JP4615280B2

JP4615280B2 - Thermoelectric conversion module

Info

Publication number: JP4615280B2
Application number: JP2004299087A
Authority: JP
Inventors: 潤贄川; 寿森地; 康弘鈴木
Original assignee: 岡野電線株式会社
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: JP2006114622A

Description

本発明は、例えば光通信用部品や、理化学機器や、携帯用クーラ等に用いられたり、半導体製造プロセス中の温度管理等に用いられて冷却や加熱を行う熱電変換モジュールや、ゼーベック効果を利用して発電を行う熱電変換モジュールに関するものである。 The present invention is used in, for example, optical communication parts, physics and chemistry equipment, portable coolers, etc., is used for temperature management during semiconductor manufacturing processes, etc., and uses a Seebeck effect for cooling and heating The present invention relates to a thermoelectric conversion module that generates electricity.

図５（ａ）には熱電変換モジュールの一構造例が模式的な側面図により示され、図５（ｂ）にはその図５（ａ）に示される熱電変換モジュールの模式的な分解図が示されている。この熱電変換モジュール１は、間隙を介して対向し合う絶縁基板２，３と、これら絶縁基板２，３間の間隙に立設配置されているＰ型の熱電変換素子４（４Ｐ）およびＮ型の熱電変換素子４（４Ｎ）とを有して構成されている。 FIG. 5A is a schematic side view showing an example of the structure of a thermoelectric conversion module, and FIG. 5B is a schematic exploded view of the thermoelectric conversion module shown in FIG. 5A. It is shown. The thermoelectric conversion module 1 includes insulating substrates 2 and 3 that face each other with a gap therebetween, and P-type thermoelectric conversion elements 4 (4P) and an N-type that are arranged upright in the gap between the insulating substrates 2 and 3. Thermoelectric conversion element 4 (4N).

絶縁基板２，３は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックスにより形成されており、これら絶縁基板２，３の互いに対向し合う基板面上には、それぞれ、複数の電極５が互いに間隔を介して形成されている。複数のＰ型の熱電変換素子４（４Ｐ）と、複数のＮ型の熱電変換素子４（４Ｎ）とは交互に配列形成されており、電極５は、それら全てのＰ型の熱電変換素子４（４Ｐ）とＮ型の熱電変換素子４（４Ｎ）を交互に電気的に直列接続して直列接続回路を構成するものである。各電極５は、それぞれ、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４の端面に例えばはんだにより接合されている。 The insulating substrates 2 and 3 are made of ceramics such as alumina (Al ₂ O ₃ ), for example, and a plurality of electrodes 5 are spaced from each other on the mutually opposing substrate surfaces of the insulating substrates 2 and 3. Is formed through. The plurality of P-type thermoelectric conversion elements 4 (4P) and the plurality of N-type thermoelectric conversion elements 4 (4N) are alternately arranged, and the electrode 5 includes all of the P-type thermoelectric conversion elements 4 (4P) and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4N) are alternately electrically connected in series to form a series connection circuit. Each electrode 5 is joined to the end face of each P-type and N-type thermoelectric conversion element 4 by, for example, solder.

全てのＰ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５により構成される直列接続回路の両端部を構成する各電極５（５α，５β）には、それぞれ、リード線６が例えばはんだにより接続され、リード線６を介して外部の電流供給源に接続できる構成となっている。 Lead wires 6 are respectively connected to the electrodes 5 (5α, 5β) constituting both ends of the series connection circuit constituted by all the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) and the electrodes 5. Are connected by, for example, solder, and can be connected to an external current supply source via the lead wire 6.

熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）としては、例えばペルチェ素子が知られており、Ｐ型の熱電変換素子４（４Ｐ）はＰ型（ｐ型）半導体により形成され、Ｎ型の熱電変換素子４（４Ｎ）はＮ型（ｎ型）半導体により形成されており、これら熱電変換素子４は、例えば、ビスマス・テルル等の金属間化合物にアンチモンやセレン等の元素を添加することにより製造される。 As the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N), for example, a Peltier element is known. The P-type thermoelectric conversion element 4 (4P) is formed of a P-type (p-type) semiconductor, and the N-type thermoelectric conversion element 4 is used. (4N) is formed of an N-type (n-type) semiconductor, and these thermoelectric conversion elements 4 are manufactured by adding an element such as antimony or selenium to an intermetallic compound such as bismuth or tellurium, for example.

一般的な熱電変換モジュール（ペルチェモジュール）では、絶縁基板２，３は、例えば一辺の長さが数mm〜数十mm程度の方形状であり、その板厚は、例えば０．５mm〜３mm程度となっている。また、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）は円柱状や角柱状等の柱状と成し、例えば、１つの熱電変換素子４の直径は０．３mm〜３mm程度であり、その長さは０．１mm〜３mm程度となっている。 In a general thermoelectric conversion module (Peltier module), the insulating substrates 2 and 3 have, for example, a rectangular shape with a side length of about several mm to several tens of mm, and the thickness thereof is, for example, about 0.5 mm to 3 mm. It has become. Further, the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) is formed in a columnar shape such as a columnar shape or a prismatic shape. For example, the diameter of one thermoelectric conversion element 4 is about 0.3 mm to 3 mm, and its length is 0. It is about 1mm to 3mm.

このような熱電変換モジュール１では、Ｐ型の熱電変換素子４ＰとＮ型の熱電変換素子４Ｎと電極５との直列接続回路に電流を通電させると、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５との接合部（界面）で冷却・加熱効果（つまり、ペルチェ効果）が生じる。つまり、このペルチェ効果によって、例えば、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の上方側の端部が加熱すると、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の下方側の端部は冷却する。また、電流の向きを逆向きにすると、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の上方側の端部が冷却し、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の下方側の端部は加熱する。このように電流通電によって、熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５との接合部は冷却あるいは加熱し、当該接合部が冷却するか加熱するかは電流の向きによって定まる。 In such a thermoelectric conversion module 1, when a current is passed through a series connection circuit of the P-type thermoelectric conversion element 4P, the N-type thermoelectric conversion element 4N, and the electrode 5, the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) and the electrode The cooling / heating effect (that is, the Peltier effect) occurs at the junction (interface) with 5. That is, for example, when the upper end of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) in FIG. 5 is heated by the Peltier effect, the lower end of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) in FIG. Cooling. Further, when the direction of the current is reversed, the upper end of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) in FIG. 5 is cooled, and the lower end of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) in FIG. The part is heated. In this way, the junction between the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) and the electrode 5 is cooled or heated by current application, and whether the junction is cooled or heated is determined by the direction of the current.

例えば、ペルチェ効果によって熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の上方側の端部が冷却するときには、絶縁基板２を介し、当該絶縁基板２に接触配置されている物体（例えばレーザダイオード）を冷却（吸熱）することができる。また、反対に、ペルチェ効果によって熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の図５の上方側の端部が加熱するときには、その熱が、絶縁基板２を介し、当該絶縁基板２に接触配置されている物体に伝熱されて当該物体を加熱することができる。 For example, when the upper end in FIG. 5 of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) is cooled by the Peltier effect, an object (for example, a laser diode) disposed in contact with the insulating substrate 2 via the insulating substrate 2 Can be cooled (endothermic). Conversely, when the upper end of the thermoelectric conversion element 4 (4P, 4N) in FIG. 5 is heated by the Peltier effect, the heat is placed in contact with the insulating substrate 2 via the insulating substrate 2. The object can be heated by being transferred to the object.

図６には熱電変換モジュールの別の形態例が模式的な側面図により示されている。この図６の熱電変換モジュール１は、図５に示されるようなセラミック電極タイプと呼ばれる熱電変換モジュール１に対して、スケルトンタイプの熱電変換モジュールと呼ばれるものである。このスケルトンタイプの熱電変換モジュール１は、Ｐ型の熱電変換素子４（４Ｐ）と、Ｎ型の熱電変換素子４（４Ｎ）とが、それぞれ、絶縁性の中間支持基板８に形成された別々の貫通孔に嵌合され中間支持基板８の表裏両側にそれぞれ突出した形態でもって中間支持基板８に例えば接着剤等で固定されている構成を備えている。 FIG. 6 is a schematic side view showing another example of the thermoelectric conversion module. The thermoelectric conversion module 1 of FIG. 6 is called a skeleton type thermoelectric conversion module as compared with the thermoelectric conversion module 1 called ceramic electrode type as shown in FIG. This skeleton type thermoelectric conversion module 1 includes a P-type thermoelectric conversion element 4 (4P) and an N-type thermoelectric conversion element 4 (4N), which are respectively formed on an insulating intermediate support substrate 8. A configuration is provided in which the intermediate support substrate 8 is fixed to the intermediate support substrate 8 with, for example, an adhesive in a form that is fitted into the through hole and protrudes on both the front and back sides of the intermediate support substrate 8.

スケルトンタイプの熱電変換モジュール１においても、Ｐ型の熱電変換素子４Ｐと、Ｎ型の熱電変換素子４Ｎとは、図５の熱電変換モジュール１と同様に、交互に配置されている。これらＰ型の熱電変換素子４Ｐと、Ｎ型の熱電変換素子４Ｎとのそれぞれの表裏両側の各端面には例えばはんだにより電極５が接合され、この電極５によって、全てのＰ型とＮ型の熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）が交互に電気的に直列接続されて直列接続回路を構成している。 Also in the skeleton type thermoelectric conversion module 1, the P-type thermoelectric conversion elements 4P and the N-type thermoelectric conversion elements 4N are alternately arranged as in the thermoelectric conversion module 1 of FIG. Electrodes 5 are joined to, for example, solder by the end surfaces on both sides of the P-type thermoelectric conversion element 4P and the N-type thermoelectric conversion element 4N. By this electrode 5, all P-type and N-type are connected. The thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) are alternately electrically connected in series to form a series connection circuit.

このようなスケルトンタイプの熱電変換モジュール１では、例えば、中間支持基板８は、板厚が０．３mm〜０．６mm程度の例えばガラスエポキシ板により構成されている。また、熱電変換素子４は円柱状や角柱状等の柱状と成し、１つの熱電変換素子４の長さは１．５mm〜２mm程度であり、当該熱電変換素子４は、中間支持基板８の下側に０．５mm〜０．８mm程度の長さが突出するように中間支持基板８に固定されている。 In such a skeleton type thermoelectric conversion module 1, for example, the intermediate support substrate 8 is made of, for example, a glass epoxy plate having a plate thickness of about 0.3 mm to 0.6 mm. The thermoelectric conversion element 4 has a columnar shape such as a columnar shape or a prismatic shape, and the length of one thermoelectric conversion element 4 is about 1.5 mm to 2 mm. It is fixed to the intermediate support substrate 8 so that a length of about 0.5 mm to 0.8 mm protrudes downward.

スケルトンタイプの熱電変換モジュール１も、図５の熱電変換モジュール１と同様に、例えば絶縁基板２に接触配置されている物体の冷却あるいは加熱を行うことができる。 Similarly to the thermoelectric conversion module 1 of FIG. 5, the skeleton type thermoelectric conversion module 1 can also cool or heat an object placed in contact with the insulating substrate 2, for example.

特開２００２−９３５１号公報JP 2002-9351 A

図５に示されるセラミック電極タイプの熱電変換モジュール１を構成する絶縁基板２，３は、セラミックスのリジッドな絶縁基板である。このため、例えば、表面が曲面である物体を絶縁基板２に接触配設して、その物体を冷却あるいは加熱しようとしても、その物体（つまり、温度制御対象物）は表面が曲面であるために、絶縁基板２との接触は例えば点接触のような状態となり、絶縁基板２と温度制御対象物との接触面積が狭くて、温度制御対象物を効率良く冷却あるいは加熱することができない。また、その温度制御対象物を安定的に絶縁基板２に接触させておくことが難しいというような問題もある。 The insulating substrates 2 and 3 constituting the ceramic electrode type thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. 5 are ceramic rigid insulating substrates. For this reason, for example, even if an object having a curved surface is placed in contact with the insulating substrate 2 and the object is cooled or heated, the object (that is, the temperature control object) has a curved surface. The contact with the insulating substrate 2 is, for example, a point contact state, the contact area between the insulating substrate 2 and the temperature control object is narrow, and the temperature control object cannot be efficiently cooled or heated. Further, there is a problem that it is difficult to stably contact the temperature control object with the insulating substrate 2.

さらに、熱電変換素子４の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板２，３が両方共にリジッドな基板であるために、例えば、加熱冷却動作を繰り返し行う場合や、加熱冷却の温度差が大きい場合には、熱電変換モジュールそのものに大きな熱歪みが加わり、これにより、熱電変換モジュール１の経年劣化が早いという問題がある。つまり、熱電変換モジュール１が動作すると、熱電変換素子４の一端側は冷却し、熱電変換素子４の他方側は加熱することから、絶縁基板２，３のうちの一方側は冷却により収縮し、他方側は加熱により熱膨張する。このため、熱電変換モジュール１の全体が熱により歪むこととなる。加熱冷却動作が繰り返し行われる場合には、加熱冷却動作により熱電変換モジュール１に熱歪みが加えられている状態と、動作停止により熱歪みが緩和されている状態とが繰り返されることになるので、熱電変換モジュール１が劣化し易い。また、加熱冷却の温度差が大きい場合には、絶縁基板２，３の熱伸縮変動差が大きくなるので、熱電変換モジュール１に加えられる熱歪みがより大きくなり、この場合にも熱電変換モジュール１が劣化し易い。このように熱電変換モジュール１が劣化し易いと、長期使用に対する信頼性は低いものとなる。 Furthermore, since both the insulating substrates 2 and 3 respectively disposed on both ends of the thermoelectric conversion element 4 are rigid substrates, for example, when heating and cooling operations are repeated or when the temperature difference of heating and cooling is large Has a problem that a large thermal strain is applied to the thermoelectric conversion module itself, whereby the thermoelectric conversion module 1 is rapidly deteriorated over time. That is, when the thermoelectric conversion module 1 is operated, one end side of the thermoelectric conversion element 4 is cooled and the other side of the thermoelectric conversion element 4 is heated, so that one side of the insulating substrates 2 and 3 is contracted by cooling, The other side is thermally expanded by heating. For this reason, the whole thermoelectric conversion module 1 will be distorted by heat. When the heating / cooling operation is repeatedly performed, a state in which thermal strain is applied to the thermoelectric conversion module 1 by the heating / cooling operation and a state in which thermal strain is alleviated by the operation stop are repeated. The thermoelectric conversion module 1 tends to deteriorate. Moreover, when the temperature difference of heating and cooling is large, the thermal expansion / contraction variation difference of the insulating substrates 2 and 3 becomes large, so that the thermal strain applied to the thermoelectric conversion module 1 becomes larger, and also in this case, the thermoelectric conversion module 1. Tends to deteriorate. Thus, if the thermoelectric conversion module 1 is easy to deteriorate, the reliability with respect to long-term use will become low.

上記のような絶縁基板２に対する温度制御対象物の接触状態や温度制御対象物の配設の安定性や、熱電変換モジュール１の熱伸縮による熱歪みの問題等を考慮すると、熱電変換モジュール１が効率良く、また、熱劣化を防ぎ長期安定性を確保しながら冷却あるいは加熱することができる温度制御対象物は限定されてしまい、用途拡大が難しかった。 In consideration of the contact state of the temperature control object with respect to the insulating substrate 2 as described above, the stability of the arrangement of the temperature control object, and the problem of thermal distortion due to thermal expansion and contraction of the thermoelectric conversion module 1, the thermoelectric conversion module 1 Temperature control objects that can be cooled or heated efficiently while preventing thermal degradation and ensuring long-term stability are limited, making it difficult to expand applications.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、用途拡大が容易な熱電変換モジュールを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion module whose application can be easily expanded.

上記目的を達成するために、この発明は次に示すような構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、上下に間隙を介して互いに対向し合う絶縁基板と、これら絶縁基板間の間隙に立設配置されている複数のＰ型と複数のＮ型の各熱電変換素子と、前記上下の絶縁基板に形成されＰ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子の各端面に接合して当該Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子を順次電気的に直列接続させるための電極とを有している熱電変換モジュールであって、対向し合う絶縁基板のうちの少なくとも上側の絶縁基板はその上面に温度制御対象物を配置するためのフレキシブル絶縁基板により構成されており、下側の絶縁基板は前記Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子の配置領域から外側に延出された延出領域を有して、該延出領域に前記Ｐ型とＮ型の熱電変換素子の直列接続の回路に電流を供給する電流供給源および部品を含む電気回路が形成されており、前記上側の絶縁基板にも前記Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子の配置領域から前記下側基板の延出領域と同方向に外側に延出された延出領域が設けられて該上側絶縁基板の延出領域によって前記下側の絶縁基板面上の電気回路が形成されている領域を覆っており、前記上側と下側の両延出領域の外端側には該両延出領域の上下間の間隙を保持する支柱が両延出領域間に設けられていることを特徴としている。また、別の発明は、上下に間隙を介して互いに対向し合う絶縁基板と、これら絶縁基板間の間隙に立設配置されている複数のＰ型と複数のＮ型の各熱電変換素子と、前記上下の絶縁基板に形成されＰ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子の各端面に接合して当該Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子を順次電気的に直列接続させるための電極とを有している熱電変換モジュールであって、前記上下に対向し合う両絶縁基板は共にフレキシブル絶縁基板により構成されていて、そのうちの上側の絶縁基板はその上面に温度制御対象物を配置するためのフレキシブル絶縁基板と成しており、下側の絶縁基板は前記Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子の配置領域から外側に延出された延出領域を有して、該延出領域に前記Ｐ型とＮ型の熱電変換素子の直列接続の回路に電流を供給する電流供給源および部品を含む電気回路が形成されており、前記上側と下側の絶縁基板は前記Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子の配置領域を囲む周辺部が接合されて前記Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子の配置領域が気密封止されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems. That is, the present invention includes an insulating substrate facing each other to each other with a gap up and down, and a plurality of P-type and N-type multiple respective thermoelectric conversion elements that are arranged upright in a gap between the insulating substrates, wherein In order to sequentially connect the P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element in series by joining to the end faces of the P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element formed on the upper and lower insulating substrates. And at least the upper insulating substrate of the opposing insulating substrates is composed of a flexible insulating substrate for arranging a temperature control object on the upper surface thereof , The lower insulating substrate has an extension region extending outward from the arrangement region of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements, and the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are provided in the extension region. Current supply for supplying current to series connected circuits And an electric circuit including components are formed, and the upper insulating substrate also extends outward in the same direction as the extending region of the lower substrate from the arrangement region of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements. A region in which an electrical circuit on the lower insulating substrate surface is formed by the extending region of the upper insulating substrate, and both the upper and lower extending regions are provided. On the outer end side, a support column that holds a gap between the upper and lower sides of the two extension regions is provided between the two extension regions . Further, another invention includes an insulating substrate facing each other with a gap in the vertical direction, and a plurality of P-type and N-type thermoelectric conversion elements arranged upright in the gap between the insulating substrates, The P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element are sequentially and electrically connected in series by bonding to the end faces of the P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element formed on the upper and lower insulating substrates. And both of the insulating substrates facing each other in the vertical direction are made of a flexible insulating substrate, and the upper insulating substrate is a temperature control object on the upper surface thereof. The lower insulating substrate has an extension region extending outward from the region where each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements is disposed, The P-type and N-type thermoelectric conversion elements in the extension region An electric circuit including a current supply source and components for supplying current to a series-connected circuit is formed, and the upper and lower insulating substrates surround a region where the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are disposed. It is characterized in that the arrangement region of each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements is hermetically sealed.

この発明では、熱電変換素子の上下の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板のうちの少なくとも一方側（上側）をフレキシブル絶縁基板により構成している。このため、そのフレキシブル絶縁基板は、例えば、温度制御対象物（冷却対象物や加熱対象物）の表面形状に応じてフレキシブルに変形できることとなる。これにより、表面が平面状の物体だけでなく、例えば、表面が曲面となっている物体や、表面形状が変動する物体にも、熱電変換モジュールのフレキシブル絶縁基板を温度制御対象物の表面に例えば面接触させて、その温度制御対象物を効率良く冷却あるいは加熱をすることが可能となる。 In this invention, at least one side (upper side) of the insulating substrates respectively disposed on the upper and lower end sides of the thermoelectric conversion element is constituted by the flexible insulating substrate. Therefore, the flexible insulating substrate can be flexibly deformed according to the surface shape of the temperature control object (cooling object or heating object), for example. Accordingly, the flexible insulating substrate of the thermoelectric conversion module can be applied to the surface of the temperature control object, for example, not only on an object having a flat surface but also on an object having a curved surface or an object whose surface shape varies. It is possible to efficiently cool or heat the temperature control object by bringing it into surface contact.

また、上下に対向し合う絶縁基板のうちの少なくとも一方側（上側）をフレキシブル絶縁基板としたので、熱電変換モジュール全体の柔軟性が高まり、例えば、外部から衝撃が加えられたときに、その衝撃をフレキシブル絶縁基板が吸収して絶縁基板自体や熱電変換素子等の損傷を防止することができる。このため、絶縁基板がリジッドな基板である場合には衝撃印加による損傷の心配から配設することが難しかった場所に、この発明の熱電変換モジュールを、衝撃印加による損傷を懸念することなく、配設することが可能となる。さらに、上下に対向し合う絶縁基板のうちの少なくとも一方側（上側）をフレキシブル絶縁基板としたので、熱電変換モジュールの熱歪みを大幅に緩和することができることとなる。これにより、この発明の熱電変換モジュールは、加熱冷却動作を繰り返し行うことが想定される場所や、加熱冷却の温度差が大きい場所にも、耐久性に対する高い信頼性を持って配設することが可能となる。 In addition, since at least one side (upper side) of the insulating substrates facing each other vertically is a flexible insulating substrate, the flexibility of the entire thermoelectric conversion module is enhanced, for example, when an impact is applied from the outside. Can be absorbed by the flexible insulating substrate to prevent the insulating substrate itself and the thermoelectric conversion element from being damaged. For this reason, when the insulating substrate is a rigid substrate, the thermoelectric conversion module of the present invention can be placed in a place where it is difficult to dispose due to the risk of damage due to impact application without worrying about damage due to impact application. Can be installed. Furthermore, since at least one side (upper side) of the insulating substrates facing each other in the vertical direction is a flexible insulating substrate, the thermal distortion of the thermoelectric conversion module can be greatly reduced. As a result, the thermoelectric conversion module of the present invention can be disposed with high reliability with respect to durability where heating and cooling operations are supposed to be repeated and where the temperature difference between heating and cooling is large. It becomes possible.

上記のようなことから、この発明において特有な構成（つまり、熱電変換素子の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板のうちの少なくとも一方側（上側）をフレキシブル絶縁基板とした構成）を備えることによって、熱電変換モジュールの用途拡大を図ることが容易となる。 As described above, by providing a configuration unique to the present invention (that is, a configuration in which at least one side (upper side) of the insulating substrates disposed on both ends of the thermoelectric conversion element is a flexible insulating substrate). It becomes easy to expand the application of the thermoelectric conversion module.

また、電極が、絶縁基板の基板面上に形成された導体パターンにより形成されている構成を備えることによって、次に示すような効果を得ることができる。例えば、複数の電極が絶縁基板の基板面上に互いに間隔を介して配列形成される構成と成し、その電極が金属板により構成される場合には、例えば、絶縁基板上に電極を形成する工程において、金属板から成る電極を１枚ずつ絶縁基板の基板面上に配置するというような非常に手間が掛かる作業を行うこととなり、製造効率の向上が難しいという問題が生じる。また、熱電変換モジュールを小型化すると、必然的に、絶縁基板も小型化することから、電極間の間隙が非常に狭くなる。このため、製造精度の問題から、隣り合う電極間が接触してショートする事態発生の確率が高くなってしまい、熱電変換モジュールの歩留まりが悪化するという問題が発生し易い。 Moreover, the following effects can be acquired by providing the structure by which the electrode is formed of the conductor pattern formed on the substrate surface of the insulating substrate. For example, when a plurality of electrodes are arranged on the substrate surface of the insulating substrate with a space therebetween, and the electrodes are formed of a metal plate, for example, the electrodes are formed on the insulating substrate. In the process, a very laborious operation is required, such as arranging the electrodes made of metal plates one by one on the substrate surface of the insulating substrate, resulting in a problem that it is difficult to improve the manufacturing efficiency. Further, when the thermoelectric conversion module is downsized, the insulating substrate is also downsized, and the gap between the electrodes becomes very narrow. For this reason, due to the problem of manufacturing accuracy, the probability of occurrence of a short circuit due to contact between adjacent electrodes increases, and a problem that the yield of the thermoelectric conversion module deteriorates easily occurs.

これに対して、電極を導体パターンにより構成する場合には、その電極は、スパッタリングや蒸着や印刷技術等の成膜形成技術や、エッチング等の加工技術を利用して、複数の電極を同時に、絶縁基板の基板面上に形成できるものであることから、熱電変換モジュールの製造効率を向上させることができる。また、例えばエッチング等の加工技術は高精度なものであることから、それら電極間にほぼ設計通りの間隙を形成することが可能である。これにより、電極間のショートに起因した熱電変換モジュールの歩留まり悪化を回避しながら、熱電変換モジュール（絶縁基板）の小型化を図ることが容易となる。 On the other hand, when the electrode is composed of a conductor pattern, the electrode is formed by using a film forming technique such as sputtering, vapor deposition, or printing technique, or a processing technique such as etching, so that a plurality of electrodes are simultaneously formed. Since it can be formed on the substrate surface of the insulating substrate, the manufacturing efficiency of the thermoelectric conversion module can be improved. Further, since a processing technique such as etching is highly accurate, a gap as designed can be formed between the electrodes. This makes it easy to reduce the size of the thermoelectric conversion module (insulating substrate) while avoiding deterioration in the yield of the thermoelectric conversion module due to a short circuit between the electrodes.

熱電変換素子の両端側にそれぞれ配置されている絶縁基板のうちの下側の絶縁基板には、熱電変換素子に接合する電極が配設されている部位とは別の部位に、その電極と電気的に接続する回路が形成されている構成を備えることによって、例えば、その回路と、熱電変換素子に接合する電極とは、共通の絶縁基板の基板面上に形成された配線パターンにより電気的に接続することができるので、それら回路と電極との間をリード線で接続させなくとも済むこととなる。つまり、電極と回路をリード線により接続させるための作業が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。 Of the insulating substrates disposed on both ends of the thermoelectric conversion element, the lower insulating substrate is provided on a different part from the part where the electrode to be bonded to the thermoelectric conversion element is disposed. For example, the circuit and the electrode bonded to the thermoelectric conversion element are electrically connected by a wiring pattern formed on the substrate surface of the common insulating substrate. Since they can be connected, it is not necessary to connect the circuits and the electrodes with lead wires. That is, an operation for connecting the electrode and the circuit with the lead wire is not required, and the manufacturing process can be simplified.

Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子が、それぞれ、絶縁性の中間支持基板に形成された別々の貫通孔に嵌合され中間支持基板の表裏両面側にそれぞれ突出した形態でもって中間支持基板に固定されており、中間支持基板に固定されたＰ型とＮ型の各熱電変換素子が、対向し合う絶縁基板間の間隙に立設配置されている構成を備えることによって、次に示すような効果を得ることができる。つまり、その構成を持つ熱電変換モジュールは、スケルトンタイプの熱電変換モジュールを構成するＰ型とＮ型の各熱電変換素子の両端側にそれぞれ絶縁基板を配設させた状態と等価な状態である。スケルトンタイプの熱電変換モジュールの製造工程では、金属板から成る電極を熱電変換素子の端面に接合させる作業は面倒であった。これに対して、絶縁基板の基板面上に電極を形成しておき、その電極が形成されている絶縁基板を、中間支持基板に固定されたＰ型とＮ型の熱電変換素子の両端側にそれぞれ配置して、各熱電変換素子の端面と、絶縁基板の基板面上の電極とを例えばはんだにより接合させることにより、全ての電極をそれぞれ熱電変換素子の端面に一括的に接合させることができて、製造の効率化を図ることが容易となる。また、熱電変換素子の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板のうちの少なくとも一方側をフレキシブル絶縁基板により構成することにより、前述したと同様の優れた効果を得ることができる。 The P-type and N-type thermoelectric conversion elements are fitted into separate through-holes formed in the insulating intermediate support substrate, respectively, and protruded on both the front and back sides of the intermediate support substrate. The P-type and N-type thermoelectric conversion elements that are fixed and fixed to the intermediate support substrate are arranged upright in the gap between the opposing insulating substrates. An effect can be obtained. That is, the thermoelectric conversion module having such a configuration is equivalent to a state in which an insulating substrate is provided on both ends of each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements constituting the skeleton type thermoelectric conversion module. In the manufacturing process of the skeleton type thermoelectric conversion module, it is troublesome to join the electrode made of a metal plate to the end face of the thermoelectric conversion element. On the other hand, electrodes are formed on the substrate surface of the insulating substrate, and the insulating substrate on which the electrodes are formed is connected to both ends of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements fixed to the intermediate support substrate. All the electrodes can be collectively bonded to the end faces of the thermoelectric conversion elements by arranging them and joining the end faces of the thermoelectric conversion elements and the electrodes on the substrate surface of the insulating substrate, for example, with solder. Thus, it becomes easy to increase the efficiency of manufacturing. Further, by configuring at least one of the insulating substrates respectively disposed on both ends of the thermoelectric conversion element with a flexible insulating substrate, the same excellent effect as described above can be obtained.

また、中間支持基板に代えて、メッシュ部材を設ける構成を備えることによって、中間支持基板が設けられている場合に比べて、熱電変換モジュールの柔軟性を高めることができて、熱電変換モジュールの用途拡大がより容易となる。 Further, by providing a configuration in which a mesh member is provided instead of the intermediate support substrate, the flexibility of the thermoelectric conversion module can be increased compared to the case where the intermediate support substrate is provided, and the use of the thermoelectric conversion module Expansion becomes easier.

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態例の説明において、図５や図６の熱電変換モジュールと同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the embodiment described below, the same components as those of the thermoelectric conversion module of FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and redundant description of the common portions is omitted.

図１（ａ）には第１実施形態例の熱電変換モジュールが模式的な側面図により示されている。この第１実施形態例の熱電変換モジュール１では、複数のＰ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の両端側にそれぞれ配置されている絶縁基板１０，１１は、それぞれ、例えば樹脂材料により構成されたフレキシブル絶縁基板となっている。 FIG. 1A shows a schematic side view of the thermoelectric conversion module of the first embodiment. In the thermoelectric conversion module 1 of the first embodiment, the insulating substrates 10 and 11 respectively disposed on both ends of the plurality of P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P and 4N) are respectively, for example, This is a flexible insulating substrate made of a resin material.

図１（ｂ）には、図１（ａ）に示される熱電変換モジュール１からフレキシブル絶縁基板１０を外した状態が上方側から見た平面図により模式的に示され、図１（ｃ）には、フレキシブル絶縁基板１０を図１（ａ）の下方側から見た平面図が模式的に表されている。この第１実施形態例では、複数のＰ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）は、マトリクス状に、かつ、Ｐ型の熱電変換素子４ＰとＮ型の熱電変換素子４Ｎが交互に配置されるように、配列配置されている。フレキシブル絶縁基板１０，１１の互いに対向し合う基板面上には、それぞれ、そのように配列配置されている全てのＰ型とＮ型の熱電変換素子４が交互に直列接続して１つの直列接続回路を構成することができるように、複数の電極５が互いに間隔を介して配列形成されている。この第１実施形態例では、電極５は、導体パターンにより構成されており、熱電変換素子４の端面に例えばはんだにより接合される。 FIG. 1 (b) schematically shows a state where the flexible insulating substrate 10 is removed from the thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1 (a) by a plan view seen from above, and FIG. FIG. 2 schematically shows a plan view of the flexible insulating substrate 10 as viewed from the lower side of FIG. In the first embodiment, each of the plurality of P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) is arranged in a matrix, and the P-type thermoelectric conversion element 4P and the N-type thermoelectric conversion element 4N are They are arranged so that they are alternately arranged. On the substrate surfaces of the flexible insulating substrates 10 and 11 facing each other, all the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 arranged in this manner are alternately connected in series to form one series connection. A plurality of electrodes 5 are arranged at intervals from each other so that a circuit can be configured. In the first embodiment, the electrode 5 is constituted by a conductor pattern, and is joined to the end face of the thermoelectric conversion element 4 by, for example, solder.

また、フレキシブル絶縁基板１１の基板面上には、電極５が配列されている部位とは別の部位に、部品１２や回路パターン（図示せず）が設けられて回路１３が形成されている。この回路１３は、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５から成る直列接続回路に接続される回路構成を備えており、フレキシブル絶縁基板１１の基板面上には、その直列接続回路の端部を構成する電極５（５α，５β）と、回路１３とを電気的に接続させるための配線パターン１４（１４ａ，１４ｂ）が形成されている。 Further, on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11, a circuit 13 is formed by providing a component 12 and a circuit pattern (not shown) in a portion different from the portion where the electrodes 5 are arranged. This circuit 13 has a circuit configuration connected to a series connection circuit composed of P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) and electrodes 5, and on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11, The wiring pattern 14 (14a, 14b) for electrically connecting the electrode 5 (5α, 5β) constituting the end of the series connection circuit and the circuit 13 is formed.

その配線パターン１４と、回路１３を構成する回路パターンと、電極５を構成する導体パターンとは、それぞれ、別々の導体材料により構成されていてもよいが、それら配線パターン１４と、回路パターンと、電極５の導体パターンとを同じ導体材料により構成することによって、配線パターン１４と回路パターンと電極５の導体パターンとの全てのパターンを同時にフレキシブル絶縁基板１１の基板面上に製造することが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。 The wiring pattern 14, the circuit pattern constituting the circuit 13, and the conductor pattern constituting the electrode 5 may each be composed of different conductor materials, but the wiring pattern 14, the circuit pattern, By configuring the conductive pattern of the electrode 5 with the same conductive material, it becomes possible to simultaneously manufacture all the patterns of the wiring pattern 14, the circuit pattern, and the conductive pattern of the electrode 5 on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11. The manufacturing process can be simplified.

なお、回路１３は、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５から成る直列接続回路に電流を供給するための回路を含む回路であり、この回路１３の回路構成には様々な回路構成が考えられ、ここでは、回路１３の回路構成は特に限定されるものではない。また、フレキシブル絶縁基板１１の基板面上に配設（実装）される部品１２としては、例えば、ＩＣ部品や、コンデンサ部品や、インダクタ部品や、フィルター部品などの部品を例として挙げることができ、回路１３の予め定められた設定の回路構成に応じた適宜な部品が部品１２としてフレキシブル絶縁基板１１の基板面上に設けられる。さらに、フレキシブル絶縁基板１１が多層構造となっている場合には、回路を構成する回路パターンは、フレキシブル絶縁基板１１の基板面上だけでなく、フレキシブル絶縁基板１１の内層にも形成される場合があり、例えば、フレキシブル絶縁基板１１の基板面上の回路パターンと、内層の回路パターンとはビアホールにより電気的に接続される。さらに、フレキシブル絶縁基板１１が多層構造となっている場合には、配線パターン１４をフレキシブル絶縁基板１１の内層に形成してもよい。 The circuit 13 is a circuit including a circuit for supplying current to a series connection circuit composed of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) and the electrode 5, and the circuit configuration of the circuit 13 is as follows. Various circuit configurations are conceivable, and the circuit configuration of the circuit 13 is not particularly limited here. Examples of the component 12 disposed (mounted) on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11 include, for example, IC components, capacitor components, inductor components, filter components, and the like. An appropriate component corresponding to a predetermined circuit configuration of the circuit 13 is provided as a component 12 on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11. Further, when the flexible insulating substrate 11 has a multilayer structure, the circuit pattern constituting the circuit may be formed not only on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11 but also on the inner layer of the flexible insulating substrate 11. For example, the circuit pattern on the substrate surface of the flexible insulating substrate 11 and the circuit pattern on the inner layer are electrically connected by a via hole. Furthermore, when the flexible insulating substrate 11 has a multilayer structure, the wiring pattern 14 may be formed in the inner layer of the flexible insulating substrate 11.

この第１実施形態例では、フレキシブル絶縁基板１０は、フレキシブル絶縁基板１１の回路１３の形成領域にも間隔を介して対向配置する大きさを備えており、回路１３の形成領域におけるフレキシブル絶縁基板１０，１１間の間隙を保持するために、支柱１５が設けられている。 In the first embodiment, the flexible insulating substrate 10 has such a size that the flexible insulating substrate 10 is disposed so as to face the formation region of the circuit 13 with a space therebetween, and the flexible insulating substrate 10 in the formation region of the circuit 13 is provided. , 11 is provided to support the gap between the two columns.

上記した構成以外の熱電変換モジュール１の構成は、図５に示される熱電変換モジュール１の構成と同様である。この第１実施形態例の熱電変換モジュール１では、例えば、回路１３から、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５との直列接続回路に電流を通電することにより、熱電変換モジュール１は、温度制御対象物の冷却あるいは加熱を行うことができる。なお、この第１実施形態例では、熱電変換モジュール１は、熱電変換素子４と電極５から成る直列接続回路に接続される回路１３をも内蔵されている構成であったが、図５に示されるような回路１３を備えていない熱電変換モジュール１においても、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板を、フレキシブル絶縁基板により構成してもよいものである。 The configuration of the thermoelectric conversion module 1 other than the configuration described above is the same as the configuration of the thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. In the thermoelectric conversion module 1 of the first embodiment, for example, current is passed from the circuit 13 to the series connection circuit of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) and the electrode 5. The thermoelectric conversion module 1 can cool or heat the temperature control object. In the first embodiment, the thermoelectric conversion module 1 has a configuration in which the circuit 13 connected to the series connection circuit composed of the thermoelectric conversion element 4 and the electrode 5 is also incorporated, but is shown in FIG. Even in the thermoelectric conversion module 1 that does not include the circuit 13 as described above, the insulating substrates respectively disposed on both ends of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) are configured by flexible insulating substrates. It may be.

以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。 The second embodiment will be described below. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions of common portions are omitted.

この第２実施形態例では、図２の模式的な側面図に示されるように、Ｐ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）は、それぞれ、絶縁性の中間支持基板８に形成された別々の貫通孔（図示せず）に嵌合され中間支持基板８の表裏両側にそれぞれ突出した形態でもって中間支持基板８に例えば接着剤により固定されている。このような中間支持基板８に固定されたＰ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）の両端側には、それぞれ、フレキシブル絶縁基板１０，１１が配設されている。 In the second embodiment, as shown in the schematic side view of FIG. 2, each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P, 4N) is provided on an insulating intermediate support substrate 8, respectively. The intermediate support substrate 8 is fixed to the intermediate support substrate 8 with, for example, an adhesive in a form that is fitted into the formed separate through holes (not shown) and protrudes on both the front and back sides of the intermediate support substrate 8. Flexible insulating substrates 10 and 11 are disposed on both ends of each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements 4 (4P and 4N) fixed to the intermediate support substrate 8 as described above.

それらフレキシブル絶縁基板１０，１１の互いに対向し合う基板面上には、第１実施形態例と同様の導体パターンから成る電極５が形成されており、全てのＰ型とＮ型の各熱電変換素子４（４Ｐ，４Ｎ）と電極５は直列接続回路を構成している。 On the substrate surfaces of the flexible insulating substrates 10 and 11 facing each other, electrodes 5 having the same conductor pattern as in the first embodiment are formed, and all the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are formed. 4 (4P, 4N) and the electrode 5 constitute a series connection circuit.

なお、中間支持基板８は、例えば当該中間支持基板８と熱電変換素子４との組み合わせ作業の容易さや、扱い易さや、熱電変換モジュール１全体の耐久性等の様々なことを考慮して、例えばガラスエポキシ基板等のリジッドな絶縁基板により構成してもよいし、樹脂材料から成るフレキシブルな絶縁基板により構成してもよい。また、図２の例では、熱電変換モジュール１には、第１実施形態例に示したような回路１３が内蔵されていないが、中間支持基板８が設けられる構成であっても、第１実施形態例と同様に、回路１３を内蔵する構成としてもよいものである。 The intermediate support substrate 8 is, for example, in consideration of various things such as ease of combination work of the intermediate support substrate 8 and the thermoelectric conversion element 4, ease of handling, and durability of the entire thermoelectric conversion module 1. A rigid insulating substrate such as a glass epoxy substrate may be used, or a flexible insulating substrate made of a resin material may be used. In the example of FIG. 2, the thermoelectric conversion module 1 does not include the circuit 13 as shown in the first embodiment. However, even if the intermediate support substrate 8 is provided, the first embodiment is not included. Similar to the embodiment, the circuit 13 may be built in.

以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の説明は省略する。 The third embodiment will be described below. In the description of the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the common portions is omitted.

この第３実施形態例では、第２実施形態例の熱電変換モジュール１を構成する中間支持基板８に代えて、図３（ｂ）に示されるようなメッシュ部材１７が配設されている。つまり、図３（ａ）のモデル図に示されるように、Ｐ型の熱電変換素子４Ｐと、Ｎ型の熱電変換素子４Ｎとは、交互に配列配置されるようにメッシュ部材１７の別々の網孔１８に嵌合され、例えば接着剤等によりメッシュ部材１７に固定されている。メッシュ部材１７は、耐熱性および絶縁性を有する材料により構成されている。このメッシュ部材１７を構成する材料としては、例えば、グラスファイバや繊維強化プラスチック等の絶縁材料や、金網の表面に耐熱プラスチックやセラミックスを被覆したもの等を挙げることができる。メッシュ部材１７を構成する材料として、電極５を熱電変換素子４に例えばはんだ付けする際の熱で劣化しない耐熱性を有し、難燃性で、かつ、耐候性を有する材料であれば、より好ましい。 In the third embodiment, a mesh member 17 as shown in FIG. 3B is provided in place of the intermediate support substrate 8 constituting the thermoelectric conversion module 1 of the second embodiment. That is, as shown in the model diagram of FIG. 3A, the P-type thermoelectric conversion elements 4P and the N-type thermoelectric conversion elements 4N are arranged on separate mesh members 17 so as to be arranged alternately. It fits into the hole 18 and is fixed to the mesh member 17 with, for example, an adhesive. The mesh member 17 is made of a material having heat resistance and insulating properties. Examples of the material constituting the mesh member 17 include an insulating material such as glass fiber and fiber reinforced plastic, and a metal net whose surface is covered with heat-resistant plastic or ceramics. If the material constituting the mesh member 17 is a material that has heat resistance that does not deteriorate due to heat when soldering the electrode 5 to the thermoelectric conversion element 4, for example, is flame retardant and has weather resistance, preferable.

なお、この発明は第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第１〜第３の各実施形態例では、フレキシブル絶縁基板１０，１１の基板面上に形成される電極５は、導体パターンにより構成されていたが、例えば、大きな電流を通電させたい場合には、耐電流性を考慮して、電極５は、例えば金属片により構成されていてもよい。 In addition, this invention is not limited to the form of each example of 1st-3rd, It can take various embodiment. For example, in each of the first to third embodiments, the electrodes 5 formed on the substrate surfaces of the flexible insulating substrates 10 and 11 are configured by the conductor pattern. For example, when a large current is desired to be applied. In consideration of current resistance, the electrode 5 may be composed of, for example, a metal piece.

また、第１〜第３の各実施形態例では、熱電変換モジュール１を構成するフレキシブル絶縁基板１０，１１間は全領域に渡って間隙が形成されていたが、例えば、図４の模式的な断面図に示されるように、熱電変換素子４が配設されている領域を囲む周辺部において、フレキシブル絶縁基板１０，１１を接合させて熱電変換素子４が配設されている領域を気密封止する構成としてもよい。 Further, in each of the first to third embodiments, the gap is formed over the entire area between the flexible insulating substrates 10 and 11 constituting the thermoelectric conversion module 1, but for example, the schematic diagram of FIG. As shown in the sectional view, in the peripheral portion surrounding the region where the thermoelectric conversion element 4 is disposed, the region where the thermoelectric conversion element 4 is disposed by sealing the flexible insulating substrates 10 and 11 is hermetically sealed. It is good also as composition to do.

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、熱電変換素子４の上下の両端側にそれぞれ配置される絶縁基板は両方共にフレキシブル絶縁基板により構成されていたが、例えば、それら絶縁基板のうちの少なくとも上側だけをフレキシブル絶縁基板とし、他方側はリジッドな絶縁基板としてもよい。 Furthermore, in each of the first to third embodiments , both of the insulating substrates respectively disposed on the upper and lower ends of the thermoelectric conversion element 4 are composed of flexible insulating substrates. at least on the side by a flexible insulating substrate, the other side may be a rigid insulating substrate.

さらに、例えば、実施形態例で示した熱電変換モジュール１は四角形状であったが、熱電変換モジュール１は四角形状に限定されるものではなく、例えば、円形状や、台形状や、五角以上の多角形状や、中央部に孔部が設けられている例えばドーナッツ形状等の様々な形態を採り得るものである。なお、熱電変換モジュール１が、ドーナッツ形状のような、中央部に孔部が設けられている形態である場合には、その孔部に冷却対象物あるいは加熱対象物を配置する構成としてもよい。また、熱電変換モジュール１が台形状である場合には、複数の台形状の熱電変換モジュール１の斜辺同士を隣接配置させることにより、大型の円形状の熱電変換モジュールを形成することができる。 Furthermore, for example, the thermoelectric conversion module 1 shown in the embodiment example has a quadrangular shape, but the thermoelectric conversion module 1 is not limited to a quadrangular shape, for example, a circular shape, a trapezoidal shape, or a pentagon or more. Various forms such as a polygonal shape and, for example, a donut shape in which a hole is provided at the center can be adopted. In addition, when the thermoelectric conversion module 1 is a form by which the hole is provided in the center part like a donut shape, it is good also as a structure which arrange | positions a cooling target object or a heating target object in the hole part. Further, when the thermoelectric conversion module 1 has a trapezoidal shape, a large circular thermoelectric conversion module can be formed by arranging the oblique sides of the plurality of trapezoidal thermoelectric conversion modules 1 adjacent to each other.

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、ペルチェモジュールを例にして本発明に係る熱電変換モジュールの実施形態例を説明したが、この発明の熱電変換モジュールは、ゼーベック効果を利用して発電を行う熱電変換モジュールにも適用することができる。 Furthermore, in each of the first to third embodiments, the embodiment of the thermoelectric conversion module according to the present invention has been described by taking the Peltier module as an example. However, the thermoelectric conversion module of the present invention uses the Seebeck effect. The present invention can also be applied to a thermoelectric conversion module that generates power.

第１実施形態例の熱電変換モジュールを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thermoelectric conversion module of the example of 1st Embodiment. 第２実施形態例の熱電変換モジュールを説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the thermoelectric conversion module of the example of 2nd Embodiment. 第３実施形態例の熱電変換モジュールを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thermoelectric conversion module of the example of 3rd Embodiment. その他の実施形態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating other example embodiments. セラミック電極タイプの熱電変換モジュールの一形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one example of a ceramic electrode type thermoelectric conversion module. スケルトンタイプの熱電変換モジュールの一形態例を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating one example of a skeleton type thermoelectric conversion module.

Explanation of symbols

１熱電変換モジュール
４熱電変換素子
４ＰＰ型の熱電変換素子
４ＮＮ型の熱電変換素子
５電極
８中間支持基板
１０，１１フレキシブル絶縁基板
１７メッシュ部材
１８網孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermoelectric conversion module 4 Thermoelectric conversion element 4PP P-type thermoelectric conversion element 4N N-type thermoelectric conversion element 5 Electrode 8 Intermediate support substrate 10, 11 Flexible insulating substrate 17 Mesh member 18 Net hole

Claims

An insulating substrate facing each other to each other with a gap up and down, forming a plurality of P-type and N-type multiple respective thermoelectric conversion elements that are erected disposed in the gap between the insulating substrates, the upper and lower insulating substrates A P-type thermoelectric conversion element and an electrode for sequentially electrically connecting the P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element in series by joining to each end face of the N-type thermoelectric conversion element. The at least upper insulating substrate of the opposing insulating substrates is composed of a flexible insulating substrate for placing a temperature control object on the upper surface, and the lower insulating substrate is The P-type and N-type thermoelectric conversion elements have an extension area extending outward from the arrangement area of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements, and the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are connected in series in the extension area. Electricity including current supply and components to supply current A path is formed, and the upper insulating substrate also extends outward from the region where the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are disposed in the same direction as the extending region of the lower substrate. Is provided and covers the region where the electric circuit on the lower insulating substrate surface is formed by the extended region of the upper insulating substrate, and is on the outer end side of both the upper and lower extended regions. Is a thermoelectric conversion module characterized in that struts for holding a gap between the upper and lower sides of the two extension regions are provided between the two extension regions .

Insulating substrates facing each other with a gap in the upper and lower sides, a plurality of P-type and N-type thermoelectric conversion elements standingly arranged in the gap between these insulating substrates, and formed on the upper and lower insulating substrates A P-type thermoelectric conversion element and an electrode for sequentially electrically connecting the P-type thermoelectric conversion element and the N-type thermoelectric conversion element in series by joining to each end face of the N-type thermoelectric conversion element. In the thermoelectric conversion module, both the upper and lower opposing insulating substrates are both constituted by a flexible insulating substrate, and the upper insulating substrate among them is a flexible insulating for placing a temperature control object on the upper surface. The lower insulating substrate has an extension region extending outward from the arrangement region of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements, and the P-type is provided in the extension region. And a series-connected circuit of N-type thermoelectric conversion elements An electric circuit including a current supply source and components for supplying a current is formed, and the upper and lower insulating substrates are joined at peripheral portions surrounding the P-type and N-type thermoelectric conversion elements. A thermoelectric conversion module, wherein the P-type and N-type thermoelectric conversion elements are hermetically sealed.

The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the electrode is constituted by a conductor pattern formed on a substrate surface of an insulating substrate.

The P-type and N-type thermoelectric conversion elements are fitted into separate through-holes formed in the insulating intermediate support substrate, respectively, and protruded on both the front and back sides of the intermediate support substrate. are fixed, each of the thermoelectric conversion element of the P-type fixed to the intermediate support substrate and the N type, according to claim 1 or claims characterized in that it is erected disposed in a gap between opposing each other insulating substrate The thermoelectric conversion module according to claim 2 or claim 3.

In place of the intermediate support substrate, a mesh member is provided, and each of the P-type and N-type thermoelectric conversion elements is fitted into separate mesh holes of the mesh member and fixed to the mesh member. The thermoelectric conversion module according to claim 4.