JP2016072579A - Thermoelectric conversion module - Google Patents
Thermoelectric conversion module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016072579A JP2016072579A JP2014203667A JP2014203667A JP2016072579A JP 2016072579 A JP2016072579 A JP 2016072579A JP 2014203667 A JP2014203667 A JP 2014203667A JP 2014203667 A JP2014203667 A JP 2014203667A JP 2016072579 A JP2016072579 A JP 2016072579A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal substrate
- thermoelectric conversion
- conversion module
- substrate
- divided
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、熱電変換素子を備えて構成される熱電変換モジュールに関するものである。 The present invention relates to a thermoelectric conversion module configured to include a thermoelectric conversion element.
近年、熱電変換素子を備えて構成される熱電変換モジュールが注目されている。熱電変換モジュールとしては、例えば図3に示されるもの(特許文献1を参照)があげられる。 In recent years, a thermoelectric conversion module configured to include a thermoelectric conversion element has attracted attention. An example of the thermoelectric conversion module is shown in FIG. 3 (see Patent Document 1).
図3に示したように、この熱電変換モジュール100は、複数の熱電変換素子110を備えており、そのp型熱電変換素子とn型熱電変換素子が電極150を介して直列に接続されて複数のpn素子対が形成されている。熱電変換素子110同士は、互いの間の短絡を防止するため水平方向には所定間隔をあけて配置されている。pn素子対の一方の端面には基板200が配され、他方の端面には基板300が配されている。基板200、300は熱伝導に優れる材質のものが用いられている。直列に接続された複数のpn素子対の電気的な接続の両端位置のものにはリード線400A,400Bが接続されている。
As shown in FIG. 3, the
熱電変換モジュール100は、例えば基板200を加熱し、基板300を冷却すれば、pn素子対に生じるゼーベック効果でリード線400A,400Bから所定の電力が得られる。つまり、発電装置として活用できる。
For example, when the
または、熱電変換モジュール100は、リード線400A,400Bに所定の電流を流すと、pn素子対に生じるペルチェ効果によって、例えば基板200が加熱状態になり、また基板300は冷却状態になる。つまり、冷却装置などとしても活用できるものであった。
Alternatively, in the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
近年、熱電変換モジュール100は、発電装置として用いる際に、高い出力電力を求められるようになっている。
In recent years, the
熱電変換モジュール100を高出力にするには、熱電変換素子110の数を多くする必要がある。そのため、基板200、300の面積が大きくなる。
In order to increase the output of the
熱電変換モジュール100としては、基板200、300に熱伝導率の高い金属基板、例えば銅基板を用いて発電効率を高めたものが知られている。そのため、熱電変換モジュール100の高出力化を図る場合、金属基板を用いた熱電変換モジュール100を採用することが有効である。
As the
しかしながら、基板200、300が金属基板の場合、熱膨張による変形量が従来のセラミック基板に比べて大きい。また、熱電変換モジュール100を高出力にするために基板200、300の面積が大きくなっている。そのため、熱膨張による基板200と基板300との変形量の差が大きくなり、高温側の基板に厚み方向の変形(そり)が発生し、熱電変換素子110が基板から剥離して断線したり、熱電変換素子110自体が破損されたりして熱電変換モジュール100の破損が発生するという課題があった。
However, when the
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、金属基板を用いてその金属基板の面積を大きくした場合に熱膨張による高温側の基板の変形により破損されるのを防止した熱電変換モジュールを提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem. When a metal substrate is used and the area of the metal substrate is increased, the thermoelectric device is prevented from being damaged by deformation of the substrate on the high temperature side due to thermal expansion. An object is to provide a conversion module.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の熱電変換素子を挟んでそれぞれ両側に第1金属基板および第2金属基板を配置し、第1金属基板を複数の分割基板により構成し、各分割基板を互いに間隙を有して配置するようにしている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first metal substrate and a second metal substrate on both sides of a plurality of thermoelectric conversion elements, and the first metal substrate is constituted by a plurality of divided substrates. The divided substrates are arranged with a gap therebetween.
本発明は、互いに間隙を有して配置される複数の分割基板により第1金属基板を構成しているので、熱膨張により第1金属基板と第2金属基板の変形量が相違しその変形量の相違に基づく第1金属基板および第2金属基板の変形が各分割基板の間隙により吸収され、熱電変換モジュールの破損を防止できるという有利な効果が得られる。 In the present invention, since the first metal substrate is constituted by a plurality of divided substrates arranged with gaps therebetween, the deformation amounts of the first metal substrate and the second metal substrate are different due to thermal expansion. The deformation of the first metal substrate and the second metal substrate based on the difference is absorbed by the gaps between the divided substrates, and an advantageous effect is obtained that the thermoelectric conversion module can be prevented from being damaged.
本発明による熱電変換モジュールについて、以下に図面を用いて説明する。 A thermoelectric conversion module according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は本発明の実施形態による熱電変換モジュールの分解斜視図、図2は同熱電変換モジュールの断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a thermoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thermoelectric conversion module.
図1、図2に示すように、本発明の実施形態による熱電変換モジュール3は、対向して配置された第1金属基板10と第2金属基板20と、その間に配された複数の熱電変換素子5とを有している。熱電変換素子5は、水平方向において所定の配列状態で配置されており、複数のp型熱電変換素子と複数のn型熱電変換素子とからなる。両者は同じ外形の直方体状である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
第1金属基板10は、4枚の分割基板10Aに分割されて構成されている。一方、第2金属基板20は1枚の基板により構成されている。
The
第1金属基板10を構成する各分割基板10Aは、それぞれ銅板12の一方の面に絶縁層14が設けられ、その絶縁層14に重ねて第1電極16が設けられたものとなっている。第1電極16は銅から形成されている。絶縁層14は、ポリイミド樹脂などから形成されている。
Each divided
第2金属基板20も、第1金属基板10と同様で、銅板22の一方の面に絶縁層24が設けられ、その絶縁層24に重ねて第2電極26が設けられたものとなっている。第2電極26は銅から形成されている。絶縁層24は、ポリイミド樹脂などから形成されている。
Similarly to the
第1電極16および第2電極26は、p型熱電変換素子とn型熱電変換素子とを交互に直列で接続可能なように、第1金属基板10および第2金属基板20に配されている。
The
熱電変換モジュール3は、第1金属基板10の各分割基板10Aおよび各分割基板10Aに対応する第2金属基板20の各領域ごとに配線され、第2金属基板20において各領域が接続されている。換言すると、各分割基板10Aおよび各分割基板10Aに対応する第2金属基板20の各領域ごとに熱電変換モジュール3を分割した4つの分割ユニットを第2金属基板20に形成された配線により接続した構造となっている。そして、熱電変換モジュール3は、第2金属基板20の矩形の一辺の両端部分にそれぞれ接続されるリード線40A,40Bから出力が導出されるようになっている。
The
熱電変換モジュール3は、各分割ユニットを全て直列に接続して出力電圧を高くしても良いし、各分割ユニットを全て並列に接続して出力電流を大きくしても良い。また、熱電変換モジュール3は、各分割ユニットを直列と並列を組み合わせて接続される構成にしても良い。
In the
ところで、第1金属基板10は加熱する高温側基板となっており、第2金属基板20は冷却する低温側基板となっている。そのため、熱電変換モジュール3は第1金属基板10を加熱し、第2金属基板20を冷却することにより発電される。あるいは、熱電変換モジュール3はリード線40A,40Bに電力を供給すると、第1金属基板10が加熱され、第2金属基板20が冷却される。
Incidentally, the
第1金属基板10は、前述したように4つの分割基板10Aにより構成されている。そして、隣接する各分割基板10A同士は互いに間隙50を有している。そのため、熱電変換モジュール3を発電させるため第1金属基板10が加熱されると共に、第2金属基板20が冷却され、熱膨張による第1金属基板10と第2金属基板20との変形量の差が発生してもその変形量の差に基づいて第1金属基板10および第2金属基板20の変形が各分割基板10A同士の間隙50により吸収される。したがって、第1金属基板10および第2金属基板20の厚み方向の変形(そり)が防止され、熱電変換モジュール3の破損が防止される。
As described above, the
本実施形態の場合、分割基板10Aにより複数に分割されているのは加熱側の第1金属基板10である。第1金属基板10は、熱電変換モジュール3の発電時において熱膨張による変形量が第2金属基板20に比べて大きい。そのため、第1金属基板10を分割基板10Aにより複数に分割した方が第2金属基板20を複数に分割するより熱電変換素子に印加される熱応力を小さくできるので、第1金属基板10を分割基板10Aにより複数に分割することが好ましい。しかしながら、これに限定されず、冷却側の金属基板(本実施形態において第2金属基板20)を複数の分割基板に分割しても熱膨張により第1金属基板10と第2金属基板20とに発生する変形量の差に基づく第1金属基板10および第2金属基板20の変形は第2金属基板20の各分割基板同士の間隙50により吸収される。
In the present embodiment, the
また、分割基板10Aにより分割する数は、熱電変換モジュール3の大きさや第1金属基板10および第2金属基板20の熱膨張による変形量によって適宜変更可能である。
Further, the number of divisions by the divided substrate 10A can be appropriately changed according to the size of the
なお、第1金属基板10および第2金属基板20の一方を分割すれば良いが、第1金属基板10および第2金属基板20の両方を分割の大きさを変えて構成することも考えられる。ただし、各分割ユニットを接続して熱電変換モジュール3を構成するには、第1金属基板10および第2金属基板20の一方が分割されない1枚の基板であることが配線および強度の点から好ましい。
One of the
本実施形態において、熱電変換モジュール3は、例えば第1金属基板10の各分割基板10Aにそれぞれ熱電変換素子5を実装し、熱電変換素子5が実装された各分割基板10Aを1枚基板の第2金属基板20に治具(図示せず)を用いてそれぞれ所定箇所に設置される。熱電変換素子5は治具により定ピッチの行列状に配置される。熱電変換素子5のそれぞれの端面は第1電極16と第2電極26に半田付けされて配置されることになる。各分割基板10Aおよび各分割基板10Aに対応する第2金属基板20の各領域ごとの熱電変換モジュール3の各分割ユニットは、熱電変換素子5が実装された各分割基板10Aを第2金属基板20に設置すれば第2金属基板20に形成される配線により接続される。そのため、熱電変換モジュール3の組み立てが容易で生産性の向上に繋がる。
In this embodiment, the
以上のように構成される熱電変換モジュール3は、従来同様に、例えば第1金属基板10を加熱し、第2金属基板20を冷却すれば、ゼーベック効果でリード線40A,40Bから所定の電力を得ることができる発電装置として活用できる。または、リード線40A,40Bに所定の電力を供給すると、例えば第1金属基板10が加熱状態になり、第2金属基板20が冷却状態になって、冷却装置などに活用することができる。
In the
ここに、熱電変換モジュール3は、発電装置とした場合に、得られる電力を大きくするのに有利である。
Here, when the
すなわち、本実施形態の熱電変換モジュール3は、互いに間隙50を有して配置される複数の分割基板10Aにより第1金属基板10を構成し、熱膨張により第1金属基板10と第2金属基板20の変形量が相違してもその変形量の相違に基づく第1金属基板10および第2金属基板20の変形を各分割基板10Aの間隙50が吸収する構成としている。そのため、熱電変換モジュール3は熱電変換素子5を挟んでそれぞれ両側に配置される基板に金属基板を用い、その金属基板の面積を大きくすることが可能となり、熱電変換モジュール3に多くの熱電変換素子5を実装することができる。しかも、熱電変換モジュール3は第2金属基板20に第1金属基板10の各分割基板10Aを接続する配線を形成することにより容易に一体化することができる。
That is, in the
なお、第1金属基板10の分割枚数や面積、あるいは第1金属基板10の各分割基板10A間の間隙の寸法設定は、熱膨張による第1金属基板10と第2金属基板20の変形量、および各分割基板10Aの設置時の作業性なども考慮しつつ適宜決定すればよい。
Note that the number and area of the
また、当該構成の熱電変換モジュール3は、冷却用途に用いる際にも、熱膨張により第1金属基板10と第2金属基板20とに発生する変形量に差が生じ、その差に基づく第1金属基板10および第2金属基板20の変形は第1金属基板10の各分割基板10A間の間隙50により吸収されるため、大型化するのに有利であり、冷却効果を高めることができる。
In addition, when the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、実施形態により説明した熱電変換モジュール3の各構成要素の材料や形状、あるいは組み立て方は種々変更可能であり、本発明を限定して解釈するためのものではない。
The embodiment described above is for facilitating the understanding of the present invention, and the material, shape, or assembly method of each component of the
本発明による熱電変換モジュールは、金属基板を用いて面積の大型化が可能で発電量を大きくすること、あるいは冷却量を大きくすることに有利であり、種々の技術分野で、熱を電気に変換する、または電気を熱に変換する場合に広く適用することが可能である。例えば、加熱炉の廃熱を利用して発電する際などに本発明を採用することができる。 The thermoelectric conversion module according to the present invention can increase the area by using a metal substrate, and is advantageous for increasing the amount of power generation or the amount of cooling, and converting heat into electricity in various technical fields. It can be widely applied to the case of converting electricity into heat. For example, the present invention can be adopted when generating power using waste heat from a heating furnace.
3 熱電変換モジュール
5 熱電変換素子
10 第1金属基板
10A 分割基板
12、22 銅板
14、24 絶縁層
16 第1電極
20 第2金属基板
26 第2電極
40A、40B リード線
50 間隙
3
Claims (3)
前記複数の熱電変換素子を挟んでそれぞれ両側に配置される第1金属基板および第2金属基板と、
前記第1金属基板は複数の分割基板に分割されて構成され、各分割基板は互いに間隙を有して配置されたことを特徴とする熱電変換モジュール。 A plurality of thermoelectric conversion elements;
A first metal substrate and a second metal substrate respectively disposed on both sides of the plurality of thermoelectric conversion elements;
The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first metal substrate is divided into a plurality of divided substrates, and the divided substrates are arranged with a gap therebetween.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014203667A JP2016072579A (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Thermoelectric conversion module |
US14/820,511 US9412929B2 (en) | 2014-08-18 | 2015-08-06 | Thermoelectric conversion module |
US15/203,693 US20160315242A1 (en) | 2014-08-18 | 2016-07-06 | Thermoelectric conversion module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014203667A JP2016072579A (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Thermoelectric conversion module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016072579A true JP2016072579A (en) | 2016-05-09 |
Family
ID=55865035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014203667A Pending JP2016072579A (en) | 2014-08-18 | 2014-10-02 | Thermoelectric conversion module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016072579A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018148037A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Thermoelectric conversion module |
JP2019140306A (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | 古河電気工業株式会社 | Optical module |
EP3696868A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-19 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric module |
EP3819949A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-12 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric element |
US11723275B2 (en) | 2019-02-12 | 2023-08-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric module |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09223823A (en) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Tekunisuko:Kk | Thermo-module |
JP2000068564A (en) * | 1998-08-18 | 2000-03-03 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Peltier element |
JP2000286460A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Peltier module |
JP2006216642A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Seiko Instruments Inc | Thermoelement |
JP2008244100A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Yamaha Corp | Thermoelectric module and manufacturing method thereof |
JP2009123964A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Toshiba Corp | Thermo-electronic device and thermoelectric module |
-
2014
- 2014-10-02 JP JP2014203667A patent/JP2016072579A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09223823A (en) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Tekunisuko:Kk | Thermo-module |
JP2000068564A (en) * | 1998-08-18 | 2000-03-03 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Peltier element |
JP2000286460A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Peltier module |
JP2006216642A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Seiko Instruments Inc | Thermoelement |
JP2008244100A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Yamaha Corp | Thermoelectric module and manufacturing method thereof |
JP2009123964A (en) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Toshiba Corp | Thermo-electronic device and thermoelectric module |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018148037A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Thermoelectric conversion module |
JP2019140306A (en) * | 2018-02-14 | 2019-08-22 | 古河電気工業株式会社 | Optical module |
EP3696868A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-19 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric module |
EP3933947A1 (en) * | 2019-02-12 | 2022-01-05 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric module |
US11723275B2 (en) | 2019-02-12 | 2023-08-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric module |
EP3819949A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-12 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric element |
EP4135504A3 (en) * | 2019-11-08 | 2023-03-01 | Lg Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107251249B (en) | Thermoelectric power generation module | |
JP2016072579A (en) | Thermoelectric conversion module | |
EP3098864B1 (en) | Thermoelectric conversion module | |
US9412929B2 (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP2008066459A (en) | Thermoelectric element module and thermoelectric conversion device employing it | |
JP2017208478A (en) | Thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion device | |
JP6201903B2 (en) | Thermoelectric conversion system | |
JP6193283B2 (en) | Thermoelectric generator module and thermoelectric generator | |
JP4706819B2 (en) | Thermoelectric device | |
JP6524406B2 (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP2012174911A (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP6435504B2 (en) | Thermoelectric conversion module | |
KR20100003494A (en) | Thermoelectric cooling device with flexible copper band wire | |
JP6337277B2 (en) | Power generation device and thermoelectric module | |
JP2017069443A (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP7019092B2 (en) | Element module | |
JP5514656B2 (en) | High voltage equipment | |
JP2013161823A (en) | Thermoelectric conversion module | |
JP2011142251A (en) | Circuit component mounting structure, and mounting substrate therewith | |
JP2006121006A (en) | Thermoelectric conversion device and its manufacturing method | |
JP5793551B2 (en) | Water cooling fins and high voltage equipment | |
CN110741485A (en) | Thermoelectric conversion module | |
KR20130019883A (en) | Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module | |
JP2017098514A (en) | Peltier temperature control device | |
JP2017117887A (en) | Power generation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160520 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181002 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190514 |