JP2896497B2 - フレキシブル熱電素子モジュール - Google Patents
フレキシブル熱電素子モジュールInfo
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- JP2896497B2 JP2896497B2 JP8201463A JP20146396A JP2896497B2 JP 2896497 B2 JP2896497 B2 JP 2896497B2 JP 8201463 A JP8201463 A JP 8201463A JP 20146396 A JP20146396 A JP 20146396A JP 2896497 B2 JP2896497 B2 JP 2896497B2
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- Japan
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- flexible
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- thermoelectric
- thermoelectric conversion
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電のみでなく、熱
電利用による冷却を可能とした熱電素子モジュールに関
するものである。
電利用による冷却を可能とした熱電素子モジュールに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電素子モジュールは、図８に代
表されるような構成のものであった。図８において、１
１は半導体の熱電素子である。１２，１３は電極、１
４，１５はセラミック基板である。この図が示すよう
に、モジュールを構成保持するために上下にセラミック
基板１４，１５が必要であり、また保持のため半田など
により強力に接着する必要があった。すなわち、発電の
ために上下のセラミック基板１４，１５の方向に温度勾
配がかかるため、熱応力による破壊に弱く、これを防ぐ
ためには強固な保持部材が必要であった。また、その製
造方法は、セラミック基板１４，１５に熱電素子１１を
接着させるものであり、製造工程が複雑なものとなって
いた。
表されるような構成のものであった。図８において、１
１は半導体の熱電素子である。１２，１３は電極、１
４，１５はセラミック基板である。この図が示すよう
に、モジュールを構成保持するために上下にセラミック
基板１４，１５が必要であり、また保持のため半田など
により強力に接着する必要があった。すなわち、発電の
ために上下のセラミック基板１４，１５の方向に温度勾
配がかかるため、熱応力による破壊に弱く、これを防ぐ
ためには強固な保持部材が必要であった。また、その製
造方法は、セラミック基板１４，１５に熱電素子１１を
接着させるものであり、製造工程が複雑なものとなって
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の熱電素子モジュールは、上下にセラミック基板１４，
１５のような保持基板を必要とするが、これによって熱
伝導性が妨げられ、また、曲面への適合ができないとい
う問題点があった。
の熱電素子モジュールは、上下にセラミック基板１４，
１５のような保持基板を必要とするが、これによって熱
伝導性が妨げられ、また、曲面への適合ができないとい
う問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、曲面型のモジュールの形
成を可能とし、曲面への密着性による発電，冷却の高性
能化と製造工程の簡素化によるコストの低減化が図れる
フレキシブル熱電素子モジュールを提供することにあ
る。
成を可能とし、曲面への密着性による発電，冷却の高性
能化と製造工程の簡素化によるコストの低減化が図れる
フレキシブル熱電素子モジュールを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるフレキシ
ブル熱電素子モジュールは、曲面に対応でき、熱応力に
よる破壊の少ないモジュールとするために、シリコーン
接着剤などの柔軟な保持部材を用いて、熱電変換素子を
側面保持したものである。従来方式は、この熱電変換素
子を保持するため強度のある固いセラミック基板のよう
な保持基板を必要としたが、本発明によれば、柔軟な保
持部材を用いて、熱電変換素子を側面保持し、モジュー
ル内に空間を形成することで、保持基板による熱抵抗損
失を受けずに発電を得ることができ、同時に、その柔軟
性による曲面に対応できるため、高性能化が可能にな
る。
ブル熱電素子モジュールは、曲面に対応でき、熱応力に
よる破壊の少ないモジュールとするために、シリコーン
接着剤などの柔軟な保持部材を用いて、熱電変換素子を
側面保持したものである。従来方式は、この熱電変換素
子を保持するため強度のある固いセラミック基板のよう
な保持基板を必要としたが、本発明によれば、柔軟な保
持部材を用いて、熱電変換素子を側面保持し、モジュー
ル内に空間を形成することで、保持基板による熱抵抗損
失を受けずに発電を得ることができ、同時に、その柔軟
性による曲面に対応できるため、高性能化が可能にな
る。
【０００６】また、各熱電変換素子の表面を保持部材で
被覆し、絶縁したものである。さらに、保持部材にシリ
コーン接着剤を用いたものである。
被覆し、絶縁したものである。さらに、保持部材にシリ
コーン接着剤を用いたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示す
要部を示すもので、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は
その平面図である。図１において、１は熱電変換素子、
２，３は電極で、熱電変換素子１の上，下部分に位置し
て熱電変換素子１を順次直列に接続している。４は柔軟
で絶縁性を有する保持部材で、熱電変換素子１ならびに
電極２，３を保持している。なお、図１（ｂ）では保持
部材４は省略してある。図示のように保持部材４は熱電
変換素子１の側面を支持しており、したがって熱電変換
素子１の上，下部分は薄く覆っているのみである。保持
部材４としては、例えば、シリコーン系接着剤や、（ブ
ルチ）ゴム系等の接着剤が用いられる。５はシリコーン
薄膜で、電極２，３と外部との間を絶縁している。ま
た、６，７は電極２，３のリード線である。
要部を示すもので、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は
その平面図である。図１において、１は熱電変換素子、
２，３は電極で、熱電変換素子１の上，下部分に位置し
て熱電変換素子１を順次直列に接続している。４は柔軟
で絶縁性を有する保持部材で、熱電変換素子１ならびに
電極２，３を保持している。なお、図１（ｂ）では保持
部材４は省略してある。図示のように保持部材４は熱電
変換素子１の側面を支持しており、したがって熱電変換
素子１の上，下部分は薄く覆っているのみである。保持
部材４としては、例えば、シリコーン系接着剤や、（ブ
ルチ）ゴム系等の接着剤が用いられる。５はシリコーン
薄膜で、電極２，３と外部との間を絶縁している。ま
た、６，７は電極２，３のリード線である。
【０００８】上記の構成によれば、電極２，３を曲げ可
能な厚さ、または可撓性のある厚さにしておくことによ
り、曲面に密着させることができるようになる。
能な厚さ、または可撓性のある厚さにしておくことによ
り、曲面に密着させることができるようになる。
【０００９】図１の実施例においては、全体が平板状に
構成されているが、図２に示す実施例は円筒状に構成し
た例である。図２（ａ）は正断面略図、図２（ｂ）は図
２（ａ）のＡ−Ａ線による側断面図であり、図１と同じ
符号は同一部分を示す。
構成されているが、図２に示す実施例は円筒状に構成し
た例である。図２（ａ）は正断面略図、図２（ｂ）は図
２（ａ）のＡ−Ａ線による側断面図であり、図１と同じ
符号は同一部分を示す。
【００１０】図２の実施例では、縦列の熱電変換素子１
が直列に接続され、その直列体がさらにその両端部で隣
接する直列体に直列に接続されている。一部を展開して
示したのが、図３である。
が直列に接続され、その直列体がさらにその両端部で隣
接する直列体に直列に接続されている。一部を展開して
示したのが、図３である。
【００１１】図３において、図３（ａ）は展開平面図、
図３（ｂ），（ｃ）は両側の端面図である。
図３（ｂ），（ｃ）は両側の端面図である。
【００１２】図４は、一列配置のモジュールユニット１
０を両側の支持体１１，１２に嵌め込んで構成したフレ
キシブル熱電素子モジュールで、支持体１１，１２にも
可撓性のものを用いる。電気的接続は並列，直列，直並
列毎任意に組み合わせることができる。
０を両側の支持体１１，１２に嵌め込んで構成したフレ
キシブル熱電素子モジュールで、支持体１１，１２にも
可撓性のものを用いる。電気的接続は並列，直列，直並
列毎任意に組み合わせることができる。
【００１３】図５は、リング状のモジュールユニット２
０を示すもので、基本的には図１のように柔軟で絶縁性
を有する保持部材４を用いて機械的に連結してリング状
に構成したものであり、これらを多数重ね合わせること
で容易に本発明のフレキシブル熱電素子モジュールを構
成することができる。
０を示すもので、基本的には図１のように柔軟で絶縁性
を有する保持部材４を用いて機械的に連結してリング状
に構成したものであり、これらを多数重ね合わせること
で容易に本発明のフレキシブル熱電素子モジュールを構
成することができる。
【００１４】本発明では、柔軟な保持部材４を用いてい
るので、図２，４，５に示すように、全体を円筒状に構
成できる。したがって、自動車のマフラに取り付けれ
ば、内部に高温のガスが流通するので、半径方向に温度
勾配ができ、各熱電変換素子１を発電させることができ
る。
るので、図２，４，５に示すように、全体を円筒状に構
成できる。したがって、自動車のマフラに取り付けれ
ば、内部に高温のガスが流通するので、半径方向に温度
勾配ができ、各熱電変換素子１を発電させることができ
る。
【００１５】図６は、本発明のさらに他の実施例を示す
もので、可撓性テープ基板３０上に各熱電変換素子１を
取り付けたもので、４０は例えば自動車のマフラであ
り、これに巻き付けることで密着させることができる。
もので、可撓性テープ基板３０上に各熱電変換素子１を
取り付けたもので、４０は例えば自動車のマフラであ
り、これに巻き付けることで密着させることができる。
【００１６】図７は、本発明のフレキシブル熱電素子モ
ジュールが３次曲面への使用を可能とすることを示す斜
視図である。図２の実施例の場合は２次曲面に適合させ
た場合であったが、本発明は図７のように３次曲面の場
合にも適用できることが分かる。
ジュールが３次曲面への使用を可能とすることを示す斜
視図である。図２の実施例の場合は２次曲面に適合させ
た場合であったが、本発明は図７のように３次曲面の場
合にも適用できることが分かる。
【００１７】本発明によれば、ボイラや排気装置側面の
ような曲面部分への熱電素子モジュールの曲面密着化が
可能となるばかりでなく、保持部材４に柔軟な絶縁素材
が熱応力を吸収するため、熱応力破壊に強くする事が可
能である。また、しめり気の多い場所や水中などでは、
表面が絶縁素材により被覆されているため、性態を落と
すことなく使用可能となる。
ような曲面部分への熱電素子モジュールの曲面密着化が
可能となるばかりでなく、保持部材４に柔軟な絶縁素材
が熱応力を吸収するため、熱応力破壊に強くする事が可
能である。また、しめり気の多い場所や水中などでは、
表面が絶縁素材により被覆されているため、性態を落と
すことなく使用可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリコーン系接着剤などの保持部材により側面保持をす
ることで、曲面へ密着化することができ、熱応力破壊に
強くできる。製造に際しては、一定厚さに保たれた接着
剤層上へ熱電変換素子を押し付けることにより熱電変換
素子側面へはみ出した接着剤により側面接着を自動化す
ることができるため製造工程を簡略化することができ、
低コスト化を図ることが可能となる。また、発電に使用
するのみならず冷却にも使用することができる。
シリコーン系接着剤などの保持部材により側面保持をす
ることで、曲面へ密着化することができ、熱応力破壊に
強くできる。製造に際しては、一定厚さに保たれた接着
剤層上へ熱電変換素子を押し付けることにより熱電変換
素子側面へはみ出した接着剤により側面接着を自動化す
ることができるため製造工程を簡略化することができ、
低コスト化を図ることが可能となる。また、発電に使用
するのみならず冷却にも使用することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す要部の断面図と平面で
ある。
ある。
【図２】本発明の他の実施例を示す要部の断面図であ
る。
る。
【図３】図２の実施例の要部を展開して示した図であ
る。
る。
【図４】本発明のさらに他の実施例を示す要部の斜視図
である。
である。
【図５】本発明のさらに他の実施例を示す要部の斜視図
である。
である。
【図６】本発明のさらに他の実施例を示す要部の斜視図
である。
である。
【図７】本発明が３次元曲面に対応できることを示す斜
視図である。
視図である。
【図８】従来方式の熱電モジュールの代表例を示す要部
の断面図である。
の断面図である。
１ 熱電変換素子 ２ 電極 ３ 電極 ４ 保持部材 ５ シリコーン薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 淳 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院電子技術総合研究所内 (56)参考文献 特開 平８−228027（ＪＰ，Ａ) 特公 昭34−595（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 35/32
Claims (4)
- 【請求項１】 複数個の熱電変換素子を電極を介して電
気的に接続して構成された熱電素子モジュールであっ
て、 前記複数個の熱電変換素子の側面を柔軟で絶縁性を有す
る保持部材により機械的に接続するとともに、前記モジ
ュール内に空間を形成し、 前記電極表面を絶縁用の薄膜で覆っており、 曲面部分へ対応して密着化が可能である ことを特徴とす
るフレキシブル熱電素子モジュール。 - 【請求項２】 前記モジュールは、全体的に平板状に構
成されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシ
ブル熱電素子モジュール。 - 【請求項３】 前記モジュールは、全体的に円筒状に構
成されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシ
ブル熱電素子モジュール。 - 【請求項４】 前記保持部材としてシリコーン接着剤を
用いたことを特徴とする請求項１、２または３記載のフ
レキシブル熱電素子モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201463A JP2896497B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | フレキシブル熱電素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201463A JP2896497B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | フレキシブル熱電素子モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051039A JPH1051039A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2896497B2 true JP2896497B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=16441513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8201463A Expired - Lifetime JP2896497B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | フレキシブル熱電素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2896497B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11672178B2 (en) | 2020-08-04 | 2023-06-06 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Thermoelectric element assembly, method for manufacturing the same, and thermoelectric module comprising the same |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3501394B2 (ja) * | 1999-03-30 | 2004-03-02 | 日本発条株式会社 | 熱電変換モジュール |
| DE10022726C2 (de) | 1999-08-10 | 2003-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Thermoelektrisches Modul mit verbessertem Wärmeübertragungsvermögen und Verfahren zum Herstellen desselben |
| JP5068503B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-11-07 | 中部電力株式会社 | 熱電変換素子及び熱電変換装置 |
| KR100984108B1 (ko) | 2009-10-23 | 2010-09-28 | 한국기계연구원 | 전이공정을 이용한 박막형 유연 열전 모듈 제조 방법 |
| KR101384981B1 (ko) * | 2012-01-30 | 2014-04-14 | 연세대학교 산학협력단 | 열효율을 개선할 수 있는 구조를 갖는 열전 소자 |
| WO2013151088A1 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | 日本電気株式会社 | 熱電変換素子、熱電変換システム、及び熱電変換素子の製造方法 |
| DE102012208225A1 (de) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoelektrisches Generatorrohr und Verfahren zum Herstellen des Generatorrohrs |
| JP6232703B2 (ja) * | 2013-01-11 | 2017-11-22 | 富士通株式会社 | 熱電変換素子 |
| JP6405604B2 (ja) * | 2013-07-08 | 2018-10-17 | 富士通株式会社 | 熱電素子及びその製造方法 |
| JP6430781B2 (ja) * | 2014-10-29 | 2018-11-28 | 京セラ株式会社 | 熱電モジュール |
| JP2019513303A (ja) * | 2016-03-22 | 2019-05-23 | ジェンサーム インコーポレイテッドＧｅｎｔｈｅｒｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 不均一な熱伝達特性による分散型サーモエレクトリクス |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP8201463A patent/JP2896497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11672178B2 (en) | 2020-08-04 | 2023-06-06 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Thermoelectric element assembly, method for manufacturing the same, and thermoelectric module comprising the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1051039A (ja) | 1998-02-20 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
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