beschrieben. Jedes gezeigte Einzelelement 12 ist ein Element, das unter Verwendung des Peltier-Effekts oder des Seebeck-Effekts abwechselnd thermische in elektrische Energie umwandelt und aus identischem Material hergestellt ist. Hier ist jedes Einzelelement 12 so festgelegt, das es dieselbe Größe (beispielsweise ein Quadrat mit 8,3 mm × 8,3 mm und einer Dicke von 2,45 mm), Form und Material aufweist (wie z. B. einen Halbleiter mit identischer Leitfähigkeitsart). Insbesondere ist jedes Einzelelement 12 eine gesinterte Zelle, die aus einem Verbundmetalloxid hergestellt ist, und es wird hierfür beispielsweise ein Perovskit-artiges Oxid-basiertes Verbundelement verwendet (beispielsweise ein CaMnO3-basiertes Einzelelement). Da das Pervoskit-artige Verbundoxid für dieses Einzelelement verwendet wird, ist es bevorzugt, dass Ca(1-x)YxMnO3 verwendet wird (wobei Y mindestes eine Art von Element ist, die aus Yttrium und einem Lanthanoid ausgewählt wird, und 0,01 ≤ x ≤ 0,05 ist). Im Allgemeinen besitzt das Pervoskit-artige Oxid-basierte Verbundelement, wie ein Halbleiter, z. B. Bi-Te, das für eine gesinterte Zelle verwendet wird, bessere Eigenschaften ohne dabei seltene Elemente und umweltschädliche Materialien zu umfassen, einen hohen Wärmewiderstand besitzt, eine geringe Abnahme der elektrischen Heizeigenschaften über einen langen Verwendungszeitraum bei hohen Temperaturen aufweist, und ähnliches. Zusätzlich ist es nicht bevorzugt, im Hinblick auf die allgemeine Verwendung und die Zunahme des Größe des thermoelektrischen Wandlermoduls ein teueres Kobalt enthaltenes Oxid einzuschließen. Andererseits ist es bei Verwendung von Ca(1-x)YxMnO3 (wobei Y zumindest eine Art von Element ist, das aus Yttrium und einem Lanthanoid ausgewählt ist, und 0,01 ≤ x ≤ 0,05 ist) als dieses Perovskit-artige Verbundoxid möglich, die Wärmebeständigkeit einer gesinterten Zelle bei hohen Temperaturen weiter zu erhöhen und ein hohes Produktionsvolumen sowie ein Steigerung der Größe bei einem akzeptablen Preis zu erzielen. Es sollte angemerkt werden, dass ein Halbleiter wie z. B. Bi-Te eine geringe Wärmebeständigkeit (Hochtemperaturstabilität) in einem Hochtemperaturbereich besitzt und in einem Hochtemperaturbereich schwer zu verwenden ist sowie teuere und toxische seltene Elemente (wie z. B. Te und Ge) umfasst, welche die Herstellungskosten steigern und die Umweltbelastung erhöhen. Obwohl als für ein gesinterte Zelle verwendetes Material ein Kobalt enthaltenes Oxid, welches keines der oben genannten seltenen Elemente und umweltunfreundlichen Materialien erhält, eine herausragende Hochtemperaturstabilität besitzt und eine verringerte Umweltbelastung aufweist, an Aufmerksamkeit gewonnen hat, ist Kobalt, wie oben beschrieben, teuer und ist im Hinblick auf hohes Produktionsvolumen und eine Zunahme der Größe des thermoelektrischen Wandlermoduls nicht bevorzugt.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird das Einzelelement 12 in einer kubischen Form (einer flachen Form) ausgebildet. Das Einzelelement 12 umfasst ein Paar von Hauptflächen 12a und 12b, welche einander zugewandt sind und die größte Oberfläche aufweist. Dann umfasst das Einzelelement 12 eine erste und zweite Elektrode 12c und 12d (auch als Elektrodenflächen bezeichnet), die an beiden Seiten des Paars von Hauptoberflächen 12a und 12b angeordnet sind, und ein Paar der verbleibenden Seitenflächen 12e und 12f. In 4 kann bei dem Einzelelement 12 eine der ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d als Heizfläche definiert werden und die andere kann als Kühlfläche definiert werden und ein Temperaturunterschied zwischen der Heizfläche und der Kühlfläche erzeugt Elektrizität. Es sollte angemerkt werden, dass das Paar der verbleibenden seitlichen Flächen 12e bzw. 12f Elektrodenflächen sein können. Des Weiteren ist, wie später beschrieben wird, eine erste Isolierschicht an einer der ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d ausgebildet, und eine zweite Isolierschicht ist an der anderen der ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d ausgebildet.
  • Ein Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung wird wieder beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, ist es bevorzugt, ein Abstrahlungselement auf einer äußeren Oberfläche des äußeren Rohrs 13 anzuordnen. In der Ausführungsform der 2 wird eine Abstrahlungslamelle 13a, die ganzheitlich durch eine Vielzahl von Lamellen 131 und Abstrahlungsplatten 132 ausgebildet ist, als das zuvor beschriebene Abstrahlungselement verwendet. Dann wird eine Vielzahl der Lamellen 131 in einer gerippten (gezahnten) Form im Wesentlichen parallel ausgebildet, um sich von der Abstrahlungsplatte 132 zu erheben. Die Abstrahlungsplatte 132 umfasst eine flache Befestigungsfläche. Es ist bevorzugt, dass die Abstrahlungslamelle 13a aus einem metallischen Körper hergestellt ist, der herausragende Abstrahlungseigenschaften besitzt, wie z. B. Aluminium, und eine Vielzahl der Lamellen 131 und der Abstrahlungsplatten 132 erstrecken sich in einer axialen Richtung des äußeren Rohrs 13.
  • In 2 ist die Abstrahlungslamelle 13a auf einer äußeren Oberfläche des äußeren Rohrs 13 unter Verwendung eines Befestigers wie z. B. einer Schraube 13b befestigt. Obwohl in der Ausführungsform der 2 die Abstrahlungslamellen 13a an drei äußeren Flächen des äußeren Rohrs 13 befestigt sind, kann die Abstrahlungslamelle 13a an einer äußeren Fläche des äußeren Rohrs 13 befestigt werden, die Abstrahlungslamelle 13a kann an einem Paar von äußeren Oberflächen des äußeren Rohrs 13, die einander gegenüberliegenden, befestigt werden und die Abstrahlungslamelle 13a kann an vier äußeren Flächen des äußeren Rohrs 13 befestigt werden. Eine oder mehrere der Abstrahlungslamelle 13a ist geeignet angeordnet, abhängig von den zu erwarten Abstrahlungseigenschaften.
  • Wenn die Abstrahlungslamelle 13a an der äußeren Oberfläche des äußeren Rohrs 13 auf diese Weise befestigt ist, wird die Wärmeabstrahlung des thermoelektrischen Wandlermoduls 10 durch die Abstrahlungslamelle 13a gefördert. Da des Weiteren die Abstrahlungslamelle 13a eine Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Lamellen mit Rippenform ausbildet, ist die Steifigkeit in Bezug auf ein Biegemoment hoch. Indem die Abstrahlungslamelle 13a mit einer solchen hohen Steifigkeit an der äußeren Oberfläche des äußeren Rohrs 13 befestigt wird, ist es möglich eine Wölbung (Verzug) des äußeren Rohrs 13 aufgrund thermischer Ausdehnung effizient zu unterdrücken. D. h., dass die Haftung zwischen dem Einzelelement und dem äußeren Rohr 13 bessert wird. Als Ergebnis davon ist es möglicht die thermische Effizienz des thermoelektrischen Wandlermoduls zu verbessern. Es sollte angemerkt werden, dass die Abstrahlungslamelle 13a auch als Verstärkungsmaterial zur Verstärkung des thermoelektrischen Wandlermoduls 10 fungieren kann, das aus einem eckigen Doppelzylinder besteht.
  • Wenn man sich in Figur in 5 auf eine thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11 konzentriert (z. B. die Anordnung A1), ist eine erste Elektrodenfläche 12c am Einzelelement 12 einer inneren Fläche 13c des äußeren Rohrs 13 zugewandt. Andererseits ist eine zweite Elektrodenfläche 12d des Einzelelements 12 einer äußeren Fläche 14c des inneren Rohrs 14 zugewandt. Dann ist die thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11 an einem Beabstandungsabschnitt angeordnet, der vom äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14 definiert wird. Wie in 5 gezeigt ist, ist jedes Einzelelement 12 so ausgerichtet, dass es im Wesentlichen vertikal in Bezug auf das äußere Rohr 13 und das innere Rohr 14 steht. Bei jedem Einzelelement 12 befinden sich die erste und zweite Elektrodenfläche 12c und 12d mit der inneren Fläche 13c des äußeren Rohrs 13 bzw. der äußeren Fläche 14c des inneren Rohrs 14 über den ersten bis dritten Verbinder 21 bis 23 in Kontakt (siehe 5).
  • In den 1 und 3 sind für die Einzelelemente 12, die in der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 benachbart sind, eine erste Elektrodenfläche 12c des Einzelelements 12 und eine zweite Elektrodenfläche 12d des anderen Einzelelements 12 über Verbinder elektrisch verbunden, welche eine vorbestimmte Form besitzen (die ersten bis dritten Verbinder 21 bis 23).
  • In den 1 und 3 ist der erste Verbinder 21 U-förmig ausgebildet und verbindet die Einzelelemente 12 und 12 an den jeweiligen thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 elektrisch (siehe 6 und 7). Der zweite Verbinder 22 ist L-förmig ausgebildet und verbindet ein letztes Einzelelement 12 der einen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 und ein erstes Einzelelement 12 der anderen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 einem Paar von benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 und 11 elektrisch (siehe 8).
  • Des Weiteren verbindet in 1 und 3 der dritte Verbinder 23 elektrisch ein erstes Einzelelement 12 und ein letztes Einzelelement 12 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11, die in Reihe verbunden sind, und eine äußere Elektrode als weitere Elektrode (nicht gezeigt). Es ist bevorzugt, dass diese ersten bis dritten Verbinder 21 bis 23 Silber, eine Kupferlegierung (z. B. Messing), Edelstahl (SUS) und ähnliches verwenden, welche in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre kaum rosten.
  • Im Folgenden wird der Aufbau eines ersten Verbinders beschrieben. In 6 umfasst der erste Verbinder 21 einen ersten Befestigungsabschnitt 40 und einen Leitungsabschnitt 45 (siehe 6(A)). Der erste Befestigungsabschnitt 40 wird dadurch angebracht, dass er in die erste oder zweite Elektrodenfläche 12c oder 12d am Einzelelement 12 eingepasst wird (siehe 4). Der Leitungsabschnitt 54 verbindet den ersten Befestigungsabschnitt 40 mit anderen Elektrode. Des Weiteren umfasst der Leitungsabschnitt 45 einen zweiten Befestigungsabschnitt 42 und einen Verbindungsabschnitt 44. Der zweite Befestigungsabschnitt 42 wird in die erste oder zweite Elektrodenfläche 12c oder 12d (andere Elektrode) an einem anderen Einzelelement 12 eingepasst und daran befestigt. Der Verbindungsabschnitt 44 verbindet den ersten Befestigungsabschnitt 40 und den zweiten Befestigungsabschnitt 42.
  • In 6 bildet zuerst der Befestigungsabschnitt 40 an beiden Enden davon ein Paar von Faltstreifen e und e, die Endabschnitte eines Paars von Hauptflächen 12a und 12b von beiden Seiten aushalten (siehe 4). Der zweite Befestigungsabschnitt 42 bildet auf ähnliche Weise an beiden Enden davon ein Paar von Faltstreifen e und e, die die Endabschnitte eines Paars von Hauptflächen 12a und 12b von beiden Seiten einlegen und festhalten (siehe 4). Ein abgeschrägter Abschnitt 47, der unter einem Winkel ausgeschnitten wird, ist an beiden Endabschnitten jedes Faltstreifens vorgesehen.
  • In 6 wird in Bezug auf den ersten Verbinder 21 ein in 6(A) gezeigtes nicht gefaltetes Blech (Platte) so gefaltet, dass es einen in 6(B) gezeigten U-förmigen ersten Verbinder 21 bildet. Der erste Verbinder 21 kann so geformt sein, dass zuerst das Paar von Faltstreifen e und e unter eine Winkel, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist, gefaltet wird, und dann im Wesentlichen unter einem rechen Winkel an dem Übergang zwischen dem ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 40 und 42 und dem Verbindungsabschnitt 44 gefaltet wird. Der erste Verbinder 21 kann so gefaltet werden, dass er in ein Bündel geformt wird, ohne dabei zwei Faltschritte zu durchlaufen. Dann passt der erste Verbinder 21 den ersten Befestigungsabschnitt 40 in eine erste Elektrodenfläche 12c aus dem benachbarten Einzelelement 12 an der identischen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 ein und passt den zweiten Befestigungsabschnitt 42 in die andere zweite Elektrodenfläche 12d ein (siehe 4 und 6(C)). Indem er auf diese Weise montiert wird, wird der Verbindungsabschnitt 4 in einer geneigten Orientierung von oben nach unten orientiert und somit werden die benachbarten Einzelelemente 12 und 12 elektrisch verbunden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, werden bei der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 die ersten Verbinder 21 so befestigt, dass die Verbindungsabschnitte 44 unter einem Winkel in einer identischen Richtung zueinander angeordnet sind (siehe 6(C)). Des Weiteren ist bei den benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 und 11 der erste Verbinder 21 so befestigt, das seine geneigten Richtungen entgegengesetzte Richtungen sind (siehe 6(C)). Darüber hinaus sind bei der identischen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 die Seiten, an denen die Verbindungsabschnitt 44 in Bezug auf das Paar von Hauptoberflächen 12a und 12b angeordnet sind, in einer identischen Richtung ausgerichtet, während zwischen den benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 deren Seiten in entgegengesetzte Richtungen angeordnet sind. D. h., dass bei der einen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 die Verbindungsabschnitte 44 an einer Seite der Seitenfläche 12e angeordnet sind, während die Verbindungsabschnitt 44 bei der anderen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 an einer Seite der Seitenfläche 12f angeordnet sind (siehe 4 und 6(C)).
  • In der 6 wird der Faltstreifen e unter einem Winkel, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist, gefaltet, und eine Installationsbreite W1 (siehe 6(D)) des ersten und zweiten Befestigungsabschnitts 40 und 42 des ersten Verbinders 21 wird so festgelegt, dass sie kleiner ist als die Breite W2 (siehe 4) der ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12.
  • Wenn bei diesem Aufbau das Einzelelement 12 in den ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 40 und 42 zur Befestigung gedrückt wird, wird das Paar von Faltstreifen e und e so geschoben, dass es elastisch ausgeweitet wird und so die erste und zweite Elektrodenfläche 12c und 12d des Einzelelements 12 an dem ersten bzw. zweiten Befestigungsabschnitt 40 und 42 auf eine sogenannte „one-touch”-Art befestigt werden kann. Des Weiteren können das Einzelelement 12 und der erste Verbinder 21 ohne Abstand befestigt werden. Als Ergebnis davon kann ein Leitungsfehler oder ein Kontaktfehler zwischen dem Einzelelement 12 und dem ersten Verbinder 21 verhindert werden (siehe 4 und 6(C)).
  • Da insbesondere, wie in 6(A) gezeigt ist, die abgeschrägten Abschnitte 47 an beiden Enden des Paars der gefalteten Streifen e und e gebildet sind, wie in 7(A) gezeigt ist, können die zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12 gleiten und in das Innere der ersten und zweiten Befestigungsabschnitte 40 und 42 geschoben werden. Als Ergebnis davon kann das Paar von gefalteten Streifen e und e gedrückt werden, um sich elastisch und gleichmäßig auszuweiten, so dass die Befestigung des Einzelelements 12 am ersten Verbinder 21 vereinfacht werden kann.
  • Im Folgenden wird der Aufbau des zweiten Verbinders beschrieben. In 8 umfass ein zweiter Verbinder 22 einen ersten Befestigungsabschnitt 50 und einen Leitungsabschnitt 55. Der erste Befestigungsabschnitt 50 ist in die erste und zweite Elektrodenfläche 12c und 12d des Einzelelements 12 eingesetzt und befestigt (siehe 4). Der Leitungsabschnitt 55 verbindet elektrisch den ersten Befestigungsabschnitt 50 mit der anderen Elektrode. Des Weiteren umfasst der Leitungsabschnitt 55 einen zweiten Befestigungsabschnitt 52 und einen Verbindungsabschnitt 54. Der zweite Befestigungsabschnitt 52 ist in die erste oder zweite Elektrodenfläche 12c und 12d (andere Elektrode) eines separaten Einzelelements 12 eingesetzt und befestigt. Der Verbindungsabschnitt 54 verbindet den ersten Befestigungsabschnitt 50 mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 52.
  • In 8 bildet der erste Befestigungsabschnitt 50 an beiden Enden davon ein Paar von Faltstreifen e und e, die Endabschnitte eines Paars von Hauptflächen 12a und 12b von den Seiten halten (siehe 4). Auf ähnliche Weise bildet der zweite Befestigungsabschnitt 52 an seinen beiden Enden ein Paar von Faltstreifen e und e, die die Endabschnitte eines Paars von Hauptflächen 12a und 12b von beiden Seiten einlegen und halten (siehe 4). Ein abgeschrägter Abschnitt 57, der unter einem Winkel ausgeschnitten ist, ist an beiden Endabschnitten jedes Faltstreifens vorgesehen.
  • In 8 ist in Bezug auf den zweiten Verbinder 22 ein in 8(A) gezeigtes nicht gefaltetes Blech (Platte) so gefaltet, dass es den in 8(B) gezeigten U-förmigen zweiten Verbinder 22 bildet. Der zweite Verbinder 22 kann so geformt sein, dass zuerst das Paar von Faltstreifen e und e unter einem Winkel, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist, gefaltet wird und dann im Wesentlichen unter einem rechten Winkel am Übergang zwischen den zweiten Befestigungsabschnitten 52 und dem Verbindungsabschnitt 44 gefaltet wird. Der zweite Verbinder 22 kann so gefaltet werden, dass er in einem Gang ausgebildet wird, ohne zwei Faltschritte zu durchlaufen. In 8(C) kann der erste Befestigungsabschnitt 50 in die erste Elektrodenfläche 12c (oder die zweite Elektrodenfläche 12d) des Einzelelements 12 eingeführt werden, das so angeordnet ist, dass es das letzte der einen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 ist, und der zweite Befestigungsabschnitt 42 wird in die zweite Elektrodenfläche 12d (oder die erste Elektrodenfläche 12c) des Einzelelements 12 eingeführt, welches so angeordnet ist, dass es das erste der anderen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 ist. Bei einer derartigen Montageanordnung verbindet der zweite Verbinder 22 die benachbarten thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 und 11 elektrisch miteinander (siehe 1).
  • In 8 ist der Faltstreifen e unter einem Winkel, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist, gefaltet, und eine Installationsbreite des ersten und zweiten Befestigungsabschnitts 50 und 52 des zweiten Verbinders 22 wird so festgelegt, dass sie kleiner als die Breite W2 (siehe 4) der erste und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12.
  • Wenn bei diesem Aufbau das Einzelelement 12 in den ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 50 und 52 zur Befestigung eingeschoben wird, wird das Paar von Faltstreifen e und e so gedrückt, dass es sich elastisch ausbreitet, so dass die ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d an dem ersten und zweiten Befestigungsabschnitt 50 bzw. 52 auf eine sogenannte „one-touch”-Art befestigt werden können. Des Weiteren können das Einzelelement 12 und der zweite Verbinder 22 ohne Zwischenraum verbunden werden. Als Ergebnis davon kann ein Leitungsfehler oder ein Kontaktfehler zwischen dem Einzelelement 12 und dem zweiten Verbinder 22 verhindert werden (siehe 4 und 8.
  • Da insbesondere, wie in 8(A) gezeigt ist, die abgeschrägten Abschnitte 57 an beiden Enden des Paars von gefalteten Streifen e und e ausgebildet sind, wie in 8(C) gezeigt ist, können die zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12 gleiten und in das Innere der ersten und zweiten Befestigungsabschnitte 50 und 52 geschoben werden. Als Ergebnis davon kann das Paar von Faltstreifen e und e so gedrückt werden, dass es elastisch und gleichmäßig ausgeweitet wird, so dass die Befestigung des Einzelelements 12 mit dem zweiten Verbinder 22 vereinfacht werden kann.
  • Im Folgenden wird der Aufbau des dritten Verbinders beschrieben. Obwohl der dritte Verbinder 23 in einem dritten Verbinder 23a (siehe 10) zur elektrischen Verbindung des ersten Einzelelements 12 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 mit einer äußeren Elektrode sowie einen dritten Verbinder 23b (siehe 11) zur elektrischen Verbindung des letzten Einzelelements 12 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 mit einer äußeren Elektrode aufgeteilt ist, besitzen sowohl der dritte Verbinder 23a als auch 23b das in 9 gezeigte nicht gefaltete Blech (Platte), das so geformt ist, dass es gefaltet wird, um eine gewünschte Form zu erhalten.
  • In 9 umfasst der dritte Verbinder 23 einen ersten Befestigungsabschnitt 60 und eine Leitungsabschnitt 64. Der erste Befestigungsabschnitt 60 wird in die erste Elektrodenfläche 12c (oder die zweite Elektrodenfläche 12d) des Einzelelements 12 eingeführt und befestigt (siehe 4). Der Leitungsabschnitt 64 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu einem Endabschnitt des ersten Befestigungsabschnitts 60 und ist elektrische mit einer äußeren Elektrode als weitere Elektrode (nicht gezeigt) verbunden. In 9 bildet der erste Befestigungsabschnitt 60 an seinen beiden Enden ein Paar von Faltstreifen e und e, die Endabschnitte eines Paars von Hauptflächen 12a und 12b von beiden Seiten halten (siehe 4).
  • In Bezug auf den dritten Verbinder 23a ist hier ein in 9 gezeigtes nicht gefaltetes Blech so ausgebildet, dass es gefaltet wird, um eine in 10 gezeigte gefaltete Form erhalten wird. In 10 kann der dritte Verbinder 23 so geformt sein, dass zuerst das Paar von Faltstreifen e und e unter einem Winkel, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist, gefaltet wird und dann im Wesentlichen unter einem rechten Winkel am Übergang zwischen dem ersten Befestigungsabschnitten 60 und dem Leitungsabschnitt 64 gefaltet wird. Des weiteren ist der Leitungsabschnitt 64 so ausgebildet, dass er unter einem rechten Winkel gefaltet wird. Der dritte Verbinder 23a kann so gefaltet werden, dass er in einem Durchgang ausgebildet wird, ohne drei Faltschritte zu durchlaufen.
  • In Bezug auf den dritten Verbinder 23b ist andererseits ein in 9 gezeigtes nicht gefaltetes Blech so ausgebildet, dass es gefaltet wird, um eine in 11 gezeigte im Wesentlichen flache Form zu erhalten. In 11 ist der dritte Verbinder 23b so ausgebildet, dass das Paar von Faltstreifen e und e unter einem Winkel gefaltet wird, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist. Es sollte angemerkt werden, dass der Leitungsabschnitt 64 unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs auf eine geeignete Länge zugeschnitten werden kann.
  • Dann wird jeder der ersten Befestigungsabschnitte 60 des Paars von dritten Verbindern 23a und 23b in die erste Elektrodenfläche 12c (oder die zweite Elektrodenfläche 12d) des erste und letzten Einzelelements 12 der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung 11 eingesteckt und der Leitabschnitt 64 wird mit einer äußeren Elektrode (einer weiteren Elektrode) verbunden. Mit diesem Aufbau wird die thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11 elektrisch mit einer äußeren Vorrichtung verbunden.
  • In 10 und 11 ist der Faltstreifen e unter einem Winkel gefaltet, der nicht weniger als ein rechter Winkel ist und eine Installationsbreite W1 jedes des ersten Befestigungsabschnitte 60 der dritten Verbinders 23a und 23b wird so festgelegt, dass sie kleiner ist als die Breite W2 (siehe 4) der Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12. Wenn daher das Einzelelement 12 jeweils in die ersten Befestigungsabschnitte 60 zur Befestigung eingeschoben wird, wird das Paar von Faltstreifen e und e so gedrückt, dass es elastisch aufgeweitet wird und so die ersten und zweiten Elektrodenflächen 12c und 12d des Einzelelements 12 jeweils an den ersten Befestigungsabschnitten 60 auf sogenannte „one-touch”-Art befestigt werden kann.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des thermoelektrischen Wandlermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 1 und 3 sind ein zylindrischer Einlassabschnitt 14a und Auslassabschnitt jeweils an beiden Enden des inneren Rohrs 14 ausgebildet. Dann wird ein Hochtemperaturfluid oder ein Niedertemperaturfluid von dem Einlassabschnitt 14a aus in das innere Rohr 14 eingelassen und aus dem Auslassabschnitt 14b heraus ausgelassen. In der Ausführungsform wird ein Niedertemperaturfluid in das innere Rohr 14 eingeführt (d. h. jenes, dass als zweiter Fluidkanal 102 zum Durchführen eines Niedertemperaturfluids im inneren Rohr 14 definiert ist) eingeführt, und somit wird die Außenseite des äußeren Rohrs 13 als erster Fluidkanal 103 zum Durchführen eines Hochtemperaturfluids definiert. Es sollte angemerkt werden, dass das äußere Erhitzen des äußeren Rohrs 13 auch einem Durchführen eines Hochtemperaturfluids außerhalb des äußeren Rohrs 13 entspricht. Des Weiteren kann man es so konfigurieren, dass der erste Fluidkanals 113 zum Durchführen eines Hochtemperaturfluids im inneren Rohr 14 definiert wird und der zweite Fluidkanal 102 zum Durchführen eines Niedertemperaturfluids außerhalb des äußeren Rohrs 13 definiert wird.
  • Nebenbei wird bei der Herstellung des oben genannten Einzelelements 12 zuerst CaCO3, MnCO3 und Y2O3 sowie reines Wasser einem Mischbehälter hinzugefügt, in welchem Mahlkugeln platziert wurden, der Mischbehälter wurde in eine Vibrationskugelhülle eingesetzt und zwei Stunden lang vibriert, und der Inhalt des Mischbehälters wurde vermischt.
  • Dann wurde die erhaltene Mischung gefiltert und getrocknet, und dann wurde die getrocknete Mischung provisorisch 5 Stunden lang bei 1200°C mit Hilfe eines elektrischen Ofens kalziniert. Nachdem dann dieser kalzinierte Körper mit Hilfe einer Vibrationshülle pulverisiert wurde, wurde das pulverisierte Produkt gefiltert und getrocknet. Dann wurde dem getrockneten pulverisierten Produkt ein Bindemittel hinzugefügt und getrocknet und dann wurde sortiert und granuliert. Daraufhin wurde das granulierte Produkt unter Verwendung einer Pressmaschine geformt und dieser geformte Körper wurde 5 Stunden lang im elektrischen Ofen kalziniert, um ein CaMnO3-basiertes Einzelelement als gesinterten Körper zu erhalten.
  • Dieses CaMnO3-basierte Einzelelement umfasst eine Verbindung von Ca1-xYxMnO3, wobei x = 0,0125. Des Weiteren war die Abmessung jedes Einzelelements ein Quadrat von 8,3 mm × 8,3 mm mit einer Dicke von 2,45 mm. Zusätzlich betrug der Seebeck-Koeffizient bei der Messung 220 μV/K und die Resistivität betrug 0,014 Ωcm. Darüber hinaus betrug der Widerstandswert für das Einzelelement 0,057 Ω und sein Gewicht betrug 0,70 g.
  • Dann befindet sich bei der Herstellung des thermoelektrischen Wandlerelements 10 eine Fläche des Einzelelements 12 in engem Kontakt (nicht befestigt) auf einer Oberfläche gegenüber einer Hochtemperaturseite, deren thermische Ausdehnung hoch ist, um so eine erste isolierende Schicht 100 auszubilden (z. B. ein isolierendes Material, wie z. B eine Isolierpaste mit Aluminiumnitrid (AIN) oder Silica (SiO2)), und zwar über eine Elektrode, während die andere Fläche des Einzelelements 12 auf einer Fläche einer Niedertemperaturseite befestigt wurde, welche eine niedrige thermische Ausdehnung besitzt und in einer Richtung entgegengesetzt zur Fläche der Hochtemperaturseite angeordnet ist, um so eine zweite Isolierschicht 101 (z. B. eine Isolierschicht, die durch eine Isolationsbearbeitung, wie z. B. eine Anodisierungs-Bearbeitung gebildet wird) über eine Elektrode zu bilden (siehe z. B. 6(C) oder 7(A)). D. h., dass in dieser Ausführungsform die erste Isolierschicht 100 sich in engem Kontakt auf den gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Fluidkanals 103 (in dieser Ausführungsform außerhalb des äußeren Rohrs) über eine Elektrode befindet, und der zweite Fluidkanal 101 (in dieser Ausführungsform innerhalb des inneren Rohrs) auf der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten Fluidkanals 102 über eine Elektrode befestigt ist.
  • Z. B. kann in der Ausführungsform der 1 und 3 in Bezug auf das innere Rohr 14 ein rechteckiges Rohr aus Aluminium mit einer Dicke von ungefähr 1,5 mm verwendet werden, um solch ein rechteckiges Rohr aus Aluminium besitzt Vorteile bei den Wärmeleiteigenschaften, die jene eines rechteckigen Rohrs aus Edelstahl (SUS) übertreffen, und es ist im Allgemeinen nicht teuer. Zusätzlich kann das äußere Rohr 13 dadurch ausgebildet werden, dass ein Paar von L-förmigen Rohrmaterialien (Kanalmaterialien) aus Edelstahl kombiniert werden und der Zusammenbau wird vereinfacht, indem das Paar von L-förmige Rohrmaterialien verbunden wird, nachdem eine Vielzahl der von thermoelektrischen Wandlerelementanordnungen 11 am Innenrohr 14 angeordnet wurden.
  • Hier wurden die Eigenschaften des thermoelektrischen Wandlermoduls 10, dass das oben genannte Einzelelement 12 verwendet, untersucht. Wie in 12 gezeigt ist, wird das thermoelektrische Wandlermodul 10 auf einen wärmeisolierende Behälter (SUS) 71 gesetzt (das thermoelektrische Wandlermodul 10 wird in einen Zustand gebracht, bei dem es durch den wärmeisolierenden Behälter 71 durchgeht), und der wärmeisolierende Behälter 71 wird auf einem tragbaren Gasbrenner angeordnet, um den wärmeisolierenden Behälter 71 zu erhitzen. Dann wird Kühlwasser durch den Einlassabschnitt 14a eingeführt.
  • Wie in 12 gezeigt ist, ist ein Thermoelement 73a, dass an einer Oberfläche des wärmeisolierenden Behälters 71 angeordnet ist, mit einem digitalen Multimeter (einem digitalen Voltmeter) für ein Thermoelement unverbunden und ein Ausgangsanschluss des thermoelektrischen Wandlermoduls ist mit einem digitalen Voltmeter für die Messung der Eigenschaften 74 verbunden, um die Eigenschaften des thermoelektrischen Wandlermoduls 10 zu messen.
  • Wenn als Ergebnis hiervon eine Umgebungstemperatur des thermoelektrischen Wandlermoduls 10 656°C betrug, wurden 7,359 V offener Spannung und 873 mW Leistungsausgabe erhalten, und die Leistungsausgabe wurde kaum verringert, wenn die Fluidgeschwindigkeit des Kühlwassers auf 600 ml/min verringert wurde. Dann wurde warmes Wasser von 41°C aus dem Auslassabschnitt 14b erhalten, und somit konnte bestätigt werden, dass es als Wassererhitzer funktioniert. Dann ergaben sich bei der Messung des Widerstandswerts des thermoelektrischen Wandlermoduls 10 nach der Prüfung 17, 5 Ω, was im Vergleich zum anfänglichen Widerstandswert um 2 Ω höher lag.
  • Bei der Prüfung der Wölbung des thermoelektrischen Wandlermoduls kann darüber hinaus bestätigt werden, dass die Wölbung kaum auftrat. Da bei dem dargestellten thermoelektrischen Wandlermoduls 10, wie oben beschrieben eine Fläche des Einzelelements 12 sich in engem Kontakt mit einer Fläche gegenüber einer Hochtemperaturseite befindet, deren thermische Ausdehnung hoch ist, um so eine erste Isolierschicht 100 (Beschichtung mit einem isolierenden Material, wie z. B. einer leitfähigen Paste mit Aluminiumnitrid (AIN), Silica (SiO2) und ähnlichem) über eine Elektrode zu bilden, während die andere Fläche des Einzelelements 12 auf einer Fläche einer Niedertemperaturseite befestigt ist, welche eine niedrige thermische Ausdehnung besitzt und in einer Richtung entgegengesetzt der Fläche der Hochtemperaturseite angeordnet ist, um so eine zweite Isolierschicht 101 (die durch eine Isolationsbearbeitung wie z. B. eine Anodisierungs-Bearbeitung) über eine Elektrode auszubilden, wurde herausgefunden, dass das Auftreten von Verzug aufgrund von Unterschieden bei der thermischen Ausdehnung der Seiten der Heizfläche und der Kühlfläche unterdrückt werden konnten.
  • Als Ergebnis davon ist es nicht mehr notwendig, ein Befestigungselement einzusetzen, um einen Verzug wie beim Flachmodul zu verhindern, und es ist möglicht, den Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls zu vereinfachen sowie ein thermoelektrisches Wandlermodul herzustellen, das eine herausragende Wirtschaftlichkeit und Vielseitigkeit besitzt.
  • Im Folgenden ein Anwendungsbeispiel des oben genannten thermoelektrischen Wandlermoduls 10 beschrieben. 13 veranschaulicht ein Beispiel zur Erzeugung elektrischen Stroms durch Erhitzen mit Hilfe von Einäscherungswärme einer Abfallverbrennungsanlage 81, bei der das thermoelektrische Wandlermodul 10 in der Abfallverbrennungsanlage 81 untergebracht ist und das thermoelektrische Wandlermodul 10 mit Hilfe von Einäscherungswärme von außerhalb des äußeren Rohrs 13 erhitzt. Andererseits wird aus einem Wasserhahn 82 Leitungswasser, welches ein Niedertemperaturfluid ist, von dem Einlassabschnitt 14a aus eingeführt.
  • Da das Einzelelement 12, d. h. die thermoelektrische Wandlerelementanordnung 11, sich mit der äußeren Fläche des inneren Rohrs 14 und der inneren Fläche des äußeren Rohrs 13 in Kontakt befindet, wird die thermische Energie, die zwischen einer Hochtemperaturseite und einer Niedertemperaturseite des Einzelelements 12 erzeugt wird, in elektrische Energie umgewandelt, welche als elektrische Leistung über ein Paar von dritten Verbindern 23a und 23b einer externen Elektrode zugeführt wird (siehe 1). Dann leuchtet eine mit einer externen Elektrode verbundene elektrische Lampe 83 auf. Des Weiteren wird das Leitungswasser beim Durchtritt durch das innere Rohr 14 erwärmt und als erhitztes Wasser aus dem Auslassabschnitt 14b in einen Tank 84 eingeführt.
  • Da auf diese Weise mit dem thermoelektrischen Wandlermodul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fläche des Einzelelements 12, die zwischen dem äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14 unter Verwendung des eckigen Doppelzylinders 15 angeordnet ist, als Heizfläche definiert ist und die andere Fläche, die der Heizfläche zugewandt ist, als Kühlfläche definiert ist, um so die erste Isolierschicht dadurch zu bilden, dass sie sich mit der Heizfläche über eine Elektrode in engem Kontakt befindet, sowie um die zweite Isolierschicht dadurch zu bilden, dass sie über eine Elektrode an der Kühlfläche befestigt ist, kann das Auftreten von Verzug aufgrund von Unterschieden der thermischen Ausdehnungen zwischen der Seite der Heizfläche und der Seite der Kühlfläche unterdrückt werden, selbst wenn das thermoelektrische Wandlermodul unter Verwendung einzelner flacher Elemente 12 aufgebaut wird. Da es als Ergebnis davon nicht länger notwendig ist, ein Befestigungselement einzusetzen, um ein Verzug des thermoelektrischen Wandlermoduls zu verhindern, ist es möglich, den Aufbau des thermoelektrischen Wandlermoduls zu vereinfachen sowie die Energieumwandlungseffizienz zu verbessern.
  • Es sollte bemerkt werden, dass, wie es mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, bei einem Aufbau, bei dem die Abstrahlungslamelle 13a an einer äußeren Oberfläche des äußeren Rohrs 13 befestigt ist, es möglich ist, einen Verzug des thermoelektrischen Wandlermoduls selbst aufgrund der Abstrahlungslamelle 13a zufriedenstellender zu unterdrücken. Wenn der erste Fluidkanal 103 für das Durchführen eines Hochtemperaturfluids im inneren Rohr 14 definiert wird und der zweite Fluidkanal 102 für das Durchführen eines Niedertemperaturfluids außerhalb des äußeren Rohrs 13 definiert wird, befindet sich des Weiteren die erste Isolierschicht 100 in engem Kontakt auf einer Fläche gegenüber einer Innenseite (der erste Fluidkanal 103) des inneren Rohrs über eine Elektrode und die zweite Isolierschicht 101 ist auf einer Fläche gegenüber einer Außenseite (dem zweiten Fluidkanal 102) des äußeren Rohrs über eine Elektrode befestigt.
  • Des Weiteren kann die Querschnittsform des eckigen Doppelzylinders eine dreieckige Form sein und kann weitere eine quadratische Form sein. Zusätzlich kann sie eine polygonale Form mit vier oder mehr Ecken sein. In jedem Fall kann sie jegliche Form aufweisen, solange sie eine sich in axialer Richtung erstreckende flache Fläche besitzt.
  • Zusätzlich können die „weitere Elektrode” oder „die andere Elektrode” eine Elektrode eines weiteren thermoelektrischen Wandlerelements sein, das mit einem leitfähigen Element (Verbinder) elektrisch angeschlossen ist, es kann eine externe Elektrode sein, an der das thermoelektrische Wandlermodul elektrisch angeschlossen ist, oder es kann entweder die erste oder die letzte Elektrode der thermoelektrischen Wandlerelementanordnung sein, welche dadurch ausgebildet ist, dass eine Vielzahl thermoelektrischer Wandlerelemente, die parallel angeordnet sind, mit Hilfe eines leitfähigen Elements in einer vorbeschriebenen Richtung verbunden werden.
  • Bei dem, wie oben beschrieben, aufgebauten thermoelektrischen Wandlermoduls 10 wird die thermische Energie, die zwischen einem Hochtemperaturabschnitt und einem Niedertemperaturabschnitt jedes Einzelelements 12 erzeugt wird, in elektrische Energie umgewandelt, und diese elektrische Energie wird als elektrischer Strom über die dritten Verbinder 23a und 23b einer externen Elektrode zugeführt (siehe 1).
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werde in Bezug auf die benachbarten Einzelelemente 12 die erste Elektrodenfläche 12c des einen Einzelelements und die zweite Elektrodenfläche 12d des anderen Einzelelements über die ersten und zweiten Verbinder 21 und 22 vorbestimmter Formen miteinander elektrisch verbunden. Da auf diese Weise die Einzelelemente 12 mit Hilfe dieser ersten und zweiten Verbinder 21 und 23 elektrisch verbunden sind und die ersten und zweiten Verbinder (ein Verbinder, bei dem eine herkömmliche Verbindungsleitung und ein Befestigungsabschnitt integriert sind) verwendet werden, die sozusagen die Verbindungsleitung ganzheitlich integrieren anstelle einer herkömmlichen bindenden Verbindungsleitung, ist es möglich, das thermoelektrische Wandlermodul 10 mit einer hohen elektrischen Zuverlässigkeit ohne Leitungsfehler bereitzustellen.
  • Aufgrund der Montage, bei die ersten bis dritten Verbinder 21, 22, und 23 im Voraus in einer vorbestimmten Ausrichtung auf dem inneren Rohr 14 befestigt werden und jedes Einzelelements in die Befestigungsabschnitte dieser ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 eingesetzt wird, um so Anordnungen A1 bis A4 der Einzelelemente 12 zu bilden, die elektrisch miteinander verbunden sind, ist es in diesem Fall möglich, das thermoelektrische Wandlermodul 10 leicht herzustellen. Dies kann den Montageaufwand verringern (Herstellungsprozess) (Verbesserung der Montagefähigkeit).
  • Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform das Einzelelement 12 vertikal in einer vertikal länglichen Weise angeordnet, so dass seine Elektrodenflächen 12c und 12d dem äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14 zugewandt sind, und die Hauptflächen 12a und 12b sind im Wesentlichen vertikal in Bezug auf das äußere Rohr 13 und das innere Rohr 14. Da auf diese Weise das Einzelelement 12 so ausgerichtet ist, dass es vertikal auf vertikal längliche Weise, wie oben beschrieben, angeordnet ist, ist seine Länge in einer Höhenrichtung des Einzelelements 12 länger, der Widerstand des Elements wird erhöht, der elektrische Strom wird geregelt, und der Temperaturunterschied zwischen beiden Enden des Elements wird leicht erzeugt, wodurch die elektromotorische Kraft verstärkt wird und somit eine hohe thermoelektrische Umwandlungseffizienz erhalten wird.
  • Des Weiteren sind bei dem thermoelektrischen Wandlermodul 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Anordnungen A1 bis A4 des Einzelelements zwischen dem äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14 eingelegt und festgehalten. Da auf diese Weise die Anordnungen A1 bis A4 des Einzelelements 12 vom äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 14 festgehalten werden und so fixiert werden, dass von beiden Seiten des Einzelelements 12 Druck ausgeübt wird, wird eine Kontaktfläche zwischen einer Elektrodenfläche des Einzelelements 12 und dem ersten bis dritten Verbindern größer und, daher ist es möglich, Leitungsfehler und Kontaktfehler zu verringern, was die elektrische Zuverlässigkeit verbessert.
  • Des Weiteren werden bei dem thermoelektrischen Wandlermodul 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform drei Arten von Verbindern (die erste bis dritten Verbinder 21, 22 und 23) geeigneter Formen verwendet, die den elektrisch zu verbindenden Stellen entsprechen. Daher ist es möglich eine gute Verbindbarkeit des vertikal länglichen Einzelelements 12 sowie ein effiziente Modularisierung zu erzielen und darüber hinaus ist es möglich, verschiedene Arten von Ausrichtungen für das Einzelelement in Abhängigkeit der Anwendung umzusetzen, da die Verbinder gemäß der Verbindungsart des Einzelelements 12 eingesetzt werden können.
  • Da bei dem thermoelektrischen Wandlermodul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung das Einzelelement 12 durch einen gesinterten Körper aus einem Verbundmetalloxid gebildet wird, ist es möglicht, den Wärmewiderstand und die mechanische Festigkeit zu verbessern. Da darüber hinaus ein Oxid eines Verbundmetallelements ein Oxid ist, dessen Bestandelemente Erdalkalimetalle, seltene Erden und Mangan sind, ist es möglich den Wärmewiderstand bei rohren Temperaturen weiter zu verbessern.
  • Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und natürlich in verschiedenen Weisen für die Umsetzung abgewandelt werden kann, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Obwohl z. B. in der oben genannten Ausführungsform eine modulare Struktur beispielhaft dargestellt ist, bei der eine Vielzahl von Halbleitern identischer Leitungsart in einer vorbeschriebenen Ausrichtung vorgesehen ist und Elektroden, die auf beiden Seiten dieser Halbleiterelemente angeordnet sind, durch einen Verbinder verbunden werden, kann die vorliegende Erfindung auf eine modulare Struktur angewendet werden, bei der ein n-dotiertes Halbleiterelement und ein p-dotiertes Halbleiterelement abwechselnd angeordnet sind und benachbarte Halbleiterelemente miteinander durch eine Elektrode verbunden sind.
  • Des Weiteren ist auch die Form eines Verbinders nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Z. B. kann in den 9 bis 11, als abgewandeltes Beispiel in Bezug auf den dritten Verbinder 23, eine Form in betrachtet gezogen werden, bei der Leitungsabschnitt 64 aus einer Mitte des ersten Befestigungsabschnitts 60 des dritten Verbinders hervorsteht. Bei einer solchen Form können zwei Arten von Verbindern in Abhängigkeit der Existenz einer Faltung in einem mittleren Abschnitt erhalten werden und somit ist es möglich, den Leistungsabschnitt 64 in einer identischen flachen Fläche von dem ersten Einzelelement 12 und dem letzten Einzelelement 12 über die gesamte Anordnung zu erstrecken, um sich so einem positionellen Verhältnis einer externen Elektrode anzupassen.
  • Bei dem zuvor beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul 10 kann in einem Zustand, bei dem das Einzelelement 12 nicht an einem Verbinder befestigt ist, ein Abstand zwischen den Befestigungsabschnitten der Verbinder, die in beide Seiten des Einzelelements 12 eingeführt werden, kürzer sein als ein Abstand zwischen den Elektrodenflächen des Einzelelements 12. Z. B. sind in 7(A) in Bezug auf den ersten Verbinder 21 bei der Anordnung A1 die Befestigungsabschnitte benachbart, um einander zugewandt zu sein, so dass die Einzelelemente 12 in den einen ersten Verbinder 21 mit dem ersten Befestigungsabschnitt 40, der in die erste Elektrodenfläche 12c eingeführt ist, und der andere erste Verbinder 21 mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 42, der in die zweite Elektrodenfläche 12d eingeführt ist, eingesetzt werden können. In diesem Fall kann, wie es in 7(B) gezeigt ist, in einem Zustand, bei dem das Einzelelement 12 nicht fixiert ist, dieses so eingerichtet werden, dass ein Abstand Y zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 40 des benachbarten einen ersten Verbinders 21 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 42 des anderen ersten Verbinders 21 kürzer ist als ein Abstand X zwischen der ersten Elektrodenfläche 12c und der zweiten Elektrodenfläche 12d des Einzelelements 12.
  • Wenn es auf diese Weise getan wird, werden in einem Fall, in dem das Einzelelement 12 in den im Wesentlichen U-förmigen ersten Verbinder 21 eingeführt wird, dessen Spitze enger gemacht ist, die Spitzen der Befestigungsabschnitte 40 und 42 aufgedrückt, so dass das Einzelelement 12 eingesetzt wird. Dies ermöglicht es den Spitzen der Befestigungsabschnitte 40 und 42, da Einzelelement 12 zu drücken, was das Einzelelement 12 durch den ersten Verbinder 21 sicher halten kann.
  • Während das Einzelelement 12 montiert wird, werden die Befestigungsabschnitte 40 und 42, die einander zugewandt sind, des Weiteren im Wesentlichen parallel und eine Kontaktfläche zwischen den Elektroden 12c und 12d des ersten Verbinders 21 und der Befestigungsabschnitte 40 und 42 an dem thermoelektrischen Wandlermodul kann gleichmäßig gemacht werden. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, die thermoelektrische Effizienz zu verbessern. Natürlich kann ein solcher Aufbau auf die zweiten und dritten Verbinder 22 und 23 angewendet werden.
  • Um bei dem wie zuvor beschriebenen thermoelektrischen Wandlermodul 10 das Einführen und Einpassen des Einzelelements 12 in die ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 zu vereinfachen, kann eine Endkante des Einzelelements 12 abgerundet sein. D. h., dass die Endkante des Einzelelements 12 mit einer vorbestimmten Krümmung abgerundet sein kann. Wenn das Einzelelement 12 in die ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 eingesetzt wird, kann auf diese Weise das Einzelelement 12 gleichmäßig ohne Anhaften in die ersten bis dritten Verbinder eingeführt werden. Es sollte bemerkt werden, dass eine solche Form des Einzelelements 12 leicht durch Modifizierung einer Matrize während der Formung wunschgemäß realisiert werden kann.
  • Des Weiteren kann im Hinblick auf die Verbesserung einer Einsetzeigenschaft des Einzelelements 12 in die ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 ein weiterer Aufbau in Betracht gezogen werden. Z. B. kann bei dem ersten Verbinder 21 ein Führungsabschnitt (nicht gezeigt), der nach innen gefaltet werden kann, um sich entlang des Einzelelements 12 zu befinden, vorgesehen werden, nachdem das Einzelelement 12 zur Montage an die Endkanten der ersten und zweiten Befestigungsabschnitte 40 und 42 geführt wurde und das Einzelelemente 12 an den ersten und zweiten Befestigungsabschnitten 40 und 42 angebracht wurde. Dieser Führungsabschnitt ist z. B. streifenförmig ausgebildet und erstreckt sich normalerweise so, dass er sich nach außen erstreckt.
  • Solange auf diese Weise der erste und zweite Befestigungsabschnitt 40 und 42 mit Führungsabschnitten versehen sind, kann die Montage des Einzelelements 12 mit dem ersten Verbinder 21 vereinfacht werden (insbesondere wird die Effizienz in einem Fall erhöht, bei dem die Installationsbreite eines Befestigungsabschnitts eines Verbinders so eingestellt ist, dass sie kleiner als die Breite einer Elektrode eines Einzelelements ist), und daher ist es möglich, die Montagefähigkeit zu verbessern.
  • Da des Weiteren der oben genannte Führungsabschnitt so gefaltet werden kann, dass er sich entlang des Einzelelements 12 befindet, kann das Einzelelement am Führungsabschnitt befestigt werden, nachdem das Einzelelement 12 mit dem ersten Verbinder 21 montiert wurde, und somit ist es möglicht, die Montagestabilität des Einzelelements 12 am ersten Verbinder 21 zu verbessern. Daher ist es möglicht, das thermoelektrische Wandlermodul 10 mit einer hohen elektrischen Zuverlässigkeit ohne Leitungsfehler bereitzustellen. Natürlich kann ein solcher Aufbau ebenfalls auf dem zweiten und dritten Verbinder 22 und 23 angewendet werden.
  • Des Weiteren kann im Hinblick auf die Verbesserung der Einführeigenschaft des Einzelelements 12 in den ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 ein weiterer Aufbau in Betracht gezogen werden. Z. B. können beim ersten Verbinder 21 der erste und zweite Befestigungsabschnitt 40 und 42 (insbesondere jeder Faltabschnitt e) mit einem Eingriffsabschnitt mit Hakenform (nicht gezeigt) versehen werden, der in einer Befestigungsnut eingreift, die sowohl auf der oberen und unteren Seite des Einzelelements 12 ausgebildet ist.
  • Da auf diese Weise der Eingriffsabschnitt des ersten Verbinders 21 während der Montage mit der Befestigungsnut des Einzelelements 12 in Eingriff gebracht wird und somit das Einzelelement 12 sicher in Bezug auf den ersten Verbinder befestigt wird, ist es möglicht, ein thermoelektrisches Wandlermodul mit hoher elektrischer Zuverlässigkeit ohne Leitungsfehler bereitzustellen. Natürlich kann ein solcher Aufbau ebenfalls auf den zweiten und dritten Verbinder 22 und 23 angewendet werden.
  • Des Weiteren kann im Hinblick auf die Verbesserung der Einsetzeigenschaft des Einzelelements 12 in den ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 ein weiterer Aufbau in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann bei dem ersten Verbinder 21 der Verbindungsabschnitt 44, der den Leitungsabschnitt 45 darstellt, mit einem parallelen Abschnitt (nicht gezeigt) versehen werden, der sich von den Elektroden 12c und 12d auf sowohl der oberen als auch der unteren Seite auf einer seitlichen Fläche zwischen den Elektroden 12c und 12d des Einzelelements 12 erstreckt. Wenn der Leitungsabschnitt 45 solch einen parallelen Abschnitt enthält, wird der Kontaktbereich zwischen dem Leitungsabschnitt 45 (dem Verbindungsabschnitt 44) und dem Einzelelement 12 größer und somit kann das Einzelelement 12 mit einer größeren Fläche gehalten werden, was die Montagestabilität des Einzelelements 12 am ersten Verbinder 21 verbessert.
  • Es sollte bemerkt werden, dass das zur Sicherstellung zusätzlicher Montagestabilität zusätzlich oder trotz des vorliegenden Aufbaus ein Befestigungselement (nicht gezeigt) mit Kammzähnen vorgesehen werden kann, die in beide Seiten des Einzelelements 12 eingesetzt werden können und eine elektrisch isolierende Eigenschaft haben. Wenn ein solches Befestigungselement mit Kammzähnen vorgesehen ist, ist es möglich die Montagestabilität des Einzelelements 12 am thermoelektrischen Wandlermodul zu verbessern, da die Kammzähne in beide Seiten eines oder einer Vielzahl von Einzelelementen 12 eingesetzt werden und die Einzelelemente 12 von beiden Seiten mit Hilfe der Kammzähne getragen werden.
  • Da des Weiteren das oben genannte Befestigungselement eine elektrische isolierende Eigenschaft besitzt, um einen Kurzschluss zu verhindern, werden die Einzelelemente 12 exponiert und eine elektrische Isolierung kann sich an einer seitlichen Seite der Einzelelemente 12 befinden, die einander zugewandt sind (Verhinderung von Kurzschlüssen der Einzelelemente), was besonders vorteilhaft ist. Es sollte bemerkt werden, dass in diesem Fall es beispielsweise vorzuziehen ist, dass eine Aluminiumanalysierung (Alumit-Behandlung) durchgeführt wird, wenn das Befestigungselement an einer Seite der Kühlfläche (einer Niedertemperaturseite) angebracht wird und Edelstahl (SUS) durch eine PVD (physikalische Dampfabscheidung) aufgebracht oder eine Glasbeschichtung am Befestigungselement durchgeführt wird, wenn das Befestigungselement an eine Heizflächenseite (Hochtemperaturseite) angebracht wird.
  • Des Weiteren kann der folgende Aufbau der oben genannten Ausführungsform hinzugeführt werden. Beispielsweise können die ersten Befestigungsabschnitte 40, 50, 60 (natürlich kann es der zweite Befestigungsabschnitt sein) der ersten bis dritten Verbinder 21, 22 und 23 mit einem Kurzschlussstreifen (nicht gezeigt) versehen werden, der gefaltet werden kann und eine ausreichende Länge besitzt, um im gefalteten Zustand einen benachbarten Leiter elektrisch zu berühren. Dieser Kurzschlussstreifen ist z. B. am Faltstreifen e befestigt und erstreckt sich entlang des Faltstreifens e, wobei ein durchdringendes Loch, in welches eine Kurzschlussleitung zur Reparatur (z. B. ein Draht) durchgesteckt wird, an dem sich erstreckenden Abschnitt vorgesehen ist, welcher sich um eine vorgeschriebene Länge von einer Endkante des Faltstreifens e weiter erstreckt.
  • In einem Fall, bei dem ein Einzelelement 12 beschädigt oder beeinträchtigt ist, um einen Leitungsfehler mit dem ersten Verbinder 21 zu verursachen, wird bei einem solchen Aufbau der Kurzschlussstreifen an beiden Seiten des Einzelelements 12 gefaltet, und unter Verwendung des Faltabschnitts wird den Elementen an beiden Seiten des Einzelelements 12 ermöglicht, mit Hilfe der Reparatur-Kurzschlussleitung elektrisch kurz geschlossen zu werden.
  • Indem auf diese Weise der Kurzschlussstreifen im Voraus an jedem Verbinder vorgesehen wird, ist es möglich, das Einzelelement 12 leicht dadurch zu reparieren, dass zwischen den Verbindern eine Leitung hergestellt wird, ohne einen schwierigen Vorgang, wie z. B. das Ersetzen eines Einzelelements 12 durchführen zu müssen, selbst wenn irgendeines der Einzelelemente 12 beschädigt (beeinträchtigt) ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Bereitgestellt wird ein thermoelektrisches Wandlermodul, das in seinem Aufbau vereinfacht ist, während es so ausgeführt ist, dass es eine günstige Haftung zwischen einem thermoelektrischen Wandlerelement und einem Wärmeaustauschelement aufweist und somit eine hervorragende Wärmeleiteffizienz besitzt. Das thermoelektrische Wandlermodul (10) umfasst einen eckigen Doppelzylinder (15) mit einem inneren Rohr (14) und einem äußeren Rohr (13), welches auf einer mit dem inneren Rohr (14) gemeinsamen Achse und unter einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist. Elektroden (12c, 12d) sind individuell auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohrs 14 und des äußeren Rohrs 13 angeordnet. Ein thermoelektrisches Wandlerelement 12 ist mit den Elektroden (12c, 12d) der Flächen des thermoelektrischen Wandlerelements 12 verbunden, die in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, wobei eine Fläche als Heizfläche definiert ist und die andere Fläche als Kühlfläche definiert ist. Entweder die Innenseite des inneren Rohrs (14) oder die Außenseite des äußeren Rohrs (13) ist als erster Fluidkanal zum Durchführen eines Hochtemperaturfluids definiert und die andere ist als zweiter Fluidkanal zum Durchführen eines Niedertemperaturfluids definiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004/207658 [0003]
    • - JP 9-36439 [0007, 0008, 0009, 0010, 0016]

Claims (12)

  1. Thermoelektrisches Wandlermodul, umfassend: einen eckigen Doppelzylinder, der ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr umfasst, welches unter einem vorbestimmten Abstand auf derselben Achse wie das innere Rohr angeordnet ist; Elektroden, die jeweils auf gegenüberliegenden Flächen des inneren Rohrs und des äußeren Rohrs angeordnet sind; und ein thermoelektrisches Wandlerelement, das mit Elektroden verbunden ist.
  2. Thermoelektrisches Wandlermodul gemäß Anspruch 1, wobei bei dem thermoelektrischen Wandlerelement eine Fläche, die in einer gegenüberliegenden Orientierung angeordnet ist, als Heizfläche definiert wird, und die andere Fläche als Kühlfläche definiert wird, wobei entweder eine Innenseite des inneren Rohrs oder eine Außenseite des äußeren Rohrs als erster Fluidkanal definiert wird, in welchem Hochtemperaturfluid fließt, und die andere als zweiter Fluidkanal definiert wird, in welcher Niedertemperaturfluid fließt, und wobei das thermoelektrische Wandlerelement umfasst: eine erste Isolationsschicht, die an der Heizfläche angehaftet ist und die durch die Elektroden auf einer gegenüberliegenden Fläche des ersten Fluidkanals gebildet ist; und eine zweite Isolationsschicht, die an der Kühlfläche befestigt ist und die durch die Elektroden auf einer gegenüberliegenden Fläche des zweiten Fluidkanals gebildet ist.
  3. Thermoelektrisches Wandlermodul nach Anspruch 2, wobei ein Abstrahlungselement auf einer Fläche angeordnet ist, die als zweiter Fluidkanal definiert ist.
  4. Thermoelektrisches Wandlermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das thermoelektrische Wandlerelement als flache Platte ausgebildet ist und eine äußere Fläche des inneren Rohrs in Form einer flachen Platte ausgebildet ist und sich in einer axialen Richtung erstreckt.
  5. Thermoelektrisches Wandlermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das thermoelektrische Wandlerelement eine gesinterte Zelle ist, die ein Verbundmetalloxid umfasst.
  6. Thermoelektrisches Wandlermodul gemäß Anspruch 5, wobei die Elektroden erhalten werden, indem eine leitfähige Paste auf die gesinterte Zelle aufgebracht und gesintert wird.
  7. Thermoelektrisches Wandlermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedes der thermoelektrischen Wandlerelemente aus identischem Material geformt ist.
  8. Thermoelektrisches Wandlermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter ein leitfähiges Element mit vorbestimmter Form umfassend, das mit einer von der Elektrode verschiedenen zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist, wobei das leitfähige Element einen ersten Befestigungsabschnitt umfasst, der mit einer der Elektroden zusammenpasst und an ihr befestigt ist, und einen Leitungsabschnitt umfasst, der elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, welche von der Elektrode mit dem ersten Befestigungsabschnitt verschieden ist.
  9. Thermoelektrisches Wandlermodul nach Anspruch 8, wobei die zweite Elektrode eine äußere Elektrode ist, an der das thermoelektrische Wandlermodul elektrisch angeschlossen ist.
  10. Thermoelektrisches Wandlermodul nach Anspruch 8, wobei die zweite Elektrode die Elektrode eines zweiten thermoelektrischen Wandlerelements ist, und der Leitungsabschnitt einen zweiten Befestigungsabschnitt umfasst, der mit der anderen der Elektroden des zweiten thermoelektrischen Wandlerelements zusammenpasst und daran befestigt ist.
  11. Thermoelektrisches Wandlermodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das leitfähige Element umfasst: einen ersten Verbinder, der eine thermoelektrische Wandlerelementanordnung dadurch bildet, dass in einer vorbestimmten Richtung eine Vielzahl von parallel angeordneten thermoelektrischen Wandlerelementen miteinander verbunden sind; und einen zweiten Verbinder, der die zweite Elektrode und eine der Elektroden des ersten oder letzten thermoelektrischen Wandlerelements der mit dem ersten Verbinder verbundenen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung verbindet.
  12. Thermoelektrisches Wandlermodul nach Anspruch 11, wobei die durch den zweiten Verbinder verbundene zweite Elektrode die andere der Elektroden des ersten oder letzten thermoelektrischen Wandlerelements der anderen thermoelektrischen Wandlerelementanordnung ist.
DE112008001912T 2007-07-20 2008-06-20 Thermoelektrisches Wandlermodul Withdrawn DE112008001912T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007189022 2007-07-20
JP2007-189022 2007-07-20
PCT/JP2008/061307 WO2009013960A1 (ja) 2007-07-20 2008-06-20 熱電変換モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112008001912T5 true DE112008001912T5 (de) 2010-06-02

Family

ID=40281219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112008001912T Withdrawn DE112008001912T5 (de) 2007-07-20 2008-06-20 Thermoelektrisches Wandlermodul

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20100147351A1 (de)
JP (1) JP5336373B2 (de)
DE (1) DE112008001912T5 (de)
WO (1) WO2009013960A1 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009149207A2 (en) 2008-06-03 2009-12-10 Bsst Llc Thermoelectric heat pump
JP5361279B2 (ja) 2008-08-18 2013-12-04 株式会社ダ・ビンチ 熱電変換素子
DE102009013535A1 (de) * 2009-03-19 2010-09-23 Behr Gmbh & Co. Kg Thermoelektrische Vorrichtung
DE102010034708A1 (de) * 2010-08-18 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Rohrförmiges thermoelektrisches Modul sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP2660888A4 (de) * 2010-12-28 2014-06-11 Kyocera Corp Thermoelektrisches umwandlungselement
US8987579B2 (en) * 2011-05-05 2015-03-24 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Power converter
US20130255739A1 (en) * 2011-06-06 2013-10-03 Gentherm, Inc. Passively cooled thermoelectric generator cartridge
JP2013008734A (ja) * 2011-06-22 2013-01-10 Toyota Industries Corp 熱電変換ユニット
EP2877714A1 (de) * 2012-05-16 2015-06-03 Aalborg Universitet Rauchgasrohr für thermoelektrische generatoren
KR102117141B1 (ko) 2013-01-30 2020-05-29 젠썸 인코포레이티드 열전-기반 열 관리 시스템
WO2014130428A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Gmz Energy Inc. Self-powered boiler using thermoelectric generator
FR3008829A1 (fr) * 2013-07-17 2015-01-23 Commissariat Energie Atomique Generateur thermoelectrique
WO2015021956A1 (de) * 2013-08-12 2015-02-19 Gentherm Gmbh Elektrizitätserzeuger zur umwandlung von wärme in elektrische energie
JP6193709B2 (ja) * 2013-09-30 2017-09-06 日本サーモスタット株式会社 熱電変換モジュール
FR3041158B1 (fr) * 2015-09-15 2017-10-20 Valeo Systemes Thermiques Module et dispositif thermo electriques, notamment destines a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
CN105790638B (zh) * 2016-03-23 2017-08-25 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司 多级高效耦合高温显热‑潜热相变储能温差发电装置
CN105897060A (zh) * 2016-05-27 2016-08-24 浙江聚珖科技股份有限公司 冷凝器热源温差发电装置
TWI608638B (zh) * 2016-12-15 2017-12-11 財團法人工業技術研究院 熱電模組
US10991869B2 (en) 2018-07-30 2021-04-27 Gentherm Incorporated Thermoelectric device having a plurality of sealing materials
JP7115224B2 (ja) 2018-11-02 2022-08-09 Tdk株式会社 磁気センサ
US11152557B2 (en) 2019-02-20 2021-10-19 Gentherm Incorporated Thermoelectric module with integrated printed circuit board

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936439A (ja) 1995-07-24 1997-02-07 Agency Of Ind Science & Technol 熱電発電モジュール
JP2004207658A (ja) 2002-12-26 2004-07-22 Yamaha Corp 熱電モジュール

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3129116A (en) * 1960-03-02 1964-04-14 Westinghouse Electric Corp Thermoelectric device
JPH0793459B2 (ja) * 1987-03-02 1995-10-09 小松エレクトロニクス株式会社 熱電装置
JPH0333082Y2 (de) * 1987-06-18 1991-07-12
JPH0333083Y2 (de) * 1988-01-20 1991-07-12
US5228923A (en) * 1991-12-13 1993-07-20 Implemed, Inc. Cylindrical thermoelectric cells
JPH07147434A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Tokin Corp 熱電気変換装置及び熱電子冷却装置
JPH0951126A (ja) * 1995-08-09 1997-02-18 Saamobonitsuku:Kk 熱電変換装置
JP3163290B2 (ja) * 1997-12-18 2001-05-08 勇 東藤 熱電変換素子を用いた温度差発電装置および方法
JPH11261117A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Nissan Motor Co Ltd 熱電変換モジュール及びそれを用いた排熱発電装置
JP2003031859A (ja) * 2001-07-19 2003-01-31 Yamaha Corp ペルチェモジュールおよびその製造方法
JP2003262425A (ja) * 2002-03-11 2003-09-19 Sekisui Plastics Co Ltd 加熱冷却帯状体および加熱冷却装置
JP2004273489A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Atsushi Suzuki 熱電変換モジュール及びその製造方法
JP2005019783A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Idemitsu Kosan Co Ltd 熱電変換材料と電極の接合方法及び熱電変換モジュール
JP4423989B2 (ja) * 2004-02-05 2010-03-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の熱電発電装置
EP1780808A4 (de) * 2004-06-22 2010-02-10 Aruze Corp Thermoelektrische einrichtung
CN100508232C (zh) * 2004-06-22 2009-07-01 阿鲁策株式会社 热电转换器
US7868242B2 (en) * 2004-07-01 2011-01-11 Universal Entertainment Corporation Thermoelectric conversion module
JP4446064B2 (ja) * 2004-07-07 2010-04-07 独立行政法人産業技術総合研究所 熱電変換素子及び熱電変換モジュール
JP2006073447A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Sony Corp ランプの冷却装置及び電子機器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936439A (ja) 1995-07-24 1997-02-07 Agency Of Ind Science & Technol 熱電発電モジュール
JP2004207658A (ja) 2002-12-26 2004-07-22 Yamaha Corp 熱電モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009013960A1 (ja) 2010-09-30
US20100147351A1 (en) 2010-06-17
JP5336373B2 (ja) 2013-11-06
WO2009013960A1 (ja) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112008001912T5 (de) Thermoelektrisches Wandlermodul
DE112009000192T5 (de) Thermoelektrisches Umwandlungsmodul und Verbinder für ein thermoelektrisches Umwandlungselement
EP2513987B1 (de) Thermoelektrische einheit
EP2865023B1 (de) Thermoelektrisches modul, wärmetauscher, abgasanlage und brennkraftmaschine
DE102009013535A1 (de) Thermoelektrische Vorrichtung
DE112007001364B4 (de) Halbleitereinrichtung und elektrische Einrichtung mit einer derartigen Halbleitereinrichtung
EP3811440B1 (de) Pouchzelle und stack
DE102011008801B4 (de) Thermoelektrisches Modul und Leistungserzeugungsvorrichtung
EP2854212A1 (de) Heiz- und Kühlvorrichtung für eine Batterie
EP1852878B2 (de) Leistungswiderstandsmodul
DE102011005246A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Moduls
DE102009033370A1 (de) Stromschiene mit Kompensationsabschnitt
EP2609636A1 (de) Halbleiterelement und isolationsmaterial in ringform für ein thermoelektrisches modul
DE102010043281A1 (de) Thermoelektrischer Generator mit thermoelektrischem Modul mit mäanderförmiger p-n-Anordnung
DE10342655A1 (de) Vorrichtung für die Erzeugung elektrischer Energie
DE102013201358A1 (de) Elektrischer Verbinder für Batteriezellen, -Module und -SubUnits, Batteriepack sowie Kraftfahrzeug
EP2728627A1 (de) Verbindungseinrichtung und Anordnung hiermit und mit einem Photovoltaikmodul
DE102015217790A1 (de) Anordnung zur Kühlung von Batteriezellen eines Antriebsenergiespeichers eines Kraftfahrzeuges
EP1503153B1 (de) Vorrichtung zum Austausch von Wärme
WO2020253913A1 (de) Wärmeübertrager mit thermogenerator und verfahren zur herstellung von wärmeübertragern mit thermogeneratoren
DE102011112196B4 (de) PTC-Heizung für eine hohe Spannung und einen hohen Strom
DE112009000177T5 (de) Infrarotsensor
DE2823589A1 (de) Elektrischer verbinder fuer elektrolysezellen
DE112018005687T5 (de) Thermoelektrische wandlervorrichtung
EP2543084B1 (de) Wärmetauscher und verfahren zum herstellen eines wärmeleitelementes für einen wärmetauscher

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination
R073 Re-establishment requested
R074 Re-establishment allowed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee