JP2003229609A - 熱電変換モジュール用の熱応力緩和材とその製造方法と熱電変換装置 - Google Patents

熱電変換モジュール用の熱応力緩和材とその製造方法と熱電変換装置

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JP2003229609A
JP2003229609A JP2002027539A JP2002027539A JP2003229609A JP 2003229609 A JP2003229609 A JP 2003229609A JP 2002027539 A JP2002027539 A JP 2002027539A JP 2002027539 A JP2002027539 A JP 2002027539A JP 2003229609 A JP2003229609 A JP 2003229609A
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thermal stress
stress relaxation
relaxation material
temperature side
thermoelectric conversion
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Masaru Oishi
勝 大石
Takeshi Mitsuyoshi
猛 三吉
Toshi Maeda
桐志 前田
Naoto Miyashita
直人 宮下
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
Sango Co Ltd
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
Sango Co Ltd
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のグラファイト製の熱応力緩和材に比べ
て、熱伝導性が改善され、熱発電効率を向上できる熱応
力緩和材とその製造方法と熱電変換装置を提供する。 【解決手段】 熱電変換モジュールと低温側部材との
間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
材６であって、箔状のグラファイト８が多重に積層され
たグラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライス
して短冊状のグラファイト材８ａを形成し、該短冊状の
グラファイト材８ａを複数、そのスライス面８ｂが熱応
力緩和材６のシート面６ａ，６ｂとなるように面状に配
置し、圧着して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱電変換モジュール
用の熱応力緩和材とその製造方法と熱電変換装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｎ型半導体とＰ型半導体を用いてこれを
高温源と低温源間に介在し、高温源と低温源の温度差に
よって熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変
換モジュールが知られており、一般的には前記熱電変換
モジュールの低温側側面に低温側熱交換器等の低温側部
材を接触させ、高温側側面に高温側熱交換器等の高温側
部材を接触させて熱電変換装置が構成されている。
【０００３】ところが、前記熱電変換モジュールと低温
側部材と高温側部材は、それぞれの温度が相互に異なる
とともにそれぞれの熱膨張量が相互に異なることによ
り、接触面の密着不良と、それによって生じる熱伝導度
の悪化を招き、その結果熱電変換効率が悪化するという
問題がある。
【０００４】この問題を解決するために、前記各部材間
に、グラファイトからなる熱応力緩和材を介在させる技
術が特許第３０５６０４７号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の熱
電変換装置に用いられるグラファイト製の熱応力緩和材
は、図１６に示すように、箔状のグラファイト１０１を
多層に積み重ねてシート状に押し固めたもの、或いはそ
の箔状のグラファイト１０１間に形状維持のためのステ
ンレス箔１０２を介在したシート状のものであり、その
シート面１０３，１０４に直交する方向（箔の積み重ね
方向）Ａは、シート面１０３，１０４に平行な方向Ｂに
比べて層と層の間が熱伝導抵抗となり熱伝導度が低いと
いう、熱伝導度の異方性を有する。
【０００６】したがって、前記のように箔状のグラファ
イトを層状に積み重ねた熱応力緩和材１０５を、そのシ
ート面１０３，１０４側が前記熱電変換装置の両温源側
に接触するように配置すると、熱電変換効率が悪いとい
う本来的な問題を有する。
【０００７】そのため、熱応力緩和に優れたグラファイ
トであって、かつ、前記の問題を解決できる熱電変換モ
ジュール用の熱応力緩和材とその製造方法と熱電変換装
置の出現が待たれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、熱電変換モジュー
ルと低温側部材との間、および熱電変換モジュールと高
温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグラファ
イト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラファイトが
多重に積層されたグラファイト体を、積層方向と略平行
方向にスライスして短冊状のグラファイト材を形成し、
該短冊状のグラファイト材を複数、そのスライス面が熱
応力緩和材のシート面となるように面状に配置し、圧着
して形成されていることを特徴とする熱電変換モジュー
ル用の熱応力緩和材である。
【０００９】請求項２記載の第２の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラファ
イトが多重に積層されたグラファイト体を、積層方向と
略平行方向にスライスして短冊状のグラファイト材を形
成し、該短冊状のグラファイト材を、そのスライス面が
熱応力緩和材のシート面となるように渦巻状、かつ、面
状に配置し、圧着して形成されていることを特徴とする
熱電変換モジュール用の熱応力緩和材である。
【００１０】請求項３記載の第３の発明は、前記第２の
発明において、前記熱応力緩和材が、その外周をトリム
して略角形に形成されていることを特徴とする熱電変換
モジュール用の熱応力緩和材である。
【００１１】請求項４記載の第４の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材の製造方法であって、先
ず、箔状のグラファイトが多重に積層されたグラファイ
ト体を、積層方向と略平行方向にスライスして短冊状の
グラファイト材に形成し、次に、前記短冊状のグラファ
イト材を、そのスライス面が熱応力緩和材のシート面と
なるように面状に配置し、圧着して形成することを特徴
とする熱電変換モジュール用の熱応力緩和材の製造方法
である。
【００１２】請求項５記載の第５の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材の製造方法であって、先
ず、箔状のグラファイトが多重に積層されたグラファイ
ト体を、積層方向と略平行方向にスライスして短冊状の
グラファイト材に形成し、次に、前記短冊状のグラファ
イト材を、そのスライス面が熱応力緩和材のシート面と
なるように渦巻状、かつ、面状に配置し、圧着して形成
することを特徴とする熱電変換モジュール用の熱応力緩
和材の製造方法である。
【００１３】請求項６記載の第６の発明は、前記第５の
発明において、前記熱応力緩和材を、その外周をトリム
して略角形に形成することを特徴とする熱電変換モジュ
ール用の熱応力緩和材の製造方法である。
【００１４】請求項７記載の第７の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラファ
イトが多重に積層されたグラファイト体を、積層方向と
略平行方向にスライスして短冊状のグラファイト材に形
成し、該短冊状のグラファイト材を、そのスライス面が
熱応力緩和材のシート面となるように渦巻状、かつ、面
状に配置し、圧着して形成されている熱応力緩和材を用
い、該熱応力緩和材の中心部に中心穴を形成し、低温側
部材と高温側部材の少なくとも一方における熱応力緩和
材を配置する側の面には前記中心穴に嵌合する突起部を
設け、前記中心穴と前記突起部を嵌合して前記熱応力緩
和材を設置したことを特徴とする熱電変換装置である。
【００１５】請求項８記載の第８の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラファ
イトが多重に積層されたグラファイト体を、積層方向と
略平行方向にスライスして短冊状のグラファイト材に形
成し、該短冊状のグラファイト材を複数、そのスライス
面が熱応力緩和材のシート面となるように面状に配置
し、圧着して形成されている熱応力緩和材を用い、低温
側部材と高温側部材の少なくとも一方における熱応力緩
和材を配置する側の面に窪み部を設け、該窪み部に前記
熱応力緩和材を嵌着して配置したことを特徴とする熱電
変換装置である。
【００１６】請求項９記載の第９の発明は、熱電変換モ
ジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジュー
ルと高温側部材との間の少なくとも一方に介在されるグ
ラファイト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラファ
イトが多重に積層されたグラファイト体を、積層方向と
略平行方向にスライスして短冊状のグラファイト材に形
成し、該短冊状のグラファイト材を、そのスライス面が
熱応力緩和材のシート面となるように渦巻状、かつ、面
状に配置し、圧着して形成されている熱応力緩和材を用
い、低温側部材と高温側部材の少なくとも一方における
熱応力緩和材を配置する側の面に窪み部を設け、該窪み
部に前記熱応力緩和材を嵌着して配置したことを特徴と
する熱電変換装置である。
【００１７】請求項１０記載の第１０の発明は、熱電変
換モジュールと低温側部材との間、および熱電変換モジ
ュールと高温側部材との間の少なくとも一方に介在され
るグラファイト製の熱応力緩和材であって、箔状のグラ
ファイトが多重に積層されたグラファイト体を、積層方
向と略平行方向にスライスして短冊状のグラファイト材
に形成し、該短冊状のグラファイト材を複数、そのスラ
イス面が熱応力緩和材のシート面となるように面状に配
置し、圧着して形成されている熱応力緩和材を用い、該
熱応力緩和材を、熱電変換モジュールの低温側側面と高
温側側面の少なくとも一方に固着したことを特徴とする
熱電変換装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１乃至図１５に示す実施例に基
づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】図１は本発明の熱応力緩和材を用いた熱変
換装置の実施例を示す断面図である。
【００２０】図１において、１はＮ型半導体とＰ型半導
体を用いた熱電変換モジュールで、該熱電変換モジュー
ル１の低温側側面１ａと、低温媒体通路２を備えた低温
側部材（低温側熱交換器）３との間、および熱電変換モ
ジュール１の高温側側面１ｂと高温媒体通路４を備えた
高温側部材（高温側熱交換器）５との間に本発明のグラ
ファイト製でシート状の熱応力緩和材６が介在されてい
る。
【００２１】そして、ボルト等の結合手段７により、低
温側部材３と高温側部材５のみが相互に結合され、熱電
変換モジュール１および熱応力緩和材６は、低温側部材
３と高温側部材５との間で夫々相対的に摺動できるよう
に挟持されている。すなわち、相互が接着剤等の固着手
段を用いず、フローティング支持されている。なお、低
温側部材３と高温側部材５との相互の結合構造は、常
時、該両部材３，５と両熱応力緩和材６との間および熱
電変換モジュール１と両熱応力緩和材６との間に隙間が
生じないように、低温側部材３と高温側部材５がボルト
７の軸方向に動かないように固定され、一方、低温側部
材３のボルト貫通孔３ａをボルト７の直径よりも大きく
する等して、低温側部材３と高温側部材５がボルト軸と
直交する方向に相対的に移動可能に結合される構造にな
っている。
【００２２】なお、前記熱応力緩和材６を形成するグラ
ファイトは電導性材料であるため、前記低温側部材３、
高温側部材５、熱電変換モジュール１に電気絶縁手段を
設けたり電気絶縁処理を施す。例えば、低温側部材３お
よび高温側部材５の材質を窒化アルミとしたり、アルマ
イト処理したり、また、熱電変換モジュールに電気絶縁
基板を備えたりする。
【００２３】次に、前記熱応力緩和材６として使用する
本発明の熱応力緩和材の第１実施例を図２乃至図６によ
り説明する。
【００２４】先ず、図２に示すように、箔状のグラファ
イト材８を多重に積層（図の例では３層）した後に、そ
の積層方向Ｃに押し固めて層状のグラファイト体９を用
意する。なお、箔状のグラファイト材８の積層数は、図
の例では３重としたが、これに限るものではなく所望に
設定するものである。また、前記グラファイト体９の形
状を維持するために箔状のグラファイト材８の層間１０
にステンレス箔等の補強材を挟んでもよい。しかし、こ
の補強材は熱伝導抵抗となるため、無いほうが好まし
い。
【００２５】前記のように形成された層状のグラファイ
ト体９は熱伝導度の異方性を有する。すなわち、箔状の
グラファイト材８の積層方向Ｃにおいては、その層と層
との接合部（層間）１０が熱伝導抵抗となって、積層方
向Ｃと略直交する方向である箔状のグラファイト材８と
平行する方向Ｄに比べて熱伝導度が低い特性がある。
【００２６】次に、前記グラファイト体９を図３に示す
ように、その積層方向Ｃと略平行する方向Ｃ′にカッタ
ー等の切断手段１１を用いて所定の厚みｔにスライスし
て、１本の短冊状のグラファイト材８ａを形成する。こ
のスライスする厚みｔとしては、例えば０．５ｍｍ以上
とする。
【００２７】次に、図４に示すように、複数の箔状のグ
ラファイト８からなる短冊状のグラファイト材８ａのス
ライス面８ｂがシート面となるようにして、複数本の短
冊状のグラファイト材８ａを略平行に並べて配置する。
この場合、各短冊状のグラファイト材８ａ同士は若干隙
間ｄを有してもよい。次に、各短冊状のグラファイト材
８ａのスライス面８ｂを、図４の矢印Ａ，Ｂ方向から加
圧して各短冊状のグラファイト材８ａを圧縮する。
【００２８】この圧縮方法としては、図５に示すよう
に、所望の外周形状、例えば略四角形の凹部１２を有す
る下型１３を用い、その凹部１２内に前記の複数本の短
冊状のグラファイト材８ａを、そのスライス面８ｂがシ
ート面となるように、すなわち、図５において上下方向
に向くようにして略平行に並べて面状に敷設し、上型１
４を下降して各短冊状のグラファイト材８ａのシート面
となる両スライス面８ｂを加圧して、各短冊状のグラフ
ァイト材８ａを圧縮する。この圧縮により、各短冊状の
グラファイト８ａが圧延され、隣接している短冊状のグ
ラファイト材８ａ同士が圧着されて図６に示すように１
枚のシート状になり、所望のシート厚さ（例えば肉厚
０．５ｍｍ程）および所望の外周形状（例えば略角形）
の熱応力緩和材６が形成される。
【００２９】次に、図７に示す第２実施例について説明
する。
【００３０】先ず、前記第１実施例と同様に、図２に示
すような箔状のグラファイト８を多重に積層して押し固
めたグラファイト体９を用意し、これを前記図３に示す
ようにカッター等の切断手段１１を用いて積層方向と略
平行方向にスライスして、短冊状のグラファイト材８ａ
を形成する。このスライスする厚みｔとしては、例えば
０．５ｍｍ以上とする。
【００３１】なお、前記第１実施例の熱応力緩和材６
は、前記のようにスライスされた複数本の短冊状のグラ
ファイト材８ａから形成されるが、本第２実施例では、
１本の短冊状のグラファイト材８ａから形成されるた
め、例えば前記第１実施例の熱応力緩和材６と同じシー
ト面積の熱応力緩和材を形成するためには、前記第１実
施例の短冊状のグラファイト材８ａよりも数倍長い短冊
状のグラファイト材８ａを必要とする。
【００３２】次に、前記のようにして得られた１本の短
冊状のグラファイト材８ａを、図７に示すように、その
スライス面８ｂがシート面６ａ，６ｂとなるようにし
て、渦巻状、かつ、面状に巻いていく。巻き方法として
は、短冊状のグラファイト材８ａ自身を、巻き中心に中
心穴１５が形成されるようにドーナツ状に巻く方法、ま
たは円盤状等のダミー部品を巻き中心におき、その周り
に短冊状のグラファイト材８ａを渦巻状に巻き付け、所
望回数巻いた後にダミー部品を除去し、中心穴１５を有
するドーナツ状に巻く方法を採用でき、この巻き方法は
特に限定しない。これにより、シート状でかつ、ドーナ
ツ状の熱応力緩和材６が形成される。
【００３３】また、図８に示す第３実施例で示すよう
に、熱伝導性の良い銅、ステンレス、アルミ等の線材を
低密度にプレス成形した円盤状等の緩衝材（ワイヤメッ
シュ）１６を中心として、その周りに短冊状のグラファ
イト材８ａを渦巻状に巻き付ける方法でもよい。
【００３４】そして、前記のように巻かれたものを、図
示しない加圧機における略円形の型の中にセットし、ス
ライス面８ｂ，８ｂである表裏面を加圧して圧縮する。
これにより、前記第１実施例と同様に、短冊状のグラフ
ァイト材８ａの境界面が圧着されて１枚のシート状にな
り、所望のシート厚さ（例えば０．５ｍｍ程）および所
望の面積で外周略円形の熱応力緩和材６が形成される。
【００３５】図９は第４実施例を示す。
【００３６】本第４実施例は、前記図７に示す第２実施
例及び図８に示す第３実施例により形成されたシート状
の熱応力緩和材６の外周部をトリムして角形、例えば四
角形に形成したものである。図９において、１７はその
トリムラインを示す。
【００３７】本第４実施例においては、熱応力緩和材６
の外周形状をトリムして、図１に示すような熱電変換モ
ジュール１の低温側側面１ａ及び高温側側面１ｂの外周
形状に略一致するように形成することにより、熱応力緩
和材６からの無駄な放熱を防ぐことができ、熱電変換装
置の熱電変換効率を向上させることができる。したがっ
て、熱電変換モジュールの外周形状が四角形の熱電変換
装置に使用する場合には、前記第２実施例で形成された
外周が円形の熱応力緩和材６の外周を、熱電変換モジュ
ールの外周形状に合わせて四角形にトリムする。
【００３８】以上、第１乃至第４実施例で得られたシー
ト状の熱応力緩和材６は、その短冊状のグラファイト材
８ａの接合部（層間）１０が、そのシート状の熱応力緩
和材６のシート面（表裏面）６ａ，６ｂと略直交する方
向Ｅと平行に形成される。したがって、このシート状の
熱応力緩和材６は、その表裏方向Ｅの間が箔状のグラフ
ァイト８の接合部（層間）で分断されない状態となり、
すなわち、シート面６ａ，６ｂ間においては層間による
熱伝導度の低下は発生せず、熱伝導度が高い。
【００３９】そして、このシート状の熱応力緩和材６
を、そのスライス面、すなわち、シート面（表裏面）６
ａ，６ｂが前記低温側部材３の伝熱面、高温側部材５の
伝熱面、熱電変換モジュール１の低温側側面１ａ、熱電
変換モジュール１の高温側側面１ｂに接触するよう配置
にして前記図１に示すように使用する。
【００４０】このような使用により、熱応力緩和材６に
おける積層方向と略直交する熱伝導度が高い方向が、低
温側部材３および高温側部材５からの熱電変換モジュー
ル１への熱伝導方向と一致するため、熱伝導が良好とな
り、優れた熱電変換効率が得られる。
【００４１】図１０及び図１１は、前記図７の第２及び
図９の第４実施例のような中心穴１５を有する熱応力緩
和材６を使用して、これを低温側部材３及び高温側部材
５の少なくとも一方に係止させる第５実施例を示す。
【００４２】本第５実施例は、前記図１に示すような熱
電変換装置における低温側部材３および高温側部材５の
少なくとも一方に、図１０及び図１１に示すような突起
部（凸部）１８を設け、前記第２及び第４実施例に示す
ようなドーナツ状の熱応力緩和材６の中心穴１５を突起
部１８に嵌合係止するようにしたものである。
【００４３】本第５実施例によれば、突起部１８によ
り、低温側部材３および／または高温側部材５への熱応
力緩和材６の位置決めがされるとともに、図１に示すよ
うに低温側部材３と高温側部材５とをボルト７により締
め付けたときの過剰締め付けによる熱応力緩和材６の破
損を防止することができる。
【００４４】なお、前記の突起部１８の外周形状は、熱
応力緩和材６の中心穴１５とほぼ同じ形状にしても良い
し、または、低温側部材３または高温側部材５と熱応力
緩和材６とが相対的に摺動できるように、中心穴１５よ
りも小さい形状にしてもよい。また、突起部１８の高さ
は、係止前の熱応力緩和材６の厚み以下とする。
【００４５】図１２に示す第６実施例は、前記第５実施
例において、熱伝導性の良い銅、ステンレス、アルミ等
の線材を低密度にプレス成形した緩衝材（ワイヤメッシ
ュ）１６ａを、突起部１８の上面部に設置したものであ
る。なお、突起部１８の高さは、前記第５実施例のもの
よりも低くしている。
【００４６】本第６実施例によれば、突起部１８により
前記と同様な位置決めがされ、また、緩衝材１６ａによ
り、低温側部材３と高温側部材５とをボルト７により締
め付けたときの過剰締め付けによる熱応力緩和材６の破
損を防止できる。
【００４７】図１３は第７実施例を示す。
【００４８】本第７実施例は、前記図１に示すような熱
電変換装置における低温側部材３及び高温側部材５の少
なくとも一方に、熱電変換モジュール１と対向する面側
において、窪み部（凹部）１９を設け、該窪み部１９
に、前記第１乃至第４実施例のシート状の熱応力緩和材
６を嵌着するようにしたものである。前記の窪み部１９
の外周形状は、熱応力緩和材６の外周形状と同じ形状に
してもよく、また、低温側部材３または高温側部材５と
熱応力緩和材６とが相対的に摺動できるように、熱応力
緩和材６の外周形状よりも大きくしても良い。更に、窪
み部１９の深さは、嵌着前の熱応力緩和材６の厚み以下
とする。
【００４９】本第７実施例によれば、低温側部材３また
は高温側部材５への熱応力緩和材６の位置決めおよび熱
応力緩和材６のシート側面の補強ができる。
【００５０】図１４は第８実施例を示す。
【００５１】本第８実施例は、前記図７に示す第２実施
例および図９に示す第４実施例の熱応力緩和材６の一面
を、熱電変換モジュール１における低温側側面１ａと高
温側側面１ｂの少なくとも一方に固着して一体ユニット
２０とし、また、低温側部材３または高温側部材５の少
なくとも一方に前記図１０及び図１１に示す第５実施例
と同様の突起部１８を設け、熱応力緩和材６に形成され
た中心穴１５を前記突起部１８に嵌合するようにしたも
のである。
【００５２】図１５は第９実施例を示す。
【００５３】本第９実施例は、前記第１実施例に示す熱
応力緩和材６の一面を、熱電変換モジュール１における
低温側側面１ａと高温側側面１ｂの少なくとも一方に固
着して一体ユニット２０とし、また、低温側部材３また
は高温側部材５の少なくとも一方に、前記図１３に示す
第７実施例と同様の窪み部１９を設け、熱応力緩和材６
を窪み部１９に嵌着するようにしたものである。
【００５４】前記のような熱応力緩和材６と熱電変換モ
ジュール１との一体化は、熱電変換モジュール１と熱応
力緩和材６との接触面の少なくとも一部を貼付け剤を用
いて貼り付けすればよく、少なくともこれらを低温側部
材３と高温側部材５の間に挟持（セット）するまで剥が
れないように維持されればよい。また、貼付け剤の材質
は特に問わないが、熱伝導性の良いものが好ましい。
【００５５】前記の図１４に示す第８および図１５に示
す図９実施例のように、一体ユニット化したものによれ
ば、熱変換モジュール１と熱応力緩和材６を高温側部材
５や低温側部材３へ組み付ける作業が、熱変換モジュー
ル１と熱応力緩和材６を別体状態から高温側部材５や低
温側部材３に夫々組み付ける場合に比べて容易に行える
とともに、部品の管理も容易になる。
【００５６】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項１及び２
及び３に記載の発明によれば、熱応力緩和材におけるシ
ート面の表裏方向の間が、箔状のグラファイトの接合部
（層間）で分断されないため、シートの表裏方向の熱伝
導度が高くなる。したがって、熱応力緩和材における熱
伝導度の高い方の面が、熱電変換モジュール、低温側部
材、高温側部材と接触するため、すなわち熱応力緩和材
の熱伝導度の高い方向と、熱電変換モジュール・低温側
部材・高温材部材の配置方向とが一致するため、前記従
来の熱応力緩和材に比べて熱発電効率が向上する。
【００５７】更に、請求項３に記載の発明のように、渦
巻状の熱応力緩和材の外周をトリムして角形、例えば四
角形に形成することにより、熱電変換モジュールの低温
側面や高温側面の外周形状と、熱応力緩和材の外周形状
とを略一致させて熱応力緩和材からの無駄な放熱を防ぐ
ことができ、熱電変換効率を向上できる。
【００５８】請求項４乃至６に記載の発明によれば、請
求項１乃至３に記載の熱応力緩和材を製造できる。
【００５９】請求項７に記載の発明によれば、前記請求
項１の発明の効果を発揮できるとともに、低温側部材、
高温側部材への熱応力緩和材の位置決め（組み付け作業
性の向上、使用時のズレ防止）、および低温側部材と高
温側部材とを、ボルトにより締め付けたときの過剰締め
付けによる熱応力緩和材の破損を防止することができ
る。
【００６０】請求項８及び９に記載の発明によれば、請
求項１の発明の効果を発揮できるとともに、低温側部
材、高温側部材への熱応力緩和材の位置決め（組み付け
作業性の向上、使用時のズレ防止）、および熱応力緩和
材のシート側面を補強することできる。
【００６１】請求項１０記載の発明によれば、前記第１
の発明の効果を発揮できるとともに、熱電変換モジュー
ルと熱応力緩和材とが一体ユニットとなり、これらを低
温側部材や高温側部材へ組み付ける作業が容易になると
ともに、部品の管理も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱応力緩和材を使用した熱電変換装置
の実施例を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施例の熱応力緩和材を製造する
素材である多層グラファイト体を示す斜視図。
【図３】図２の多層グラファイト体をスライスする状態
を示す斜視図。
【図４】図３でスライスして得られた短冊状のグラファ
イト材を面状に配置した状態を示す斜視図。
【図５】図４の状態の短冊状のグラファイト材を圧縮す
る状態を示す斜視図。
【図６】図５による圧縮により得られたシート状の熱応
力緩和材を示す斜視図。
【図７】本発明の第２実施例の熱応力緩和材を示す斜視
図。
【図８】本発明の第３実施例の熱応力緩和材を示す斜視
図。
【図９】本発明の第４実施例の熱応力緩和材を示す斜視
図。
【図１０】本発明の第５実施例を示す斜視図。
【図１１】図１０の熱応力緩和材と低（高）温側部材の
嵌合状態を示す断面図。
【図１２】本発明の第６実施例を示す断面図。
【図１３】本発明の第７実施例を示す斜視図。
【図１４】本発明の第８実施例を示す断面図。
【図１５】本発明の第９実施例を示す断面図。
【図１６】従来の熱応力緩和材を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 熱変換モジュール ３ 低温側部材 ５ 高温側部材 ６ 熱応力緩和材 ６ａ，６ｂ シート面 ８ 箔状のグラファイト材 ８ａ 短冊状のグラファイト材 ８ｂ スライス面 １３，１４ 圧縮用の型 １５ 中心穴 １６ 緩衝材（ワイヤメッシュ） １７ トリムライン １８ 突起部 １９ 窪み部 ２０ 一体ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三吉 猛 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (72)発明者 前田 桐志 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (72)発明者 宮下 直人 大阪府大阪市淀川区野中南２丁目11番48号 日本ピラー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA33 BC03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材を形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を複数、そのスライス面が熱応力緩和材のシート
    面となるように面状に配置し、圧着して形成されている
    ことを特徴とする熱電変換モジュール用の熱応力緩和
    材。
  2. 【請求項２】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材を形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を、そのスライス面が熱応力緩和材のシート面と
    なるように渦巻状、かつ、面状に配置し、圧着して形成
    されていることを特徴とする熱電変換モジュール用の熱
    応力緩和材。
  3. 【請求項３】 前記熱応力緩和材が、その外周をトリム
    して略角形に形成されていることを特徴とする請求項２
    記載の熱電変換モジュール用の熱応力緩和材。
  4. 【請求項４】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材の製造方法であって、先ず、箔状のグラファイトが多
    重に積層されたグラファイト体を、積層方向と略平行方
    向にスライスして短冊状のグラファイト材に形成し、次
    に、前記短冊状のグラファイト材を、そのスライス面が
    熱応力緩和材のシート面となるように面状に配置し、圧
    着して形成することを特徴とする熱電変換モジュール用
    の熱応力緩和材の製造方法。
  5. 【請求項５】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材の製造方法であって、先ず、箔状のグラファイトが多
    重に積層されたグラファイト体を、積層方向と略平行方
    向にスライスして短冊状のグラファイト材に形成し、次
    に、前記短冊状のグラファイト材を、そのスライス面が
    熱応力緩和材のシート面となるように渦巻状、かつ、面
    状に配置し、圧着して形成することを特徴とする熱電変
    換モジュール用の熱応力緩和材の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記熱応力緩和材を、その外周をトリム
    して略角形に形成することを特徴とする請求項５記載の
    熱電変換モジュール用の熱応力緩和材の製造方法。
  7. 【請求項７】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材に形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を、そのスライス面が熱応力緩和材のシート面と
    なるように渦巻状、かつ、面状に配置し、圧着して形成
    されている熱応力緩和材を用い、該熱応力緩和材の中心
    部に中心穴を形成し、低温側部材と高温側部材の少なく
    とも一方における熱応力緩和材を配置する側の面には前
    記中心穴に嵌合する突起部を設け、前記中心穴と前記突
    起部を嵌合して前記熱応力緩和材を設置したことを特徴
    とする熱電変換装置。
  8. 【請求項８】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材に形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を複数、そのスライス面が熱応力緩和材のシート
    面となるように面状に配置し、圧着して形成されている
    熱応力緩和材を用い、低温側部材と高温側部材の少なく
    とも一方における熱応力緩和材を配置する側の面に窪み
    部を設け、該窪み部に前記熱応力緩和材を嵌着して配置
    したことを特徴とする熱電変換装置。
  9. 【請求項９】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材に形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を、そのスライス面が熱応力緩和材のシート面と
    なるように渦巻状、かつ、面状に配置し、圧着して形成
    されている熱応力緩和材を用い、低温側部材と高温側部
    材の少なくとも一方における熱応力緩和材を配置する側
    の面に窪み部を設け、該窪み部に前記熱応力緩和材を嵌
    着して配置したことを特徴とする熱電変換装置。
  10. 【請求項１０】 熱電変換モジュールと低温側部材との
    間、および熱電変換モジュールと高温側部材との間の少
    なくとも一方に介在されるグラファイト製の熱応力緩和
    材であって、箔状のグラファイトが多重に積層されたグ
    ラファイト体を、積層方向と略平行方向にスライスして
    短冊状のグラファイト材に形成し、該短冊状のグラファ
    イト材を複数、そのスライス面が熱応力緩和材のシート
    面となるように面状に配置し、圧着して形成されている
    熱応力緩和材を用い、該熱応力緩和材を、熱電変換モジ
    ュールの低温側側面と高温側側面の少なくとも一方に固
    着したことを特徴とする熱電変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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