JP3501394B2 - Thermoelectric conversion module - Google Patents
Thermoelectric conversion moduleInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱源から熱起電力
を取り出したり、電流を流してモジュール端面を加熱し
たり冷却したりするのに利用される熱電変換モジュール
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric conversion module used for taking out a thermoelectromotive force from a heat source and for supplying an electric current to heat or cool an end surface of the module.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ｐ型とｎ型の熱電素子（熱電半導体）が
電気的に接合した接合部を持つ熱電（変換）素子対にお
いて、接合部を高温にしかつ熱電素子の他方を低温にす
ると、温度差に応じた熱起電力が発生する現象があり、
これをゼーベック効果と称している。2. Description of the Related Art In a thermoelectric (conversion) element pair having a junction in which p-type and n-type thermoelectric elements (thermoelectric semiconductors) are electrically joined, if the junction is heated to a high temperature and the other thermoelectric element is cooled to a low temperature, There is a phenomenon that thermoelectromotive force is generated according to the temperature difference,
This is called the Seebeck effect.
【０００３】また、上記熱電素子対において、一方の熱
電素子から他方の熱電素子に電流を流すと、一方の接合
部では熱を吸収し、他方では熱を発生する現象があり、
これをペルチェ効果と称している。Further, in the above thermoelectric element pair, when a current is passed from one thermoelectric element to the other thermoelectric element, there is a phenomenon that one joint absorbs heat and the other generates heat.
This is called the Peltier effect.
【０００４】さらに、ｐ型またはｎ型の熱電素子の一方
を高温にしかつ他方を低温にして温度勾配に沿って電流
を流すと、電流の方向によって熱電素子の内部で熱の吸
収または発生を生じる現象があり、これをトムソン効果
と称している。Furthermore, when one of the p-type and n-type thermoelectric elements is heated to a high temperature and the other is cooled to flow a current along a temperature gradient, heat is absorbed or generated inside the thermoelectric element depending on the direction of the current. There is a phenomenon, which is called the Thomson effect.
【０００５】このような効果を利用した熱電変換装置
は、振動・騒音・摩耗等を生じる可動部分が全くなく、
構造が簡単で信頼性が高く、高寿命で保守が容易である
という特長をもった簡略化されたエネルギー直接変換装
置となりうるものである。そして、このような熱電変換
装置は、ｐ型とｎ型の熱電素子が電気的に接続した構成
の熱電素子対を１対以上そなえており、素子対接合部は
ｐ型およびｎ型熱電素子同士が直接電気的に接続した構
成、あるいは、ｐ型熱電素子と電極とｎ型熱電素子とが
電気的に（すなわち、間接的に）接続した構成をとるの
が普通である。A thermoelectric conversion device utilizing such effects has no moving parts that cause vibration, noise, wear, etc.
It can be a simplified energy direct conversion device having the features of simple structure, high reliability, long life and easy maintenance. In addition, such a thermoelectric conversion device includes one or more pairs of thermoelectric elements having a configuration in which p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected to each other, and the element-pair junction is formed between p-type and n-type thermoelectric elements. Usually has a direct electrical connection, or a configuration in which the p-type thermoelectric element, the electrode, and the n-type thermoelectric element are electrically (that is, indirectly) connected.
【０００６】このような構成の熱電変換装置には、熱電
素子対の両端に設定した温度差に依存して起電力を取り
出す前記ゼーベック効果を利用した熱電発電装置や、両
端に印加した電圧に依存して温度差を生じさせることに
より、一端を冷却する前記ペルチェ効果を利用した熱電
冷却装置がある。The thermoelectric conversion device having such a structure depends on the thermoelectric power generation device utilizing the Seebeck effect, which extracts electromotive force depending on the temperature difference set at both ends of the thermoelectric element pair, and the voltage applied to both ends. There is a thermoelectric cooling device that utilizes the Peltier effect to cool one end by causing a temperature difference.
【０００７】従来の熱電変換モジュールとしては、例え
ば、特開平５−４１５４３号公報の図３に示すペルチェ
効果を利用した熱電冷却装置用のモジュールがある。こ
のモジュールは、アルミナセラミックスなどの熱伝導性
が良好な絶縁材料からなる２枚の正方形の熱交換基板の
間に複数の熱電素子を配置して挾持した構造を有するも
のである。そして、この場合の熱交換基板は、熱交換性
能を向上させる機能を有するだけでなく、製造時に電極
をパターニングして保持する基板として機能し、電極と
熱電素子のハンダ付け工程を容易にする働きがある。As a conventional thermoelectric conversion module, for example, there is a module for a thermoelectric cooling device utilizing the Peltier effect shown in FIG. 3 of JP-A-5-41543. This module has a structure in which a plurality of thermoelectric elements are sandwiched between two square heat exchange substrates made of an insulating material having good thermal conductivity such as alumina ceramics. Further, the heat exchange substrate in this case not only has a function of improving the heat exchange performance, but also functions as a substrate for patterning and holding the electrodes at the time of manufacturing, which facilitates the soldering process of the electrodes and the thermoelectric elements. There is.
【０００８】また、別のモジュール構成として、例え
ば、米国特許第４，６１１，０８９号明細書には、熱電
素子を２次元的に配置し、高温端および低温端の平面形
状がほぼ正方形をなすようにした熱電変換モジュールが
開示されている。この熱電変換モジュールでは、縦横に
格子状をなす絶縁ホルダーにより熱電素子を２次元的に
配置して保持するようにしている。As another module configuration, for example, in US Pat. No. 4,611,089, thermoelectric elements are two-dimensionally arranged, and the planar shapes of the high temperature end and the low temperature end are substantially square. Such a thermoelectric conversion module is disclosed. In this thermoelectric conversion module, the thermoelectric elements are two-dimensionally arranged and held by an insulating holder having a grid shape in the vertical and horizontal directions.
【０００９】この熱電変換モジュールでは、高温端と低
温端との間で発生する温度差に起因する熱応力を絶縁ホ
ルダーによって緩和することができ、強度の低い熱電素
子や高さの高い熱電素子の場合に熱電素子の破壊を避け
るのに好適な構成である。また、両端面が正方形である
モジュールは、上述した設置時の機械的圧力や振動に対
しても強度が高い特徴がある。In this thermoelectric conversion module, the thermal stress caused by the temperature difference between the high temperature end and the low temperature end can be relieved by the insulating holder, and the thermoelectric element of low strength or high height can be used. In this case, the structure is suitable for avoiding destruction of the thermoelectric element. Further, the module whose both end surfaces are square is characterized by high strength against the mechanical pressure and vibration during the installation described above.
【００１０】一般的に、モジュール内に設置された熱電
素子は、高温端と低温端の電極によって電気的に直列に
接続されており、モジュールから発電出力を取り出すた
めに、両端の熱電素子の低温端部分からメッシュやより
線を用いたリード線が接続されている。そして、複数の
熱電変換モジュールを電気的に接続する場合は、各モジ
ュールのリード線をハンダ付けするかあるいは圧着する
ことによって結線することとなる。Generally, the thermoelectric elements installed in the module are electrically connected in series by the electrodes at the high temperature end and the low temperature end. Lead wires using mesh or stranded wire are connected from the end portion. When a plurality of thermoelectric conversion modules are electrically connected, the lead wires of each module are connected by soldering or crimping.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記の熱電変換モジュ
ールは、セラミックス製の絶縁性基板や絶縁ホルダーに
より熱電素子対が固定されている構成であるため、曲線
を有する熱源に設置して発電させたい場合や、曲面部材
を冷却したい場合などには、あらかじめ設置する部材の
形状に合わせたモジュール端面形状を形成するか、熱電
変換モジュールを設置する部材の方を平面に加工する必
要があった。Since the thermoelectric conversion module has a structure in which the thermoelectric element pair is fixed by an insulating substrate made of ceramics or an insulating holder, it is desired to install it in a heat source having a curved line to generate electricity. In some cases, for example, when it is desired to cool a curved member, it is necessary to form a module end face shape that matches the shape of a member to be installed in advance or to machine the member on which the thermoelectric conversion module is installed into a flat surface.
【００１２】また、平坦面であっても大面積の設置部材
に熱電変換モジュールを設置する場合、モジュール端面
が大面積の熱電変換モジュールを使用すると、設置部材
とモジュール端面の接触圧力が均一となるように設置す
ることは困難であるため、モジュール端面の一部分が設
置部材と接触しないなどにより熱伝達効率が低下するこ
ととなる。Further, when the thermoelectric conversion module is installed on a large area installation member even on a flat surface, if the thermoelectric conversion module whose module end surface is large is used, the contact pressure between the installation member and the module end surface becomes uniform. Since it is difficult to install the module as described above, a part of the end surface of the module does not come into contact with the installation member, so that the heat transfer efficiency decreases.
【００１３】例えば、熱電発電装置の場合は、一様な設
置圧力のもとで設置するために、数十ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の圧力が必要とされているので、大面積のモジュール
では、モジュール部分よりもはるかに大掛かりな押し付
けバネ機構を具備した装置になってしまうことになる。For example, in the case of a thermoelectric generator, a pressure of several tens of kgf / cm 2 or more is required in order to install the thermoelectric generator under a uniform installation pressure. This results in a device having a much larger pressing spring mechanism than the part.
【００１４】装置全体を小さくし、熱伝達効率を向上さ
せるには、モジュール端面と設置部材面の両方の平面度
と平滑度を向上させることが必要であるが、大面積にわ
たって高い精度の平面度と平滑度を達成することは、非
常に困難である。また、使用時のモジュール両端面の温
度差が大きい場合は、温度差に起因してモジュールが反
ってしまうことにより、設置部材から浮いてしまう部分
が生じて熱伝達効率が低下する。そして、熱伝達効率の
低い部分が生じると、その箇所での発電性能や冷却性能
が低下する問題となる。In order to reduce the size of the entire apparatus and improve the heat transfer efficiency, it is necessary to improve the flatness and smoothness of both the module end surface and the installation member surface. And achieving smoothness is very difficult. Further, when the temperature difference between both end surfaces of the module during use is large, the module warps due to the temperature difference, so that a part floats from the installation member and heat transfer efficiency decreases. When a portion with low heat transfer efficiency is generated, there is a problem that the power generation performance and the cooling performance at that portion deteriorate.
【００１５】一方、比較的モジュール両端の面積が小さ
い熱電変換モジュールを多数設置する場合は、一般的に
モジュールの反りを小さくすることが可能であるが、モ
ジュール間の電気的接続を良好なものにしながら、数十
〜数百個のモジュールを設置することはきわめて煩雑に
なる問題がある。On the other hand, when a large number of thermoelectric conversion modules each having a relatively small area at both ends of the modules are installed, it is possible to reduce the warpage of the modules in general, but to improve the electrical connection between the modules. However, installing a few tens to a few hundred modules is extremely complicated.
【００１６】[0016]
【発明の目的】本発明は上記課題を解決し、曲面の部材
にも容易に設置することができ、設置部材と熱電素子端
面との熱伝達効率が良好で、冷却性能あるいは発電性能
に優れた熱電変換モジュールを提供し、さらには、大面
積の部材にも設置しやすく、熱電変換モジュールの設置
を簡便に行うことができる熱電変換モジュールを提供す
ることを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to be easily installed on a curved member, and the heat transfer efficiency between the installed member and the end face of the thermoelectric element is good, and the cooling performance or the power generation performance is excellent. It is an object of the present invention to provide a thermoelectric conversion module and, moreover, to provide a thermoelectric conversion module that can be easily installed on a member having a large area and can be easily installed.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明による熱電変換モ
ジュールは、請求項１または請求項２に記載しているよ
うに、ｐ型とｎ型の熱電素子が高温端および低温端に形
成された電極により電気的に接続された熱電素子対が複
数配置された熱電変換モジュールにおいて、少なくとも
ｐ型とｎ型の熱電素子一対からなり、熱電素子の高温端
および低温端に形成された電極により電気的に直列に接
続され、熱電素子間の熱電素子対列方向の側面がガラス
接着層で接着されて、あるいは各熱電素子がセラミック
ス製のハニカム材などの枠材に形成した孔の中に設置さ
れて、電気的な両端であるｐ型とｎ型の熱電素子各１個
の端面に出力端子が形成された熱電素子対列と、複数の
熱電素子対列の低温端あるいは高温端側を接着した電気
絶縁性のフィルムをそなえ、隣接する熱電素子対列の側
面間は接着されていないとともに複数の熱電素子対列が
その低温端あるいは高温端側で電気絶縁性のフィルムに
接着されている構成のものとしたことを特徴としてい
る。In a thermoelectric conversion module according to the present invention, as described in claim 1 or 2, p-type and n-type thermoelectric elements are formed at a high temperature end and a low temperature end. In a thermoelectric conversion module in which a plurality of thermoelectric element pairs electrically connected by electrodes are arranged, at least a pair of p-type and n-type thermoelectric elements are provided, and the electrodes formed at the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric element electrically Are connected in series, and the side surfaces of the thermoelectric elements in the row direction of the thermoelectric elements are adhered by a glass adhesive layer, or each thermoelectric element is installed in a hole formed in a frame material such as a honeycomb material made of ceramics. , A thermoelectric element pair row in which output terminals are formed on one end surface of each of the p-type and n-type thermoelectric elements, which are electrical ends, and a low-temperature end or a high-temperature end side of a plurality of thermoelectric element pairs are bonded together. Insulating film In addition, the side surfaces of adjacent thermoelectric element pairs are not adhered, and a plurality of thermoelectric element rows are adhered to an electrically insulating film at the low temperature end or the high temperature end side. I am trying.
【００１８】 そして、本発明による熱電変換モジュー
ルにおいては、請求項３に記載しているように、電気絶
縁性のフィルムは、高分子フィルム、ゴムシート、ある
いは、ゲル状シートのうちから選ばれる柔軟なフィルム
であるものとすることができる。Further, in the thermoelectric conversion module according to the present invention, as described in claim 3, the electrically insulating film is a flexible film selected from a polymer film, a rubber sheet, or a gel-like sheet. The film can be any film.
【００１９】 さらに、本発明による熱電変換モジュー
ルにおいては、請求項４に記載しているように、熱電素
子対は少なくとも２対からなり、ｐ型とｎ型の熱電素子
が交互に一列に配列し、熱電素子の高温端および低温端
に形成された電極により電気的に直列に接続され、熱電
素子対列の両端に位置するｐ型とｎ型の熱電素子の低温
端側に出力端子が形成された熱電素子対列をそなえたも
のとすることができる。Further, in the thermoelectric conversion module according to the present invention, as described in claim 4, the thermoelectric element pairs are composed of at least two pairs, and the p-type and n-type thermoelectric elements are alternately arranged in a line. , Output terminals are formed on the low temperature end side of the p-type and n-type thermoelectric elements which are electrically connected in series by the electrodes formed at the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric element and which are located at both ends of the thermoelectric element row. The thermoelectric element pair may be provided.
【００２０】 さらにまた、本発明による熱電変換モジ
ュールにおいては、請求項５に記載しているように、隣
接する熱電素子対列の出力端子同士は、線状あるいはメ
ッシュ状の結線で接続されているものとすることができ
る。Furthermore, in the thermoelectric conversion module according to the present invention, as described in claim 5, the output terminals of the adjacent thermoelectric element pair rows are connected to each other by a linear or mesh connection. Can be one.
【００２１】 さらにまた、本発明による熱電変換モジ
ュールにおいては、請求項６に記載しているように、電
気絶縁性のフィルムは、ポリイミドフィルム、シリコー
ンゴムシート、あるいは、シリコーンゲルシートのうち
から選ばれる柔軟なフィルムであるものとすることがで
きる。Furthermore, in the thermoelectric conversion module according to the present invention, as described in claim 6, the electrically insulating film is a flexible film selected from a polyimide film, a silicone rubber sheet, or a silicone gel sheet. The film can be any film.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】本発明の熱電変換モジュールは、
電気絶縁性のフィルム上に、両端面の面積が比較的小さ
い熱電素子対列がこの熱電素子対列の高温端面あるいは
低温端面側を接着することによって、複数個配置したも
のであり、隣接する熱電素子対列とは、熱電素子対列の
側面部分において互いに接着されていないものとしてい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The thermoelectric conversion module of the present invention comprises:
On the electrically insulating film, a plurality of thermoelectric element pairs having relatively small areas on both end surfaces are arranged by adhering the hot end surface or the low temperature end surface side of the thermoelectric element pairs, and adjacent thermoelectric element rows are arranged. The element pair row is not bonded to each other in the side surface portion of the thermoelectric element pair row.
【００２３】高温熱源部材あるいは冷却部材の表面や放
熱部材の表面などに、電気絶縁性のフィルムのうち熱電
素子対列が接着されていない裏面側を接着することによ
り、本発明の熱電変換モジュールを至極く簡便に設置す
ることができる。The thermoelectric conversion module of the present invention is obtained by adhering the back surface side of the electrically insulating film to which the thermoelectric element pairs are not adhered to the surface of the high temperature heat source member or the cooling member or the surface of the heat dissipation member. It can be installed extremely easily.
【００２４】例えば、熱電発電装置の場合、熱電素子対
列の低温端面が電気絶縁性のフィルムに接着された構成
の熱電変換モジュールとしてこの熱電変換モジュールに
おけるフィルム裏面を冷却ジャケットの表面に貼り、熱
電素子対列の高温端面が高温熱源と接触するように熱電
変換モジュールを挟み込んだ状態で冷却ジャケットを熱
源に取り付けることにより、発電効率の高い熱電発電装
置を得ることができる。For example, in the case of a thermoelectric generator, as a thermoelectric conversion module having a structure in which the low temperature end faces of the thermoelectric element pairs are adhered to an electrically insulating film, the back surface of the film in this thermoelectric conversion module is attached to the surface of the cooling jacket, By attaching the cooling jacket to the heat source while sandwiching the thermoelectric conversion module so that the high temperature end face of the element pair row comes into contact with the high temperature heat source, a thermoelectric power generator with high power generation efficiency can be obtained.
【００２５】また、２００℃程度までの比較的低温の熱
源部材の場合は、熱電素子対列の高温端面が接着された
電気絶縁性のフィルムを熱源部材に貼付し、熱電素子対
列の低温端側に冷却部材を接触させた熱電発電装置とす
ることもできる。Further, in the case of a heat source member having a relatively low temperature up to about 200 ° C., an electrically insulating film to which the high temperature end face of the thermoelectric element pair is adhered is attached to the heat source member and the low temperature end of the thermoelectric element pair row is attached. It is also possible to use a thermoelectric generator in which a cooling member is brought into contact with the side.
【００２６】さらにまた、本発明の熱電変換モジュール
に電流を流して冷却や保温を行う場合、熱電素子対列が
接着された電気絶縁性のフィルムを所望の部材に貼付し
て電流を流すことにより、その部材を冷却したり暖めた
りすることも容易にできる。Furthermore, when an electric current is applied to the thermoelectric conversion module of the present invention to cool or heat the thermoelectric conversion module, an electrically insulating film to which the thermoelectric element pairs are adhered is attached to a desired member to apply an electric current. It is also possible to easily cool or heat the member.
【００２７】熱電素子対における最適な対数は、熱電素
子端面の面積や発電出力や冷却制御電流などの要求性
能、熱電素子材料、モジュールが設置される温度条件な
どに依存するので、本発明は熱電素子対の対数に限定さ
れるものではない。The optimum number of pairs in the thermoelectric element pair depends on the area of the end surface of the thermoelectric element, the required performance such as power generation output and cooling control current, the thermoelectric element material, and the temperature condition in which the module is installed. The number of pairs of elements is not limited.
【００２８】また、本発明は、熱電素子対の高温端面か
ら低温端面までの熱電素子対の高さにも限定されるもの
ではない。しかし、熱電素子対の高温端面あるいは低温
端面の面積は２０ｃｍ２以下であるものとすることが好
ましい。すなわち、２０ｃｍ２より大きい場合は、熱電
変換モジュールの柔軟性が低下するので好ましくない。The present invention is not limited to the height of the thermoelectric element pair from the high temperature end surface to the low temperature end surface of the thermoelectric element pair. However, the area of the high temperature end surface or the low temperature end surface of the thermoelectric element pair is preferably 20 cm 2 or less. That is, if it is larger than 20 cm 2 , the flexibility of the thermoelectric conversion module decreases, which is not preferable.
【００２９】さらに、熱電素子対は、ｐ型とｎ型の熱電
素子が交互に一列に配置され、熱電素子の高温端面およ
び低温端面に形成された電極により電気的に直列に接続
されたライン状の熱電素子対列の形態とすることもでき
る。Further, in the thermoelectric element pair, p-type and n-type thermoelectric elements are alternately arranged in a line, and they are electrically connected in series by electrodes formed on the high temperature end surface and the low temperature end surface of the thermoelectric element. It is also possible to adopt the form of the thermoelectric element pair array.
【００３０】そして、熱電素子対のうち熱電素子対列方
向の側面は、ガラス接着層などの電気絶縁層が形成され
ているものとすることもできるし、セラミックス製のハ
ニカム材などの枠材に形成した孔の中に熱電素子を設置
した構成のものとすることもできる。しかしながら、隣
接する熱電素子対列同士は、熱電素子対列の側面同士が
接着されていない構成のものとしている。The side surface of the thermoelectric element pair in the row direction of the thermoelectric element pair may be formed with an electrically insulating layer such as a glass adhesive layer, or a frame material such as a honeycomb material made of ceramics. It is also possible to have a structure in which a thermoelectric element is installed in the formed hole. However, the adjacent thermoelectric element pair rows are configured such that the side surfaces of the thermoelectric element pair rows are not bonded to each other.
【００３１】隣接する熱電素子対列同士の電気的接続
は、熱電素子対列の両端の熱電素子の端面に形成された
出力端子同士を線状あるいはメッシュ状の結線を用いて
接続することにより行い、ハンダ付けや圧着、溶接など
の公知の方法を使用することができる。The adjacent thermoelectric element rows are electrically connected to each other by connecting the output terminals formed on the end faces of the thermoelectric elements at both ends of the thermoelectric element rows using a wire-like or mesh-like connection. Known methods such as soldering, crimping, and welding can be used.
【００３２】熱電素子対列間の電気的接続工程は、本発
明による熱電変換モジュールを使用対象となる設置部材
の表面に貼付して設置した後に結線して行うようになす
こともできる。The step of electrically connecting the thermoelectric element pairs may be performed by attaching the thermoelectric conversion module according to the present invention to the surface of the installation member to be used and then installing the thermoelectric conversion module.
【００３３】電気絶縁性のフィルムとしては、高分子フ
ィルム、ゴムシート、あるいは、ゲル状シートなどを使
用することができる。そして、このうち、高分子フィル
ムとしては、例えば、中高密度ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、トリアセテー
ト、テトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリアミ
ド（ナイロン）、３フッ化エチレンなどのフィルムが挙
げられる。As the electrically insulating film, a polymer film, a rubber sheet, a gel sheet or the like can be used. Among them, examples of the polymer film include medium-high density polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyimide, triacetate, tetrafluoroethylene, polyester, polyamide (nylon), and trifluoroethylene films.
【００３４】また、ゴムシートとしては、例えば、シリ
コーンゴム、フッ化ビニリンデン系などのフッ素系ゴ
ム、アクリルゴム、ブチルゴムなどのシート材が挙げら
れる。Examples of the rubber sheet include sheet materials such as silicone rubber, fluorine rubber such as vinylindene fluoride, acrylic rubber and butyl rubber.
【００３５】さらに、ゲル状シートとしては、例えば、
シリコーンゲルシートや高分子吸収ゲルなどのシートな
どが挙げられる。Further, as the gel-like sheet, for example,
Examples thereof include silicone gel sheets and sheets of polymer absorbing gel.
【００３６】そして、例えば、所望の幅のポリイミドテ
ープ上にライン型の熱電素子対列を複数設置した熱電変
換テープとすることもでき、あるいはまた、設置部材の
平滑度が低い場合や曲面の場合、電気絶縁性のフィルム
として弾性が大きい例えば０．５〜数ｍｍのシリコーン
ゴムシートやシリコーンゲルシートを使用することによ
り、設置部材と電気絶縁性のフィルムとの密着性を向上
させるようになすこともできる。Further, for example, a thermoelectric conversion tape in which a plurality of line type thermoelectric element rows are installed on a polyimide tape having a desired width, or when the installation member has low smoothness or a curved surface It is also possible to improve the adhesion between the installation member and the electrically insulating film by using a silicone rubber sheet or a silicone gel sheet having a large elasticity, for example, 0.5 to several mm as the electrically insulating film. it can.
【００３７】また、例えば、吸水性が強い高分子吸収ゲ
ルシートを使用し、熱電素子対に通電してペルチェ効果
を利用することにより、ゲルの吸水量を制御して精密な
温度制御を行う装置に組み込むようになすこともでき
る。Further, for example, by using a polymer absorbent gel sheet having a strong water absorption property and energizing the thermoelectric element pair to utilize the Peltier effect, an apparatus for controlling the water absorption amount of the gel and performing precise temperature control can be provided. It can also be incorporated.
【００３８】電気絶縁性のフィルムは、上記に挙げた単
体材料に熱伝導性を向上させる目的や、機械的な強度を
向上する目的、弾性を制御する目的、耐熱性を向上する
目的などで、粒状や繊維状のフィラーを混入したコンポ
ジット材料のフィルムやシートとすることもできる。The electrically insulating film is used for the purpose of improving the thermal conductivity of the above-mentioned single materials, the purpose of improving the mechanical strength, the purpose of controlling elasticity, and the heat resistance. It is also possible to use a film or sheet of a composite material in which a granular or fibrous filler is mixed.
【００３９】さらに、２層のフィルムとすることもで
き、また、電気絶縁性のフィルムの両面には、熱電素子
対列やモジュールの設置部材との接着工程を簡便にする
ため、あらかじめ接着剤を塗布したり吹き付けたりして
おいたものとすることもできる。It is also possible to use a two-layer film, and an adhesive is preliminarily provided on both sides of the electrically insulating film in order to simplify the step of adhering the thermoelectric element row and the module installation member. It may be applied or sprayed.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明による熱電変換モジュールでは、
請求項１または請求項２に記載しているように、ｐ型と
ｎ型の熱電素子が高温端および低温端に形成された電極
により電気的に接続された熱電素子対が複数配置された
熱電変換モジュールにおいて、少なくともｐ型とｎ型の
熱電素子一対からなり、熱電素子の高温端および低温端
に形成された電極により電気的に直列に接続され、熱電
素子間の熱電素子対列方向の側面がガラス接着層で接着
されるか、又は各熱電素子がセラミックス製のハニカム
材などの枠材に形成した孔の中に設置されるかして、電
気的な両端であるｐ型とｎ型の熱電素子各１個の端面に
出力端子が形成された熱電素子対列と、複数の熱電素子
対列の低温端あるいは高温端側を接着した電気絶縁性の
フィルムをそなえ、隣接する熱電素子対列の側面間は接
着されていないとともに複数の熱電素子対列がその低温
端あるいは高温端側で電気絶縁性のフィルムに接着され
ている構成のものとしたから、電気絶縁性のフィルムを
そなえていると共に隣接する熱電素子対列の側面間は接
着されていないものとしていることにより平面のみなら
ず曲面の部材にも容易に設置することができ、設置部材
と熱電素子端面との熱伝達効率が良好で、冷却性能や発
電性能に優れた熱電変換モジュールを提供することがで
き、大面積の部材にも設置しやすく、熱電変換モジュー
ルの設置を簡便に行うことができるようになるという著
しく優れた効果がもたらされる。According to the thermoelectric conversion module of the present invention,
As described in claim 1 or 2, a thermoelectric element including a plurality of thermoelectric element pairs in which p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected by electrodes formed at a high temperature end and a low temperature end. In the conversion module, at least a pair of p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected in series by electrodes formed at the high-temperature end and the low-temperature end of the thermoelectric elements, and the side surfaces in the thermoelectric element row direction between the thermoelectric elements. Are adhered by a glass adhesive layer, or each thermoelectric element is installed in a hole formed in a frame material such as a honeycomb material made of ceramics. Adjacent thermoelectric element rows are provided with a thermoelectric element row having an output terminal formed on one end face of each thermoelectric element and an electrically insulating film with the low temperature end or high temperature end side of a plurality of thermoelectric element rows bonded Between the sides of the Since a plurality of thermoelectric element rows are adhered to the electrically insulating film at the low temperature end or the high temperature end side, the thermoelectric element pair rows are provided with the electrically insulating film and are adjacent to each other. Since the side faces of the are not bonded, they can be easily installed on curved as well as flat members, and the heat transfer efficiency between the installation members and the end face of the thermoelectric element is good, and the cooling performance and power generation performance are good. It is possible to provide an excellent thermoelectric conversion module, which can be easily installed on a member having a large area, and the thermoelectric conversion module can be installed easily.
【００４１】 そして、請求項３に記載しているよう
に、電気絶縁性のフィルムは、高分子フィルム、ゴムシ
ート、あるいは、ゲル状シートのうちから選ばれる柔軟
なフィルムであるものとすることによって、対象とする
設置部材への熱電変換モジュールの設置を至極簡便に行
うことが可能であるという著しく優れた効果がもたらさ
れる。Then, as described in claim 3, the electrically insulating film is a flexible film selected from a polymer film, a rubber sheet, or a gel-like sheet. The remarkably excellent effect that the thermoelectric conversion module can be installed on the target installation member extremely simply is brought about.
【００４２】 さらに、請求項４に記載しているよう
に、熱電素子対は少なくとも２対からなり、ｐ型とｎ型
の熱電素子が交互に一列に配列し、熱電素子の高温端お
よび低温端に形成された電極により電気的に直列に接続
され、熱電素子対列の両端に位置するｐ型とｎ型の熱電
素子の低温端側に出力端子が形成された熱電素子対列を
そなえたものとすることによって、熱電素子端面の面積
や発電出力や冷却制御電流などの要求性能，素子材料，
モジュールが設置される温度条件などに対応して必要対
数の熱電素子対をそなえた熱電変換モジュールを簡便に
設置することが可能になるという著しく優れた効果がも
たらされる。Further, as described in claim 4, the thermoelectric element pair is composed of at least two pairs, and the p-type and n-type thermoelectric elements are alternately arranged in a line, and the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric element are arranged. With thermoelectric element pairs electrically connected in series by the electrodes formed on the p-type and n-type thermoelectric elements located at both ends of the thermoelectric element row and having output terminals formed at the low temperature end side As a result, the required performance such as the area of the end face of the thermoelectric element, power generation output, cooling control current, element material,
It is possible to easily install a thermoelectric conversion module having a required number of thermoelectric element pairs corresponding to a temperature condition in which the module is installed, which is a remarkable effect.
【００４３】 さらにまた、請求項５に記載しているよ
うに、隣接する熱電素子対列の出力端子同士は、線状あ
るいはメッシュ状の結線で接続されているものとするこ
とによって、所要の発電出力や冷却制御電流などの要求
性能に合わせた熱電発電装置や熱電冷却装置を提供する
ことが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。Furthermore, as described in claim 5, the required power generation is achieved by connecting the output terminals of adjacent thermoelectric element pairs with each other by a linear or mesh-like connection. The remarkably excellent effect that it is possible to provide the thermoelectric generator and the thermoelectric cooler that meet the required performance such as output and cooling control current is brought about.
【００４４】 さらにまた、請求項６に記載しているよ
うに、電気絶縁性のフィルムは、ポリイミドフィルム、
シリコーンゴムシート、あるいは、シリコーンゲルシー
トのうちから選ばれる柔軟なフィルムであるものとする
ことによって、適宜の柔軟性を有する熱電変換モジュー
ルとすることが可能であって、設置部材への熱電変換モ
ジュールの設置を至極く簡便に行うことが可能になると
いう著しく優れた効果がもたらされる。Furthermore, as described in claim 6, the electrically insulating film is a polyimide film,
By using a flexible film selected from a silicone rubber sheet or a silicone gel sheet, a thermoelectric conversion module having appropriate flexibility can be obtained. The extremely excellent effect that the installation can be performed extremely easily is brought about.
【００４５】[0045]
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが、本発明はこのような実施例のみに限定されないこ
とはいうまでもない。EXAMPLES Examples of the present invention will now be described in detail, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples.
【００４６】（実施例１）
２枚の炭素板の間に、ｐ型およびｎ型のＳｉ−Ｇｅ系熱
電素子（熱電半導体）原料粉末をそれぞれ別々に詰めて
ホットプレス焼結し、これにより得た各々の焼結体を切
断して、端面が３．５ｍｍ角で高さが５．０ｍｍであっ
て両端に炭素層が形成されたｐ型熱電素子およびｎ型熱
電素子を得た。Example 1 P-type and n-type Si-Ge-based thermoelectric element (thermoelectric semiconductor) raw material powders were separately packed between two carbon plates and hot-press-sintered. The resulting sintered body was cut to obtain a p-type thermoelectric element and an n-type thermoelectric element each having an end surface of 3.5 mm square and a height of 5.0 mm and having carbon layers formed on both ends.
【００４７】次いで、図１に示すように、ｐ型熱電素子
２ｐおよびｎ型熱電素子２ｎの９対計１８本を交互に絶
縁性ガラス接着層３を介し接着することによって熱電素
子２ｐ，２ｎが連なった熱電素子対列一列を形成したの
ち、熱電素子２ｐ，２ｎの炭素層が付いた両端を研磨し
て素子高さを調整したあと、全素子２ｐ，２ｎが電気的
に直列となるように、熱電素子２ｐ，２ｎの両端に導電
性接着層（ろう材層）４を介してＭｏ製の高温端電極５
ｈおよび低温端電極５ｌをろう付けにより接合した。Next, as shown in FIG. 1, a total of 18 pairs of p-type thermoelectric elements 2p and n-type thermoelectric elements 2n are bonded alternately through the insulating glass adhesive layer 3 to form thermoelectric elements 2p and 2n. After forming a row of thermoelectric element pairs in series, both ends of the thermoelectric elements 2p and 2n with carbon layers are polished to adjust the element height, and then all the elements 2p and 2n are electrically connected in series. , A high temperature end electrode 5 made of Mo via conductive adhesive layers (brazing material layers) 4 at both ends of the thermoelectric elements 2p and 2n.
The h and the low temperature end electrode 51 were joined by brazing.
【００４８】同時に、熱電素子対列の両端に位置する熱
電素子２ｐ，２ｎの低温端の出力端子６であるＭｏ製の
リード端電極の先端にはＣｕメッシュ７をろう付けによ
り接合することによってライン型熱電素子対列１を得
た。At the same time, a Cu mesh 7 is brazed to the tip of the lead end electrode made of Mo, which is the output terminal 6 at the low temperature end of the thermoelectric elements 2p and 2n located at both ends of the thermoelectric element row, to form a line. A type thermoelectric element array 1 was obtained.
【００４９】次に、図２に示すように、５０本のライン
型熱電素子対列１を隣接する熱電素子対列１の側面と一
定の間隔を開けて、これら熱電素子対列１の低温端面が
柔軟性のある電気絶縁性のフィルム１０であるシリコー
ンゲルシートに接着するように貼付し、シート面で７０
ｍｍ×２００ｍｍ、モジュールの厚みが６ｍｍの熱電変
換モジュール１１を形成した。Next, as shown in FIG. 2, 50 line-type thermoelectric element pairs 1 are spaced from the side surfaces of the adjacent thermoelectric element rows 1 by a certain distance, and the low temperature end faces of these thermoelectric element rows 1 are arranged. Is attached so as to adhere to a silicone gel sheet which is a flexible and electrically insulating film 10
A thermoelectric conversion module 11 having a size of mm × 200 mm and a module thickness of 6 mm was formed.
【００５０】次に、この熱電変換モジュール１１を図３
に示すような熱電発電装置１３に組付けて発電テストを
行った。この熱電発電装置１３は、ガスタービンからの
燃焼排ガスを導入できるガス流通路１４ａを有するステ
ンレス鋼製の加熱板１４と、冷却水導入管１５Ａを介し
て冷却水が導入できると共に冷却水排出管１５Ｂを介し
て冷却水が排出できるＣｕ製の冷却板１５とが積層され
た熱交換器型の構成を有するもので、図２に示した熱電
変換モジュール１１は各加熱板１４と冷却板１５との間
に設置される。Next, the thermoelectric conversion module 11 is shown in FIG.
The thermoelectric generator 13 as shown in FIG. This thermoelectric power generator 13 can introduce cooling water through a heating plate 14 made of stainless steel having a gas flow passage 14a into which combustion exhaust gas from a gas turbine can be introduced, and a cooling water introduction pipe 15A, and a cooling water discharge pipe 15B. 2 has a heat exchanger type structure in which a cooling plate 15 made of Cu capable of discharging cooling water via a stack is laminated, and the thermoelectric conversion module 11 shown in FIG. 2 includes a heating plate 14 and a cooling plate 15. Installed in between.
【００５１】そして、この場合、冷却板１５の表面に接
着剤を塗布して、前記熱電変換モジュール１１を冷却板
１５の各面につき２個づつ、排ガス流方向とライン型熱
電素子対列１の列方向とが平行となるように電気絶縁性
のフィルム１０の裏面を冷却板１５の表面に接着するこ
とにより設置した。そして、熱電発電装置１３の全体と
しては、８モジュールを設置した構成とした。In this case, an adhesive is applied to the surface of the cooling plate 15, two thermoelectric conversion modules 11 are provided for each surface of the cooling plate 15, the exhaust gas flow direction and the line type thermoelectric element array 1 are arranged. The back surface of the electrically insulative film 10 was attached to the front surface of the cooling plate 15 so as to be parallel to the row direction. Then, the thermoelectric power generator 13 is configured as a whole with eight modules installed.
【００５２】その後、各熱電変換モジュール１１の電気
絶縁性のフィルム１０上に接着されている熱電素子対列
１の出力端子６において、隣接する出力端子６同士をＣ
ｕより線を介しハンダ付けすることによって、各モジュ
ール内で５０本の熱電素子対列１を電気的に直列に接続
した。After that, in the output terminals 6 of the thermoelectric element array 1 bonded on the electrically insulating film 10 of each thermoelectric conversion module 11, the adjacent output terminals 6 are connected to each other by C.
Fifty thermoelectric element pairs 1 were electrically connected in series in each module by soldering via u stranded wires.
【００５３】一方、加熱板１４の表面は、ホワイトアル
ミナを溶射により厚さ１００μｍで成膜した後に表面を
研磨して仕上げ、熱電変換モジュール１１の高温端電極
面が加熱板１４のホワイトアルミナ膜表面に接触するよ
うに冷却板１５を設置したあと、冷却板１５の上部から
圧力１ＭＰａをかけて押さえつけ、高温排ガスと冷却水
とを導入して発電した。On the other hand, the surface of the heating plate 14 is formed by spraying white alumina into a film having a thickness of 100 μm, and then polishing the surface to make the high temperature end electrode surface of the thermoelectric conversion module 11 the surface of the white alumina film of the heating plate 14. After the cooling plate 15 was installed so as to come into contact with, the pressure of 1 MPa was applied from above the cooling plate 15 to press it down, and high temperature exhaust gas and cooling water were introduced to generate electricity.
【００５４】発電電圧電流は、各モジュールごとに外部
負荷を接続して測定したところ、５００℃の排ガスを導
入した場合の最大発電出力は平均４５Ｗであり、各モジ
ュールにおける発電出力のばらつきは±１０％以内で安
定していた。The generated voltage and current were measured by connecting an external load to each module. The maximum generated output when introducing exhaust gas at 500 ° C. was 45 W on average, and the variation in the generated output in each module was ± 10. It was stable within%.
【００５５】また、６５０℃の排ガスを導入した場合
も、押し付け圧力１ＭＰａで発電出力のばらつきは±１
０％以内で安定していた。そしてまた、押し付け圧力を
４ＭＰａに増加しても、発電出力の増加は認められなか
った。Also, when the exhaust gas at 650 ° C. is introduced, the variation of the power generation output is ± 1 when the pressing pressure is 1 MPa.
It was stable within 0%. Moreover, even when the pressing pressure was increased to 4 MPa, the increase in power generation output was not recognized.
【００５６】この様に、本発明による熱電変換モジュー
ル１１を使用することによって、熱電素子対列の列方向
と平行方向において自由に湾曲することができるモジュ
ールであるため、モジュールの設置面積が大きい熱電発
電装置において加熱板１４や冷却板１５の平面性が劣っ
ている場合においても、モジュール設置の際の位置決め
が容易で装置への組付け工程が簡便にかつ全面的な密着
状態で行うことができる。そのため、加熱板１４や冷却
板１５のごときモジュール設置部材の厳密な加工精度が
不要となるため、装置全体の生産性は大きく向上する利
点がある。また、本発明による熱電変換モジュールは、
モジュールの高温端面と低温端面との間の温度差が大き
い場合においても、温度差に起因してモジュールが反っ
たり変形したりすることが少ないため、小さい設置圧力
で設置することが可能になることから、押し付けバネ機
構部分をコンパクトなものにすることができるので、発
電効率の良い小型の熱電発電装置を提供することが可能
になる。As described above, by using the thermoelectric conversion module 11 according to the present invention, the thermoelectric conversion module 11 can be freely curved in the direction parallel to the row direction of the thermoelectric element pairs, so that the installation area of the module is large. Even in the case where the heating plate 14 and the cooling plate 15 are inferior in flatness in the power generator, the module can be easily positioned during installation, and the assembly process to the device can be performed easily and in a fully adhered state. . Therefore, strict machining accuracy of the module installation member such as the heating plate 14 and the cooling plate 15 is not required, and there is an advantage that the productivity of the entire apparatus is significantly improved. Further, the thermoelectric conversion module according to the present invention,
Even if there is a large temperature difference between the high temperature end face and the low temperature end face of the module, the module is less likely to warp or deform due to the temperature difference, so it is possible to install with a small installation pressure. Therefore, since the pressing spring mechanism portion can be made compact, it is possible to provide a small thermoelectric power generator having good power generation efficiency.
【００５７】（実施例２）
図４に本発明の実施例２による熱電変換モジュールの製
造工程の概略を示す。まず、熱電素子を得るに際して
は、公知のｐ型およびｎ型のＢｉ−Ｔｅ系原料粉末を焼
結することによって図４の（Ａ）に示す焼結体２を得
た。そして、この焼結体２を厚さ３ｍｍに研削加工し、
図４の（Ｂ）に示すように、その表面にＮｉメッキを施
しさらにはんだメッキ層（導電性接着層）４を形成し
た。次いで、図４の（Ｃ）に示すように、焼結体２を切
断して幅：２ｍｍ×長さ：８０ｍｍ×高さ：３ｍｍのｐ
型熱電素子２ｐおよびｎ型熱電素子２ｎを得たのち、ｐ
型熱電素子２ｐとｎ型熱電素子２ｎの側面を交互に２対
分だけガラス接着層３を介して接着し、次いで、図４の
（Ｄ）に示すように、所定の長さ方向幅で切断し、さら
には図４の（Ｅ）に示すように、両端面に出力端子６と
なるＡｌ板をハンダ付けして２対からなる熱電素子対列
１を作成した。(Embodiment 2) FIG. 4 schematically shows a manufacturing process of a thermoelectric conversion module according to Embodiment 2 of the present invention. First, in obtaining a thermoelectric element, known p-type and n-type Bi-Te based raw material powders were sintered to obtain a sintered body 2 shown in FIG. 4 (A). Then, the sintered body 2 is ground to a thickness of 3 mm,
As shown in FIG. 4 (B), the surface thereof was plated with Ni and a solder plating layer (conductive adhesive layer) 4 was formed. Next, as shown in FIG. 4C, the sintered body 2 is cut to obtain a p of width: 2 mm x length: 80 mm x height: 3 mm.
After obtaining the p-type thermoelectric element 2p and the n-type thermoelectric element 2n, p
The side surfaces of the thermoelectric element 2p and the n-type thermoelectric element 2n are alternately adhered by two pairs via the glass adhesive layer 3, and then cut in a predetermined lengthwise direction width as shown in FIG. 4D. Then, as shown in FIG. 4E, two pairs of thermoelectric element pairs 1 were prepared by soldering Al plates to be the output terminals 6 on both end faces.
【００５８】次いで、図５に示すように、前記熱電素子
対列１を厚さ０．１ｍｍのポリイミドフィルムからなる
電気絶縁性のフィルム１０の上に整列して接着し、出力
端子６が相対している熱電素子対列１の出力端子６の間
をＣｕより線７で溶接して電気的接合を行うことによっ
て熱電変換モジュール１１を作成した。Then, as shown in FIG. 5, the thermoelectric element array 1 is aligned and adhered on an electrically insulating film 10 made of a polyimide film having a thickness of 0.1 mm, and the output terminals 6 are opposed to each other. The thermoelectric conversion module 11 was produced by welding the Cu wire 7 between the output terminals 6 of the thermoelectric element pair row 1 which were made, and electrically connecting.
【００５９】このようにして、熱電素子対列１が電気絶
縁性のフィルム１０上において６個×６０列接着された
熱電変換モジュール１１を用い、肉厚：５ｍｍ×直径：
５０ｍｍφ×長さ：１００ｍｍの軟鉄管の外側壁面に、
ポリイミドフィルムからなる電気絶縁性のフィルム１０
のうち熱電素子対列１が接着されていない裏面側を巻き
付けて設置した。その後、熱電変換モジュール１１内の
各熱電素子対列１をＣｕ製のより線で結線し、全素子対
が電気的に直列となるように接続した。In this way, the thermoelectric conversion module 11 in which the thermoelectric element pairs 1 are bonded in 6 rows × 60 rows on the electrically insulating film 10 is used, and the wall thickness is 5 mm and the diameter is 5 mm.
50 mmφ x length: on the outer wall surface of a 100 mm soft iron pipe,
Electrically insulating film 10 made of polyimide film
Among them, the back surface side to which the thermoelectric element array 1 was not adhered was wound and installed. After that, each thermoelectric element pair row 1 in the thermoelectric conversion module 11 was connected by a stranded wire made of Cu, and all the element pairs were electrically connected in series.
【００６０】次に、熱電変換モジュール１１に２Ａの電
流を流して熱電冷却装置として作動させることにより軟
鉄管を冷却したところ、軟鉄管の温度を電流を流す前の
温度に比べて２５℃低下させることができた。Next, when the soft iron pipe was cooled by passing a current of 2 A through the thermoelectric conversion module 11 and operating it as a thermoelectric cooling device, the temperature of the soft iron pipe was lowered by 25 ° C. as compared with the temperature before passing the current. I was able to.
【００６１】したがって、この軟鉄管の内側に例えば電
磁アクチュエーターが設置されているものとした場合
に、アクチュエーター作動時の温度上昇を抑制し、一定
温度に精度よく制御することができるようになるので、
電磁特性の低下を抑制することが可能になる。Therefore, if, for example, an electromagnetic actuator is installed inside this soft iron pipe, the temperature rise during actuator operation can be suppressed and the temperature can be accurately controlled to a constant temperature.
It is possible to suppress deterioration of electromagnetic characteristics.
【００６２】この実施例では、全熱電素子対を電気的に
直列となるように接続したが、冷却性能を制御しやすく
する目的や１個の熱電素子対が断線してもモジュール全
体が断線しないようにする目的などのために、熱電素子
対列ごととに並列に接続するようになすこともできる。
また、熱電変換モジュール内の熱電素子対の高温端面に
電気絶縁性のフィルムを貼付するようにしたり、放熱す
るためのフィンを設置したりするようになすこともでき
る。In this embodiment, all thermoelectric element pairs are connected so as to be electrically connected in series. However, the purpose of facilitating control of cooling performance and the disconnection of one thermoelectric element pair do not cause disconnection of the entire module. For the purpose of doing so, the thermoelectric element pairs may be connected in parallel with each other.
Further, an electrically insulating film may be attached to the high temperature end surface of the thermoelectric element pair in the thermoelectric conversion module, or fins for radiating heat may be installed.
【００６３】また、上記実施例では、焼結体を切断して
熱電素子対を形成した後、電気絶縁性のフィルムに接着
する場合を示したが、溶射法やメッキ法などの厚膜形成
法により、電気絶縁性のフィルム上にパターニングして
電極層、熱電素子層、電極層を成膜して製造するように
なすこともできる。In the above embodiment, the case where the sintered body is cut to form the thermoelectric element pair and then the thermoelectric element pair is adhered to the electrically insulating film is shown. However, a thick film forming method such as a thermal spraying method or a plating method is used. Thus, the electrode layer, the thermoelectric element layer, and the electrode layer can be patterned on the electrically insulating film to be manufactured.
【００６４】このように、本発明による熱電変換モジュ
ールを使用することにより、円弧形状や管形状などのよ
うな曲面形状をなす表面にも容易に設置することができ
るという著しく優れた利点が得られる。また、本発明に
よる熱電変換モジュールでは、設置したい面積や長さに
応じて、必要な長さ分のモジュールをそなえた電気絶縁
性のフィルムを切断して使用することができるため、汎
用性が高く、量産性に優れた熱電変換モジュールを提供
することができる。As described above, by using the thermoelectric conversion module according to the present invention, a remarkable advantage that it can be easily installed even on a curved surface such as an arc shape or a tube shape is obtained. . Further, in the thermoelectric conversion module according to the present invention, depending on the area and length to be installed, since it is possible to cut and use the electrically insulating film provided with the module for the required length, the versatility is high. Thus, it is possible to provide a thermoelectric conversion module having excellent mass productivity.
【図１】本発明の実施例１による熱電変換モジュールを
構成するライン型熱電素子対列の斜面説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a slope of a line type thermoelectric element pair row constituting a thermoelectric conversion module according to Example 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施例１による熱電変換モジュールの
斜面説明図である。FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例１による熱電変換モジュールを
設置した熱電発電装置の斜面説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a slope of the thermoelectric power generation device provided with the thermoelectric conversion module according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例２による熱電変換モジュールを
構成する熱電素子対列の製造工程を（Ａ）〜（Ｅ）に分
けて示す斜面説明図である。FIG. 4 is an oblique plane explanatory view showing the steps (A) to (E) of steps for manufacturing a thermoelectric element array forming a thermoelectric conversion module according to Example 2 of the present invention.
【図５】本発明の実施例２による熱電変換モジュールの
斜面説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a slope of the thermoelectric conversion module according to the second embodiment of the present invention.
１ 熱電素子対列 ２ｐ ｐ型熱電素子 ２ｎ ｎ型熱電素子 ３ ガラス接着層 ４ 導電性接着層 ５ｈ 高温端電極 ５ｌ 低温端電極 ６ 出力端子（リード端電極） １０ 電気絶縁性のフィルム １１ 熱電変換モジュール １３ 熱電発電装置 1 Thermoelectric element parallel row 2pp p-type thermoelectric element 2n n-type thermoelectric element 3 glass adhesive layer 4 Conductive adhesive layer 5h High temperature end electrode 5l low temperature end electrode 6 output terminals (lead end electrode) 10 Electrically insulating film 11 Thermoelectric conversion module 13 Thermoelectric generator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茅 本 隆 司 神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地 日本発条株式会社 内 (72)発明者 櫛 引 圭 子 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 小 林 正 和 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 篠 原 和 彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 古 谷 健 司 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (56)参考文献 特開 平７−202275（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−303472（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−18109（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takashi Kayamoto 3-10 Fukuura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Within Japan Spring Co., Ltd. (72) Inventor Keiko Kushibiki 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sansan Co., Ltd. (72) Inventor Masakazu Kobayashi 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sansan Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiko Shinohara 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sansan Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Furuya 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sansan Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-202275 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 10-303472 (JP, A) JP-A-8-18109 (JP, A)
Claims (6)
温端に形成された電極により電気的に接続された熱電素
子対が複数配置された熱電変換モジュールにおいて、少
なくともｐ型とｎ型の熱電素子一対からなり、熱電素子
の高温端および低温端に形成された電極により電気的に
直列に接続され、熱電素子間の熱電素子対列方向の側面
がガラス接着層で接着されて、電気的な両端であるｐ型
とｎ型の熱電素子各１個の端面に出力端子が形成された
熱電素子対列と、複数の熱電素子対列の低温端あるいは
高温端側を接着した電気絶縁性のフィルムをそなえ、隣
接する熱電素子対列の側面間は接着されていないととも
に複数の熱電素子対列がその低温端あるいは高温端側で
電気絶縁性のフィルムに接着されていることを特徴とす
る熱電変換モジュール。1. A thermoelectric conversion module in which a plurality of thermoelectric element pairs, in which p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected by electrodes formed at a high temperature end and a low temperature end, are arranged, at least p type and n type are provided. Consisting of a pair of thermoelectric elements, which are electrically connected in series by electrodes formed at the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric elements, and the side surfaces in the thermoelectric element row direction between the thermoelectric elements are adhered by a glass adhesive layer to form an electrical connection. Thermoelectric element pair rows in which output terminals are formed on one end face of each of the p-type and n-type thermoelectric elements, which are the opposite ends, and electrical insulation with the low temperature end or the high temperature end side of a plurality of thermoelectric element pair rows bonded And a plurality of thermoelectric element rows are adhered to the electrically insulating film at the low temperature end or the high temperature end side thereof. Thermoelectric conversion module Le.
温端に形成された電極により電気的に接続された熱電素
子対が複数配置された熱電変換モジュールにおいて、少
なくともｐ型とｎ型の熱電素子一対からなり、熱電素子
の高温端および低温端に形成された電極により電気的に
直列に接続され、各熱電素子がセラミックス製のハニカ
ム材などの枠材に形成した孔の中に設置されて、電気的
な両端であるｐ型とｎ型の熱電素子各１個の端面に出力
端子が形成された熱電素子対列と、複数の熱電素子対列
の低温端あるいは高温端側を接着した電気絶縁性のフィ
ルムをそなえ、隣接する熱電素子対列の側面間は接着さ
れていないとともに複数の熱電素子対列がその低温端あ
るいは高温端側で電気絶縁性のフィルムに接着されてい
ることを特徴とする熱電変換モジュール。2. A thermoelectric conversion module in which a plurality of thermoelectric element pairs, in which p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected by electrodes formed at a high temperature end and a low temperature end, are arranged, at least p type and n type. The thermoelectric element is composed of a pair and is electrically connected in series by electrodes formed at the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric element. The p-type and n-type thermoelectric elements, which are both electrical ends, are bonded to the thermoelectric element pair row in which output terminals are formed on the respective end faces, and the low temperature end or high temperature end side of the plurality of thermoelectric element pair rows is bonded. The adjacent side surface of the thermoelectric element pair is not adhered and a plurality of thermoelectric element rows are adhered to the electric insulating film at the low temperature end or the high temperature end side. Characterized by Thermoelectric conversion module.
ム、ゴムシート、あるいは、ゲル状シートのうちから選
ばれる柔軟なフィルムであることを特徴とする請求項１
または２に記載の熱電変換モジュール。3. The electrically insulating film is a flexible film selected from a polymer film, a rubber sheet, and a gel-like sheet.
Alternatively, the thermoelectric conversion module according to item 2.
ｐ型とｎ型の熱電素子が交互に一列に配列し、熱電素子
の高温端および低温端に形成された電極により電気的に
直列に接続され、熱電素子対列の両端に位置するｐ型と
ｎ型の熱電素子の低温端側に出力端子が形成された熱電
素子対列をそなえたことを特徴とする請求項１ないし３
のいずれかに記載の熱電変換モジュール。4. The thermoelectric element pair comprises at least two pairs,
The p-type and n-type thermoelectric elements are alternately arranged in a line, and electrically connected in series by electrodes formed at the high temperature end and the low temperature end of the thermoelectric element, and the p type and the p type located at both ends of the thermoelectric element pair row. 4. A thermoelectric element pair row having an output terminal formed on the low temperature end side of an n-type thermoelectric element.
The thermoelectric conversion module according to any one of 1.
は、線状あるいはメッシュ状の結線で接続されているこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱
電変換モジュール。5. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the output terminals of adjacent thermoelectric element pairs are connected to each other by a wire connection or a mesh connection.
ィルム、シリコーンゴムシート、あるいは、シリコーン
ゲルシートのうちから選ばれる柔軟なフィルムであるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の熱電変換モジュ
ール。6. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the electrically insulating film is a flexible film selected from a polyimide film, a silicone rubber sheet, and a silicone gel sheet.
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