JP3506199B2 - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
- Publication number
- JP3506199B2 JP3506199B2 JP29870396A JP29870396A JP3506199B2 JP 3506199 B2 JP3506199 B2 JP 3506199B2 JP 29870396 A JP29870396 A JP 29870396A JP 29870396 A JP29870396 A JP 29870396A JP 3506199 B2 JP3506199 B2 JP 3506199B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric
- heat transfer
- metal
- shaped
- conversion device
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度差による発
電、あるいは直流電力の供給による冷却または加熱とし
て作用する熱電変換装置に関するものである。
電、あるいは直流電力の供給による冷却または加熱とし
て作用する熱電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電変換装置は、図２に示すよう
にｐ型およびｎ型熱電半導体２０を電極２１を介して交
互かつ連続的に接続したものを、熱電素子基板となるセ
ラミック板等の絶縁体２２で挟み込んで構成されてお
り、これを伝熱板２３および伝熱板２４に接触させるこ
とで、伝熱板２３と伝熱板２４の温度差によるゼーベッ
ク効果による発電を行い、その発電電力をリード線２
５，２６から取り出している。またはリード線２５，２
６からの熱電半導体２０への給電によるペルチェ効果に
よる伝熱板２３の冷却と伝熱板２４の加熱、または伝熱
板２３の加熱と伝熱板２４の冷却に用いられている。
にｐ型およびｎ型熱電半導体２０を電極２１を介して交
互かつ連続的に接続したものを、熱電素子基板となるセ
ラミック板等の絶縁体２２で挟み込んで構成されてお
り、これを伝熱板２３および伝熱板２４に接触させるこ
とで、伝熱板２３と伝熱板２４の温度差によるゼーベッ
ク効果による発電を行い、その発電電力をリード線２
５，２６から取り出している。またはリード線２５，２
６からの熱電半導体２０への給電によるペルチェ効果に
よる伝熱板２３の冷却と伝熱板２４の加熱、または伝熱
板２３の加熱と伝熱板２４の冷却に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電素子の基
板として現在一般的に使用されているセラミックには、
電気絶縁性と熱伝導性の双方を兼ね備えているといった
長所がある反面、脆弱で加工性が悪いという短所も持っ
ている。このため、熱電素子基板は平板状にしか加工で
きず、充分な熱接触面積を用いることができないという
課題を持っている。
板として現在一般的に使用されているセラミックには、
電気絶縁性と熱伝導性の双方を兼ね備えているといった
長所がある反面、脆弱で加工性が悪いという短所も持っ
ている。このため、熱電素子基板は平板状にしか加工で
きず、充分な熱接触面積を用いることができないという
課題を持っている。
【０００４】この課題に対しては、従来のセラミックに
変えて電気絶縁用の酸化膜を設けた、シリコンまたはア
ルミニウムを熱電素子基板に使用し、これに直線状また
は曲線状の断面を持つ溝を設けることにより、放熱面積
の拡大を図る方法が、特開平８−３７３２４号公報に開
示されている。
変えて電気絶縁用の酸化膜を設けた、シリコンまたはア
ルミニウムを熱電素子基板に使用し、これに直線状また
は曲線状の断面を持つ溝を設けることにより、放熱面積
の拡大を図る方法が、特開平８−３７３２４号公報に開
示されている。
【０００５】しかしこの方法は、放熱面積の拡大により
熱流量が増大するといった点では確かに効果があり、数
十℃程度の温度差で熱電変換装置を運転する場合には良
いが、実際の熱発電システムのように１００℃を超える
温度差で運転する場合、熱電素子基板の内側、即ち熱電
半導体側の面と放熱面との温度差により、金属特有の熱
膨張差が発生し、セラミック板使用時には発生しなかっ
た熱電素子基板の反り、歪みが発生する。
熱流量が増大するといった点では確かに効果があり、数
十℃程度の温度差で熱電変換装置を運転する場合には良
いが、実際の熱発電システムのように１００℃を超える
温度差で運転する場合、熱電素子基板の内側、即ち熱電
半導体側の面と放熱面との温度差により、金属特有の熱
膨張差が発生し、セラミック板使用時には発生しなかっ
た熱電素子基板の反り、歪みが発生する。
【０００６】この反り、歪みは運転停止後の自然冷却に
よる熱膨張の消滅により元に復元するが、運転・停止の
都度、反り・復元を繰り返すこととなるため、熱電半導
体および熱電素子基板が疲労し、その寿命を短くすると
いった問題が新たに発生する。特に熱電半導体は、一般
的に劈開性を持ち、通常の金属と比べ機械的強度が弱い
という特徴を持つことから、熱電変換装置を高温度差で
断続的に運転するような場合には、不適当な方法であ
る。
よる熱膨張の消滅により元に復元するが、運転・停止の
都度、反り・復元を繰り返すこととなるため、熱電半導
体および熱電素子基板が疲労し、その寿命を短くすると
いった問題が新たに発生する。特に熱電半導体は、一般
的に劈開性を持ち、通常の金属と比べ機械的強度が弱い
という特徴を持つことから、熱電変換装置を高温度差で
断続的に運転するような場合には、不適当な方法であ
る。
【０００７】また酸化膜を設けた、シリコンまたはアル
ミニウムの絶縁電圧は、その膜厚さにもよるが概ね数Ｖ
程度であり、極めて小規模な発電には良いが、熱電変換
装置を直列に数百個接続して使用するような規模の大き
な熱発電システムの場合だと、絶縁用酸化膜の絶縁破壊
を生じるため、実用には問題がある。
ミニウムの絶縁電圧は、その膜厚さにもよるが概ね数Ｖ
程度であり、極めて小規模な発電には良いが、熱電変換
装置を直列に数百個接続して使用するような規模の大き
な熱発電システムの場合だと、絶縁用酸化膜の絶縁破壊
を生じるため、実用には問題がある。
【０００８】 本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、実用的な熱発電システムに供することを可能とす
るため、高温度差による断続的な運転に対しても、熱電
半導体および熱電素子基板を疲労させることなく、熱電
半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、および熱膨張から
の装置保護を同時に可能とし、併せて熱流量の増大によ
る熱・電気変換効率を向上させる熱電変換装置を提供す
ることを目的とする。
ので、実用的な熱発電システムに供することを可能とす
るため、高温度差による断続的な運転に対しても、熱電
半導体および熱電素子基板を疲労させることなく、熱電
半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、および熱膨張から
の装置保護を同時に可能とし、併せて熱流量の増大によ
る熱・電気変換効率を向上させる熱電変換装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、熱電素子を二枚の伝熱板で挟み込んだ構造
の熱電変換装置において、前記熱電素子が、複数のｐ型
およびｎ型熱電半導体と、前記熱電半導体を交互かつ連
続に接続する電極と、前記熱電半導体および電極を挟む
二枚の絶縁体と、片側は平板な面を有しかつ平板でない
面にＶ字型もしくはＵ字型の断面形状の溝が形成されて
いる前記二枚の絶縁体を挟む金属基板とで構成される熱
電素子であって、前記電極と前記絶縁体が、複数のｐ型
およびｎ型熱電半導体を交互かつ連続に接続する電極を
その上に備えた薄板状もしくはフィルム状の絶縁・伝熱
性シートで構成され、前記絶縁・伝熱性シートが前記金
属基板の平面な面に密着している熱電素子であり、前記
伝熱板が金属板でありかつ前記熱電素子との接触面が前
記Ｖ字型もしくはＵ字型の断面形状の溝と同様の溝を有
し、前記熱電素子と前記伝熱板とが嵌合し、これをボル
トにより固定することを特徴とするものである。
に本発明は、熱電素子を二枚の伝熱板で挟み込んだ構造
の熱電変換装置において、前記熱電素子が、複数のｐ型
およびｎ型熱電半導体と、前記熱電半導体を交互かつ連
続に接続する電極と、前記熱電半導体および電極を挟む
二枚の絶縁体と、片側は平板な面を有しかつ平板でない
面にＶ字型もしくはＵ字型の断面形状の溝が形成されて
いる前記二枚の絶縁体を挟む金属基板とで構成される熱
電素子であって、前記電極と前記絶縁体が、複数のｐ型
およびｎ型熱電半導体を交互かつ連続に接続する電極を
その上に備えた薄板状もしくはフィルム状の絶縁・伝熱
性シートで構成され、前記絶縁・伝熱性シートが前記金
属基板の平面な面に密着している熱電素子であり、前記
伝熱板が金属板でありかつ前記熱電素子との接触面が前
記Ｖ字型もしくはＵ字型の断面形状の溝と同様の溝を有
し、前記熱電素子と前記伝熱板とが嵌合し、これをボル
トにより固定することを特徴とするものである。
【００１０】 また本発明の熱電変換装置は、前記熱電
変換装置において、伝熱板の内部に伝熱用の管状穴を備
えることを特徴とするものである。
変換装置において、伝熱板の内部に伝熱用の管状穴を備
えることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。 ［実施形態例１］本発明の第一実施形態例を図１を参照
して説明する。４ｃｍ四方の金属板１３に厚さ１ｍｍを
残して、頂角角度２０度、深さ２．８ｍｍのＶ字型断面
の溝を３９本掘った。この金属板１３との嵌合が可能と
なるよう、金属伝熱板１４にも同様なＶ字型断面の溝を
掘った。この金属板１３とビスマス・テルル系のｐ型お
よびｎ型熱電半導体１０の間に、厚さ３１μｍの電極付
き絶縁・熱伝導性シート１２を挟み込み、さらに金属板
１３と金属伝熱板１４との間に、嵌合面の熱抵抗削減の
ため、介在物として厚さ１０μｍの純銅箔を挟み込んだ
後、両者を嵌合させて、四隅をボルト１６で固定した。
なお、電極付き絶縁・熱伝導性シート１２は、ポリエス
テルフィルム上にポリイミドフィルムを接着し、さらに
その上に電極および回路をパターニングした銅箔を接着
して構成している。これを電気的に直列に３２個接続し
た。最後に金属伝熱板１４の加熱側に１７０度の水蒸気
を送り、他方の金属伝熱板１４には２５℃の冷却水を送
って試験を行った。
の形態例を詳細に説明する。 ［実施形態例１］本発明の第一実施形態例を図１を参照
して説明する。４ｃｍ四方の金属板１３に厚さ１ｍｍを
残して、頂角角度２０度、深さ２．８ｍｍのＶ字型断面
の溝を３９本掘った。この金属板１３との嵌合が可能と
なるよう、金属伝熱板１４にも同様なＶ字型断面の溝を
掘った。この金属板１３とビスマス・テルル系のｐ型お
よびｎ型熱電半導体１０の間に、厚さ３１μｍの電極付
き絶縁・熱伝導性シート１２を挟み込み、さらに金属板
１３と金属伝熱板１４との間に、嵌合面の熱抵抗削減の
ため、介在物として厚さ１０μｍの純銅箔を挟み込んだ
後、両者を嵌合させて、四隅をボルト１６で固定した。
なお、電極付き絶縁・熱伝導性シート１２は、ポリエス
テルフィルム上にポリイミドフィルムを接着し、さらに
その上に電極および回路をパターニングした銅箔を接着
して構成している。これを電気的に直列に３２個接続し
た。最後に金属伝熱板１４の加熱側に１７０度の水蒸気
を送り、他方の金属伝熱板１４には２５℃の冷却水を送
って試験を行った。
【００１２】この結果、嵌合部による支持のため、絶縁
・熱伝導性シート１２および金属板１３よりなる熱電素
子基板１１および金属伝熱板１４に、反り・歪みの発生
はなく、熱電半導体１０にもひびや劈開などは認められ
なかった。また、絶縁・熱伝導性シート１２には傷、破
れなどは見られず、１ＭΩ以上の良好な絶縁特性を示し
た。さらに、純銅箔にも嵌合による傷、破れ等は見られ
なかった。一方、実験開始から十分時間をおいて定常状
態に達した後の、冷却水の流量とその温度上昇分を測定
することにより、熱電変換装置を通過する熱流量を調べ
たところ、従来技術による、同寸法の熱電変換装置の場
合の約２．４倍に増加した。この結果から明らかなよう
に、従来の技術に比べて、反り、歪みからの熱電変換装
置の保護と高い電気絶縁性、および熱流量の増大を同時
に実現させるという改善がなされた。なお、電極付き絶
縁・熱伝導性シート１２はシリコンゴム製のフィルム上
に電極および回路をパターニングした銅箔を接着したも
のでの置き換えによっても構成可能である。 ［実施形態例２］本発明の第二実施形態例を図５を参照
して説明する。４ｃｍ四方の金属板５３に厚さ１ｍｍを
残して、深さ３ｍｍの正弦曲線状のＵ字型断面の溝を１
５本掘った。この金属板５３との嵌合が可能となるよ
う、金属伝熱板５４にも同様な正弦曲線状のＵ字型断面
の溝を掘った。以下、実施形態例１と同様にして試験を
行った。すなわち、この金属板５３とビスマス・テルル
系のｐ型およびｎ型熱電半導体５０の間に、厚さ３１μ
ｍの電極付き絶縁・熱伝導性シート５２を挟み込み、さ
らに金属板５３と金属伝熱板５４との間に、嵌合面の熱
抵抗削減のため、介在物として厚さ１０μｍの純銅箔を
挟み込んだ後、両者を嵌合させて、四隅をボルト５６で
固定した。なお、電極付き絶縁・熱伝導性シート５２
は、ポリエステルフィルム上にポリイミドフィルムを接
着し、さらにその上に電極および回路をパターニングし
た銅箔を接着して構成している。これを電気的に直列に
３２個接続した。最後に金属伝熱板５４の加熱側に１７
０度の水蒸気を送り、他方の金属伝熱板５４には２５℃
の冷却水を送って試験を行った。
・熱伝導性シート１２および金属板１３よりなる熱電素
子基板１１および金属伝熱板１４に、反り・歪みの発生
はなく、熱電半導体１０にもひびや劈開などは認められ
なかった。また、絶縁・熱伝導性シート１２には傷、破
れなどは見られず、１ＭΩ以上の良好な絶縁特性を示し
た。さらに、純銅箔にも嵌合による傷、破れ等は見られ
なかった。一方、実験開始から十分時間をおいて定常状
態に達した後の、冷却水の流量とその温度上昇分を測定
することにより、熱電変換装置を通過する熱流量を調べ
たところ、従来技術による、同寸法の熱電変換装置の場
合の約２．４倍に増加した。この結果から明らかなよう
に、従来の技術に比べて、反り、歪みからの熱電変換装
置の保護と高い電気絶縁性、および熱流量の増大を同時
に実現させるという改善がなされた。なお、電極付き絶
縁・熱伝導性シート１２はシリコンゴム製のフィルム上
に電極および回路をパターニングした銅箔を接着したも
のでの置き換えによっても構成可能である。 ［実施形態例２］本発明の第二実施形態例を図５を参照
して説明する。４ｃｍ四方の金属板５３に厚さ１ｍｍを
残して、深さ３ｍｍの正弦曲線状のＵ字型断面の溝を１
５本掘った。この金属板５３との嵌合が可能となるよ
う、金属伝熱板５４にも同様な正弦曲線状のＵ字型断面
の溝を掘った。以下、実施形態例１と同様にして試験を
行った。すなわち、この金属板５３とビスマス・テルル
系のｐ型およびｎ型熱電半導体５０の間に、厚さ３１μ
ｍの電極付き絶縁・熱伝導性シート５２を挟み込み、さ
らに金属板５３と金属伝熱板５４との間に、嵌合面の熱
抵抗削減のため、介在物として厚さ１０μｍの純銅箔を
挟み込んだ後、両者を嵌合させて、四隅をボルト５６で
固定した。なお、電極付き絶縁・熱伝導性シート５２
は、ポリエステルフィルム上にポリイミドフィルムを接
着し、さらにその上に電極および回路をパターニングし
た銅箔を接着して構成している。これを電気的に直列に
３２個接続した。最後に金属伝熱板５４の加熱側に１７
０度の水蒸気を送り、他方の金属伝熱板５４には２５℃
の冷却水を送って試験を行った。
【００１３】この結果、嵌合部による支持のため、絶縁
・熱伝導性シート５２および金属板５３よりなる熱電素
子基板５１と金属伝熱板５４に、反り、歪みの発生はな
く、熱電半導体５０にもひびや劈開などは認められなか
った。また、絶縁・熱伝導性シート５２には傷、破れな
どは見られず、１ＭΩ以上の良好な絶縁特性を示した。
さらに、純銅箔にも嵌合による傷、破れ等は見られなか
った。一方、実験開始から十分時間をおいて定常状態に
達した後の、冷却水の流量とその温度上昇分を測定する
ことにより、熱電変換装置を通過する熱流量を調べたと
ころ、従来技術による同寸法の熱電変換装置の場合の約
２．８倍に増加した。この結果から明らかなように、従
来の技術に比べて、反り、歪みからの熱電変換装置の保
護と高い電気絶縁性、および熱流量の増大を同時に実現
させるという改善がなされた。なお、電極付き絶縁・熱
伝導性シート５２は、シリコンゴム製のフィルム上に電
極および回路をパターニングした銅箔を接着したもので
の置き換えによっても構成可能である。
・熱伝導性シート５２および金属板５３よりなる熱電素
子基板５１と金属伝熱板５４に、反り、歪みの発生はな
く、熱電半導体５０にもひびや劈開などは認められなか
った。また、絶縁・熱伝導性シート５２には傷、破れな
どは見られず、１ＭΩ以上の良好な絶縁特性を示した。
さらに、純銅箔にも嵌合による傷、破れ等は見られなか
った。一方、実験開始から十分時間をおいて定常状態に
達した後の、冷却水の流量とその温度上昇分を測定する
ことにより、熱電変換装置を通過する熱流量を調べたと
ころ、従来技術による同寸法の熱電変換装置の場合の約
２．８倍に増加した。この結果から明らかなように、従
来の技術に比べて、反り、歪みからの熱電変換装置の保
護と高い電気絶縁性、および熱流量の増大を同時に実現
させるという改善がなされた。なお、電極付き絶縁・熱
伝導性シート５２は、シリコンゴム製のフィルム上に電
極および回路をパターニングした銅箔を接着したもので
の置き換えによっても構成可能である。
【００１４】以上のように、金属伝熱板１４，５４につ
いて、金属板１３，５３と接触する部分にのみ、金属板
１３，５３に施された熱接触面積の拡大のためのＶ字型
またはＵ字型の溝と同様な溝を施して同基板と嵌合さ
せ、四隅をボルト１６，５６で固定する。
いて、金属板１３，５３と接触する部分にのみ、金属板
１３，５３に施された熱接触面積の拡大のためのＶ字型
またはＵ字型の溝と同様な溝を施して同基板と嵌合さ
せ、四隅をボルト１６，５６で固定する。
【００１５】さらに、金属伝熱板１４，５４の内部に、
熱電変換装置加熱用の熱源流体または熱電変換装置冷却
用の冷媒を流せるように、伝熱用の管状穴１５，５５を
設ける。
熱電変換装置加熱用の熱源流体または熱電変換装置冷却
用の冷媒を流せるように、伝熱用の管状穴１５，５５を
設ける。
【００１６】また、熱電半導体１０，５０と、放熱板ま
たは吸熱板である金属板１３，５３との絶縁材に、電極
がパターニングされた薄板状またはフィルム状の絶縁・
熱伝導性シート１２，５２を使用する。
たは吸熱板である金属板１３，５３との絶縁材に、電極
がパターニングされた薄板状またはフィルム状の絶縁・
熱伝導性シート１２，５２を使用する。
【００１７】本発明はこれら３つの手段により、十分な
熱接触面積を確保しつつ、高い電気絶縁性と高い熱伝導
性、および反り、歪みからの熱電変換装置の保護を実現
させることを特徴としている。従来の技術とは、金属伝
熱板１４，５４の形状および構造と、金属伝熱板１４，
５４と熱電素子基板１１，５１との熱接触方法、および
熱電半導体１０，５０と金属板１３，５３との電気絶縁
方法が異なる。
熱接触面積を確保しつつ、高い電気絶縁性と高い熱伝導
性、および反り、歪みからの熱電変換装置の保護を実現
させることを特徴としている。従来の技術とは、金属伝
熱板１４，５４の形状および構造と、金属伝熱板１４，
５４と熱電素子基板１１，５１との熱接触方法、および
熱電半導体１０，５０と金属板１３，５３との電気絶縁
方法が異なる。
【００１８】すなわち、金属板１３，５３と金属伝熱板
１４，５４とを嵌合して、ボルト１６，５６で固定する
ことにより、熱電素子基板１１，５１を力学的に固定す
る状態となることから、熱膨張による反り、歪みによる
熱電半導体１０，５０への影響を防止できる。このと
き、溝の断面形状を矩形にすると、図３に示すように矩
形の溝となるように加工された金属伝熱板３４にその溝
に嵌合するように加工された金属板３３を嵌合しようと
しても、僅かな寸法誤差でも嵌合できなくなる問題が発
生する。図３中、３０はｐ型およびｎ型熱電半導体、３
１は絶縁・熱伝導性シート、３５は嵌合の不整合部であ
る。また、嵌合部の接触熱抵抗を低減させるため介在物
を介在させる場合、図４に示すように金属板４０の凸部
を介在物４１を介して金属伝熱板４２の凹部に嵌合させ
ようとしても介在物４１を損傷させこの介在物４１の損
傷部４３が逆に嵌合を困難にするという問題が生ずる。
そのためにこのような恐れのないＶ字型またはＵ字型の
断面を持つ溝としている。
１４，５４とを嵌合して、ボルト１６，５６で固定する
ことにより、熱電素子基板１１，５１を力学的に固定す
る状態となることから、熱膨張による反り、歪みによる
熱電半導体１０，５０への影響を防止できる。このと
き、溝の断面形状を矩形にすると、図３に示すように矩
形の溝となるように加工された金属伝熱板３４にその溝
に嵌合するように加工された金属板３３を嵌合しようと
しても、僅かな寸法誤差でも嵌合できなくなる問題が発
生する。図３中、３０はｐ型およびｎ型熱電半導体、３
１は絶縁・熱伝導性シート、３５は嵌合の不整合部であ
る。また、嵌合部の接触熱抵抗を低減させるため介在物
を介在させる場合、図４に示すように金属板４０の凸部
を介在物４１を介して金属伝熱板４２の凹部に嵌合させ
ようとしても介在物４１を損傷させこの介在物４１の損
傷部４３が逆に嵌合を困難にするという問題が生ずる。
そのためにこのような恐れのないＶ字型またはＵ字型の
断面を持つ溝としている。
【００１９】また、金属伝熱板１４，５４の内部に管状
穴１５，５５を設け、これに熱源流体または冷媒を流す
ことにより、金属伝熱板１４，５４の表面は、内部から
一様に加熱あるいは冷却されるため、表面での温度差が
解消され、この温度差による熱膨張量の差による、金属
伝熱板１４，５４自身の反りも抑えることができる。
穴１５，５５を設け、これに熱源流体または冷媒を流す
ことにより、金属伝熱板１４，５４の表面は、内部から
一様に加熱あるいは冷却されるため、表面での温度差が
解消され、この温度差による熱膨張量の差による、金属
伝熱板１４，５４自身の反りも抑えることができる。
【００２０】一方、熱電半導体１０，５０と、金属板１
３，５３との絶縁材に、電極がパターニングされた薄板
状またはフィルム状の絶縁・熱伝導性シート１２，５２
を使用することにより、高い電気絶縁性と高い熱伝導性
を確保している他、絶縁・熱伝導性シート１２，５２自
身が持つ柔軟性により、熱電半導体１０，５０および金
属板１３，５３の熱膨張量を吸収することにより、熱電
半導体を熱応力から守ることができる。
３，５３との絶縁材に、電極がパターニングされた薄板
状またはフィルム状の絶縁・熱伝導性シート１２，５２
を使用することにより、高い電気絶縁性と高い熱伝導性
を確保している他、絶縁・熱伝導性シート１２，５２自
身が持つ柔軟性により、熱電半導体１０，５０および金
属板１３，５３の熱膨張量を吸収することにより、熱電
半導体を熱応力から守ることができる。
【００２１】従って、従来のセラミック板や、先述の酸
化膜を設けたシリコンまたはアルミニウムを用いた技術
では困難であった十分な熱接触面積を確保しつつ、かつ
高い電気絶縁性と高い熱伝導性および反り、歪みからの
熱電変換装置の保護を実現させることが可能となり、本
発明の目的である、熱流量の増大による熱・電気変換効
率の向上、熱電半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、お
よび熱膨張からの装置保護を同時に可能とした、熱電変
換装置の提供が可能となる。
化膜を設けたシリコンまたはアルミニウムを用いた技術
では困難であった十分な熱接触面積を確保しつつ、かつ
高い電気絶縁性と高い熱伝導性および反り、歪みからの
熱電変換装置の保護を実現させることが可能となり、本
発明の目的である、熱流量の増大による熱・電気変換効
率の向上、熱電半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、お
よび熱膨張からの装置保護を同時に可能とした、熱電変
換装置の提供が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、絶縁
・熱伝導性シートの使用と、熱電素子基板と伝熱板との
嵌合と固定、および伝熱板内部に伝熱用管状穴を設ける
ことにより、従来の技術に比べて、十分な熱接触面積を
確保しつつ、かつ１ＭΩ以上の高い電気絶縁性と、従来
技術の２倍を超える高い熱伝導性、および反り、歪みか
らの熱電変換装置の保護を実現させるという効果が得ら
れる。即ち、本発明の目的である、熱・電気変換効率の
向上、熱電半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、および
熱膨張からの装置保護を同時に可能とした。熱電変換装
置の提供を可能とするものである。
・熱伝導性シートの使用と、熱電素子基板と伝熱板との
嵌合と固定、および伝熱板内部に伝熱用管状穴を設ける
ことにより、従来の技術に比べて、十分な熱接触面積を
確保しつつ、かつ１ＭΩ以上の高い電気絶縁性と、従来
技術の２倍を超える高い熱伝導性、および反り、歪みか
らの熱電変換装置の保護を実現させるという効果が得ら
れる。即ち、本発明の目的である、熱・電気変換効率の
向上、熱電半導体と伝熱板との高い電気絶縁性、および
熱膨張からの装置保護を同時に可能とした。熱電変換装
置の提供を可能とするものである。
【図１】本発明の第一実施形態例を示す断面構成説明図
である。
である。
【図２】従来の熱電変換装置を示す断面構成説明図であ
る。
る。
【図３】熱電変換装置の溝の断面形状を矩形にした場合
に想定される不具合について、嵌合不能となる例を示し
た断面構成説明図である。
に想定される不具合について、嵌合不能となる例を示し
た断面構成説明図である。
【図４】熱電変換装置の溝の断面形状を矩形にした場合
に想定される不具合について、熱抵抗削減のために挿入
する介在物を損傷させる例を示した断面構成説明図であ
る。
に想定される不具合について、熱抵抗削減のために挿入
する介在物を損傷させる例を示した断面構成説明図であ
る。
【図５】本発明の第二実施形態例を示す断面構成説明図
である。
である。
１０，２０，３０，５０…ｐ型およびｎ型熱電半導体
１１，５１…熱電素子基板
１２，３１，５２…絶縁・熱伝導性シート
１３，３３，４０，５３…金属板
１４，３４，４２，５４…金属伝熱板
１５，５５…伝熱用の管状穴
１６，５６…ボルト
２１…電極
２２…絶縁体
２３，２４…伝熱板
２５，２６…リード線
３５…嵌合の不整合部
４１…介在物
４３…介在物の損傷部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−1084（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 35/32
H01L 35/16
H01L 35/30
Claims (2)
- 【請求項１】 熱電素子を二枚の伝熱板で挟み込んだ構
造の熱電変換装置において、 前記熱電素子が、複数のｐ型およびｎ型熱電半導体と、
前記熱電半導体を交互かつ連続に接続する電極と、前記
熱電半導体および電極を挟む二枚の絶縁体と、片側は平
板な面を有しかつ平板でない面にＶ字型もしくはＵ字型
の断面形状の溝が形成されている前記二枚の絶縁体を挟
む金属基板とで構成される熱電素子であって、前記電極
と前記絶縁体が、複数のｐ型およびｎ型熱電半導体を交
互かつ連続に接続する電極をその上に備えた薄板状もし
くはフィルム状の絶縁・伝熱性シートで構成され、前記
絶縁・伝熱性シートが前記金属基板の平面な面に密着し
ている熱電素子であり、 前記伝熱板が金属板でありかつ前記熱電素子との接触面
が前記Ｖ字型もしくはＵ字型の断面形状の溝と同様の溝
を有し、前記 熱電素子と前記伝熱板とが嵌合し、これをボルトに
より固定することを特徴とする熱電変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱電変換装置において、
伝熱板の内部に伝熱用の管状穴を備えることを特徴とす
る熱電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29870396A JP3506199B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29870396A JP3506199B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144968A JPH10144968A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3506199B2 true JP3506199B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=17863200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29870396A Expired - Fee Related JP3506199B2 (ja) | 1996-11-11 | 1996-11-11 | 熱電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3506199B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3580406B2 (ja) * | 1998-09-16 | 2004-10-20 | 日本電信電話株式会社 | 高温度熱電変換素子 |
| KR100928728B1 (ko) * | 2008-03-28 | 2009-11-27 | 홍지영 | 펠티어 효과를 이용한 발광다이오드 조명기구의 냉각장치 |
| JP5083261B2 (ja) | 2009-03-26 | 2012-11-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| DE102010015321A1 (de) * | 2010-04-17 | 2011-10-20 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Wärmeübertrager und Herstellungsverfahren |
| CN107636849B (zh) * | 2015-07-28 | 2021-04-23 | 松下知识产权经营株式会社 | 热电装置以及热电变换单元 |
| JP2018010908A (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | 古河機械金属株式会社 | 熱電変換装置、熱電変換モジュール、および熱電変換方法 |
| CN107093585A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-25 | 厦门帕尔帖电子科技有限公司 | 半导体致冷片及半导体致冷片制作工艺 |
-
1996
- 1996-11-11 JP JP29870396A patent/JP3506199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10144968A (ja) | 1998-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3208877A (en) | Thermoelectric panels | |
| US6815814B2 (en) | Thermoelectric module | |
| US20070023077A1 (en) | Dual gap thermo-tunneling apparatus and methods | |
| JP2007116087A (ja) | 熱電素子 | |
| JP2005317648A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| JP3506199B2 (ja) | 熱電変換装置 | |
| JP3554861B2 (ja) | 薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス | |
| JP3312169B2 (ja) | 熱電発電モジュールの取り付け方法 | |
| JP3501394B2 (ja) | 熱電変換モジュール | |
| JPH08335722A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| JPH07106641A (ja) | リング一体型熱電変換素子及びそれを用いた装置 | |
| JP3165129B2 (ja) | 熱電発電用熱電変換モジュールブロック | |
| JP3580406B2 (ja) | 高温度熱電変換素子 | |
| JP3469812B2 (ja) | 熱電変換モジュールおよび熱電変換モジュールブロック | |
| CN110612612B (zh) | 热电发电装置 | |
| JP3062754B1 (ja) | 熱電発電モジュ―ル | |
| JP2003179274A (ja) | 熱電変換装置 | |
| JPH0555639A (ja) | 熱電装置 | |
| JP2005317629A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| JPH06275871A (ja) | 熱電発電モジュール | |
| RU2158988C1 (ru) | Термоэлектрический модуль | |
| US11133213B2 (en) | Deflectable platen and associated method | |
| JP2004296764A (ja) | 平型半導体素子用スタック及びそれを用いた電力変換装置 | |
| JPH07335945A (ja) | 熱電対列 | |
| JP2009206332A (ja) | 熱電素子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20031210 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071226 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081226 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091226 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101226 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101226 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111226 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111226 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121226 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |