JP2005317648A - 熱電変換モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】熱電素子を構成する半導体と電極の接合部分の熱応力の発生を防止して半導体のクラックの発生を防止する熱電変換モジュールを提供する。
【解決手段】第1と第2の絶縁体間11、11aに、銅より大きい熱膨張係数からなるP型、N型半導体13、13aの一対を並設してなる熱電素子12の複数組が絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極14、14aを介してP型、N型半導体13、13aを直列に連結する熱電変換モジュール10において、反対面にモリブデンからなるヒートシンク板15を接合する第1の絶縁体11が窒化アルミニウム基板からなり、直列に接続するための第1の絶縁体11に設けられる第1の電極14がモリブデン電極、第2の絶縁体11aに設けられる第2の電極14aが銅電極、しかも、P型及びN型半導体13、13aとモリブデン電極との間には、中間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極16が設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】第1と第2の絶縁体間11、11aに、銅より大きい熱膨張係数からなるP型、N型半導体13、13aの一対を並設してなる熱電素子12の複数組が絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極14、14aを介してP型、N型半導体13、13aを直列に連結する熱電変換モジュール10において、反対面にモリブデンからなるヒートシンク板15を接合する第1の絶縁体11が窒化アルミニウム基板からなり、直列に接続するための第1の絶縁体11に設けられる第1の電極14がモリブデン電極、第2の絶縁体11aに設けられる第2の電極14aが銅電極、しかも、P型及びN型半導体13、13aとモリブデン電極との間には、中間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極16が設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、高温に晒される面と低温に晒される面の温度差によって熱電素子に電位を発生させて発電したり、あるいは直流電力の供給によって相対向する面を冷却又は加熱面として利用できる熱電変換モジュールに関する。
図3に示すように、従来の熱電変換モジュール50は、同一又は互いに異なる材質の半導体からなるP型半導体51とN型半導体51aの一対の半導体を並設させて形成されている。P型半導体51とN型半導体51aで構成される熱電素子52は、板状のセラミック基板や樹脂基板、フィルム状の樹脂シート等からなる第1、第2の絶縁体53、53aのそれぞれに形成された第1、第2の電極54、54aを介してP型半導体51とN型半導体51aを交互且つ連続的に電気的に直列に接続し、両方から第1、第2の絶縁体53、53aで挟み込むようにして締め付け具55等で締め付けることで形成されている。そして、例えば、熱電発電装置として用いるのに、高温側の一方の第1の絶縁体53には、第1の絶縁体53に高温度を効率的に伝えることができるヒートシンク板56を介して第1の伝熱体57を、低温側の他方の第2の絶縁体53aには、第2の伝熱体57aを接触させることで、第1と第2の伝熱体57、57aから熱電素子52のそれぞれの端子部分に伝わった温度の温度差に比例した大きさの電位を熱電素子52で発生させるゼーベック効果で発電を行い、その発電電力を第1の電極54又は第2の電極54aの両端部に接続させたリード線58、58aから取り出している。また、熱電変換モジュール50を用いる装置としては、リード線58、58aから熱電素子52へ給電することでペルチェ効果による第1の伝熱体57の冷却と第2の伝熱体57aの加熱、あるいは、これと反対の第1の伝熱体57の加熱と第2の伝熱体57aの冷却を行うために用いることができる。
上記の熱電変換モジュールを熱電発電装置として用いる場合においては、熱電素子から取り出される発電電力を大きくしようとする場合に、高温側の第1の伝熱体の温度を高くし、低温側の第2の伝熱体との温度差を大きくする必要がある。高温側の第1の伝熱体の温度を速やかに熱損失を少なくして第1の絶縁体に拡散させると共に、P型半導体とN型半導体に伝達させるために、従来、第1の絶縁体には、熱伝導性の良い窒化アルミニウム基板が、そして、ヒートシンク板には、熱伝導性がよく、窒化アルミニウム基板の熱膨張係数と近似するモリブデン板が用いられている。また、第1の電極には、第1の絶縁体である窒化アルミニウム基板の熱膨張係数と近似するモリブデン電極が用いられている。そして、このような各種の材質で構成される熱電変換モジュールの各部材は、窒化アルミニウム基板とモリブデン板やモリブデン電極をろう付け等で接合した後、熱電素子とモリブデン電極や銅電極を半田や、導電性樹脂等で接合している。熱電素子と電極との接合部分には、高温側の熱膨張と低温側の熱収縮によって応力が加わることとなり、長期間の使用によって接合部分にクラックが発生することがあった。そこで、熱電素子を構成する半導体は、形状を球状とする応力の加わりにくい構造のものとすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−163537号公報
しかしながら、前述したような従来の熱電変換モジュールは、次のような問題がある。
熱電素子を構成する半導体と、電極との接合を半田や、導電性樹脂等で行う場合においては、剛的な接合であるので、稼働時の加熱や停止時の冷却によって各部材に熱応力が発生し、特に、熱膨張係数が大きく、脆い特性を有する半導体には、モリブデン電極との熱膨張係数差から接合部に大きな応力が集中し、半導体に発生するクラックを完全に防止することができない。半導体は、このクラックの発生によって、熱電性能が著しく低下している。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、熱電素子を構成する半導体と電極の接合部分の熱応力の発生を防止して半導体のクラックの発生を防止する熱電変換モジュールを提供することを目的とする。
熱電素子を構成する半導体と、電極との接合を半田や、導電性樹脂等で行う場合においては、剛的な接合であるので、稼働時の加熱や停止時の冷却によって各部材に熱応力が発生し、特に、熱膨張係数が大きく、脆い特性を有する半導体には、モリブデン電極との熱膨張係数差から接合部に大きな応力が集中し、半導体に発生するクラックを完全に防止することができない。半導体は、このクラックの発生によって、熱電性能が著しく低下している。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、熱電素子を構成する半導体と電極の接合部分の熱応力の発生を防止して半導体のクラックの発生を防止する熱電変換モジュールを提供することを目的とする。
前記目的に沿う本発明に係る熱電変換モジュールは、略平行に平面どうしで対向する第1と第2の絶縁体間に、円柱体又は多角柱体からなり、銅の熱膨張係数より大きい高熱膨張係数を有するP型半導体とN型半導体の一対を並設してなる熱電素子の複数組が第1と第2の絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極を介してP型半導体とN型半導体を電気的に直列に連結して第1の絶縁体側を高温側、第2の絶縁体側を低温側とする熱電変換モジュールにおいて、第1の電極が形成される反対面にモリブデンからなるヒートシンク板を接合して有する第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、P型半導体とN型半導体を直列に接続するための第1の絶縁体に設けられる第1の電極がモリブデン電極からなり、P型半導体とN型半導体を直列に接続するための第2の絶縁体に設けられる第2の電極が銅電極からなり、しかも、P型半導体及びN型半導体とモリブデン電極との間には、P型半導体及びN型半導体とモリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられている。
前記目的に沿う本発明に係る他の熱電変換モジュールは、略平行に平面どうしで対向する第1と第2の絶縁体間に、円柱体又は多角柱体からなり、一方が銅の熱膨張係数より大きい高熱膨張係数、他方が銅の熱膨張係数より小さい低熱膨張係数で構成されるP型半導体とN型半導体の一対を並設してなる熱電素子の複数組が第1と第2の絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極を介してP型半導体とN型半導体を電気的に直列に連結して第1の絶縁体側を高温側、第2の絶縁体側を低温側とする熱電変換モジュールにおいて、第1の電極が形成される反対面にモリブデンからなるヒートシンク板を接合して有する第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、P型半導体とN型半導体を直列に接続するための第1の絶縁体に設けられる第1の電極がモリブデン電極からなり、P型半導体とN型半導体を直列に接続するための第2の絶縁体に設けられる第2の電極が銅電極からなり、しかも、高熱膨張係数を有するP型半導体又はN型半導体とモリブデン電極との間には、P型半導体又はN型半導体とモリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられると共に、低熱膨張係数を有するP型半導体又はN型半導体と銅電極との間には、P型半導体又はN型半導体の低熱膨張係数と近似する第2の繋ぎ用電極が設けられている。
ここで、熱電変換モジュール、又は他の熱電変換モジュールは、第1の繋ぎ用電極が銅からなるのがよい。
また、他の熱電変換モジュールは、第2の繋ぎ用電極がモリブデンからなるのがよい。
また、他の熱電変換モジュールは、第2の繋ぎ用電極がモリブデンからなるのがよい。
請求項1及びこれに従属する請求項3記載の熱電変換モジュールは、反対面にヒートシンク板を接合している第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、P型半導体とN型半導体を直列に接続するための第1の絶縁体に設けられる第1の電極がモリブデン電極からなり、第2の絶縁体に設けられる第2の電極が銅電極からなり、しかも、P型半導体及びN型半導体とモリブデン電極との間には、P型半導体及びN型半導体とモリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられているので、ヒートシンク板、絶縁体、電極、及び熱電素子の間に熱膨張係数差があっても、それぞれの接合部分の熱応力を緩和することができ、最も強度のない半導体のクラック発生を防止することができる。
請求項2及びこれに従属する請求項3又は4記載の熱電変換モジュールは、反対面にヒートシンク板を接合している第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、P型半導体と前記N型半導体を直列に接続するための第1の絶縁体に設けられる第1の電極がモリブデン電極からなり、第2の絶縁体に設けられる第2の電極が銅電極からなり、しかも、高熱膨張係数を有するP型半導体又はN型半導体とモリブデン電極との間には、P型半導体又はN型半導体とモリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられると共に、低熱膨張係数を有するP型半導体又はN型半導体と銅電極との間には、P型半導体又はN型半導体の低熱膨張係数と近似する第2の繋ぎ用電極が設けられているので、ヒートシンク板、絶縁体、電極、P型半導体、及びN型半導体の間に熱膨張係数差があっても、それぞれの接合部分の熱応力を緩和することができ、最も強度のない半導体のクラック発生を防止することができる。
特に、請求項3記載の熱電変換モジュールは、第1の繋ぎ用電極が銅からなるので、高熱膨張係数の熱電素子と、低熱膨張係数の第1の絶縁体との熱膨張係数差の熱応力を緩和することができ、最も強度のない半導体のクラック発生を防止することができる。
また、特に、請求項4記載の熱電変換モジュールは、第2の繋ぎ用電極がモリブデンからなるので、低熱膨張係数の熱電素子と、高熱膨張係数の第2の電極との熱膨張係数差の熱応力を熱電素子に及ぼすのを防止することができ、最も強度のない半導体のクラック発生を防止することができる。
また、特に、請求項4記載の熱電変換モジュールは、第2の繋ぎ用電極がモリブデンからなるので、低熱膨張係数の熱電素子と、高熱膨張係数の第2の電極との熱膨張係数差の熱応力を熱電素子に及ぼすのを防止することができ、最も強度のない半導体のクラック発生を防止することができる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図1は本発明の一実施の形態に係る熱電変換モジュールの説明図、図2は同他の熱電変換モジュールの説明図である。
ここに、図1は本発明の一実施の形態に係る熱電変換モジュールの説明図、図2は同他の熱電変換モジュールの説明図である。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱電変換モジュール10は、略平行に平面どうしで対向する第1の絶縁体11と、第2の絶縁体11aとの間に複数の熱電素子12を有している。この熱電変換モジュール10に用いられる熱電素子12は、円柱体又は多角柱体からなり、銅の熱膨張係数(17ppm/℃)より大きい、例えば、ZnSb(亜鉛アンチモン)系の高熱膨張係数(因みに、ZnSbの熱膨張係数は、29.1ppm/℃)のP型半導体13とN型半導体13aの一対を並設させて形成されている。P型半導体13とN型半導体13aの一対で構成される熱電素子12は、第1の絶縁体11と第2の絶縁体11aのそれぞれに設けられる第1と第2の電極14、14aを介して電気的に直列に接続されると共に、一対のP型半導体13とN型半導体13aからなる熱電素子12の複数組を第1と第2の電極14、14aを介して連続的に電気的に直列に連結している。そして、熱電変換モジュール10は、第1の絶縁体11側を高温側、第2の絶縁体11a側を低温側としている。
熱電変換モジュール10の第1の絶縁体11には、熱伝導率の極めて良好な窒化アルミニウム基板(窒化アルミニウムの熱伝導率は、130W/mK)が用いられ、第1の電極14が形成される反対面に窒化アルミニウム基板と熱膨張係数が近似し、熱伝導率が良好なモリブデン(モリブデンの熱膨張係数は、5.1ppm/℃、熱伝導率は、159W/mK)からなるヒートシンク板15がろう付け接合等で接合されている。並設されたP型半導体13とN型半導体13aの複数組を電気的に直列に接続するための第1の絶縁体11に設けられる第1の電極14は、窒化アルミニウム基板にモリブデン板をろう付け接合等するモリブデン電極で形成されている。また、並設されたP型半導体13とN型半導体13aの複数組を電気的に直列に接続するための第2の絶縁体11aに設けられる第2の電極14aは、第2の絶縁体11aに銅板をろう材や、導電性接着剤等を用いて接合する銅電極で形成されている。しかも、P型半導体13及びN型半導体13aと、第1の絶縁体11側の第1の電極14であるモリブデン電極との間には、P型半導体13及びN型半導体13aの熱膨張係数とモリブデン電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極16が設けられている。
この熱電変換モジュール10は、高温側の第1の絶縁体11に窒化アルミニウム基板を用い、両面にモリブデンからなるヒートシンク15と第1の電極14を用いているので、極めて熱伝導性がよく高温での熱効率を向上でき、しかも、それぞれの熱膨張係数を近似させることができるので、熱応力の発生を防止できる。また、P型半導体13及びN型半導体13aの熱電素子12に高熱膨張係数の半導体を用いたとしても、熱電素子12と、モリブデン電極からなる第1の電極14との間に設ける第1の繋ぎ用電極16は、熱膨張係数が熱電素子12と第1の電極14との間の値を有するもので形成されているので、材質的に脆い特徴を有する熱電素子12に集中する熱応力を緩和させることができ、熱電素子12のクラック発生を防止することができる。
なお、この熱電変換モジュール10の第1の繋ぎ用電極16には、熱膨張係数が17ppm/℃である銅からなる電極を用いるのがよい。第1の繋ぎ用電極16に銅を用いるのは、銅が高熱膨張係数(17ppm/℃を超える、好ましくは20ppm/℃以上)の半導体と、窒化アルミニウム基板やモリブデン電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数とすることができるので、熱電素子12の熱応力を緩和させることができると共に、銅の熱伝導率(390W/mK)が極めて高いので、高温での熱効率を向上させることができる。
また、熱電変換モジュール10のヒートシンク板15や、第1の電極14に用いられるモリブデンは、モリブデンと他の金属との合金や、モリブデンと他の金属との複合体からなるものであってもよく、第2の電極14aや、第1の繋ぎ用電極16用いられる銅は、銅と他の金属との合金や、銅と他の金属との複合体からなるものであってもよい。
また、熱電変換モジュール10のヒートシンク板15や、第1の電極14に用いられるモリブデンは、モリブデンと他の金属との合金や、モリブデンと他の金属との複合体からなるものであってもよく、第2の電極14aや、第1の繋ぎ用電極16用いられる銅は、銅と他の金属との合金や、銅と他の金属との複合体からなるものであってもよい。
上記の熱電変換モジュール10を熱電変換装置の一種である熱電発電装置として用いる場合には、例えば、第1の絶縁体11側にヒートシンク板15を介して、排気ガスや、廃熱等のような高温の気体や、高温体を冷却した後の排水のような高温の液体等の高温媒体を通過させることができる空洞体等からなる第1の伝熱体17を設けている。また、第2の絶縁体11a側には、第2の絶縁体11aに接触させて、例えば、冷却水や、冷風のような低温媒体を通過させることができる空洞体等からなる第2の伝熱体17aを設けている。なお、ヒートシンク板15は、高温の気体や、高温の液体等から得られ高温の熱を熱電素子12に効率的に伝熱させるために設けられている。また、第1の伝熱体17と第2の伝熱体17aを第1の絶縁体11と第2の絶縁体11aにそれぞれが接することができるようにするためには、締め付け具18で締め付けることで熱伝導効率を向上させている。上記のように構成された熱電発電装置は、第1の伝熱体17と第2の伝熱体17aから熱電素子12のそれぞれの端子部分に伝わった温度の温度差に比例した大きさの電位を熱電素子12で発生させるゼーベック効果で発電を行い、その発電電力を熱電素子12を直列に接続させた第1の電極14又は第2の電極14aの両端部のそれぞれから延設させたリード線19、19aから取り出すことで電力を得ている。
また、この熱電変換モジュール10を用いる熱電変換装置には、リード線19、19aから熱電素子12へ給電することによるペルチェ効果によって、例えば、第1の伝熱体17側の加熱と第2の伝熱体17a側の冷却を行うために熱移動をさせることで、これと接する被接触物の加熱や冷却のための各種の装置として用いることができる。なお、第1の絶縁体11及び/又は第2の絶縁体11aには、熱伝導率のよい窒化アルミニウム基板を用いることでそれぞれの熱媒体のエネルギーを有効に活用できたり、被加熱物又は被冷却物を効率的に加熱又は冷却させることができる。
図2に示すように、本発明の一実施の形態に係る他の熱電変換モジュール10aは、熱電変換モジュール10と同様に、略平行に平面どうしで対向する第1の絶縁体11と、第2の絶縁体11aとの間に複数組の熱電素子12aを有している。この熱電変換モジュール10aに用いられる熱電素子12aは、円柱体又は多角柱体からなり、一方が銅の熱膨張係数(17ppm/℃)より大きい、例えば、ZnSb(亜鉛アンチモン)系の高熱膨張係数(因みに、ZnSbの熱膨張係数は、29.1ppm/℃)、他方が銅の熱膨張係数より小さい、例えば、CoSb(コバルトアンチモン)系の低熱膨張係数(因みに、CoSbの熱膨張係数は、6.4ppm/℃)のP型半導体13bとN型半導体13cの一対を並設させて形成されている。互いに熱膨張係数の異なるP型半導体13bとN型半導体13cの一対で構成される熱電素子12aは、第1の絶縁体11と第2の絶縁体11aのそれぞれに設けられる第1と第2の電極14、14aを介して電気的に直列に接続されると共に、一対のP型半導体13bとN型半導体13cからなる熱電素子12aの複数組を第1と第2の電極14、14aを介して連続的に電気的に直列に連結している。そして、熱電変換モジュール10aは、第1の絶縁体11側を高温側、第2の絶縁体11a側を低温側としている。
熱電変換モジュール10aの第1の絶縁体11には、熱電変換モジュール10の場合と同様に、熱伝導率の極めて良好な窒化アルミニウム基板が用いられ、第1の電極14が形成される反対面に窒化アルミニウム基板と熱膨張係数が近似し、熱伝導率が良好なモリブデンからなるヒートシンク板15がろう付け接合等で接合されている。並設されたP型半導体13bとN型半導体13cの複数組を電気的に直列に接続するための第1の絶縁体11に設けられる第1の電極14は、窒化アルミニウム基板にモリブデン板をろう付け接合等するモリブデン電極で形成されている。また、並設されたP型半導体13bとN型半導体13cの複数組を電気的に直列に接続するための第2の絶縁体11aに設けられる第2の電極14aは、第2の絶縁体11aに銅板をろう材や、導電性接着剤等を用いて接合する銅電極で形成されている。しかも、この熱電変換モジュール10aには、高熱膨張係数を有するP型半導体13b又はN型半導体13cと、第1の絶縁体11側の第1の電極14であるモリブデン電極との間に、P型半導体13b又はN型半導体13cの熱膨張係数とモリブデン電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極16が設けられている。更に、この熱電変換モジュール10aには、低熱膨張係数を有するP型半導体13b又はN型半導体13cと、第2の絶縁体11a側の第2の電極14aである銅電極との間に、P型半導体13b又はN型半導体13cの低熱膨張係数と近似する第2の繋ぎ用電極20が設けられている。
この熱電変換モジュール10aは、高温側の第1の絶縁体11に窒化アルミニウム基板を用い、両面にモリブデンからなるヒートシンク15と第1の電極14を用いているので、極めて熱伝導性がよく高温での熱効率を向上できる。また、この熱電変換モジュール10aは、互いに異なる熱膨張係数のP型半導体13bとN型半導体13cが並設され、それぞれの主面が高温、低温に晒されたとしても、それぞれの接合部材間の熱膨張係数を整合させることができるので、熱応力の発生を防止して材質的に脆い特徴を有する熱電素子12aに集中する熱応力を緩和させることができ、熱電素子12aのクラック発生を防止することができる。
なお、この熱電変換モジュール10aの第1の繋ぎ用電極16には、熱膨張係数が17ppm/℃である銅からなる電極を用いるのがよい。第1の繋ぎ用電極16に銅を用いるのは、銅が高熱膨張係数の例えば、17ppm/℃を超える、好ましくは20ppm/℃以上の半導体と、窒化アルミニウム基板やモリブデン電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数とすることができるので、熱電素子12aの熱応力を緩和させることができると共に、銅の熱伝導率(390W/mK)が極めて高いので、高温での熱効率を向上させることができる。また、第2の繋ぎ用電極20には、熱膨張係数が低熱膨張係数のP型半導体13b又はN型半導体13cの熱膨張係数と近似するモリブデンからなる電極を用いるのがよい。このモリブデン電極によって、低熱膨張係数のP型半導体13b又はN型半導体13cは、第2の電極14aとの接合部の熱応力が回避されるので、材質的に脆い特徴を有する半導体に集中する熱応力を緩和させることができ、クラック発生を防止することができる。
また、熱電変換モジュール10aのヒートシンク板15や、第1の電極14や、第2の繋ぎ用電極20に用いられるモリブデンは、モリブデンと他の金属との合金や、モリブデンと他の金属との複合体からなるものであってもよく、第2の電極14aや、第1の繋ぎ用電極16用いられる銅は、銅と他の金属との合金や、銅と他の金属との複合体からなるものであってもよい。
また、熱電変換モジュール10aのヒートシンク板15や、第1の電極14や、第2の繋ぎ用電極20に用いられるモリブデンは、モリブデンと他の金属との合金や、モリブデンと他の金属との複合体からなるものであってもよく、第2の電極14aや、第1の繋ぎ用電極16用いられる銅は、銅と他の金属との合金や、銅と他の金属との複合体からなるものであってもよい。
本発明の熱電変換モジュールは、高温側と低温側との温度差が大きくなっても熱電素子である半導体に不具合を発生させることなく大きい電力を得ることができ、廃熱等を利用して発電できる熱電発電装置や、高い電力を流して高温側と低温側との温度差を大きくしても熱電素子である半導体に不具合を発生させることなく高温や、低温が引き出せる冷、温風器、加熱、冷却装置、狭い所や、過酷な所で用いるための電力供給用としての各種装置、熱媒体を循環させる経済的な発電装置等に用いることができる。
10、10a:熱電変換モジュール、11:第1の絶縁体、11a:第2の絶縁体、12、12a:熱電素子、13、13b:P型半導体、13a、13c:N型半導体、14:第1の電極、14a:第2の電極、15:ヒートシンク板、16:第1の繋ぎ用電極、17:第1の伝熱体、17a:第2の伝熱体、18:締め付け具、19、19a:リード線、20:第2の繋ぎ用電極
Claims (4)
- 略平行に平面どうしで対向する第1と第2の絶縁体間に、円柱体又は多角柱体からなり、銅の熱膨張係数より大きい高熱膨張係数を有するP型半導体とN型半導体の一対を並設してなる熱電素子の複数組が前記第1と第2の絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極を介して前記P型半導体と前記N型半導体を電気的に直列に連結して前記第1の絶縁体側を高温側、前記第2の絶縁体側を低温側とする熱電変換モジュールにおいて、
前記第1の電極が形成される反対面にモリブデンからなるヒートシンク板を接合して有する前記第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、前記P型半導体と前記N型半導体を直列に接続するための前記第1の絶縁体に設けられる前記第1の電極がモリブデン電極からなり、前記P型半導体と前記N型半導体を直列に接続するための前記第2の絶縁体に設けられる前記第2の電極が銅電極からなり、しかも、前記P型半導体及び前記N型半導体と前記モリブデン電極との間には、前記P型半導体及び前記N型半導体と前記モリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 略平行に平面どうしで対向する第1と第2の絶縁体間に、円柱体又は多角柱体からなり、一方が銅の熱膨張係数より大きい高熱膨張係数、他方が銅の熱膨張係数より小さい低熱膨張係数で構成されるP型半導体とN型半導体の一対を並設してなる熱電素子の複数組が前記第1と第2の絶縁体のそれぞれに設けられる第1と第2の電極を介して前記P型半導体と前記N型半導体を電気的に直列に連結して前記第1の絶縁体側を高温側、前記第2の絶縁体側を低温側とする熱電変換モジュールにおいて、
前記第1の電極が形成される反対面にモリブデンからなるヒートシンク板を接合して有する前記第1の絶縁体が窒化アルミニウム基板からなり、前記P型半導体と前記N型半導体を直列に接続するための前記第1の絶縁体に設けられる前記第1の電極がモリブデン電極からなり、前記P型半導体と前記N型半導体を直列に接続するための前記第2の絶縁体に設けられる前記第2の電極が銅電極からなり、しかも、前記高熱膨張係数を有する前記P型半導体又は前記N型半導体と前記モリブデン電極との間には、前記P型半導体又は前記N型半導体と前記モリブデン電極との間の熱膨張係数値を有する第1の繋ぎ用電極が設けられると共に、前記低熱膨張係数を有する前記P型半導体又は前記N型半導体と前記銅電極との間には、前記P型半導体又は前記N型半導体の前記低熱膨張係数と近似する第2の繋ぎ用電極が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 請求項1又は2記載の熱電変換モジュールにおいて、前記第1の繋ぎ用電極が銅からなることを特徴とする熱電変換モジュール。
- 請求項2記載の熱電変換モジュールにおいて、前記第2の繋ぎ用電極がモリブデンからなることを特徴とする熱電変換モジュール。
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