JP4873888B2 - 熱電変換モジュール及び、これを用いた発電装置及び冷却装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態にかかる熱電変換モジュールについて図面を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態にかかる熱電変換モジュールを示す断面図である。
れた熱電変換素子2a、2b及び枠体8がそれぞれの熱膨張係数に応じて伸び、互いの長さに差が生じてくることがある。このとき、金属層3a、3b、3c、3dとの接合面である熱電変換素子2a、2bの上端面及び下端面、並びに枠体8の上端面及び下端面が上記のような傾斜面であることにより、熱膨張により長さに差が生じた場合であっても、接合層6の塑性変形に伴って熱電変換素子2a、2bおよび/または枠体8の接合位置がスライドし位置ずれすることで、接合部分に発生する応力を緩和できる。これにより、熱電変換素子2a、2b及び金属層3a、3b、3c、3dを外気から遮断する遮断シール(枠体8と金属層3c、3dを接合する接合層6)が破れたり、熱電変換素子の接合部分にクラック、剥離、割れなどが発生したりするのを低減でき、長期的に安定した熱電変換モジュール7を得ることができる。
図6は、本発明の他の実施形態にかかる熱電変換モジュールを示す断面図である。同図に示すように、本実施形態にかかる熱電変換モジュールは、枠体8が一対の支持基板1a、1bの側端面と金属層3e、3fおよび接合層6を介して接合されていることを特徴としている。これにより、枠体8は、その側面において支持基板1a、1bと接合されており上下方向に規制されていないので、上下方向の熱膨張に対しては接合層6の塑性変形に伴って比較的自由に接合位置がずれることになる。したがって、熱電変換素子2a、2bと枠体8の熱膨張量に差が生じても、熱電変換素子2a、2bおよび枠体8のいずれかに過度の引張応力や圧縮応力がかかることがないので、遮断シールの破れや、素子接合部のクラック、剥離、割れの発生を低減でき、長期安定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。その他の部位については、図2と同じ符号を付して説明を省略する。
1a・・・(下部)支持基板
1b・・・(上部)支持基板
1c・・・(中間)支持基板
2・・・熱電変換素子
2a・・・低温用N型熱電変換素子
2b・・・低温用P型熱電変換素子
2c・・・高温用N型熱電変換素子
2d・・・高温用P型熱電変換素子
3・・・金属層
3a・・・金属層
3b・・・金属層
4・・・外部接続端子
5・・・リード線
6・・・接合層
7・・・熱電変換モジュール
8・・・枠
Claims (8)
- 対向するように配置された一対の支持基板と、該一対の支持基板間に配列された複数の熱電変換素子と、該熱電変換素子の上端面および下端面と前記一対の支持基板との間にそれぞれ配設され、隣接する熱電変換素子間を電気的に連結する金属層と、該金属層と前記熱電変換素子の上端面または下端面とを接合する接合層と、前記一対の支持基板間の周囲を塞ぐ枠体とを備えた熱電変換モジュールにおいて、前記枠体の上端面および下端面の少なくとも一方が前記支持基板に対して傾斜していることを特徴とする熱電変換モジュール。
- 少なくとも高温側の支持基板に接合される前記枠体の上端面または下端面が、前記枠体の外側面から内側面の方向に向かうにつれて高温側支持基板から低温側支持基板の方向に傾斜していることを特徴とする請求項1記載の熱電変換モジュール。
- 使用温度における前記熱電変換素子および枠体の少なくとも一方の硬度が前記接合層の硬度よりも高い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。
- 使用温度における前記接合層の硬度が2GPa以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱電変換モジュール。
- 前記熱電変換素子の長さが30mm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱電変換モジュール。
- 使用温度における前記熱電変換素子と枠体との熱膨張係数の差が3×10−5/K以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱電変換モジュール。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱電変換モジュールを発電手段として用いたことを特徴とする発電装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱電変換モジュールを冷却手段として用いたことを特徴とする冷却装置。
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