JP2000294840A - 熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法 - Google Patents
熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも、構成する面のうち１つ曲面を有
する形状の熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製
造方法を提供する。 【解決手段】 円筒状のビレット１の中央にコア材２を
配置する工程と、ビレット１とコア材２との間に熱電材
料４、５を充填する工程と、ビレット１をコア材２と熱
電材料４、５と共に押出する工程と、得られた押出材６
を押出し方向に垂直な面で切断する工程と、を有し、切
断された押出材６からなる熱電素子８、９を円筒状のケ
ース１６内に環状に配設して組立てる。
する形状の熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製
造方法を提供する。 【解決手段】 円筒状のビレット１の中央にコア材２を
配置する工程と、ビレット１とコア材２との間に熱電材
料４、５を充填する工程と、ビレット１をコア材２と熱
電材料４、５と共に押出する工程と、得られた押出材６
を押出し方向に垂直な面で切断する工程と、を有し、切
断された押出材６からなる熱電素子８、９を円筒状のケ
ース１６内に環状に配設して組立てる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子を有する
熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法に関
し、特に環状に形成された熱電モジュールに適応できる
熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法に関
する。
熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法に関
し、特に環状に形成された熱電モジュールに適応できる
熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、環状の熱電モジュールとしては、
特開平９−２５０８３６号公報に示されている。図５
は、従来の環状の熱電モジュールを示す正断面図であ
る。
特開平９−２５０８３６号公報に示されている。図５
は、従来の環状の熱電モジュールを示す正断面図であ
る。
【０００３】図５に示すように、熱電素子であるｎ型半
導体１０１及びｐ型半導体１０２を交互に複数配列し、
これらを環状に構成されている金属板電極１０３、１０
３で挟持して半田溶接するものがある。突き合わされる
ｎ型半導体１０１とｐ型半導体１０２の間には電気絶縁
体１０４を介在させて金属板電極１０３、１０３の一端
の２カ所に端子１０５が設けられている。この端子１０
５間に電流を通電すると電流がｎ型半導体１０１とｐ型
半導体１０２とに交互に流れるように金属板電極１０３
が配列されている。金属板電極１０３のｎ型半導体１０
１及びｐ型半導体１０２と接していない他端には、電気
絶縁体１０５を取付け、更に、熱良導体１０６を取付け
る。熱良導体１０６は送風翼１０７を有する構造であ
り、外側の熱良導体の送風翼１０７と内側の送風翼１０
７との向きは反対になっている。また、ｎ型半導体及１
０１びｐ型半導体１０２との間には断熱材１０８が充填
されている。
導体１０１及びｐ型半導体１０２を交互に複数配列し、
これらを環状に構成されている金属板電極１０３、１０
３で挟持して半田溶接するものがある。突き合わされる
ｎ型半導体１０１とｐ型半導体１０２の間には電気絶縁
体１０４を介在させて金属板電極１０３、１０３の一端
の２カ所に端子１０５が設けられている。この端子１０
５間に電流を通電すると電流がｎ型半導体１０１とｐ型
半導体１０２とに交互に流れるように金属板電極１０３
が配列されている。金属板電極１０３のｎ型半導体１０
１及びｐ型半導体１０２と接していない他端には、電気
絶縁体１０５を取付け、更に、熱良導体１０６を取付け
る。熱良導体１０６は送風翼１０７を有する構造であ
り、外側の熱良導体の送風翼１０７と内側の送風翼１０
７との向きは反対になっている。また、ｎ型半導体及１
０１びｐ型半導体１０２との間には断熱材１０８が充填
されている。
【０００４】この熱電モジュール１００は、モータによ
り回転させられ、このとき熱良導体１０６である送風翼
１０７により、空気流が発生し、吸熱面と放熱面との熱
交換が行われる。これにより、別体に送風機器を備えな
い小型の熱電モジュール１００を得ることができる。
り回転させられ、このとき熱良導体１０６である送風翼
１０７により、空気流が発生し、吸熱面と放熱面との熱
交換が行われる。これにより、別体に送風機器を備えな
い小型の熱電モジュール１００を得ることができる。
【０００５】また、従来の他の環状の熱電モジュールと
しては、実登２５３７５７４号公報に開示されている。
図６は、従来の他の環状の熱電モジュールを示す斜視図
である。
しては、実登２５３７５７４号公報に開示されている。
図６は、従来の他の環状の熱電モジュールを示す斜視図
である。
【０００６】図６に示すように、異なる材料で構成され
ている円筒型ペルチェ素子１１１の外周面及び内周面に
熱伝導管１１２、１１３が設けられている。この構成に
することにより、円筒型の素子を取付けやすく、また発
生した熱がロスしにくい。更に、冷却・加熱を行う物体
内部の温度勾配が生じにくい。
ている円筒型ペルチェ素子１１１の外周面及び内周面に
熱伝導管１１２、１１３が設けられている。この構成に
することにより、円筒型の素子を取付けやすく、また発
生した熱がロスしにくい。更に、冷却・加熱を行う物体
内部の温度勾配が生じにくい。
【０００７】次に、従来の平面型熱電モジュールの製造
方法について説明する。図７は、従来の平面型熱電モジ
ュールを示す斜視図である。図８は、従来の平面型熱電
モジュールの製造方法を示すフローチャート図である。
従来の熱電モジュール１２０の製造方法としては、図７
に示すように、絶縁基板１２３の上下にＣｕ電極１２
２、１２２を有する熱電素子１２１が挟まれる構成の平
面型モジュール１２０の製造方法が開示されている。こ
の平面モジュール１２０の製造方法は、図８に示すよう
に、熱電素子１２１を製造する材料加工工程と絶縁基板
１２３を製造する基板工程に分けられている。
方法について説明する。図７は、従来の平面型熱電モジ
ュールを示す斜視図である。図８は、従来の平面型熱電
モジュールの製造方法を示すフローチャート図である。
従来の熱電モジュール１２０の製造方法としては、図７
に示すように、絶縁基板１２３の上下にＣｕ電極１２
２、１２２を有する熱電素子１２１が挟まれる構成の平
面型モジュール１２０の製造方法が開示されている。こ
の平面モジュール１２０の製造方法は、図８に示すよう
に、熱電素子１２１を製造する材料加工工程と絶縁基板
１２３を製造する基板工程に分けられている。
【０００８】材料加工工程は、先ず、熱電材料のホット
プレス材を得る。次に、円盤状に切断して、無電解Ｎｉ
（＋Ａｕ）メッキを施す。更に、これらを四角柱状に切
断することにより熱電素子１２１を製造する。
プレス材を得る。次に、円盤状に切断して、無電解Ｎｉ
（＋Ａｕ）メッキを施す。更に、これらを四角柱状に切
断することにより熱電素子１２１を製造する。
【０００９】基板工程は、絶縁基板１２３としてアルミ
ナ基板を用いる。先ず、アルミナ基板をメタライズし、
メタライズ部に無電解Ｎｉメッキを施す。Ｃｕ電極１２
２をハンダ付する。これにより、絶縁基板１２３が製造
される。
ナ基板を用いる。先ず、アルミナ基板をメタライズし、
メタライズ部に無電解Ｎｉメッキを施す。Ｃｕ電極１２
２をハンダ付する。これにより、絶縁基板１２３が製造
される。
【００１０】平面型モジュールは、上述の材料加工工程
により製造された熱電素子１２１と絶縁基板１２３を組
立てた後に、ハンダ付をする。そして、平面型モジュー
ル１２０が製造される。
により製造された熱電素子１２１と絶縁基板１２３を組
立てた後に、ハンダ付をする。そして、平面型モジュー
ル１２０が製造される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の特開平
９−２５０８３６号公報及び実登２５３７５７４号公報
には、環状の熱電モジュールの製造方法は開示されてい
ない。一方、平面型熱電モジュールの製造方法は開示さ
れてはいるものの、曲面への適応は難しい。また平面型
熱電モジュールの熱電素子は、平面で構成することを基
本としているために、曲面を有する環状熱電素子及び環
状熱電モジュールへ適応できないという問題点があっ
た。
９−２５０８３６号公報及び実登２５３７５７４号公報
には、環状の熱電モジュールの製造方法は開示されてい
ない。一方、平面型熱電モジュールの製造方法は開示さ
れてはいるものの、曲面への適応は難しい。また平面型
熱電モジュールの熱電素子は、平面で構成することを基
本としているために、曲面を有する環状熱電素子及び環
状熱電モジュールへ適応できないという問題点があっ
た。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、少なくとも、構成する面のうち１つ曲面を
有する形状の熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの
製造方法を提供することを目的とする。
のであって、少なくとも、構成する面のうち１つ曲面を
有する形状の熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの
製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電素子の
製造方法は、円筒状のビレットの中央にコア材を配置す
る工程と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を充
填する工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電材
料と共に押出す工程と、得られた押出材を押出し方向に
垂直な面で切断する工程と、を有することを特徴とす
る。
製造方法は、円筒状のビレットの中央にコア材を配置す
る工程と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を充
填する工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電材
料と共に押出す工程と、得られた押出材を押出し方向に
垂直な面で切断する工程と、を有することを特徴とす
る。
【００１４】本発明においては、前記押出材を押出し方
向に垂直な面で切断する工程の前又は後に、前記押出材
をその中心軸を含む面で切断する工程を有することが好
ましい。
向に垂直な面で切断する工程の前又は後に、前記押出材
をその中心軸を含む面で切断する工程を有することが好
ましい。
【００１５】本発明に係る熱電モジュールの製造方法
は、円筒状のビレットの中央にコア材を配置する工程
と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を充填する
工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電材料と共
に押出す工程と、得られた前記押出材を押出し方向に垂
直な面で切断して熱電素子を得る工程と、円筒状のケー
スの内面とこのケース内に配置された内管の外面に夫々
形成された電極に接触するように前記熱電素子を前記ケ
ースと前記内管との間に挿入する工程と、前記熱電素子
と前記電極とを接合する工程と、を有することを特徴と
する。
は、円筒状のビレットの中央にコア材を配置する工程
と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を充填する
工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電材料と共
に押出す工程と、得られた前記押出材を押出し方向に垂
直な面で切断して熱電素子を得る工程と、円筒状のケー
スの内面とこのケース内に配置された内管の外面に夫々
形成された電極に接触するように前記熱電素子を前記ケ
ースと前記内管との間に挿入する工程と、前記熱電素子
と前記電極とを接合する工程と、を有することを特徴と
する。
【００１６】本発明においては、前記押出材を押出し方
向に垂直な面で切断する工程の前又は後に、前記押出材
をその中心軸を含む面で切断して熱電素子を形成する工
程を有することが好ましい。
向に垂直な面で切断する工程の前又は後に、前記押出材
をその中心軸を含む面で切断して熱電素子を形成する工
程を有することが好ましい。
【００１７】本発明においては、円筒状のビレットに熱
電材料を充填し、ビレットを押出して熱電素子を形成す
ることにより、曲面を有する熱電素子を形成することが
できる。この熱電素子は、環状の熱電モジュールに好適
である。
電材料を充填し、ビレットを押出して熱電素子を形成す
ることにより、曲面を有する熱電素子を形成することが
できる。この熱電素子は、環状の熱電モジュールに好適
である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）乃
至（ｅ）は、本発明の第１実施例に係る熱電素子の製造
方法を工程順に示す概略図である。図２（ａ）は、本発
明の第１実施例に係る熱電モジュールを示す側断面図で
あり、（ｂ）は、熱電モジュールの正断面図である。
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）乃
至（ｅ）は、本発明の第１実施例に係る熱電素子の製造
方法を工程順に示す概略図である。図２（ａ）は、本発
明の第１実施例に係る熱電モジュールを示す側断面図で
あり、（ｂ）は、熱電モジュールの正断面図である。
【００１９】先ず、図１（ａ）に示すように、底を有す
る円筒状の例えば、純Ａｌ製のビレット１を用意する。
このビレット１の中に、純Ａｌ製のコア材２を配置す
る。
る円筒状の例えば、純Ａｌ製のビレット１を用意する。
このビレット１の中に、純Ａｌ製のコア材２を配置す
る。
【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、ｐ型の半
導体の組成を有するｐ型熱電材料４をビレット１とコア
材２との間の隙間３に充填する。このｐ型半導体のｐ型
熱電材料４を充填した後、ビレット１頭部に蓋をして密
閉する。
導体の組成を有するｐ型熱電材料４をビレット１とコア
材２との間の隙間３に充填する。このｐ型半導体のｐ型
熱電材料４を充填した後、ビレット１頭部に蓋をして密
閉する。
【００２１】次に、図１（ｃ）に示すように、ビレット
１を押出しする。この押出しにより、熱電材料４の粉末
が固化成形されると共に熱電材料４、ビレット１及びコ
ア材２が接合される。押出された押出材６の中心に貫通
穴７を穿設する。
１を押出しする。この押出しにより、熱電材料４の粉末
が固化成形されると共に熱電材料４、ビレット１及びコ
ア材２が接合される。押出された押出材６の中心に貫通
穴７を穿設する。
【００２２】次に、図１（ｄ）に示すように、押出材６
を押出し方向である長手方向に垂直な面で円盤状に切断
する。これらの工程により、熱電素子８が製造される。
を押出し方向である長手方向に垂直な面で円盤状に切断
する。これらの工程により、熱電素子８が製造される。
【００２３】なお、図１（ｅ）に示すように、必要に応
じて円盤状に製造された熱電素子８をその中心軸を含む
面で切断して扇形状の熱電素子９とすることもできる。
じて円盤状に製造された熱電素子８をその中心軸を含む
面で切断して扇形状の熱電素子９とすることもできる。
【００２４】本実施例においては、ｐ型熱電素子８ｐ、
９ｐを製造したが、特にこれに限定されるものではな
く、ｎ型の半導体の組成を有するｎ型熱電材料５を使用
して同様に処理することにより、ｎ型熱電素子８ｎ、９
ｎを製造することができる。
９ｐを製造したが、特にこれに限定されるものではな
く、ｎ型の半導体の組成を有するｎ型熱電材料５を使用
して同様に処理することにより、ｎ型熱電素子８ｎ、９
ｎを製造することができる。
【００２５】これにより、曲面を有する環状の熱電モジ
ュール１５に組み込むことができる少なくとも１面は曲
面である熱電素子９を形成することができる。
ュール１５に組み込むことができる少なくとも１面は曲
面である熱電素子９を形成することができる。
【００２６】次に、本実施例に係る熱電モジュールの製
造方法について図２（ａ）及び（ｂ）を参照して説明す
る。先ず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述の
製造方法に基づいて製造された熱電素子８、９を使用し
て、円筒状のケース１６と中心部に貫通穴１８を有する
内管１７との間に、円盤状に形成されたｐ型及びｎ型熱
電素子８ｐ、８ｎを円筒状のケース１６の長手方向にｐ
型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と交互にケース１６の内側に形
成された外側電極１９及び内管１７の外側に形成された
内側電極２０と接触するように挿入する。
造方法について図２（ａ）及び（ｂ）を参照して説明す
る。先ず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述の
製造方法に基づいて製造された熱電素子８、９を使用し
て、円筒状のケース１６と中心部に貫通穴１８を有する
内管１７との間に、円盤状に形成されたｐ型及びｎ型熱
電素子８ｐ、８ｎを円筒状のケース１６の長手方向にｐ
型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と交互にケース１６の内側に形
成された外側電極１９及び内管１７の外側に形成された
内側電極２０と接触するように挿入する。
【００２７】次に、ケース１６の内側に形成された外側
電極１９及び内管１７の外側に形成された内側電極２０
とｐ型及びｎ型熱電素子８ｐ、８ｎとを夫々はんだ１４
付けにより接合し、ｐ型及びｎ型熱電素子８ｐ、８ｎを
電気的に直列に接続すると共に、固定する。これによ
り、環状の熱電モジュール１５を製造することができ
る。
電極１９及び内管１７の外側に形成された内側電極２０
とｐ型及びｎ型熱電素子８ｐ、８ｎとを夫々はんだ１４
付けにより接合し、ｐ型及びｎ型熱電素子８ｐ、８ｎを
電気的に直列に接続すると共に、固定する。これによ
り、環状の熱電モジュール１５を製造することができ
る。
【００２８】本発明の第２実施例について、図３を参照
して具体的に説明する。なお、本実施例において、図１
及び図２に示す第１実施例と同一の構成物には、同一符
号を付し、その詳細な説明は省略する。図３は、本発明
の第２実施例に係る熱電モジュールを示す正断面図であ
る。
して具体的に説明する。なお、本実施例において、図１
及び図２に示す第１実施例と同一の構成物には、同一符
号を付し、その詳細な説明は省略する。図３は、本発明
の第２実施例に係る熱電モジュールを示す正断面図であ
る。
【００２９】本実施例は、第１実施例と比較して、押出
材６を押出し方向である長手方向に垂直な面で円盤状に
切断した後に、更に、半径方向に４等分に切断されてい
る点で異なる。即ち、熱電素子９の形態が４等分に分割
された扇形状である点で異なり、それ以外は第１実施例
と構成及び製造方法は同一である。
材６を押出し方向である長手方向に垂直な面で円盤状に
切断した後に、更に、半径方向に４等分に切断されてい
る点で異なる。即ち、熱電素子９の形態が４等分に分割
された扇形状である点で異なり、それ以外は第１実施例
と構成及び製造方法は同一である。
【００３０】これにより、曲面を有する環状の熱電モジ
ュール１５に組み込むことができる少なくとも１面は曲
面である熱電素子９を形成することができる。
ュール１５に組み込むことができる少なくとも１面は曲
面である熱電素子９を形成することができる。
【００３１】次に、本実施例に係る熱電モジュールの製
造方法について図３を参照して説明する。先ず、図３に
示すように、上述の製造方法により製造されたｐ型又は
ｎ型熱電素子９ｐ、９ｎを、ケース１６と内管１７との
隙間に円周方向に沿って、ｐ型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と
交互に配設する。ｐ型及びｎ型熱電素子９ｐ、９ｎの間
には固定部材２１、２２が設けられている。これにより
ケース１６内に熱電素子９を固定する。
造方法について図３を参照して説明する。先ず、図３に
示すように、上述の製造方法により製造されたｐ型又は
ｎ型熱電素子９ｐ、９ｎを、ケース１６と内管１７との
隙間に円周方向に沿って、ｐ型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と
交互に配設する。ｐ型及びｎ型熱電素子９ｐ、９ｎの間
には固定部材２１、２２が設けられている。これにより
ケース１６内に熱電素子９を固定する。
【００３２】次に、ｐ型及びｎ型熱電素子９ｐ、９ｎを
夫々外側電極１９及び内側電極２０にはんだ１４により
接合し、ｐ型及びｎ型熱電素子９ｐ、９ｎを電気的に直
列に接続する。これにより、環状の熱電モジュール１５
を製造することができる。
夫々外側電極１９及び内側電極２０にはんだ１４により
接合し、ｐ型及びｎ型熱電素子９ｐ、９ｎを電気的に直
列に接続する。これにより、環状の熱電モジュール１５
を製造することができる。
【００３３】本実施例においては、押出材６を円盤状に
切断した後に、その中心軸を含む面で切断して４等分の
扇形状の熱電素子９を形成したが、この熱電素子９の製
造工程はこれに限定されるものではなく、押出材６をそ
の中心軸を含む面で切断した後に、押出し方向と垂直な
面で切断して熱電素子９を形成することもできる。
切断した後に、その中心軸を含む面で切断して４等分の
扇形状の熱電素子９を形成したが、この熱電素子９の製
造工程はこれに限定されるものではなく、押出材６をそ
の中心軸を含む面で切断した後に、押出し方向と垂直な
面で切断して熱電素子９を形成することもできる。
【００３４】上述のいずれの実施例においても、底を有
する円筒状のビレット１は、これに限定されるものでは
なく、本発明においては、ビレット１の形態は、ｐ型及
びｎ型熱電材料４、５が充填できる構成のものであれば
よい。また、ビレット１内に配置するコア材２の形態
は、円筒状に限定されるものではなく、例えば、丸棒で
あってもよい。
する円筒状のビレット１は、これに限定されるものでは
なく、本発明においては、ビレット１の形態は、ｐ型及
びｎ型熱電材料４、５が充填できる構成のものであれば
よい。また、ビレット１内に配置するコア材２の形態
は、円筒状に限定されるものではなく、例えば、丸棒で
あってもよい。
【００３５】また、上述のいずれの実施例においても、
ビレット１及びコア材２の材質は、Ａｌに限定されるも
のではなく、例えば、Ａｌ合金、純Ｃｕ又はＣｕ合金で
あってもよい。更に、これらのものにＮｉ、ＮｉＰ、Ａ
ｕ又はハンダメッキを施したものとすることもできる。
ビレット１及びコア材２の材質は、Ａｌに限定されるも
のではなく、例えば、Ａｌ合金、純Ｃｕ又はＣｕ合金で
あってもよい。更に、これらのものにＮｉ、ＮｉＰ、Ａ
ｕ又はハンダメッキを施したものとすることもできる。
【００３６】更にまた、上述のいずれの実施例において
も、ビレット１に充填する熱電材料４、５の形態は、粉
末としたが、本発明においては、特にこれに限定される
ものではなく、粉末プレス材又はインゴットとすること
もできる。
も、ビレット１に充填する熱電材料４、５の形態は、粉
末としたが、本発明においては、特にこれに限定される
ものではなく、粉末プレス材又はインゴットとすること
もできる。
【００３７】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。本実施例において、図１及び図２に示す第１実施例
と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な説明
は、省略する。図４は、本発明の第３実施例の熱電モジ
ュールの正断面図である。
る。本実施例において、図１及び図２に示す第１実施例
と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な説明
は、省略する。図４は、本発明の第３実施例の熱電モジ
ュールの正断面図である。
【００３８】本実施例は、第１実施例と比較して、ビレ
ット１及びコア材２の材質並びに熱電材料４、５の成分
が異なり、それ以外は第１実施例と同様の構成である。
ット１及びコア材２の材質並びに熱電材料４、５の成分
が異なり、それ以外は第１実施例と同様の構成である。
【００３９】次に、本実施例に係る熱電素子の製造方法
について説明する。先ず、例えば、外径が３０ｍｍ、内
径が２６ｍｍの純Ｃｕ製のカップに、例えば、Ｎｉメッ
キを２０μｍ施したビレット１を用意する。このビレッ
ト１の中に、コア材２として、例えば、純Ｃｕ製の直径
が１７ｍｍの棒材を配置する。例えば、化学式１の組成
を有する粉径が５０乃至１００μｍのｐ型熱電材料４を
ビレット１とコア材２との間の隙間に、例えば、７０％
の充填率で充填する。このｐ型熱電材料４を充填した
後、ビレット１の頭部に蓋をして電子ビーム溶接により
密閉する。
について説明する。先ず、例えば、外径が３０ｍｍ、内
径が２６ｍｍの純Ｃｕ製のカップに、例えば、Ｎｉメッ
キを２０μｍ施したビレット１を用意する。このビレッ
ト１の中に、コア材２として、例えば、純Ｃｕ製の直径
が１７ｍｍの棒材を配置する。例えば、化学式１の組成
を有する粉径が５０乃至１００μｍのｐ型熱電材料４を
ビレット１とコア材２との間の隙間に、例えば、７０％
の充填率で充填する。このｐ型熱電材料４を充填した
後、ビレット１の頭部に蓋をして電子ビーム溶接により
密閉する。
【００４０】
【化１】Ｂｉ0.4Ｓｂ1.6Ｔｅ3＋４ｗｔ％Ｔｅ
【００４１】次に、ビレット１を押出し比が３、押出し
温度が４３０℃の条件で押出をする。この押出しによ
り、ｐ型熱電材料４の粉末が固化成形されると共にｐ型
熱電材料４、ビレット１及びコア材２が接合される。押
出しにより得られた直径が１０ｍｍの押出材６の中心
に、例えば、直径が８ｍｍの貫通穴１８を穿設する。次
に、押出材６の長手方向に垂直な面で、例えば、厚さが
１ｍｍの円盤状に切断する。次に、円盤状に形成された
熱電素子８を押出材６の中心軸を含む面で切断して８等
分したｐ型熱電素子２３を得る。これらの工程により、
ｐ型熱電素子２３を製造することができる。
温度が４３０℃の条件で押出をする。この押出しによ
り、ｐ型熱電材料４の粉末が固化成形されると共にｐ型
熱電材料４、ビレット１及びコア材２が接合される。押
出しにより得られた直径が１０ｍｍの押出材６の中心
に、例えば、直径が８ｍｍの貫通穴１８を穿設する。次
に、押出材６の長手方向に垂直な面で、例えば、厚さが
１ｍｍの円盤状に切断する。次に、円盤状に形成された
熱電素子８を押出材６の中心軸を含む面で切断して８等
分したｐ型熱電素子２３を得る。これらの工程により、
ｐ型熱電素子２３を製造することができる。
【００４２】これにより、曲面を有する環状の熱電モジ
ュール１５に組み込むことができる熱電素子９を形成す
ることができる。
ュール１５に組み込むことができる熱電素子９を形成す
ることができる。
【００４３】本実施例においては、例えば、化学式２に
示す組成のｎ型熱電材料５を使用して同様に処理するこ
とにより、ｎ型熱電素子２４を製造することもできる。
示す組成のｎ型熱電材料５を使用して同様に処理するこ
とにより、ｎ型熱電素子２４を製造することもできる。
【００４４】
【化２】Ｂｉ1.9Ｓｂ0.1Ｔｅ2.85Ｓｅ0.15＋０．１ｗｔ
％ＳｂＩ3
％ＳｂＩ3
【００４５】次に、本実施例に係る熱電モジュールの製
造方法について図４を参照して説明する。先ず、図４に
示すように、上述の製造方法により製造されたｐ型又は
ｎ型熱電素子２３、２４を使用して、内面に内側電極１
９が形成された円筒状のケース１６と中心部に貫通穴１
８を有し、外面に外側電極２０が形成された内管１７と
の間に、ｐ型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と交互に外側電極１
９と内側電極２０とに接触するように挿入する。次に、
ｐ型及びｎ型熱電素子２３、２４と夫々外側電極１９と
内側電極２０とをＰｂ−Ｓｎハンダ１４ａを使用して接
合する。これにより、環状の熱電モジュール１５を製造
することができる。
造方法について図４を参照して説明する。先ず、図４に
示すように、上述の製造方法により製造されたｐ型又は
ｎ型熱電素子２３、２４を使用して、内面に内側電極１
９が形成された円筒状のケース１６と中心部に貫通穴１
８を有し、外面に外側電極２０が形成された内管１７と
の間に、ｐ型、ｎ型、ｐ型、ｎ型…と交互に外側電極１
９と内側電極２０とに接触するように挿入する。次に、
ｐ型及びｎ型熱電素子２３、２４と夫々外側電極１９と
内側電極２０とをＰｂ−Ｓｎハンダ１４ａを使用して接
合する。これにより、環状の熱電モジュール１５を製造
することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、円筒状のビレッ
トに熱電素子を充填し、ビレットを押出して熱電素子を
形成することにより、曲面を有する熱電素子を形成する
ことができる。この熱電素子は環状の熱電モジュールに
適用することができ、環状の熱電モジュールを製造する
ことができる。
トに熱電素子を充填し、ビレットを押出して熱電素子を
形成することにより、曲面を有する熱電素子を形成する
ことができる。この熱電素子は環状の熱電モジュールに
適用することができ、環状の熱電モジュールを製造する
ことができる。
【図１】 （ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第１実施例に
係る熱電素子の製造方法を工程順に示す概略図である。
係る熱電素子の製造方法を工程順に示す概略図である。
【図２】 （ａ）は、本発明の第１実施例に係る熱電モ
ジュールを示す側断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）
のＡ−Ａ線断面図である。
ジュールを示す側断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）
のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 本発明の第２実施例の熱電モジュールの正断
面図である。
面図である。
【図４】 本発明の第３実施例の熱電モジュールの正断
面図である。
面図である。
【図５】 従来の環状の熱電モジュールを示す正断面図
である。
である。
【図６】 従来の他の環状の熱電モジュールを示す斜視
図である。
図である。
【図７】 従来の平面型熱電モジュールを示す斜視図で
ある。
ある。
【図８】 従来の平面型熱電モジュールの製造方法を示
すフローチャート図である。
すフローチャート図である。
１；ビレット、 ２；コア材、３；隙間、 ４；ｐ型熱
電材料、 ５；ｎ型熱電材料、 ６；押出材、 ７、１
８；貫通穴、 ８、９；熱電素子、 ８ｐ、９ｐ、２
３；ｐ型熱電素子、 ８ｎ、９ｎ、２４；ｎ型熱電素
子、 １０、１１、１２、１３、；電極、 １４；ハン
ダ、１４ａ；Ｐｂ−Ｓｎハンダ、 １５；熱電モジュー
ル、 １６；ケース、 １７；内管、 １９；外側電
極、 ２０；内側電極、 ２１、２２；固定部材、 ２
５、２６；電極
電材料、 ５；ｎ型熱電材料、 ６；押出材、 ７、１
８；貫通穴、 ８、９；熱電素子、 ８ｐ、９ｐ、２
３；ｐ型熱電素子、 ８ｎ、９ｎ、２４；ｎ型熱電素
子、 １０、１１、１２、１３、；電極、 １４；ハン
ダ、１４ａ；Ｐｂ−Ｓｎハンダ、 １５；熱電モジュー
ル、 １６；ケース、 １７；内管、 １９；外側電
極、 ２０；内側電極、 ２１、２２；固定部材、 ２
５、２６；電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀尾 裕磨 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 星 俊治 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 円筒状のビレットの中央にコア材を配置
する工程と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を
充填する工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電
材料と共に押出す工程と、得られた押出材を押出し方向
に垂直な面で切断する工程と、を有することを特徴とす
る熱電素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記押出材を押出し方向に垂直な面で切
断する工程の前又は後に、前記押出材をその中心軸を含
む面で切断する工程を有することを特徴とする請求項１
に記載の熱電素子の製造方法。 - 【請求項３】 円筒状のビレットの中央にコア材を配置
する工程と、前記ビレットとコア材との間に熱電材料を
充填する工程と、前記ビレットを前記コア材と前記熱電
材料と共に押出す工程と、得られた前記押出材を押出し
方向に垂直な面で切断して熱電素子を得る工程と、円筒
状のケースの内面とこのケース内に配置された内管の外
面に夫々形成された電極に接触するように前記熱電素子
を前記ケースと前記内管との間に挿入する工程と、前記
熱電素子と前記電極とを接合する工程と、を有すること
を特徴とする熱電モジュールの製造方法。 - 【請求項４】 前記押出材を押出し方向に垂直な面で切
断する工程の前又は後に、前記押出材をその中心軸を含
む面で切断して熱電素子を形成する工程を有することを
特徴とする請求項３に記載の熱電モジュールの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101878A JP2000294840A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101878A JP2000294840A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294840A true JP2000294840A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14312218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11101878A Pending JP2000294840A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 熱電素子の製造方法及び熱電モジュールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294840A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015649A1 (ja) * | 2003-08-08 | 2005-02-17 | Nagamine Manufacturing Co.,Ltd. | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| JP2013539214A (ja) * | 2010-08-18 | 2013-10-17 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 管状熱電モジュールおよび前記モジュールを製造する方法 |
| KR101471036B1 (ko) * | 2013-10-22 | 2014-12-10 | 한국과학기술연구원 | 관형 열전모듈 및 그 제조방법 |
| EP2439799B1 (de) * | 2010-10-05 | 2015-04-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoelektrischer Wandler und Wärmetauscherrohr |
| RU2621174C2 (ru) * | 2012-06-04 | 2017-05-31 | Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх | Способ изготовления термоэлектрического конструктивного элемента и термоэлектрический конструктивный элемент |
| EP3336910A1 (fr) * | 2016-12-16 | 2018-06-20 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Generateur thermoelectrique |
-
1999
- 1999-04-08 JP JP11101878A patent/JP2000294840A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015649A1 (ja) * | 2003-08-08 | 2005-02-17 | Nagamine Manufacturing Co.,Ltd. | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| JPWO2005015649A1 (ja) * | 2003-08-08 | 2006-10-05 | 株式会社長峰製作所 | 熱電変換素子およびその製造方法 |
| JP2013539214A (ja) * | 2010-08-18 | 2013-10-17 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 管状熱電モジュールおよび前記モジュールを製造する方法 |
| US9484518B2 (en) | 2010-08-18 | 2016-11-01 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Tubular thermoelectric module and method for producing the module |
| EP2439799B1 (de) * | 2010-10-05 | 2015-04-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoelektrischer Wandler und Wärmetauscherrohr |
| US9166138B2 (en) | 2010-10-05 | 2015-10-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoelectric transducer and heat exchange pipe |
| RU2621174C2 (ru) * | 2012-06-04 | 2017-05-31 | Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх | Способ изготовления термоэлектрического конструктивного элемента и термоэлектрический конструктивный элемент |
| US9905746B2 (en) | 2012-06-04 | 2018-02-27 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Method for producing a thermoelectric component, thermoelectric component and motor vehicle |
| KR101471036B1 (ko) * | 2013-10-22 | 2014-12-10 | 한국과학기술연구원 | 관형 열전모듈 및 그 제조방법 |
| EP3336910A1 (fr) * | 2016-12-16 | 2018-06-20 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Generateur thermoelectrique |
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